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　　現場總線的出現，對于實現面向設備的自動化系統起到了巨大的推動作用，但現場總線這類專用實時通信網絡具有成本高，速度低和支持應用有限等缺陷，再加上總線通信協議的多樣性，使得不同總線產品不能互相互連，互用和互操作等，因而現場總線工業網絡的進一步發展受到了極大的限制。隨著以太網技術的發展，特別是高速以太網的出現使得以太網能夠克服了自己本身的缺陷，進入工業領域成為工業以太網,因而使得人們可以用以太網設備去代替昂貴的工業網絡設備。

　　1.以太網的主要缺陷

　　在講以太網的主要缺陷前，有必要先了解一下以太網的通信機制。以太網是指遵循IEEE802.3標準，可以在光纜和雙絞線上傳輸的網絡。它最早出現在1972年，由XeroxPARC所創建。當前以太網采用星型和總線型結構，傳輸速率為10Mb/s，100Mb/s，1000Mb/s或更高。以太網產生延遲的主要原因是沖突，其原因是它利用了CSMA/CD技術。在傳統的共享網絡中，由于以太網中所以的站點，采用相同的物理介質相連，這就意味著2臺設備同時發出信號時，就會出現信號見的互相沖突。為了解決這個問題，以太網規定，在一個站點訪問介質前，必須先監聽網絡上有沒有其他站點在同時使用該介質。如果有則必須等待，此時就發生了沖突。為了減少沖突發生的幾率，以太網常采用1-持續CSMA，非持續CSMA，P-持續CSMA的算法2。由于以太網是以辦公自動化為目標設計的，并不完全符合工業環境和標準的要求，將傳統的以太網用于工業領域還存在著明顯的缺陷。但其成本比工業網絡低，技術透明度高，特別是它遵循IEEE802.3協議為各現場總線廠商大開了方便之門，但是，要使以太網符合工藝上的要求，還必須克服以下缺陷：

　　確定性

　　由于以太網的MAC層協議是CSMA/CD，該協議使得在網絡上存在沖突，特別是在網絡負荷過大時，更加明顯。對于一個工業網絡，如果存在著大量的沖突，就必須得多次重發數據，使得網間通信的不確定性大大增加。在工業控制網絡中這種從一處到另一處的不確定性，必然會帶來系統控制性能的降低。

　　實時性

　　在工業控制系統中,實時可定義為系統對某事件的反應時間的可測性。也就是說，在一個事件發生后，系統必須在一個可以準確預見的時間范圍內做出反映。然而，工業上對數據的傳遞的實時性要求十分嚴格，往往數據的更新是在數十ms內完成的。而同樣由于以太網存在的CSMA/CD機制，當發生沖突的時候，就得重發數據，最多可以嘗試16次之多。很明顯這種解決沖突的機制是以付出時間為代價的。而且一但出現掉線，那怕是僅僅幾秒種的時間，就有可能造成整個生產的停止甚至是設備，人身安全事故。

　　可靠性

　　由于以太網在設計之初，并不是從工業網應用出發的。當它應用到工業現場，面對惡劣的工況，嚴重的線間干擾等，這些都必然會引起其可靠性降低。在生產環境中工業網絡必須具備較好的可靠性，可恢復性，以及可維護性。即保證一個網絡系統中任何組件發生故障時，不會導致應用程序，操作系統，甚至網絡系統的崩潰和癱瘓。

　　2.以太網工業應用解決機制

　　針對以太網存在的三大缺陷和工業領域對工業網絡的特殊要求，目前已采用多種方法來改善以太網的性能和品質，以滿足工業領域的要求。下面介紹幾種解決機制：

　　交換技術

　　為了改善以太網負載較重時的網絡擁塞問題，可以使用以太網交換機(switch)。它采用將共享的局域網進行有效的沖突域劃分技術。各個沖突域之間用交換機連接，以減少CSMA/CD機制帶來的沖突問題和錯誤傳輸。這樣可以盡量避免沖突的發生，提高系統的確定性，但該方法成本較高，在分配和緩沖過程中存在一定的延時。