以太網產生延遲的主要原因是沖突，其原因是它利用了CSMA/CD技術。在傳統的共享網絡中，由於以太網中所以的站點，采用相同的物理介質相連，這就意味着2台設備同時發出信號時，就會出現信號見的互相沖突。為了解決這個問題，以太網規定，在一個站點訪問介質前，必須先監聽網絡上有沒有其他站點在同時使用該介質。如果有則必須等待，此時就發生了沖突。為了減少沖突發生的幾率，以太網常采用1-持續CSMA，非持續CSMA，P-持續CSMA的算法2。
由於以太網是以辦公自動化為目標設計的，並不完全符合工業環境和標准的要求，將傳統的以太網用於工業領域還存在着明顯的缺陷。但其成本比工業網絡低，技術透明度高，特別是它遵循IEEE802.3協議為各現場總線廠商大開了方便之門。
以太網的缺陷
1、確定性
由於以太網的MAC層協議是CSMA/CD，該協議是的網絡上存在沖突。對於一個工業網絡，如果存在着大量的沖突，就必須多次重發數據，使得網絡間通信的不確定性大大增加，帶來系統控制性能的降低。
2、實時性
在工業控制系統中，在一個事件發生之后，系統必須在一個可以准確預見的時間范圍內作出反應。而工業上對數據傳輸的實時性要求非常高，數據的更新是在數十毫秒完成。而以太網的CSMA/CD機制，當發生沖突時重發數據，可以嘗試16次，這種解決沖突的機制是以付出時間為代價的。
而設備的掉線，可能會造成重大的設備或者人身安全事故。
3、可靠性
以太網是為商業設計的，但應用到工業現場，面對惡劣的工況、嚴重的線間干擾，必然降低其可靠性。所以工業網絡要求具有高的可靠性，可恢復性以及可維護性。
工業以太網的解決機制
1、交換技術
將共享的局域網進行有效的沖突域划分機制。各個領域之間用交換機連接，減少沖突問題和錯誤傳輸。這樣可以盡量避免沖突的發生，提高系統的確定性。
2、高速以太網
沖突的發生與負載有關，負載越大，發生沖突的概率越大。提高以太網的通訊速度，可以有想降低網絡的負荷。
3、IEEE1588對時機制
IEEE1588定義了一個在測量和控制網絡中，與網絡交流、本地計算和分配對象有關的精確同步時鍾的協議(PTP)。此協議並不是排外的，但是特別適合於基於以太網的技術，精度可達微秒范圍。它使用時間印章來同步本地時間的機制。即使在網絡通信時同步控制信號產生一定的波動時，它所達到的精度仍可滿足要求。這使得它尤其適用於基於以太網的系統。通過采用這種技術，以太網TCP/IP協議不需要大的改動就可以運行於高精度的網絡控制系統之中。在區域總線中它所達到的精度遠遠超過了現有各種系統。此外，在企業的各層次中使用基於以太網TCP/IP協議的網絡技術有着巨大的優勢。
OSI參考模型中的數據鏈路層定義了通過通信媒介互聯的設備之間傳輸的規范，數據鏈路的傳輸方式有以太網、WLAN（無線局域網如Wifi/藍牙/3G/4G/WiMAx/ZigBee等）、PPP（點對點）、ATM、FDDI、光纖通道、HDMI等，而互聯網可以簡單理解為數據鏈路的集合，即以太網、WLAN（無線局域網）、PPP（點對點）、ATM、FDDI、光纖通道、HDMI的集合。
需要指出，一般以太網規范除了設計到數據鏈路層，還涉及到物理層，即物理接口形態。常見的以太網通訊電纜有同軸電纜、雙絞線等，各種電纜支持的傳輸速度也不一樣，線纜的終端一般壓制成水晶頭的形態。
前面提到數據鏈路層定義了通過通信媒介互聯的設備之間傳輸的規范，因此就涉及到通訊拓撲結構：總線型、環形、星形、混合型。從通訊介質的使用方法看，網絡可分為共享介質型和非共享介質型。共享介質型網絡指由多個設備共享一個通信介質的一種網絡，在這種方式下，設備間使用同一個載波信道進行發送和接受，為此基本上采用半雙工通信，一般總線型、環形為共享介質型。數據鏈路層的傳輸規范還包括MAC地址轉發，環路檢測技術等，讀者只需知道數據鏈路層包括介質訪問控制層以及邏輯鏈路控制層即可。
