物联网、工业 4.0 和对工业以太网的需求

工业以太网：战略、解决方案和支持

制造和加工行业正在竞相开发和采用新技术，而一个惊人的事实却是，许多网络系统（包括一些最先进的网络系统）的核心仍然基于一种已有将近 45 年历史的技术 — “以太网”。

1972 年，罗伯特·梅特卡夫和他的同事在 Xerox PARC 开发出了第一个以太网系统，以便用于连接各种不同的设备。在初期受到一些阻力和怀疑（这些都在线记录在罗伯特·巴克拉克著名的《Xerox 以太网备忘录》一书中）之后，该协议在 1976 年终于获得了专利。然后 Xerox 继续同大量的行业合作伙伴一起深入开发该系统，接着又花费了 17 年的时间，直到 1989年该通信解决方案变成一项 IEEE 标准为止。

当时令牌环和令牌总线是销售的热门（专有）选项，但是由于以太网更能适应向廉价的双绞线布线转变的市场需求，因此这两种协议很快发现自己是在一个以太网产品泛滥的市场中竞争。到了二十世纪八十年代末，以太网已经成为绝对的市场领导者。

该协议曾经历过重大的发展，因为早在二十世纪七十年代它就出现了，也是办公室网络的第一选择，从那以后它就坚持要求自身成为一种性能惊人且稳定可靠的协议和基础设施，适合于众多行业网络，包括制造、加工、石油和天然气以及食品和饮料行业。

恰逢此时，工业用以太网问世，带来了适合于运动控制和安全应用的时间关键型同步、高网络可靠性和高效性。与在办公室环境中不同，工业用以太网需要连接器和电缆布线拥有更高水准的坚固性，但更重要的是，它需要一种更高级别的决策机制，这要专门从工业特定协议中获得，其中包括 PROFINET、EtherNet/IP 和 EtherCAT。

随着工业 4.0 以及所谓的物联网 (IoT) 出现，它们要求从最小的传感器到企业级和更高级别的系统都要实现无缝互连，看看以太网为什么成为实际的选择可能就更加清楚了。具有决策能力、实时控制和安全功能，加上高达 1 GBit/s 的传输速度（各种光纤变形使得稳定可靠和电气绝缘的数据传输能够达到数万公里远），这些因素结合在一起，切实保证了以太网的未来发展 — 毕竟以太网的市场已经趋于饱和，只有那些勇敢的人才会将赌注押在它的身上。

一个组织内部拥有一个公共网络（通常是使用互联网的基本协议 TCP/IP）的美妙之处在于，可以与一切地方的一切事物通讯。由于存在各种各样的转换解决方案和通信切换机，过去这在某种程度上有可能实现，但是多余的协议带来了复杂性、延迟和出现传输错误的可能性，在如今发展快速和敏捷的技术行业中，这些都是不可原谅的。

对于物联网和工业 4.0 来说，工业以太网能够完美地担当重任，而且将继续成为工厂车间内的首选平台。典型的应用范例包括了运动和机器控制，速度和系统性能在其中至关重要。

这个的主要驱动因素是对数据的需求（尤其是就工业物联网而言），不仅是实时控制、自动化、运动和安全的需要，还有历史趋势和性能规划的需要。再者，这些功能过去就已经存在了，但是从未横跨一个无缝的网络基础设施，其理念是组织内任何级别的任何人能够访问任何信息，以帮助他们完成自己的工作。

以太网将是工业物联网一切的核心，它可以帮助控制工业、基础设施和公用设施。随着众多供应商都提供了具备以太网功能的设备，如发动机、逆变器、传感器、编码器等等，智能互联工厂如今已初具规模。具备以太网功能的设备提供了更好的性能，因此带来了更好的投资回报。

但这并不意味着我们需要赶紧地更换我们工厂和设施里的现有基础设施，也有其他的选项可供选择，您可以使用以太网翻新现有的旧安装，将它们更新到最新的状态。在这里了解更多信息。

超出工厂墙壁范围的通信

工业以太网的通信功能远远超出了工厂墙壁或石油钻塔上部结构的限制范围；这种信息可以在价值链的所有层级间双向共享，这将使位于另一个国家的在总公司能够访问实时的钻探信息，或者使一个远在十个采油区外的维护工程师能够对其公司交付和安装的机器进行调优。它还让传统上分散隔离开来的系统可以相互进行交互，如工业流程、能源基础设施和建筑管理系统。

要想利用所有这些优点，公司此刻应当制定某种形式的以太网战略，这样做才有意义。这不是昙花一现，40 多年的发展证明了这一点，随着生活的方方面面都在提物联网，几乎可以确定未来将基于以太网。因此公司可以做些什么呢？

许多领先的自动化供应商已经准备好了重要的资产，并帮助程序引导那些希望采用智能工厂或互联操作的公司。许多现有的网络都是以有机方式扩展的，因此迁移途径并不总是轮廓清晰的，但是也没有您想得那么难。通过将您的企业或网络分成主要节点和应用程序区域，工作就像交通一样变得更加简单明了，就体积而言，距离和速度更加容易定义，而且物理网络需求（或限制）也不言而喻，如无线、铜质或光纤。

Schneider Electric 的 Dave Sutton 很好地综述了所有以太网实施战略要考虑哪些内容。

当整个网络或架构已设计好时，用户接着需要了解其传输的信息。它的优先级别如何？它是否敏感？它是否需要留在公司范围以内？这可以同时通过软件和硬件解决方案以及专用的工业安全套件来管理，以限制任何数据的滥用。接着实时进行的管理对确保网络以最佳的性能工作就至关重要了。您还需要能够采用有意义的方式收集、核对、译解和分配新的数据洪流的软件。此外，这些与培训和更多支持都可以从大多数领先的提供商那里获得。