在工业 4.0 的大背景下，互联互通成为必需的技术手段，数据集成、同步、终端连接和系统互操作性面临的挑战催生工业以太网应用，其价值和利益被得到认可。

工业以太网支持无缝、安全、高带宽的云端连接，使得生产效率和生产安全性得到极速提升，同时生产灵活性和可扩展性也得到进一步提高。

工业以太网系统需求

随着工业 4.0 的到来，接入系统的增多，传输数据量的增大，分析能力的增强，以太网的缺陷也逐步暴露。相较于传统以太网，工业以太网在确定性、实时性和可靠性几个方面进行了突破。

首先工业以太网新的交换技术尽量避免冲突的发生，使得网络间通讯的确定性大大增加，我们也称工业以太网是一种确定性网络；其次工业以太网提高了以太网的通讯速度，避免了通讯冲突的发生；最后工业以太网定义了精确同步的对时机制，解决一些高精度设备所需要的时间信息，并实现时间同步。

基于此网络从传统现场总线转向工业以太网成为必然，支持多种协议、面向未来、具有可扩展的工业解决方案也进入实际应用。

工业自动化现场连接的设备形式多样化，根据控制对象的不同，我们可大致分为过程控制和运动控制。运动控制面向的对象大体为伺服电机和运动控制系统，传输方式也经历了一系列变迁，由早些年的 RS-485/RS-232 到现场总线，再到当下主流的基于 EtherCAT 协议的工业以太网。

现场总线过渡到百兆乃至千兆工业以太网是当今的必然发展趋势。

过程控制面向的对象大体为 PLCDCS 控制器，现场仪表、现场变送器、I/O 模块、传输方式由传统的 4~20mA 或 HART 至现场总线再发展到我们现在讨论的 SPE。传统的 4~20mA和 HART 接口的低数据带宽、远程操作设备的范围等弊端也因为新技术的革新而得到解决。

图 1 工业现场框架

图 1 左半部分是一家典型的工厂运动控制系统架构图，自动化现场设备包括电机驱动、机械手臂、运动控制卡、PLC DCS、风扇和 HMI 等，他们通过网关接入系统。图 1 右半部分为当前 ADI 的以太网解决方案。

工业以太网产品包括交换机、物理收发器、控制器和具有完整软件协议堆栈的网络接口模块。

图 2 工业以太网系统需求

针对工业以太网的宏观应用趋势，图 2 提供的几个维度可以全面了解整个信号链上 ADI 所提供的技术解决方案。

1. 物理层 PHY 芯片：ADI 支持 10M/100M/1000M 的单对、双对或四对以太网物理连接。

2. 端口数：无论是百兆还是千兆的工业以太网，就 ADI 而言，其方案聚焦在少端口节点

式连接，目前支持单/双端口，六端口以及六端口以下的节点端的应用。即将发布的 TSN 产品是支持三端口和六端口的网关。

3. 带宽：已发布的 FIDO5100/5200 交换机产品支持 10M/100M 带宽。千兆带宽也是未来工厂或过程自动化系统的要求，即将发布的 TSN 产品是 1000M 带宽。

4. 协议栈：诸如 EtherCAT， EtherNet/IP，POWERLINK，PROFINET，Modbus/TCP这些耳熟能详的协议，ADI 解决方案均给予支持。

5. 网络安全：ADI 有技术团队专注在网络安全解决方案的研发上，相关内容可以在 ADI

的其它资料中查询。

想要了解更多内容，可点击阅读原文查看白皮书全部内容，白皮书将概述有关工业以太网市场的洞察、关键挑战及其千兆演进、时间敏感网络和10BASE-T1L连接。ADI将应对过程控制、工厂自动化、互连运动、机器人和智能楼宇应用中的一些关键趋势，并概述有助于加速迈向工业4.0的系统级解决方案。

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