共享型介質網絡有兩種介質訪問控制方式：爭取方式和令牌傳遞方式。爭取方式通常令網絡中各個站采用先到先得的方式占用信道發送數據，如果多個站同時發送數據幀，則會產生沖突現象，當然有響應的處理機制（如CSMA/CD）來保證一旦沖突發生時會釋放信道。令牌傳遞方式是沿着令牌環發送一種叫做“令牌”的特殊報文，是控制傳輸的一種方式，只有獲取令牌的站才能發送數據。這種方式有兩個特點：一是不會產生沖突，而是每個站都有通過平等循環獲得令牌的機會。
以太網鏈接形式有采用同一根同軸電纜的共享介質性總線連接方式(需要做沖突檢查），也有采用獨占電纜的方式實現以太網通訊（不需要沖突檢查）。以太網通訊的特點是結構簡單、成本低廉、傳輸速率高（10Mbps,100Mbps,1Gbps到10Gbps）
現場總線一般只涉及物理層，數據鏈路層和網絡層，如CAN總線，EtherCAT總線。當然對於特定的用途，還在簡單的現場總線上衍生了更高層次的總線協議，如CANOpen協議，EtherCAT Cos（403協議）等。
- 工業以太網與普通以太網不一樣，是在以太網基礎上衍生出來的一種，與普通以太網區別在兩點：
1.工業以太網的實時性更高（或者說介質訪問控制層以及邏輯鏈路控制層設計得更合理，保證網絡的利用率更高）
2.抗干擾能力更強
簡單說，工業以太網是現場總線，而以太網不是（或很少用在現場總線）！
- 關於Ethernet 和EtherCAT：
Ethernet是以太網，EtherCAT是實時以太網，后者對前者做了一些改造。
EtherCat是實時總線。
對實時性要求略低可以用profibus profinet cclink之類
再低可以用普通的以太網
對應的層次舉例：
實時要求高：傳感器的控制器，運動控制器和伺服驅動
一般：PLC到機器人控制器
低： MES到上位機
- 從OSI網絡模型的角度來看同，現場總線網絡一般只實現了第1層(物理層)、第2層(數據鏈路層)、第7層(應用層)。因為現場總線通常只包括一個網段，因此不需要第3層(傳輸層)和第4層(網絡層)，也不需要第5層(會話層)第6層(描述層)的作用。
並列關系是：工業以太網、EtherCAT、Modbus、Profibus、CCLink、CAN、DeviceNet、ControlNet、HART等
- 關於串行、並行、總線，可以參考如下解釋：
作者：Eric Leo
鏈接：https://www.zhihu.com/question/26723720/answer/33980357
來源：知乎
著作權歸作者所有，轉載請聯系作者獲得授權。
串行總線和並行總線，屬於計算機領域的一個通信的概念。
串行，簡而言之，一般通信的雙方通過兩根線就可以實現數據的收發，像我們電腦中用的RS232等就是標准的串行總線，現在的USB也用的是串行，這種由於數據是串行的，因為一次只能發送一位。
並行，是相對於串行來講，數據傳輸有多根線，因為一次就能發送多位。
那么問題來了，串行和並行哪個更快呢？
也許你會覺得並行一次可以傳多位，肯定比串行快。那么你就錯了，總線傳輸的速率，不僅取決於一次能發送多少位，而且還取決於你發送一次所用的速度。而並行總線，牽涉到多個數據線的數據同步問題，一般速率很難提高，且總線越長，越易受到干擾。而串行總線則沒有這個問題，因此像現在的USB接口的速度可以做到很快。
也許你會問，串行總線和並行總線，在DCS中主要用在什么地方。答案就是你說的DPU與IO模件之間的通信，一般就是通過串行或並行的總線來進行通信的。
