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工业以太网的最新发展
工业以太网技术是当前工业控制的一个热点。本文分析了以太网技术应用于工业控制网络所需解决的关键问题，包括通信的确定性、可靠性和安全性以及统一的应用层协议，并论述了目前市场上四个典型的工业以太网技术的系统结构及其解决方案。
目前，以太网技术己经垄断了办公自动化领域的网络通信，这是一个不争的事实。以太网技术具有价格低廉、稳定可靠、通信速率高、软硬件产品丰富、应用广泛以及支持技术成熟等优点，已成为最受欢迎的通信网络之一。而在工业控制领域，工业以太网技术也成为人们关注的焦点，多家厂商推出自己的工业以太网产品，多个研究机构也对其各项技术开展研究。人们可能不难发现，在2003年4月初颁布的IEC61158标准第三版中，出现了EtherNet/IP，PROFINET，HSE等工业以太网技术。那么，在工业控制领域，工业以太网的发展现状如何，能不能采用工业以太网技术，实现企业的信息垂直集成，达到“e网到底”？本文将就相关问题作深入探讨。
工业以太网应用关键技术
所谓工业以太网，是指其在技术上与商用以太网（IEEE802.3标准）兼容，但材质的选用、产品的强度和适用性方面应能满足工业现场的需要，即在环境适应性、可靠性、安全性和安装使用方面满足工业现场的需要。
与专门为工业控制而开发的现场总线相比，工业以太网技术的优点表现在：以太网技术应用广泛，为所有的编程语言所支持；软硬件资源丰富；易于与Internet连接，实现办公自动化网络与工业控制网络的无缝连接；可持续发展的空间大等等。
虽然工业以太网具有如此多的优点，但其技术要得到真正的应用，还需要解决以下关键问题：
1．通信的确定性
工业控制网络必须满足对实时性的要求，即信号传输要速度快，确定性好。Ethernet过去一直被认为是为PT领域开发的，采用了带有冲突检测的载波侦听多路访问协议（CSMA/CD）以及二进制指数退避算法的非确定性网络系统。对于响应时间要求严格的控制过程，使用以太网技术可能由于冲突的产生，造成响应时间不确定和信息不能按要求正常传递，这正是阻碍以太网应用于工业现场设备层的原因所在。
随着快速以太网与交换式以太网的发展，为解决以太网的非确定性问题带来了新的契机：
首先，Ethernet的通信速率一再提高，从10M、100M增大到如今的1000M、1OG，在数据吞吐量相同的情况下，通信速率的提高意味着网络负荷的减轻，网络碰撞几率大大下降，提高了网络的确定性。
其次，采用星型网络拓扑结构，交换机将网络划分为若干个网段。交换机之间通过主干网络进行连接，交换机可对网络上传输的数据进行过滤，使每个网段内节点间的数据传输只在本地网段内进行，而不需经过主干网，从而本地数据传输不占其它网段的带宽，降低了所有网段和主干网的网络负荷。
最后，采用全双工通信方式。在一个用5类双绞线（光缆）连接的全双工交换式以太网中，其中一对线用来发送数据，另一对线用来接收数据，这样交换式全双工以太网消除了冲突的可能，使Ethernet通信确定性和实时性大大提高。
2.工业以太网的可靠性和安全性
传统的Ethernet是为办公自动化的领域应用而设计，并没有考虑工业现场环境的需要（如冗余电源供电、高温、低温、防尘等），故商用网络产品不能应用在有较高可靠性要求的恶劣工业现场环境中。
随着网络技术的发展，上述问题正迅速得到解决。为了解决网络在工业应用领域和极端条件下稳定工作的问题，美国Synergetic微系统公司和德国Hirschmann, Phoenix Contact、Jetter AG等公司专门开发和生产了导轨式集线器、交换机产品并安装在标准DIN导轨上，并配有冗余供电，接插件采用牢固的DB-9结构，而在IEEE802.3af标准中，对Ethernet的总线供电规范也进行了定义。此外，在实际应用中，主干网可采用光纤传输，现场设备的连接则可采用屏蔽双绞线，对重要的网段还可采用冗余网络技术，以提高网络的抗干扰能力和可靠性。
在工业生产过程中，很多现场不可避免地存在易燃、易爆或有毒的气体，应用于这些场合的设备都必须采用一定的防爆措施来保证工业现场的安全生产。现场设备的防爆技术包括两类，即隔爆型（如增安、气密、浇封等）和本质安全型。与隔爆技术相比较，本质安全技术采取抑制点火源能量作为防爆手段，其关键技术为低功耗技术和本安防爆技术。由于目前以太网收发器本身的功耗都比较大，一般都在60～70 mA（5V工作电源），低功耗的以太网现场设备设计难以设计，因此，在目前技术条件下，对以太网系统可采用隔爆防爆的措施，确保现场设备本身的故障产生的点火能量不外泄，保证运行的安全性。
