工业以太网正成为工厂地面网络的主要基础设施选择，正如以太网长期以来一直是商业办公室的标准通信协议一样。两者都建立在相同的基于标准的网络平台上(以太网LAN标准IEEE 802.3)。工业以太网的主要优势在于，它允许制造商部署一个单一平台，以实现工厂操作与公司和行政办公室以及互联网之间的互操作性。
在企业的工厂和办公室级别之间，这种基于标准的开放以太网通信的融合为双方都带来了优势，包括:
•无处不在的实时数据访问，以改善工厂运营
•实时协作，库存可见性和生产计划
•车间系统与ERP集成，用于调度，计划，质量跟踪和交货信息
•由于安装速度更快，维护和升级成本更低，降低了总拥有成本(TCO)
不同的环境需要不同的方法
在电缆、硬件和连接组件被遮蔽和保护的办公环境中安装以太网与在生产车间安装以太网之间存在巨大差异。在工业现场，网络组件可能暴露在极端温度、紫外线辐射(阳光)、水分、油、化学物质和其他污染物中，所有这些都会降低组件的物理完整性和电气性能，导致间歇性停机甚至整个系统关闭。
正常的工厂活动也可能对网络组件构成风险。例如，可能会有持续的机器运动和振动，产生增加EMI/RFI的功率峰值的机器人机械，穿越工作地板的叉车和其他机械化车辆。这些会损坏敏感的电子设备，即使是最好的商用现货(COTS)以太网系统也无法承受如此恶劣和危险的条件。
提供以下指导方针，以帮助制造商确保工厂地面通信基础设施的建造足够坚固，以抵御这些挑战。
考虑一下停机时间的实际成本。制造商依靠自动化、仪器仪表和控制数据通信在机械、设备和控制系统之间传递信号，在精确和预先确定的时间表上激活事件，几乎没有或没有错误的余地。
网络管理员还需要最佳的安全性和可管理性，以便网络可用性达到99.999%或更好的正常运行时间。然而，分析师报告称，工业运营中很大一部分计划外停机是由网络基础设施问题造成的。根据这样的一份报告，足足72%的网络故障可以归因于OSI(开放系统互连)第一层(物理介质)、第二层(数据链路)和/或第三层(网络)的故障。
关键数据传输组件的物理恶化或电气故障可能导致不可靠的网络性能和安全问题，并可能导致关键数据丢失、系统停机甚至灾难性故障。无论在哪个行业，如果开关、连接器或电缆系统出现故障，更换和维修部件的成本只占与生产停机相关的总成本的一小部分。
以太网系统故障的间接成本可能包括生产力损失、进程延迟、系统关闭和启动的成本、可能的安全性和安全性失误，以及依赖工厂产出的客户的服务损失。这可能会导致总停机成本飙升至数十万甚至数百万美元。例如，一个每分钟能生产一辆汽车的汽车装配厂，生产小型汽车每分钟将损失约2000至3000美元的利润，生产SUV和皮卡每分钟将损失高达8000美元的利润!