然而隨着技術的進步，現場總線技術的提出，在傳統的串行和並行的基礎上，國際上的一些大牌工控企業，提出了幾個現場總線協議，如西門子的profibus等等。而關於現場總線，有些在物理層，用的也是傳統的串行和並行總線，而區別在於傳輸層與網絡層，相比於傳統的Modbus具有更加豐富的功能。當然，現在的現場總線，更具優勢的就是摒棄這種總線的物理連接，而直接采用以太網連接，即我們所說的網線連接。而你所講的工業以太網，就是這樣的一種連接形式。
因為現在PC上位機與DCS間一般都是采用工業以太網連接的，而如此DCS與IO模件也采用這種連接，就相當於全系統都采取了工業以太網。
首先是總線可以理解為連接設備用於通訊的線。在這條線上的通訊使用的不同的通訊協議例如 profibus DP （站號來保證總線上各個設備的區分） modbus rtu （站號來保證總線上各個設備的區分） 。直觀點就是用線把所有設備都串起來了。
串行和並行是發送數據的不同方式。串行是一個個發，並行是多個一起發。
現場總線簡單點可以這么理解，以前只是控制器和模塊在總線上，現在好了連現場的儀表都可以連在總線上了。不需要現場的儀表先把測量值變成4-20ma或者0-10v的信號，不需要模擬量采集卡件，直接可以通過總線像讀取現場儀表的信息（包括測量值、量程范圍等等在內的很多）。現場總線常見的有CAN 和 HART 。
工業以太網這個就是以太網，就是網線（物理介質）。只是和我們上網用的協議不一樣而已（介質訪問控制層以及邏輯鏈路控制層）。不過可以理解為和我們常用的以太網是一樣的。都是要搭建網絡設置IP地址的。
作者：蕭任風
鏈接：https://www.zhihu.com/question/26723720/answer/34132412
來源：知乎
著作權歸作者所有，轉載請聯系作者獲得授權。
注：半雙工是指某一時刻只能進行發或收的通信方式，全雙工是指在某一時刻可以同時進行發送和接收的通信方式
以太網，尤其是工業以太網近來已成為制造業的熱門詞匯。雖然類似，卻各有特點，各有優勢。本文將介紹以太網和工業以太網，並比較二者的不同。
何謂以太網？
以太網最早出現於1970年代，之后按照IEEE 802.3實施了標准化。以太網是指符合IEEE 802.3標准的局域網(LAN)產品組，IEEE 802.3是一組電氣與電子工程師協會(IEEE)標准，用於定義有線以太網媒體訪問控制的物理層和數據鏈路層。這些標准也說明子配置以太網網絡的規則，以及各種網絡元件如何彼此協作。以太網支持多台計算機通過一個網絡連接，沒有它，現代社會采用的各種設備之間可能無法通信。以太網是一種全球化的電線電纜系統標准，這些電線電纜將多台計算機、設備、機器等通過企業的單個網絡連接在一起，以便所有計算機彼此通信。以太網的雛形是一條電纜，它支持多台設備連接至同一網絡。如今，以太網網絡可根據需要擴展和覆蓋新設備。以太網是目前全球最受歡迎、使用范圍最廣泛的網絡技術。
工業以太網的工作原理
圖1.工業設置中需要采用這種先進技術，以確保能夠正確發送和接收特定的制造數據。以瓶子灌裝廠為例，工業以太網自動化技術支持通過網絡發送灌裝數據，以確保按計划完成灌裝。
使用以太網時，數據流被分割成更短的數據塊或幀，每個都包含特定的信息，例如數據的源和目的地。要按照需求通過網絡發送和接收數據，這些數據是不可或缺的。
其他與以太網技術相關的術語包括：
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介質在現代以太網技術中，介質是指雙絞線對或光纜，以太網設備通過連接它們來提供數據傳輸路徑。