另外，工业以太网实现了与Internet的无缝集成，实现了工厂信息的垂直集成，但同时也带来了一系列的网络安全问题，包括病毒、黑客的非法入侵与非法操作等网络安全威胁问题，对此，一般可采用网关或防火墙等方法，将内部控制网络与外部信息网络系统相隔离，另外，还可以通过权限控制、数据加密等多种安全机制来加强网络的安全管理。
3.统一的应用层协议（互操作性）
互操作性是指连接在同一网络上不同厂家的设备之间，通过统一的应用层协议可以进行通信与互用，性能类似的设备可以实现互换，这是开放系统的特点之一。一般存在着这样的误解，即只要采用了工业以太网就能实现设备的互操作，事实并非如此。以太网仅仅映射到ISO/OSI参考模型中的物理层和数据链路层，而在其之上的网络层和传输层协议却以TCP（UDP）/IP协议为主。由于不存在统一的应用层协议，以太网设备中的应用程序是专用的，而不是开放的，因此设备之间还不能实现透明互访。要解决这一问题，就必须在Ethernet+TCP（UDP）/IP协议之上，制定统一的、适用于工业现场控制的应用层技术规范。同时也可参考IEC相关标准，在应用层上增加用户层。
典型的工业以太网解决方案
目前，一些组织按照工业控制的要求，开发了适当的应用层协议，使以太网和TCP/IP技术延伸至现场层。目前典型的工业以太网有：EtherNet/IP、HSE、PROFINET、Modbus—IDA，下面就这些典型的工业以太网解决方案进行展开。
1．EtherNet/IP
1998年初，ControlNet国际组织CI开发了由ControlNet和DeviceNet共享的、开放的和广泛接受的基于 Ethernet的应用层规范，利用该技术，CI、工业以太网协会（IEA）和开放的DeviceNet供应商协会（ODVA）于2000年3月发布了EtherNet/IP（以太网工业协议）技术规范，旨在将这个基于EtherNet的应用层协议作为自动化标谁。EtherNet/IP技术采用标准的以太网芯片，并采用有源星形拓扑结构，将一组装置点对点地连接至交换机，而在应用层则采用已在工业界广泛应用的开放协议——控制和信息协议CIP，CIP控制部分用来实现实时I/O通信，信息部分用来实现非实时的报文交换。EtherNet/IP的一个数据包最多可达1500字节，数据传输率达10/100Mbps，因而能实现大量数据的高速传输。
Ethernet/IP的成功之处在于在TCP/UDP/IP上附加了CIP，提供了一个公共的应用层，其通信协议如图1所示。值得一提的是，CIP除了作为EtherNet/IP的应用层协议外，还可以作为ControlNet和DeviceNet的应用层，三种网络共享相同的对象库，对象和用户设备行规使得多个供应商的装置能在上述三种网络中实现即插即用。
图1 EtherNet/IP 通信协议模型
2.FF HSE（高速以太网）
HSE（High Sneed Ethernet）是美国现场总线基金会FF对H1的高速网段的解决方案。HSE的规范于2000年3月发布，并于同年12月发布了alpha版本的HSE测试工具包（HTK）。 HTK的发布表明了HSE技术已经进入了实用阶段。
从FF HSE的网络系统结构（图2）中可见，现场层仍可使用FFH 1支持过程控制应用，FF HSE采用链接设备（linking devices）将远程H1网段的信息传送到主干网上。这些信息可以通过以太网送到主控制室，并进一步送到企业的ERP等管理系统中。
由此可见，FF HSE的核心部分就是链接设备，它是将H1 （31.25 Kps）设备连接到100Mbps的HSE主干网的关键组成部分。在FF HSE中，封装工作是由链接设备完成的。一方面，它负责从所挂接的H1网段收集现场总线信息，然后把H1地址转换成IPv4/IPv6的地址，这样H1网段的数据就可以在TCP/IP/UDP网络上进行传送。另一方面，接收到TCP/IP/UDP信息的链接设备可以将IPv4/IPv6地址转换为H1地址，将发往H1网段的信息放到现场目的网段中进行传送。HSE链接设备履行网桥的功能，能够使不同H1网络段上的现场设备进行对等通信。HSE也支持冗余通信，如果一条线路断开，则数据流将立即移至后备线路传送，采用冗余的交换机可以实现网络冗余，同时HSE上的任何设备都能作冗余配置。