指定工业级组件
在为工厂地面安装指定以太网物理介质、数据链路和网络硬件时，重要的是选择坚固的工业级组件，提供坚固的结构和耐久性，以在较长的使用寿命中提供最佳性能。高质量的工业级以太网产品应该提供与其他自动化系统组件类似的使用寿命——通常是10到30年，这远远超过COTS产品所能提供的寿命。
其他需要考虑的因素包括:与以太网局域网的一致性。IEEE 802.3标准;平均故障间隔时间分析;安装选项，如DIN导轨安装，机架或面板安装，或设备螺栓牢固地安装在机器上;和一个小的形式因素，占用更少的空间，并允许更大的密度在有限的空间的控制面板。
物理媒体选项-电缆和连接
对于物理介质层，有许多符合以太网局域网的工业级产品。符合IEEE 802.3标准，同时抵抗阳光、挥发性温度、水分和化学物质的影响。与商用电缆(0℃~ +60℃)相比，工业电缆在更宽的温度范围(-40℃~ +85℃)下有效工作。选择将取决于每个工厂的网络配置和应用需求。
工业以太网电缆/连接包括:
•重型，全介质，室内/室外额定光纤电缆单模和多模结构。许多产品都有阻水剂，可以在潮湿的环境中提供额外的保护。
•工业级Cat 5e和Cat 6电缆，具有重型抗油和抗紫外线护套。一些类别电缆具有粘结对内部结构，其中对的导体绝缘沿其纵向轴粘贴，以确保导体同心度一致，并防止在安装和使用期间导体对之间的性能损失。
•用于极端环境的外护套和铠装电缆。
•连续柔性电缆设计用于连续运动机器和自动化系统。
•低烟零卤(LSZH)电缆、防水电缆和埋地电缆。
•专为领先的工业自动化网络和通信协议设计的电缆，如EtherNet/IP (ODVA)， Modbus TCP/IP, ProfiNet和现场总线HSE。
•工业级连接组件，如:IP67或ip20级UTP或STP跳线，连接器，模块化插孔和插头套件，适配器，面板和表面安装盒。
•工业级Cat 5e RJ45和Micro (M12)线套和跳线，包括高柔性版本。
开关和硬件选项
类似地，在信息、控制和设备层，也有广泛的选项可用。有一些产品同时支持铜质和光纤介质，以及数据传输速度高达每秒10gb的交换机。至少，所有这些组件(开关、连接器和其他硬件)都应该提供坚固的结构，并能抵抗高温、振动和EMI。
典型的COTS硬件被设计为在0℃到+40℃范围内工作，而工业级以太网硬件在0℃到+60℃范围内有效工作-可扩展到-40℃到+85℃。此外，过多的水分和腐蚀性化学物质会对商用开关中的电子元件造成严重损坏，而坚固耐用的工业开关可以安全地密封以防止这些物质的进入。(保形涂层也可用于潮湿/潮湿的应用。)
工业以太网硬件组成包括:
硬化管理和非管理交换机，有各种铜/光纤端口配置，端口密度，行业批准和安装选项。
•防火墙，以保护和隔离网络，同时仍然允许授权的数据通信通过。具有VPN功能的防火墙还允许远程通过Internet进行安全、加密的通信。
•DIN导轨安装或IP67无密封外壳的无线接入点、客户端和桥接器现在也支持更快、更安全、抗干扰的802.11n标准。
•相关配件，如强化电源，SFP光纤收发器，甚至提供网络状态，警报和自动化网络软件或PLC控制的软件。
提前规划带宽和冗余
随着越来越多的以太网电缆设备被添加到当今的自动化和控制网络中，允许有足够的带宽来满足当前的需求，并有额外的空间来适应未来的扩展，这是一个行业的最佳实践。这比必须随着时间的推移逐步升级的成本和劳动密集型要低得多。