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段：單個共享介質。
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節點：連接段的設備。
標准以太網的數據傳輸速度在10 Mbps到100 Mbps之間。千兆以太網是IEEE 802.3標准中使用的一個術語，用於表示以1 Gbps的速度傳輸的以太網網速。千兆以太網最初一般用於主干網絡傳輸，以及高性能或高容量服務器。但隨着時間發展，它逐漸受到桌面連接設備和PC的支持。
關於以太網的其他信息
以太網和Wi-Fi是兩個不同的概念—以太網使用線纜來連接 計算機和設備，計算機雜志如此表述。4 幾乎提到的所有網絡或LAN連接都是指以太網。
何謂工業以太網？
工業以太網如同其名，指的是應用於工業配置的以太網，它們通常需要更穩定可靠的連接器、電纜，以及更高的確定性，后者最為重要。為了獲得更高的確定性，工業以太網在使用以太網時，會使用專用協議。目前較受歡迎的工業以太網協議包括：PROFINET®、EtherNet/IP®、EtherCAT®、SERCOS III以及POWERLINK®。
使用工業以太網時，數據傳輸速率為10 Mbps至 1 Gbps。5但是，工業以太網應用最常使用100 Mbps的速度。
圖2.相較於辦公以太網系統，工業以太網需要進行更多考量。工廠車間中的制造設備會受到不同溫度、振動以及其他潛在的干擾噪聲的影響。
工作原理
工業以太網協議（例如PROFINET和EtherCAT）會修改標准以太網的協議，以確保不但能正確發送和接收特定的制造數據，還能在需要執行特定操作時，准時發送和接收數據。以使用工業以太網自動化技術的瓶子灌裝廠為例，它能通過網絡發送灌裝數據，以確保按計划完成灌裝。據Real Time Automation公司稱，瓶子裝滿時，會通過網絡發送停止灌裝命令。
它表示，對於辦公以太網設置，這種消息就不會如此至關重要。網頁丟失時，用戶只需要點擊刷新按鈕就可以了。但是對於工廠，一個小問題就可能演變成大災難—公司根本等不及有人找到問題，然后手動按下按鈕。而工業以太網自動化網絡可以檢測灌裝過程中的錯誤，並自動停止灌裝流程，防止造成時間、產品和資金損失。
以太網和工業以太網之間的其他差別
Real Time Automation公司表示，以太網一般更多地用於辦公環境，而非工業環境中。辦公以太網主要針對基礎層次的使用，而工業以太網則可能用於多種層次，以及任務更加繁重的環境。
工業以太網更適合用於解決工廠噪聲問題，滿足工廠工藝需求，應對更加嚴苛的環境，甚至更好地應對工廠內的數據沖突問題。
工業以太網技術采用的線路和連接器也跟傳統的不同。例如，Real Time Automation公司表示，工業配置中使用的連接器並非是基本的咬合鎖定類型。因為環境更加嚴苛，所以需要更加堅固的鎖定類型。重負荷應用也經常需要使用密封式連接器。
此外，商用或辦公以太網和工業以太網采用的線纜也不同。比起常規的以太網電纜，輕型工業電纜的護套質量可能更好。此外，正如所預期的，重負荷電纜的護套及其使用的金屬也能提升品質，讓它更加耐用。
在定義工業以太網和以太網相區分時，確定性是一個重要因素。標准以太網本身 不具有確定性，7但工業環境需要確定性。它們需要在特定時間發送和接收數據包，且它們需要保證數據每一次都成功發送。這是因為在工業配置中，設備之間的數據丟失或數據延遲都會造成災難性后果—例如，生產流程中的重大問題。公司在選擇部署哪種類型的以太網時，這種實時信息傳輸通常會起到相當大的決定作用。公司需要評估自身的特定需求，然后確定最適合其組織使用的以太網解決方案。