图3是FF HSE的通信协议模型，其物理层与数据链路层采用以太网协议（100 Mbit/s），网络层和传输层采用TCP/IP/UDP，而在应用层采用了现场设备访问代理（FDA）,为HSE提供接口。用户层包括功能块、设备描述和网络与系统管理等功能。
3.PROFINET
PROFINET是PRPFIBUS国际组织提出的基于工业以太网的自动化标准。在2001年8月发布的PROFINETV1.0，加强了以太网、TCP/UDP/IP以及微软的DCOM、OPC和XML作用，而在2003年推出的PROFINETV2.0,将通过实时通道（旁路掉TCP/IP协议栈）加进实时的功能，如图4所示。实质上，PROFINET=标准以太网十COM/DCOM+开放标准+PROFIBUS。
图4为PROFINET的通信协议，在不同的场合，支持不同的通信方式，即TCP/lP的标准通信；实时（RT）通信，应用于实时响应时间最少在5～10 ms的场合；同步实时（IRT）通信，用于伺服运动控制场合的需要，所谓伺服运动控制场合，是指在100个节点下，响应时间低于1 ms，同步传送和抖动小于1μs。
应用代理设备（Proxy）可以将PROFIBUS、INTERBUS等现场总线集成到PROFINET中，如图5所示。由此可见，PROFINET的核心设备是代理设备，它将所挂接的设备抽象为COM服务器，设备之间的交互变成COM服务器之间的相互调用，这样系统易于扩展。
4. MODBUS-IDA
IDA（Interface for Distributed Automation）组织是在德国成立的，致力于开发一种多厂商支持的基于以太网TCPAP的分布式智能通用通讯标准。Modbus协议原为美国Modicon公司PLC(培训)(<a href=http://www.zidonghua.com.cn/Company/peixun target=_blank>培训</a>)产品通信协议，后来由于其使用十分广泛由Modbus组织于2002年发展为Modbus TCP/IP规范。
为了提高竞争力，上述两大组织于2003年10月宣布合并为Modbus-IDA，形成单一的组织机构，继续这两个组织在将通信服务、Web功能、互操作和安全集成在互联网技术之中的工作。
Modbus TCP/IP用简单方式将Modbus帧嵌入TCP帧，是一种面向连接需要响应的传送。Modbus-IDA工业以太网的协议模型如图6所示，系统采用分级分布式系统结构。管理级采用以太网TCP/IP标准，完成用户各种管理功能；控制级包括PLC(培训)(<a href=http://www.zidonghua.com.cn/Company/peixun target=_blank>培训</a>)、IPC、控制器和网关等，采用Modbus TCP/IP协议，完成各种控制功能；现场级可采用基于Modbus协议或Ethernet协议的各类设备和I/O装置；嵌人式Web服务器使用标准的Internet浏览器就可以读取其各类信息和修改配置等。
结论
工业以太网技术是当前工业控制领域中的研究热点，多家自动化公司已推出了自己的工业以太网解决方案。通过上述对典型的工业以太网的分析，不难发现，每一种工业以太网都有其互补的现场总线，如EtherNet/IP与DeviceNet和ControlNet互补；FFHSE与FF H1互手补；MODBUS-IDA与MODBUS互补；PROFINET与PROFIBUS互补等，而现场总线经过十几年的发展，在技术上日渐成熟，工业以太网的发展是与现场总线相结合的。目前，在控制网络中，一般是在设备层采用现场总线，在制造执行层与设备层之间采用工业以太网，这样既减少了用户的投资风险，又保护了用户的已有设备和技术投资。另外值得一提的是，工业以太网正逐渐向现场I/O扩展，逐渐替代现场总线，如西门子推出的PROFINET I/O产品。
我国也在进行工业以太网标准的研究和制定，EPA（Ethernet for Plant Automation）就是在国家“863”课题的支持下，由浙江大学、浙大中控和中科院沈阳自动化所等多家单位联合攻关，在解决多项关键技术的基础上起草的我国第一个拥有自主知识产权的工业以太网国家标准，它是从我国国情研发的国家标准，相信在今后的工业控制领域占有一席之地。
