幾十年來(lái)，隨著自動(dòng)化行業(yè)越來(lái)越多地利用以太網(wǎng)的卓越帶寬、成本效益和普遍熟悉度，以太網(wǎng)解決方案在傳統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)總線上取得了進(jìn)展（就其絕對(duì)用戶數(shù)量和在所有工業(yè)節(jié)點(diǎn)中所占的百分比而言）。雖然以太網(wǎng)曾經(jīng)是不確定的，無(wú)法可靠地用于控制系統(tǒng)，但此后它已經(jīng)發(fā)展并被納入許多協(xié)議中，例如PROFINET，EtherNet/IP，以太網(wǎng)Powerlink和EtherCAT，甚至可以處理運(yùn)動(dòng)控制等高要求的應(yīng)用。???

從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，工業(yè)以太網(wǎng)似乎將進(jìn)一步轉(zhuǎn)變?yōu)橹С謺r(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)（TSN）的底層網(wǎng)絡(luò)。TSN基本上是IEEE 802.1和802.3標(biāo)準(zhǔn)的一組擴(kuò)展，起源于音頻視頻橋接項(xiàng)目，該項(xiàng)目最初是為專業(yè)音頻和視頻流的確定性同步而設(shè)計(jì)的。TSN的理想是創(chuàng)建以下東西：

可供全球供應(yīng)商使用的開(kāi)放、可互操作的標(biāo)準(zhǔn)

能夠?qū)?lái)自低優(yōu)先級(jí)融合流量的關(guān)鍵流量提供免疫力1

易于使用、配置并整合到現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)架構(gòu)中

經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，能夠?qū)⒍喾N類型的流量融合到同一線路上

實(shí)時(shí)，得益于低抖動(dòng)保證延遲和關(guān)鍵控制環(huán)路的零擁塞

近年來(lái)，與TSN相關(guān)的發(fā)展有很多重要進(jìn)展，包括2016年2月由博世力士樂(lè)、施耐德電氣、思科、TTTech、National Instruments和Kuka推出的世界上第一個(gè)TSN測(cè)試平臺(tái)。2雖然制造商、汽車制造商和其他公司都在等待并為TSN做出貢獻(xiàn)，但其他形式的工業(yè)以太網(wǎng)繼續(xù)蓬勃發(fā)展，這表明我們可以預(yù)期在未來(lái)幾年內(nèi)，即使不是完全放棄現(xiàn)場(chǎng)總線，也會(huì)進(jìn)一步遠(yuǎn)離。

隨著TSN的出現(xiàn)，工業(yè)以太網(wǎng)解決方案的銷售額繼續(xù)上升

現(xiàn)場(chǎng)總線在以太網(wǎng)方面取得了巨大的領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)，直到最近 15 年左右才成為可行的替代方案。同樣重要的是要記住，從4 mA到20 mA到現(xiàn)場(chǎng)總線的改變比后來(lái)從現(xiàn)場(chǎng)總線到以太網(wǎng)的轉(zhuǎn)變要重要得多。對(duì)于4 mA至20 mA，模擬信號(hào)必須通過(guò)具有單個(gè)標(biāo)量值的許多不同的導(dǎo)線運(yùn)行。相比之下，使用現(xiàn)場(chǎng)總線，最終可以整合到具有實(shí)際值和狀態(tài)信息的數(shù)字網(wǎng)絡(luò)中。

以太網(wǎng)是一種類似于現(xiàn)場(chǎng)總線的數(shù)字網(wǎng)絡(luò)。盡管如此，它對(duì)現(xiàn)場(chǎng)總線的改進(jìn)還是很大的。隨著工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（或工業(yè)4.0）成為焦點(diǎn)，與現(xiàn)場(chǎng)總線相比，以太網(wǎng)的可擴(kuò)展性和帶寬將變得更加重要。它還允許將許多專用網(wǎng)絡(luò)和基礎(chǔ)設(shè)施整合到更具成本效益的自動(dòng)化平臺(tái)中。

“工業(yè)以太網(wǎng)是關(guān)于創(chuàng)建自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò);不同之處在于，工業(yè)以太網(wǎng)將網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展到控制工程師的領(lǐng)域之外，“PI北美技術(shù)營(yíng)銷總監(jiān)Michael Bowne在《自動(dòng)化世界》的一篇文章中解釋道。3“為了更好地理解這種差異，請(qǐng)考慮安全應(yīng)用。過(guò)去，除了現(xiàn)有的自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)外，還需要一個(gè)單獨(dú)的專用接觸器和繼電器安全系統(tǒng)。如今，所有這些接觸器都可以連接到工業(yè)以太網(wǎng)，從而消除了額外的布線。用戶還可以用安全邏輯控制器替換許多繼電器。

這些類型的好處有助于提高PROFINET（Bowne在他的文章中重點(diǎn)介紹）以及EtherNet/IP等的市場(chǎng)份額。2016年2月的一份報(bào)告發(fā)現(xiàn)，所有以太網(wǎng)協(xié)議約占所有已安裝節(jié)點(diǎn)的38%，而現(xiàn)場(chǎng)總線約占58%（其余4%是無(wú)線的，如藍(lán)牙和Wi-Fi，這是今年首次調(diào)查）。4雖然兩者之間的差距無(wú)疑很大，但自2015年以來(lái)，它實(shí)際上已經(jīng)縮小，當(dāng)時(shí)現(xiàn)場(chǎng)總線市場(chǎng)的規(guī)模仍然是以太網(wǎng)市場(chǎng)的兩倍。

