现代工业自动化技术的核心在于传感器技能、通讯技能和计算机技能，它们构成了信息时代的三大基石。随着IT技术飞速发展和工业自动化对网络要求不断提升，工业控制网络承担了越来越重大的任务。在数据通信网与工业控制领域相比，后者需要一种高速、廉价、高实时性、开放性好且稳定性的网络。以太网（Ethernet）技术支持几乎所有现行的网络协议，因此在数据通信网中广泛应用，其优点包括高传输速度、低能耗、便于安装兼容性强及具有开放性高和支持设备多样等优势。近年来，以太网技术的进步使其逐渐进入了工业控制领域，为新的以太网控制网络技能提供了基础。
工业控制网络的演变
工业控制网络发展历经六个阶段：从基础式气动外壳操控体系到电动单元组合式模仿外壳操控体系，再到集散操控体系（DCS）、现场总线系统以及目前盛行的工业以太网系统，每一阶段都体现出对信息处理能力和自动化水平的一次质的飞跃。早期各回路独立无交流，形成孤岛；而会集式数字操控体系虽然实现了某种程度上的交流，但由于软件复杂度较高且难以扩展，对现代企业级管控一体化仍存在局限。
工业以太网技术特点
为了克服上述问题并满足企业对于信息处理能力更高要求，第二代计算机操作监视与接口（DCS）应运而生，它将会集功能与涣散结构结合，使得整体设计更加灵活。但是，由于主机负荷过重，以及依赖大量模拟信号导致可靠性不足，这些系统也面临诸多挑战。此时，现场总线作为一种全数字化、高效率、高可互操作性的解决方案应运而生，为改善这些缺陷提供了一定的缓解。
然而，即便如此，现场总线仍存在一些瓶颈，如规范繁多选择困难，加之不同标准之间不易兼容，使得整个系统整合变得复杂。此外，在安全性、可靠性以及数据传输速度方面也有待提高。这也是为什么人们寻求基于TCP/IP协议的大规模开放标准如Industrial Ethernet（IE）的原因之一。
工业以太网优势分析
Industrial Ethernet因其全开放，全数字化特征，便捷地实现跨厂商设备间无缝连接，同时能够完美融入企业级管控一体化框架。它通过使用成熟且成本较低的地软硬件环境，并具备快速增长需求下的音频视频传输能力，将为未来的企业信息管理带来巨大帮助。而随着千兆以太網技術日益成熟，以及10Gbps Industrial Ethernet技術正在研发中，其速度远超当前现场总线，这为未来工场内各种数据交换提供了极大的潜力空间。
工业以太網問題與應對措施
尽管Industrial Ethernet带来了许多优势，但仍然有几个关键问题需要解决：
实时性能：由于CSMA/CD介质访问方法非实时，一旦出现冲突可能导致延迟或失败，对于严格实时要求如生产过程中的连续更新来说是个挑战。
适应力与可靠性：在恶劣环境下运行 Industrial Ethernet 可能面临干扰和故障风险，这影响到了整个系统的稳定运行。
应用层协议适配：现有的应用层协议可能不完全适用于制造流程中的即时通讯需求，因此需要制定统一规范。
安全问题：尤其是在危险作业场所，以确保安全必须考虑物理安全，还要防范互联网威胁，如病毒攻击等风险。
解决方案与展望
针对以上问题，有几种策略可以实施：
交换式 Industrial Ethernet 技术可以减少碰撞，从根本上消除CSMA/CD引起的问题。
通过增强物联网概念，可以促进设备间更紧密地协同工作，从而提高整个生产流程的一致性。
应用层规范统一，可以让不同供应商产品之间能够无缝工作，从而降低维护成本并提高效率。
最后，与其他行业一样，在全球范围内推广 Industry 4.0 概念，将进一步推动 Industrial Ethernet 技术向前发展，为制造行业带来革命性的改变。