目前，以太网技术己经垄断了办公自动化领域的网络通信，这是一个不争的事实。以太网技术具有价格低廉、稳定可靠、通信速率高、软硬件产品丰富、应用广泛以及支持技术成熟等优点，已成为最受欢迎的通信网络之一。而在工业控制领域，工业以太网技术也成为人们关注的焦点，多家厂商推出自己的工业以太网产品，多个研究机构也对其各项技术开展研究。人们可能不难发现，在2003年4月初颁布的IEC61158标准第三版中，出现了EtherNet/IP，PROFINET，HSE等工业以太网技术。那么，在工业控制领域，工业以太网的发展现状如何，能不能采用工业以太网技术，实现企业的信息垂直集成，达到“e网到底”？本文将就相关问题作深入探讨。
工业以太网应用关键技术
所谓工业以太网，是指其在技术上与商用以太网（IEEE802.3标准）兼容，但材质的选用、产品的强度和适用性方面应能满足工业现场的需要，即在环境适应性、可靠性、安全性和安装使用方面满足工业现场的需要。
与专门为工业控制而开发的现场总线相比，工业以太网技术的优点表现在：以太网技术应用广泛，为所有的编程语言所支持；软硬件资源丰富；易于与Internet连接，实现办公自动化网络与工业控制网络的无缝连接；可持续发展的空间大等等。
虽然工业以太网具有如此多的优点，但其技术要得到真正的应用，还需要解决以下关键问题：
1．通信的确定性
工业控制网络必须满足对实时性的要求，即信号传输要速度快，确定性好。Ethernet过去一直被认为是为PT领域开发的，采用了带有冲突检测的载波侦听多路访问协议（CSMA/CD）以及二进制指数退避算法的非确定性网络系统。对于响应时间要求严格的控制过程，使用以太网技术可能由于冲突的产生，造成响应时间不确定和信息不能按要求正常传递，这正是阻碍以太网应用于工业现场设备层的原因所在。
随着快速以太网与交换式以太网的发展，为解决以太网的非确定性问题带来了新的契机：
首先，Ethernet的通信速率一再提高，从10M、100M增大到如今的1000M、1OG，在数据吞吐量相同的情况下，通信速率的提高意味着网络负荷的减轻，网络碰撞几率大大下降，提高了网络的确定性。
其次，采用星型网络拓扑结构，交换机将网络划分为若干个网段。交换机之间通过主干网络进行连接，交换机可对网络上传输的数据进行过滤，使每个网段内节点间的数据传输只在本地网段内进行，而不需经过主干网，从而本地数据传输不占其它网段的带宽，降低了所有网段和主干网的网络负荷。
最后，采用全双工通信方式。在一个用5类双绞线（光缆）连接的全双工交换式以太网中，其中一对线用来发送数据，另一对线用来接收数据，这样交换式全双工以太网消除了冲突的可能，使Ethernet通信确定性和实时性大大提高。
2.工业以太网的可靠性和安全性
传统的Ethernet是为办公自动化的领域应用而设计，并没有考虑工业现场环境的需要（如冗余电源供电、高温、低温、防尘等），故商用网络产品不能应用在有较高可靠性要求的恶劣工业现场环境中。
随着网络技术的发展，上述问题正迅速得到解决。为了解决网络在工业应用领域和极端条件下稳定工作的问题，美国Synergetic微系统公司和德国Hirschmann, Phoenix Contact、Jetter AG等公司专门开发和生产了导轨式集线器、交换机产品并安装在标准DIN导轨上，并配有冗余供电，接插件采用牢固的DB-9结构，而在IEEE802.3af标准中，对Ethernet的总线供电规范也进行了定义。此外，在实际应用中，主干网可采用光纤传输，现场设备的连接则可采用屏蔽双绞线，对重要的网段还可采用冗余网络技术，以提高网络的抗干扰能力和可靠性。
在工业生产过程中，很多现场不可避免地存在易燃、易爆或有毒的气体，应用于这些场合的设备都必须采用一定的防爆措施来保证工业现场的安全生产。现场设备的防爆技术包括两类，即隔爆型（如增安、气密、浇封等）和本质安全型。与隔爆技术相比较，本质安全技术采取抑制点火源能量作为防爆手段，其关键技术为低功耗技术和本安防爆技术。由于目前以太网收发器本身的功耗都比较大，一般都在60～70 mA（5V工作电源），低功耗的以太网现场设备设计难以设计，因此，在目前技术条件下，对以太网系统可采用隔爆防爆的措施，确保现场设备本身的故障产生的点火能量不外泄，保证运行的安全性。