在谈到最大化网络正常运行时间和性能时，一个经常被忽视的因素是冗余，这也被认为是行业最佳实践，特别是在任务关键型应用程序中。两种冗余是保持不间断信号传输和最大正常运行时间的关键。
首先是电源冗余。指定具有双电源输入能力的开关意味着如果一个电源故障，另一个电源立即接管。
第二是数据路径冗余。许多工业工厂用于连接自动化机械和设备的雏花链网络拓扑结构有一个固有的缺陷——如果两个交换机之间的任何链路出现故障，整个系统可能会瘫痪，因为一个网段上的设备无法再与其他网段上的设备通信。解决方案是确保一个内置的冗余数据路径进入网络拓扑结构。(有关详细信息，请参阅侧栏。)
最后一句话:为端到端集成而设计
另一个正在整个工业领域获得关注的趋势是，指定来自供应商的网络基础设施组件，这些供应商能够提供端到端、经过现场验证的以太网解决方案，专门为最终用户应用程序和环境量身定制。正如许多公司所发现的那样，从长期来看，采用“整体系统”方法在易于维护、故障排除和升级方面更具成本效益。而且，集成系统通常会在提供最佳传输性能方面带来更高的可靠性，也会让那些负责优化网络性能的人更加安心。
在企业的工厂和办公室级别之间，这种基于标准的开放以太网通信的融合为双方都带来了优势，包括:
•无处不在的实时数据访问，以改善工厂运营
•实时协作，库存可见性和生产计划
•车间系统与ERP集成，用于调度，计划，质量跟踪和交货信息
•由于安装速度更快，维护和升级成本更低，降低了总拥有成本(TCO)
不同的环境需要不同的方法
在电缆、硬件和连接组件被遮蔽和保护的办公环境中安装以太网与在生产车间安装以太网之间存在巨大差异。在工业现场，网络组件可能暴露在极端温度、紫外线辐射(阳光)、水分、油、化学物质和其他污染物中，所有这些都会降低组件的物理完整性和电气性能，导致间歇性停机甚至整个系统关闭。
正常的工厂活动也可能对网络组件构成风险。例如，可能会有持续的机器运动和振动，产生增加EMI/RFI的功率峰值的机器人机械，穿越工作地板的叉车和其他机械化车辆。这些会损坏敏感的电子设备，即使是最好的商用现货(COTS)以太网系统也无法承受如此恶劣和危险的条件。
提供以下指导方针，以帮助制造商确保工厂地面通信基础设施的建造足够坚固，以抵御这些挑战。
考虑一下停机时间的实际成本。制造商依靠自动化、仪器仪表和控制数据通信在机械、设备和控制系统之间传递信号，在精确和预先确定的时间表上激活事件，几乎没有或没有错误的余地。
网络管理员还需要最佳的安全性和可管理性，以便网络可用性达到99.999%或更好的正常运行时间。然而，分析师报告称，工业运营中很大一部分计划外停机是由网络基础设施问题造成的。根据这样的一份报告，足足72%的网络故障可以归因于OSI(开放系统互连)第一层(物理介质)、第二层(数据链路)和/或第三层(网络)的故障。
关键数据传输组件的物理恶化或电气故障可能导致不可靠的网络性能和安全问题，并可能导致关键数据丢失、系统停机甚至灾难性故障。无论在哪个行业，如果开关、连接器或电缆系统出现故障，更换和维修部件的成本只占与生产停机相关的总成本的一小部分。
以太网系统故障的间接成本可能包括生产力损失、进程延迟、系统关闭和启动的成本、可能的安全性和安全性失误，以及依赖工厂产出的客户的服务损失。这可能会导致总停机成本飙升至数十万甚至数百万美元。例如，一个每分钟能生产一辆汽车的汽车装配厂，生产小型汽车每分钟将损失约2000至3000美元的利润，生产SUV和皮卡每分钟将损失高达8000美元的利润!
