1、引 言
跟着计算机、通讯、网络等信息技能的开展，信息交流的范畴现已覆盖了工厂、企业甚至国际各地的商场，因而，需求树立包含从工业现场设备层到操控层、办理层等各个层次的归纳自动化网络渠道，树立以工业操控网络技能为根底的企业信息化体系。
工业操控网络作为一种特别的网络，直接面向出产过程，肩负着工业出产运转一线丈量与操控信息传输的特别任务，并发生或引发物质或能量的运动和转化，因而它一般应满意强实时性、高可靠性、恶劣的工业现场环境习惯性、总线供电等特别要求和特征。
在这种布景下，20世纪80年代发生和开展起来的现场总线技能，以全数字的通讯替代4～20mA电流的模仿传输方法，使得操控体系与现场外表之间不仅能传输出产过程丈量与操控信息，而且能够传输现场外表的很多非操控信息，使得工业企业的办理操控一体化成为可能。而且促进现在的自动化外表、DCS和可编程操控器（PLC）等产品所面对的体系结构和功用结构发生严重革新。
现场总线技能在其开展过程中存在缺乏：
（1）现有的现场总线规范过多，仅国际规范IEC61158就包含了8个类型，未能统一到单一规范上来；
（2）不同总线之间不能兼容，不能真实完成通明信息互访，无法完成信息的无缝集成；
（3）因为现场总线是专用实时通讯网络，本钱较高；
（4）现场总线的速度较低，支撑的运用有限，不便于和Internet信息集成。
2、工业以太网
什么是工业以太网？一般来讲，工业以太网在技能上与商用以太网（即IEEE802.3规范）兼容，但在产品设计时，在原料的选用、产品的强度和适用性方面能满意工业现场的需求。即满意以下要求：
（1） 环境习惯性
包含机械环境习惯性（如耐振荡、耐冲击）、气候环境习惯性（作业温度要求为-40～+85℃，至少为-20～+70℃，并要耐腐蚀、防尘、防水）、电磁环境习惯性或电磁兼容性EMC应契合EN 50081-2、EN 50082-2规范。
（2） 可靠性
工业以太网产品要习惯工业操控现场的恶劣环境。
（3） 安全性
在易爆或可燃的场合，工业以太网产品还需求具有防爆要求，包含隔爆、实质安全两种方法。
（4） 装置便利，习惯工业环境的装置要求。
为了处理在不间断的工业运用范畴，在极点条件下网络也能稳定地作业的问题，一些公司专门开发和出产了导轨式收发器、集线器和交流机系列产品，装置在标淮DIN导轨上，并有冗余电源供电，接插件选用结实的DB-9结构。别的一些公司还专门开发和发生了用于工业操控现场的加固型衔接件（如加固的RJ45接头、具有加固RJ45接头的工业以太网交流机、加固型光纤转化器/中继器等），能够用于工业以太网变送器、执行机构等。工业以太网设备与商用以太网设备之间的差异如附表所示。
附表 工业以太网设备与商用以太网设备之间的差异
3、实时以太网
众所周知，以太网因为选用CSMA/CD的介质拜访操控机制，而具有通讯不确定性的特征，并一度成为它运用于现场总线的首要妨碍。因而，只是经过采纳一些办法，进步以太网设备运用的可靠性和环境习惯性，工业以太网依然没有能够处理通讯实时性问题。
为此，国际各大公司开端研讨依据以太网的通讯确定性和实时性问题，并取得了一些重要效果，其间有些效果已经过了工业现场的实践运用验证。
2003年5月，IEC/SC65C成立了WG11作业组，旨在习惯实时以太网商场运用需求，拟定实时以太网运用行规国际规范。依据IEC/SC65C/WG11界说，所谓实时以太网RTE（Real-time Ethernet），是指不改动ISO/IEC8802-3的通讯特征、相关网络组件或IEC1588的整体行为，但能够在必定程度上进行修正，使之满意实时行为：
实时性，即确定性通讯；
现场设备之间的时刻同步行为；
充沛、频频的长度较短的数据交流。
为此，实时以太网规范首要需求处理实时通讯问题，一起，还需求界说运用层的服务与协议规范，以处理开放体系之间的信息互通问题。
规范拟定过程中，IEC/SC65C/WG11收到了包含我国EPA在内的6个新的实时以太网提案，这些提案均具有必定的特征。最终，在经过几回的仔细评论，并依据IEC/SC65C于2002年所作的“2007年前不再向IEC61158规范中添加新的类型”的决议，作业组一致同意将新的实时以太网协议作为公共可用规范PAS（Publicly Available Specification）予以发布，2007年IEC61158修订时，再考虑将这些PAS引进IEC61158。
4、工业以太网协议简介
现在现场总线体系中，依据以太网的通讯协议除了现场总线运用行规国际规范IEC 61784-1中包含的HSE、Ethernet/IP、Profinet之外，还包含EPA、EtherCAT、Ethernet PowerLink、Vnet/IP、TCnet、Modbus/IDA等6个新的提案。
4.1 HSE（High Speed Ethernet，高速以太网）
HSE是现场总线基金会在据弃了原有高速总线H2之后的新作。FF现场总线基金会清晰将HSE定坐落完成操控网络与互联网Internet的集成。由HSE链接设备将H1网段信息传送到以太网的主干上并进一步送到企业的ERP和办理体系。操作员在主控室能够直接运用网络浏览器检查现场运转状况。现场设备相同也能够从网络取得操控信息。
HSE在低四层直接选用以太网+TCP/IP，在运用层和用户层直接选用FF H1的运用层服务和功用块运用进程规范，并经过链接设备（Linking Device）将FF H1网络衔接到HSE网段上，HSE链接设备一起也具有网桥和网关的功用，它的网桥功用能够用来衔接多个H1总线网段，使不同H1网段上面的H1设备之间能够进行对等通讯而无需主机体系的干涉。HSE主机能够与一切的链接设备和链接设备上挂接的H1设备进行通讯，使操作数据能传送到长途的现场设备，并接纳来自现场设备的数据信息，完成监控和报表功用。监督和操控参数可直接映射到规范功用块或许“柔性功用块”（FFB）中。