另外，工业以太网实现了与Internet的无缝集成，实现了工厂信息的垂直集成，但同时也带来了一系列的网络安全问题，包括病毒、黑客的非法入侵与非法操作等网络安全威胁问题，对此，一般可采用网关或防火墙等方法，将内部控制网络与外部信息网络系统相隔离，另外，还可以通过权限控制、数据加密等多种安全机制来加强网络的安全管理。
3.统一的应用层协议（互操作性）
互操作性是指连接在同一网络上不同厂家的设备之间，通过统一的应用层协议可以进行通信与互用，性能类似的设备可以实现互换，这是开放系统的特点之一。一般存在着这样的误解，即只要采用了工业以太网就能实现设备的互操作，事实并非如此。以太网仅仅映射到ISO/OSI参考模型中的物理层和数据链路层，而在其之上的网络层和传输层协议却以TCP（UDP）/IP协议为主。由于不存在统一的应用层协议，以太网设备中的应用程序是专用的，而不是开放的，因此设备之间还不能实现透明互访。要解决这一问题，就必须在Ethernet+TCP（UDP）/IP协议之上，制定统一的、适用于工业现场控制的应用层技术规范。同时也可参考IEC相关标准，在应用层上增加用户层。
典型的工业以太网解决方案
目前，一些组织按照工业控制的要求，开发了适当的应用层协议，使以太网和TCP/IP技术延伸至现场层。目前典型的工业以太网有：EtherNet/IP、HSE、PROFINET、Modbus—IDA，下面就这些典型的工业以太网解决方案进行展开。
1．EtherNet/IP
1998年初，ControlNet国际组织CI开发了由ControlNet和DeviceNet共享的、开放的和广泛接受的基于 Ethernet的应用层规范，利用该技术，CI、工业以太网协会（IEA）和开放的DeviceNet供应商协会（ODVA）于2000年3月发布了EtherNet/IP（以太网工业协议）技术规范，旨在将这个基于EtherNet的应用层协议作为自动化标谁。EtherNet/IP技术采用标准的以太网芯片，并采用有源星形拓扑结构，将一组装置点对点地连接至交换机，而在应用层则采用已在工业界广泛应用的开放协议——控制和信息协议CIP，CIP控制部分用来实现实时I/O通信，信息部分用来实现非实时的报文交换。EtherNet/IP的一个数据包最多可达1500字节，数据传输率达10/100Mbps，因而能实现大量数据的高速传输。
Ethernet/IP的成功之处在于在TCP/UDP/IP上附加了CIP，提供了一个公共的应用层，其通信协议如图1所示。值得一提的是，CIP除了作为EtherNet/IP的应用层协议外，还可以作为ControlNet和DeviceNet的应用层，三种网络共享相同的对象库，对象和用户设备行规使得多个供应商的装置能在上述三种网络中实现即插即用。
图1 EtherNet/IP 通信协议模型
2.FF HSE（高速以太网）
HSE（High Sneed Ethernet）是美国现场总线基金会FF对H1的高速网段的解决方案。HSE的规范于2000年3月发布，并于同年12月发布了alpha版本的HSE测试工具包（HTK）。 HTK的发布表明了HSE技术已经进入了实用阶段。
从FF HSE的网络系统结构（图2）中可见，现场层仍可使用FFH 1支持过程控制应用，FF HSE采用链接设备（linking devices）将远程H1网段的信息传送到主干网上。这些信息可以通过以太网送到主控制室，并进一步送到企业的ERP等管理系统中。
由此可见，FF HSE的核心部分就是链接设备，它是将H1 （31.25 Kps）设备连接到100Mbps的HSE主干网的关键组成部分。在FF HSE中，封装工作是由链接设备完成的。一方面，它负责从所挂接的H1网段收集现场总线信息，然后把H1地址转换成IPv4/IPv6的地址，这样H1网段的数据就可以在TCP/IP/UDP网络上进行传送。另一方面，接收到TCP/IP/UDP信息的链接设备可以将IPv4/IPv6地址转换为H1地址，将发往H1网段的信息放到现场目的网段中进行传送。HSE链接设备履行网桥的功能，能够使不同H1网络段上的现场设备进行对等通信。HSE也支持冗余通信，如果一条线路断开，则数据流将立即移至后备线路传送，采用冗余的交换机可以实现网络冗余，同时HSE上的任何设备都能作冗余配置。
