現場總線轉向以太網絡

　　Ethernet網絡出現于1975年，隨后3COM公司致力于使以太網的使用成為一個多供應商標準，并于1982年制定成為IEEE802.3標準的第一版本。1990年2月該標準被國際標準化組織所采納，正式成為ISO/IEC8802.3國際標準。在這期間，Ethernet從最初10Mbps以太網過渡到100Mbps快速以太網和交換式以太網，直至發展到今天的千兆以太網和光纖以太網。可以說，開放的Ethernet是二十多年來發展最成功的網絡技術，并導致了一場信息技術的革命。Ethernet網的快速發展和廣泛應用有力地推動了高技術芯片和系統的開發，從而大大提高了網絡性能，降低了系統成本。

　　過去人們一直認為，Ethernet是為IT領域應用而開發的，在工業自動化領域只能得到有限應用，這是由于：

　　·Ethernet采用CSMA/CD碰撞檢測方式，在網絡負荷較重(在于40％)時，網絡的確定性(Determinism)不能滿足工業控制的實時要求；

　　·Ethernet所用的接插件(connector)、集線器(hub)、交換機(switches)和電纜等是為辦公室應用而設計的，不符合工業現場惡劣環境的要求；

　　·在工廠環境中，Ethernet抗干擾性能較差。若用于危險場合，以太網不具備本質安全性能；

　　·Ethernet網還不具備通過信號線向現場儀表供電的性能。

　　隨著網絡技術的發展，上述問題正在迅速得到解決。為了促進Ethernet在工業領域的應用，國際上成立了工業以太網協會(Industrial Ethernet Association)，并與美國ARC Advisory Group、AMR Research研究中心和Gartner Group等機構合作開展工業以太網關鍵技術的研究。
　　為了解決在無間斷的工業應用領域，網絡在極端條件下穩定地工作，美國Synergetic Micro System公司和德國Hirschmann公司專門開發和生產導軌式收發器系列、集線器系列和交換機系列，它們安裝在標準DIN導軌上，并有冗余電源供電；接插件采用牢固的DB－9結構。美國NET Silicon公司研制的工業以太網通信接口芯片，每片已降至10～15美元，與各種現場總線芯片相比，價格具有極大優勢。

　　在工業控制系統中，所謂網絡的確定性是指通過網絡傳送的數據必須在確定的時間內到達目的地。假設一個PID調節器通過網絡從現場變送器收集數據，為了調節PID回路，需要有非常一致的采樣時間，而且這些時間必須是確定的。對于這樣的實時控制要求，通常要求網絡的時間延遲小于2～4ms。為此，美國電力研究院(EPRI，Palo Alto.Calif.)對12Mbps Profibus－DP現場總線、帶有集線器快速100Mbps Ethernet網和帶有開關集線器的10Mbps Ethernet網進行了網絡確定性測試和驗證。測試結果表明，兩種Ethernet網的確定性都小于4ms，而Profibus－DP總線滿足不了4ms要求。實際上，Profibus－DP在100m電纜段時通信速率可達12Mbps，在電纜長度為1200m時速率急劇下降為9.6kbps。現在的工業以太網現場總線采用一種稱作連接裝置(Linking Device)的類似帶有開關的集線器結構，很好地解決了Ethernet的時間確定性問題。