各個(gè)協(xié)議的細(xì)分顯示：

PROFIBUS 再次成為整體領(lǐng)導(dǎo)者，約占所有節(jié)點(diǎn)的 17%。

在以太網(wǎng)解決方案中，EtherNet/IP以9%的比例位居全球領(lǐng)先地位，勉強(qiáng)超過(guò)PROFINET的8%和“其他以太網(wǎng)”的8%。

2015年至2016年間，現(xiàn)場(chǎng)總線整體增長(zhǎng)率為7%;與此同時(shí)，以太網(wǎng)解決方案激增20%

以太網(wǎng)增長(zhǎng)率令人印象深刻，因?yàn)榕c2015年相比，以太網(wǎng)增長(zhǎng)率實(shí)際上有所增加（20%對(duì)17%），盡管今年的節(jié)點(diǎn)總數(shù)比去年更多

協(xié)議采用因地區(qū)而異;例如，在歐洲和中東，PROFIBUS占據(jù)了榜首，而PROFINET增長(zhǎng)最快。

然而，常見(jiàn)的工業(yè)協(xié)議網(wǎng)絡(luò)在美國(guó)占據(jù)主導(dǎo)地位，EtherNet/IP和DeviceNet都位居榜首。

在亞洲，沒(méi)有明確的領(lǐng)導(dǎo)者，只有通常的嫌疑人，包括PROFINET，EtherNet/IP，Modbus和CC-Link。?

展望未來(lái)，IIoT可能成為以太網(wǎng)和無(wú)線技術(shù)采用的重要驅(qū)動(dòng)力

展望工業(yè)以太網(wǎng)市場(chǎng)的未來(lái)

盡管工業(yè)以太網(wǎng)已經(jīng)存在了一段時(shí)間，但直到最近幾年才真正進(jìn)入工廠和其他環(huán)境。之前的結(jié)果表明，它仍然有很大的增長(zhǎng)空間。

根據(jù)Technavio的數(shù)據(jù)，到2019年，工業(yè)以太網(wǎng)銷售額預(yù)計(jì)將以平均約9.5%的速度攀升。5推動(dòng)這一趨勢(shì)的因素包括采用以太網(wǎng)（現(xiàn)在是一種熟悉的辦公技術(shù)）的相對(duì)容易程度，以及能夠以比現(xiàn)場(chǎng)總線更高的速度移動(dòng)大量數(shù)據(jù)。

以太網(wǎng)設(shè)備的演變

在本十年的剩余時(shí)間里（除了與TSN相關(guān)的發(fā)展之外），需要注意的一件事是以太網(wǎng)設(shè)備將如何發(fā)展，以適應(yīng)整個(gè)IIoT的新用例和環(huán)境。例如，當(dāng)以太網(wǎng)首次進(jìn)入工廠時(shí)，RJ45連接器（在PC等消費(fèi)電子產(chǎn)品以及網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)等數(shù)據(jù)中心設(shè)備上已經(jīng)無(wú)處不在）是最受歡迎的以太網(wǎng)連接線。RJ45 只是以太網(wǎng)連接器的一種類型。

在整個(gè)以太網(wǎng)市場(chǎng)中仍然如此，但在許多工廠中，RJ45已被M12連接器取代，M12連接器提供更強(qiáng)大的保護(hù)，免受工業(yè)環(huán)境中常見(jiàn)的振動(dòng)，沖擊和其他壓力。隨著IIoT和TSN現(xiàn)在出現(xiàn)在雷達(dá)上，我們可能會(huì)看到從M12到M8的轉(zhuǎn)變，以便使用更小的I / O模塊并容納更小的設(shè)備。

M8 支持高數(shù)據(jù)傳輸速率（高達(dá) 100 Mbps），還提供入口保護(hù)，這使其成為各種工業(yè)應(yīng)用的理想選擇。除了連接器類型的更新外，布線也可能發(fā)生變化，特別是隨著電信基礎(chǔ)設(shè)施協(xié)會(huì)對(duì) 8 類電纜進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。

以太網(wǎng)和危險(xiǎn)設(shè)置

以太網(wǎng)在未來(lái)幾年有許多可能的擴(kuò)展領(lǐng)域。一個(gè)有前途的行業(yè)涉及危險(xiǎn)的工業(yè)環(huán)境，傳統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)總線長(zhǎng)期以來(lái)一直處于領(lǐng)先地位。PROFIBUS和其他公司仍然是此類設(shè)置的中流砥柱，但工業(yè)以太網(wǎng)的潛力將使其越來(lái)越難以放棄。

“另一個(gè)擴(kuò)展領(lǐng)域?qū)⑹俏ｋU(xiǎn)場(chǎng)所的以太網(wǎng)，PROFIBUS，F(xiàn)oundation Fieldbus和AS-I目前處于領(lǐng)先地位，”圖爾克連接產(chǎn)品經(jīng)理Laura Schweitz在機(jī)器設(shè)計(jì)的一篇文章中解釋道?！半S著工程師和系統(tǒng)集成商希望獲得其他行業(yè)已經(jīng)通過(guò)以太網(wǎng)享受的更快速度和高級(jí)連接，這種趨勢(shì)正在出現(xiàn)。

這些用例和其他用例說(shuō)明了為什么工業(yè)以太網(wǎng)具有陽(yáng)光明媚的增長(zhǎng)前景。它可能仍然落后于全球現(xiàn)場(chǎng)總線，但由于當(dāng)今工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議的使用越來(lái)越多，以及標(biāo)準(zhǔn)化TSN的逐步推出，差距應(yīng)該會(huì)繼續(xù)縮小。

審核編輯：郭婷