图3是FF HSE的通信协议模型，其物理层与数据链路层采用以太网协议（100 Mbit/s），网络层和传输层采用TCP/IP/UDP，而在应用层采用了现场设备访问代理（FDA）,为HSE提供接口。用户层包括功能块、设备描述和网络与系统管理等功能。
3.PROFINET
PROFINET是PRPFIBUS国际组织提出的基于工业以太网的自动化标准。在2001年8月发布的PROFINETV1.0，加强了以太网、TCP/UDP/IP以及微软的DCOM、OPC和XML作用，而在2003年推出的PROFINETV2.0,将通过实时通道（旁路掉TCP/IP协议栈）加进实时的功能，如图4所示。实质上，PROFINET=标准以太网十COM/DCOM+开放标准+PROFIBUS。
图4为PROFINET的通信协议，在不同的场合，支持不同的通信方式，即TCP/lP的标准通信；实时（RT）通信，应用于实时响应时间最少在5～10 ms的场合；同步实时（IRT）通信，用于伺服运动控制场合的需要，所谓伺服运动控制场合，是指在100个节点下，响应时间低于1 ms，同步传送和抖动小于1μs。
应用代理设备（Proxy）可以将PROFIBUS、INTERBUS等现场总线集成到PROFINET中，如图5所示。由此可见，PROFINET的核心设备是代理设备，它将所挂接的设备抽象为COM服务器，设备之间的交互变成COM服务器之间的相互调用，这样系统易于扩展。
4. MODBUS-IDA
IDA（Interface for Distributed Automation）组织是在德国成立的，致力于开发一种多厂商支持的基于以太网TCPAP的分布式智能通用通讯标准。Modbus协议原为美国Modicon公司PLC(培训)(<a href=http://www.zidonghua.com.cn/Company/peixun target=_blank>培训</a>)产品通信协议，后来由于其使用十分广泛由Modbus组织于2002年发展为Modbus TCP/IP规范。
为了提高竞争力，上述两大组织于2003年10月宣布合并为Modbus-IDA，形成单一的组织机构，继续这两个组织在将通信服务、Web功能、互操作和安全集成在互联网技术之中的工作。
Modbus TCP/IP用简单方式将Modbus帧嵌入TCP帧，是一种面向连接需要响应的传送。Modbus-IDA工业以太网的协议模型如图6所示，系统采用分级分布式系统结构。管理级采用以太网TCP/IP标准，完成用户各种管理功能；控制级包括PLC(培训)(<a href=http://www.zidonghua.com.cn/Company/peixun target=_blank>培训</a>)、IPC、控制器和网关等，采用Modbus TCP/IP协议，完成各种控制功能；现场级可采用基于Modbus协议或Ethernet协议的各类设备和I/O装置；嵌人式Web服务器使用标准的Internet浏览器就可以读取其各类信息和修改配置等。
结论
工业以太网技术是当前工业控制领域中的研究热点，多家自动化公司已推出了自己的工业以太网解决方案。通过上述对典型的工业以太网的分析，不难发现，每一种工业以太网都有其互补的现场总线，如EtherNet/IP与DeviceNet和ControlNet互补；FFHSE与FF H1互手补；MODBUS-IDA与MODBUS互补；PROFINET与PROFIBUS互补等，而现场总线经过十几年的发展，在技术上日渐成熟，工业以太网的发展是与现场总线相结合的。目前，在控制网络中，一般是在设备层采用现场总线，在制造执行层与设备层之间采用工业以太网，这样既减少了用户的投资风险，又保护了用户的已有设备和技术投资。另外值得一提的是，工业以太网正逐渐向现场I/O扩展，逐渐替代现场总线，如西门子推出的PROFINET I/O产品。
我国也在进行工业以太网标准的研究和制定，EPA（Ethernet for Plant Automation）就是在国家“863”课题的支持下，由浙江大学、浙大中控和中科院沈阳自动化所等多家单位联合攻关，在解决多项关键技术的基础上起草的我国第一个拥有自主知识产权的工业以太网国家标准，它是从我国国情研发的国家标准，相信在今后的工业控制领域占有一席之地。