指定工业级组件
在为工厂地面安装指定以太网物理介质、数据链路和网络硬件时，重要的是选择坚固的工业级组件，提供坚固的结构和耐久性，以在较长的使用寿命中提供最佳性能。高质量的工业级以太网产品应该提供与其他自动化系统组件类似的使用寿命——通常是10到30年，这远远超过COTS产品所能提供的寿命。
其他需要考虑的因素包括:与以太网局域网的一致性。IEEE 802.3标准;平均故障间隔时间分析;安装选项，如DIN导轨安装，机架或面板安装，或设备螺栓牢固地安装在机器上;和一个小的形式因素，占用更少的空间，并允许更大的密度在有限的空间的控制面板。
物理媒体选项-电缆和连接
对于物理介质层，有许多符合以太网局域网的工业级产品。符合IEEE 802.3标准，同时抵抗阳光、挥发性温度、水分和化学物质的影响。与商用电缆(0℃~ +60℃)相比，工业电缆在更宽的温度范围(-40℃~ +85℃)下有效工作。选择将取决于每个工厂的网络配置和应用需求。
工业以太网电缆/连接包括:
•重型，全介质，室内/室外额定光纤电缆单模和多模结构。许多产品都有阻水剂，可以在潮湿的环境中提供额外的保护。
•工业级Cat 5e和Cat 6电缆，具有重型抗油和抗紫外线护套。一些类别电缆具有粘结对内部结构，其中对的导体绝缘沿其纵向轴粘贴，以确保导体同心度一致，并防止在安装和使用期间导体对之间的性能损失。
•用于极端环境的外护套和铠装电缆。
•连续柔性电缆设计用于连续运动机器和自动化系统。
•低烟零卤(LSZH)电缆、防水电缆和埋地电缆。
•专为领先的工业自动化网络和通信协议设计的电缆，如EtherNet/IP (ODVA)， Modbus TCP/IP, ProfiNet和现场总线HSE。
•工业级连接组件，如:IP67或ip20级UTP或STP跳线，连接器，模块化插孔和插头套件，适配器，面板和表面安装盒。
•工业级Cat 5e RJ45和Micro (M12)线套和跳线，包括高柔性版本。
开关和硬件选项
类似地，在信息、控制和设备层，也有广泛的选项可用。有一些产品同时支持铜质和光纤介质，以及数据传输速度高达每秒10gb的交换机。至少，所有这些组件(开关、连接器和其他硬件)都应该提供坚固的结构，并能抵抗高温、振动和EMI。
典型的COTS硬件被设计为在0℃到+40℃范围内工作，而工业级以太网硬件在0℃到+60℃范围内有效工作-可扩展到-40℃到+85℃。此外，过多的水分和腐蚀性化学物质会对商用开关中的电子元件造成严重损坏，而坚固耐用的工业开关可以安全地密封以防止这些物质的进入。(保形涂层也可用于潮湿/潮湿的应用。)
工业以太网硬件组成包括:
硬化管理和非管理交换机，有各种铜/光纤端口配置，端口密度，行业批准和安装选项。
•防火墙，以保护和隔离网络，同时仍然允许授权的数据通信通过。具有VPN功能的防火墙还允许远程通过Internet进行安全、加密的通信。
•DIN导轨安装或IP67无密封外壳的无线接入点、客户端和桥接器现在也支持更快、更安全、抗干扰的802.11n标准。
•相关配件，如强化电源，SFP光纤收发器，甚至提供网络状态，警报和自动化网络软件或PLC控制的软件。
提前规划带宽和冗余
随着越来越多的以太网电缆设备被添加到当今的自动化和控制网络中，允许有足够的带宽来满足当前的需求，并有额外的空间来适应未来的扩展，这是一个行业的最佳实践。这比必须随着时间的推移逐步升级的成本和劳动密集型要低得多。
在谈到最大化网络正常运行时间和性能时，一个经常被忽视的因素是冗余，这也被认为是行业最佳实践，特别是在任务关键型应用程序中。两种冗余是保持不间断信号传输和最大正常运行时间的关键。
首先是电源冗余。指定具有双电源输入能力的开关意味着如果一个电源故障，另一个电源立即接管。
第二是数据路径冗余。许多工业工厂用于连接自动化机械和设备的雏花链网络拓扑结构有一个固有的缺陷——如果两个交换机之间的任何链路出现故障，整个系统可能会瘫痪，因为一个网段上的设备无法再与其他网段上的设备通信。解决方案是确保一个内置的冗余数据路径进入网络拓扑结构。(有关详细信息，请参阅侧栏。)
最后一句话:为端到端集成而设计
另一个正在整个工业领域获得关注的趋势是，指定来自供应商的网络基础设施组件，这些供应商能够提供端到端、经过现场验证的以太网解决方案，专门为最终用户应用程序和环境量身定制。正如许多公司所发现的那样，从长期来看，采用“整体系统”方法在易于维护、故障排除和升级方面更具成本效益。而且，集成系统通常会在提供最佳传输性能方面带来更高的可靠性，也会让那些负责优化网络性能的人更加安心。
