目前，全球工业制造业发展的整体主流趋势是自动化、智能化。在此趋势引导下，一系列工业智能化、自动化设备产业市场迅速扩大。一个完整的工业智能化、自动化解决方案包括了PLC、系统控制软件、工业机器人等若干不同的设备，而这些组成部份都需要工业以太网相联，构成统一整体。高性能、工厂设备和IT系统集成，以及工业物联网的需求驱动促进了工业以太网的增长。

工业以太网发展方向

信息时代的高速运行使得企业将会在未来市场竞争面临如下挑战：

工业以太网协议

工业以太网的七要素

在工厂生产层使用工业以太网之前，必须了解它的七个要素，这也是工业生产层选择采用何种以太网技术的参考要求和注意事项。这里，我们以Profinet标准为例，为大家一一进行介绍。

不同于办公室的网络拓扑布局，工业以太网架构因为常常要面对多变的意外情况，需要具有一些额外的功能，例如高速冗余等，所以工业以太网会采用多种不同的拓扑网络布局方式(星型、环型、树型、线型)，并使用屏蔽电缆、金属接头，具有更高的耐热耐震性能。此外，工业以太网的交换机一般由相应的自控系统集成商负责配置和维护。

对控制系统集成商来说，最要紧的是要认识到以太网只是一个网络架构，要使它能够在自控设备间实现通信，所以你需要一个工业级的通信协议。IEEE 802.3以太网标准定义了接线方式、数据读写规则和以太网架构的结构。虽然使用这个网络标准的不同设备可以在同一网段里实现通信，但前提条件是它们必须采用相同的网络协议，或者说“通信语言”。Profinet是一个专为工业应用设计的通信协议，它为分布式I/O、机器与机器间的连通性、机器的安全性以及动作控制提供了相应的功能。

这不是单纯地由网络速度的快慢决定的，而是如何快速精确地将数据传输到它该去的地方。网络的处理能力毫无疑问是最关键的因素之一，它的衡量标准是单位时间内的网络数据传输量。而唯一能改进这一性能的方法就是减少通信堆栈中循环周期的次数。Profinet通信堆栈中的循环周期次数比一个标准的以太网 TCP/UDP工具要少十几倍。这是由于，Profinet为一些对时间有苛刻要求的重要工作专门设置了一个以太网实时通道，而与此同时，它的配置、诊断、路由以及“大容量数据传输”的通信都通过标准TCP/IP通道完成。

网络的设置简单是一方面，但更重要的是，实现通信的编程工作绝对不能太复杂。Profinet能够通过配置而不是编程，来实现设备间的通信。通过一种对象呼应的配置设备之间内部通信的方法，而不是传统的编程调试的方法，系统集成商和最终用户能够节约至少25%的建设以及调试试车的时间。

仅考虑眼前的应用是不够的，当前的以太网必须能满足将来所有可能的应用需要。Profinet使用户能按照自己的步调，只采用单一的以太网网络，就能实现一个高度集成的、适用于不同控制功能(如点对点通信、分布式I/O、机器安全性、动作控制以及数据采集)的自控系统。它同样也为今后可能的扩展进行了准备。

工业以太网的要素并不仅仅局限于以太网本身，如何与现有网络和不同供应商提供的机器集成并正常工作，是必须要考虑的问题之一。既然Profinet使用的是标准以太网交换机，并采用TCP/IP的协议组件，那么基于Profinet的系统应该能适用整个自控网络，而不需要另外增加高端交换机或者特殊的功能，例如IGMP snooping和VLAN。Profinet同时也提供了将不同供应商的产品接入同一网络的解决办法。通过XML，它将每个机器作为一个部件来处理，相对独立于内部核心的控制系统，这就是以部件为控制单位的自动化概念。