1、通信的非確定性

工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)不同于普通數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的最大特點(diǎn)在于它必須滿足控制作用對實(shí)時(shí)性的要求，即信號傳輸要足夠快和滿足信號的確定性。實(shí)時(shí)控制往往要求對某些變量的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確定時(shí)刷新。由于以太網(wǎng)采用CSMA/CD方式，網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷較大時(shí)，網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)牟淮_定性不能滿足工業(yè)控制的實(shí)時(shí)要求，故傳統(tǒng)以太網(wǎng)技術(shù)難以滿足控制系統(tǒng)要求準(zhǔn)確定時(shí)通信的實(shí)時(shí)性要求，一直被視為“非確定性”的網(wǎng)絡(luò)。

2、通信非實(shí)時(shí)性

在工業(yè)控制系統(tǒng)中，實(shí)時(shí)可定義為系統(tǒng)對某事件的反應(yīng)時(shí)間的可測性。也就是說，在一個(gè)事件發(fā)生后，系統(tǒng)必須在一個(gè)可以準(zhǔn)確預(yù)見的時(shí)間范圍內(nèi)做出反映。然而，工業(yè)上對數(shù)據(jù)的傳遞的實(shí)時(shí)性要求十分嚴(yán)格，往往數(shù)據(jù)的更新是在數(shù)十ms內(nèi)完成的。而同樣由于以太網(wǎng)存在的CSMA/CD機(jī)制，當(dāng)發(fā)生沖突的時(shí)候，就得重發(fā)數(shù)據(jù)，最多可以嘗試16次之多。很明顯這種解決沖突的機(jī)制是以付出時(shí)間為代價(jià)的。而且一但出現(xiàn)掉線，那怕是僅僅幾秒種的時(shí)間，就有可能造成整個(gè)生產(chǎn)的停止甚至是設(shè)備，人身安全事故。

3、商用以太網(wǎng)不具備高穩(wěn)定性與可靠性

傳統(tǒng)的以太網(wǎng)在設(shè)計(jì)之初并不是為工業(yè)應(yīng)用而設(shè)計(jì)的，沒有考慮工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境的惡劣的工況，嚴(yán)重的線間干擾以及機(jī)械、氣候、塵埃等條件的惡劣，而且以太網(wǎng)的抗干擾（EMI）性能非常差，應(yīng)用于危險(xiǎn)場合時(shí)，不具備本質(zhì)安全性能。因此對設(shè)備的工業(yè)可靠性提出了更高的要求。同時(shí)在生產(chǎn)環(huán)境中工業(yè)網(wǎng)絡(luò)必須具備較好的可靠性，可恢復(fù)性，以及可維護(hù)性。即保證一個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中任何組件發(fā)生故障時(shí)，不會(huì)導(dǎo)致應(yīng)用程序，操作系統(tǒng)，甚至網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的崩潰和癱瘓。

4、安全性問題

在工業(yè)生產(chǎn)過程中，很多現(xiàn)場不可避免地存在易燃、易爆或有毒氣體等，對應(yīng)用于這些工業(yè)現(xiàn)場的智能裝置以及通信設(shè)備，都必須采取一定的防爆技術(shù)措施來保證工業(yè)現(xiàn)場的安全生產(chǎn)。在目前技術(shù)條件下，對以太網(wǎng)系統(tǒng)采用隔爆、防爆的措施比較可行，即通過對Ethernet現(xiàn)場設(shè)備采取增安、氣密、澆封等隔爆措施，使現(xiàn)場設(shè)備本身的故障產(chǎn)生的點(diǎn)火能量不外泄，以保證系統(tǒng)運(yùn)行的安全性。對于沒有嚴(yán)格的本安要求的非危險(xiǎn)場合，則可以不考慮復(fù)雜的防爆措施。

工業(yè)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)安全是工業(yè)以太網(wǎng)應(yīng)用必須考慮的另一個(gè)安全性問題。工業(yè)以太網(wǎng)可以將企業(yè)傳統(tǒng)的三層網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，即信息管理層、過程監(jiān)控層、現(xiàn)場設(shè)備層，合成一體，使數(shù)據(jù)的傳輸速率更快、實(shí)時(shí)性更高，并可與Internet無縫集成，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享，提高工廠的運(yùn)作效率。

5、總線供電問題

總線供電（或稱總線饋電）是指連接到現(xiàn)場設(shè)備的線纜不僅傳輸數(shù)據(jù)信號，還能給現(xiàn)場設(shè)備提供工作電源。以太網(wǎng)從設(shè)計(jì)之初就沒有考慮到這一問題，而工業(yè)現(xiàn)場存在著大量的總線供電需求。

正因?yàn)橛幸陨现T多問題，普通的商用以太網(wǎng)是不能夠直接用于工業(yè)現(xiàn)場的控制的。為了解決這些問題工業(yè)以太網(wǎng)便應(yīng)運(yùn)而生。

以太網(wǎng)

以太網(wǎng)是現(xiàn)實(shí)世界中最普遍的一種計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。以太網(wǎng)有兩類：第一類是經(jīng)典以太網(wǎng)，第二類是交換式以太網(wǎng)，使用了一種稱為交換機(jī)的設(shè)備連接不同的計(jì)算機(jī)。經(jīng)典以太網(wǎng)是以太網(wǎng)的原始形式，運(yùn)行速度從3~10Mbps不等；而交換式以太網(wǎng)正是廣泛應(yīng)用的以太網(wǎng)，可運(yùn)行在100、1000和10000Mbps那樣的高速率，分別以快速以太網(wǎng)、千兆以太網(wǎng)和萬兆以太網(wǎng)的形式呈現(xiàn)。

以太網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為總線型拓?fù)洌壳暗目焖僖蕴W(wǎng)（100BASE-T、1000BASE-T標(biāo)準(zhǔn)）為了減少?zèng)_突，將能提高的網(wǎng)絡(luò)速度和使用效率最大化，使用集線器來進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)連接和組織。如此一來，以太網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)就成了星型；但在邏輯上，以太網(wǎng)仍然使用總線型拓?fù)浜虲SMA/CD（CarrierSenseMultipleAccess/CollisionDetecTIon，即載波多重訪問/碰撞偵測）的總線技術(shù)。

以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)上無線電系統(tǒng)多個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息的想法，每個(gè)節(jié)點(diǎn)必須獲取電纜或者信道的才能傳送信息，有時(shí)也叫作以太（Ether）。（這個(gè)名字來源于19世紀(jì)的物理學(xué)家假設(shè)的電磁輻射媒體-光以太。后來的研究證明光以太不存在。）每一個(gè)節(jié)點(diǎn)有全球唯一的48位地址也就是制造商分配給網(wǎng)卡的MAC地址，以保證以太網(wǎng)上所有節(jié)點(diǎn)能互相鑒別。由于以太網(wǎng)十分普遍，許多制造商把以太網(wǎng)卡直接集成進(jìn)計(jì)算機(jī)主板。