现在以太网已经成为工业设备的首选支柱，网络正在通过采用现有的现场总线技术来扩大其影响范围。虽然这一努力正在取得成果，但现场总线仍在稳步增长。
以太网的应用范围非常广泛，从传统的加工厂到那些鲜为人知的电子厂。安圭尔环境公司是密尔沃基一家帮助工厂安装设备以减少空气污染的公司，对它来说，局域网(LAN)提供了许多实实在在的好处。它的许多装置跨越大型设施，设备位于烟囱等难以到达的区域。
“我们过去经常从控制面板内部到机器进行大量硬接线，这些机器有许多I/O(输入/输出)点，以及两到三个用于风扇的变频驱动器。以太网省去了大量的布线，还可以让我们将图表记录器等设备直接连接到网络上，这样公司就可以收集数据并发送给环境保护局，”安圭尔的控制系统设计师卢克•沃恩斯说。安圭尔使用了许多罗克韦尔自动化的网络产品。
消除了对许多不同产品进行硬连接的耗时任务，会带来巨大的回报。“组件成本略高，但可以节省大量安装费用。在大型设备上，仅从主控制器到I/O点的布线成本，我们就可以节省5000到15000美元。在硬件上花1200美元可以节省15000美元，这是一个非常好的价值主张。”
在其他应用中，以太网证明了它已经取得了很大的进步，因为有批评者说办公网络不够坚固，无法在恶劣的工业环境中运行。例如，很少有应用程序比洗车需要更多的密封保护，其中组件暴露在热，水和洗涤剂的大部分时间。
当总部位于亚特兰大的Auto Data Inc.去年决定进入洗车市场时，设计工程师需要一种简单的方法将可编程逻辑控制器(plc)与喷雾器和其他部件连接起来，从而扩大其核心业务——向快速润滑商店和其他公司提供销售点系统——的业务范围。为了保持其可靠性的声誉，该公司选择采用工业级plc，而不是许多根深蒂固的竞争对手在自动洗车业务中使用的个人电脑(PC)技术。这些plc控制大量的阀门，定时器和其他组件，在非常恶劣的环境中操作，在巨大的不同的地理和气候。
Auto Data拥有使用以太网技术的经验，使用它将其前台系统连接在一起，并将它们连接到远程总部。这让他们很容易做出决定，使用Modbus创始人、法国鲁伊尔-马尔马森的施耐德电气(Schneider Electric)的设备，创造“一个整个洗车都是以太网和Modbus的环境”。通过以太网的Modbus可以让我们与互联网上的任何东西交谈，”汽车数据的所有者比尔·沙德说。
Modbus是必要的，因为一些起动器和其他专用设备使用较旧的串行Modbus技术。Schad希望在未来扩大以太网的覆盖范围。“我们很高兴我们选择了这个项目，因为更多的大门将会打开。串行实现是死胡同，”他说。
路障
无法找到与以太网兼容的底层组件是阻止以太网在工厂完成接管的最大障碍之一。即使是那些看好将以太网应用于所有类型网络的人也承认这一缺陷。在某些领域，只有少数设备级产品提供以太网兼容性。实时自动化公司(Real Time Automation)的网络项目经理约翰•里纳尔迪(John Rinaldi)表示:“阀门是目前唯一在较低水平上实现以太网接入的设备，但我预计会看到更多产品朝这个方向发展。”该公司同时也生产网关板和模块。
然而，他指出，有一个强大的非技术问题正在帮助改变这一现状。“客户喜欢以太网，”里纳尔迪说。
他并不是唯一一个看到与技术性能无关的强大支持的人。亚利桑那州斯科茨代尔的Profibus贸易组织(PTO)副主任卡尔·亨宁(Carl Henning)说:“有一个强大的非技术驱动力:许多人认为以太网更好。”
不是无处不在
PTO正在向与Profinet兼容的以太网过渡，预计它有一天会取代过去几年获得了大量追随者的现场总线网络。但估计这一预测的日期仍然是一个困难的命题。“Profibus和所有现场总线最终会在许多年后淡出人们的视线。但使用量并没有以我们预期的速度下降。Profibus仍在以25%左右的速度增长。他指出，这种增长的部分原因是Profibus设备有几千台，但Profinet产品仍有数百台。
一些设备制造商认为，这种转变可能需要很多年的时间。位于伊利诺伊州诺斯布鲁克的伍德海德工业公司(Woodhead Industries)该公司是连接器制造商Molex Inc.设在美国的子公司，生产许多以太网产品。虽然它的工厂有以太网骨干，但制造商认为，努力将其提升到一个新的水平带来的是更多的头痛，而不是成功的故事。
“大多数试图推翻它的人都是徒劳的。我们目前还没有计划在工厂中使用以太网来达到控制器或传感器级别。成本问题还没有解决，”Woodhead工业通信产品部门集团产品经理埃德•纳伯茨基表示。
许多观察人士指出，传感器、执行器和其他相当简单的组件不会因为增加与以太网、传输控制协议/互联网协议(TCP/IP)或其他通常与局域网相关的协议相关的开销而获得任何实质性的好处。只发送少量数据的组件会增加大量网络带宽，这有时会成为问题。
“互联网协议的最小数据包大小为1280字节，不包括校验和和其他开销。实际上，如果你使用网络来打开一个I/O点，而你需要发送1.4 Kbytes，那就没有那么必要了，”自动化组件供应商博世力士乐驱动与控制公司的技术副总裁Scott Hibbard说。
对于这类应用程序，传统的现场总线(如DeviceNet、Modbus和Profibus)并不是唯一的替代方案。在欧洲流行的AS-Interface正在世界范围内得到广泛接受。as - interface仍然是一种有效的一比特网络，用于电磁开关等开关设备。以太网仍然不够便宜，不足以取代它，”亨宁说。
很多协议
虽然主管们支持跨企业的单一网络的概念，但工程师们知道这一目标很少能实现。虽然电缆、芯片和连接器是相同的，但许多工业网络与前台局域网不兼容。
这是因为以太网不提供工厂通常需要的决定论。因此，有许多替代技术使用改变来提供决定论甚至实时性能。一些供应商认为这消除了在整个公司中使用单一网络所获得的许多优势。
“如果你只使用以太网的物理介质，并改变开放堆栈以获得实时或决定论，你已经破坏了东西。如果你想获得所有的好处，使用未修改的栈是至关重要的，”位于密尔沃基的供应商罗克韦尔自动化公司的业务发展副总裁Joe Kann说。
但也有人认为，获得所需的性能水平比让包装机向首席执行官发送信息更有益。他们说，用户应该选择满足他们需求的协议，就像他们选择满足他们需求的硬件一样。位于明尼苏达州伯恩斯维尔的贝克霍夫自动化有限责任公司的I/O系统产品经理Skip Hansen说:“人们需要了解他们需要什么样的性能，以及他们可以从以太网得到什么，然后基于此选择他们的协议。”
其他人注意到，当需要将消息发送到使用不同协议的节点时，将数据从一种格式转换为另一种格式并不困难。这是Profinet开发的关键部分。Profinet设计有代理。有了这个代理概念，使用Profinet的人可以通过代理从生产系统转移到前台空间，”亨宁说。
即使是支持者也承认，这些变种有很强的优势，不太可能看到侵蚀。马萨诸塞州Foxboro自动化供应商Invensys Process Systems的现场总线产品经理Charlie Piper说。，列举了在整个工厂内使用兼容的以太网协议所获得的许多好处。但他也承认，以太网TCP/IP几乎不可能取代其他协议。他说:“如果没有以太网上的单一标准协议，业界就不可能看到一个单一的开放网关或链接产品来将现场总线数据收集到以太网网络上。”
当协议问题与让公司制造与以太网兼容的组件的任务相结合时，结果可能是以太网在现场总线应用中的扩展缓慢。无法获得硬件的管理人员将不必担心他们选择的协议。“我不认为压力传感器会在一夜之间与以太网兼容。现场总线协议在一段时间内不会有被取代的危险，”凤凰城霍尼韦尔现场总线系统解决方案供应商的产品经理John Yingst说。
最小化恶作剧
虽然以太网的兼容性让人们可以轻松地进入系统进行远程诊断等操作，但这种轻松访问却突出了一个致命弱点。网络管理人员必须弄清楚如何确保只有授权的人可以进入并进行更改。
安全技术必须防止黑客和其他外人进入造成破坏。这些威胁从恶作剧者到试图通过控制生产线来敲诈企业的人都有。但系统开发人员指出，不满的员工也会对工厂的运营造成严重破坏。“这通常是一个未知因素;“实时自动化”的里纳尔迪表示:“你更容易受到内部人员恶作剧的威胁。”
一个积极的方面是，为前台管理系统开发的工具已经变得相当复杂，因此它们可以在问题变得严重之前发现潜在的问题。“有很多很棒的诊断工具，比如监测交通状况。当异常的流量模式发生时，它们可以触发警报，”罗克韦尔自动化公司俄亥俄州梅菲尔德高地的网络营销经理Brian Oulton说。
另一个内部威胁可能来自负责保护的网络管理员。他们使用的保护前台机器不受外界干扰的技术可能会在工厂内造成问题，在那里，意外地捆绑设备，即使是几毫秒也会造成重大问题。“病毒更新可能会有问题。它们不可能在信息技术(IT)选择的任何时候发生。你需要防火墙，这样工厂里的所有东西都不会被当作另一个以太网节点，”Woodhead的Nabrotzky说。
这就强调了IT经理和控制工程师需要了解系统两边的需求。尽管许多公司都在吹捧所有群体为了共同利益而共同工作的项目，但这往往更容易执行。“我们仍然看到一些公司的控制工程师和IT人员之间几乎发生了冲突。控制工程师想要6个IP地址，而IT人员不明白他们为什么需要这么多，”Rinaldi说。他解释说，在工厂车间，一些工程师希望有额外的地址来增加硬件，他们不希望在重新配置前端办公室网络时经常发生的变化。
健康监测
除了兼容性之外，将单个设备放在以太网上的一个关键好处是能够监视它们的运行状况和性能。可用的工具提供了比那些更专业的现场总线体系结构更多的选择。
观察人士注意到，这些工具为管理人员提供了旧体系结构无法实现的功能。“以太网为您提供了远程分析和故障排除等功能。当你有了XML(可扩展标记语言)，你就可以和其他设备交谈，做一些事情，比如发送统计数据，”Rinaldi说。
这些诊断能力对任何手术都很重要，但它们在制药等受监管的领域尤其有用。在那里，数据收集过程的自动化可以提供很大的好处。
“在受监管的行业，公司可以进行定期检查并提供诊断，这在没有以太网的情况下是不可能的。这确实有助于遵守美国国家环境保护局(Environmental Protection Agency)的规定，”安圭尔营销经理凯文•萨姆(Kevin Summ)表示。
以太网兼容性也为许多工程师和技术人员开放了访问，他们知道如何进行维修，但没有使用现场总线。希巴德说:“主要的吸引力在于，一旦有人看到RJ45连接，他们就知道自己可以做任何事情，可以连接一台笔记本电脑，还可以用他们在整个企业中使用的相同工具实现以前无法实现的功能。”
