在講常用以太網(wǎng)的主要缺陷前，有必要先了解一下以太網(wǎng)的通信機制。以太網(wǎng)是指遵循IEEE802.3標準，可以在光纜和雙絞線上傳輸?shù)木W(wǎng)絡。它最早出現(xiàn)在1972，由Xerox PARC所創(chuàng)建。當前以太網(wǎng)采用星型和總線型結構，傳輸速率為10Mb/s，100Mb/s，1000Mb/s或更高。以太網(wǎng)產(chǎn)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(tǒng)的共享網(wǎng)絡中，由于以太網(wǎng)中所以的站點，采用相同的物理介質(zhì)相連，這就意味著2臺設備同時發(fā)出信號時，就會出現(xiàn)信號間的互相沖突。為了解決這個問題，以太網(wǎng)規(guī)定，在一個站點訪問介質(zhì)前，必須先監(jiān)聽網(wǎng)絡上有沒有其他站點在同時使用該介質(zhì)。，如果有則必須等待，此時就發(fā)生了沖突。為了減少沖突發(fā)生的幾率，以太網(wǎng)常采用1-持續(xù)CSMA，非持續(xù)CSMA，P-持續(xù)CSMA的算法2。由于以太網(wǎng)是以辦公自動化為目標設計的，并不完全符合工業(yè)環(huán)境和標準的要求，將傳統(tǒng)的以太網(wǎng)用于工業(yè)領域還存在著明顯的缺陷。但其成本比工業(yè)網(wǎng)絡低，技術透明度高，特別是它遵循IEEE802.3協(xié)議為各現(xiàn)場總線廠商大開了方便之門，但是，要使以太網(wǎng)符合工藝上的要求，還必須克服以下缺陷：
一、通信的非確定性
工業(yè)控制網(wǎng)絡不同于普通數(shù)據(jù)網(wǎng)絡的最大特點在于它必須滿足控制作用對實時性的要求，即信號傳輸要足夠快和滿足信號的確定性。實時控制往往要求對某些變量的數(shù)據(jù)準確定時刷新。由于以太網(wǎng)采用CSMA/CD方式，網(wǎng)絡負荷較大時，網(wǎng)絡傳輸?shù)牟淮_定性不能滿足工業(yè)控制的實時要求，故傳統(tǒng)以太網(wǎng)技術難以滿足控制系統(tǒng)要求準確定時通信的實時性要求，一直被視為“非確定性”的網(wǎng)絡。
二、通信非實時性
在工業(yè)控制系統(tǒng)中，實時可定義為系統(tǒng)對某事件的反應時間的可測性。也就是說，在一個事件發(fā)生后，系統(tǒng)必須在一個可以準確預見的時間范圍內(nèi)做出反映。然而，工業(yè)上對數(shù)據(jù)的傳遞的實時性要求十分嚴格，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機制，當發(fā)生沖突的時候，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制是以付出時間為代價的。而且一但出現(xiàn)掉線，那怕是僅僅幾秒種的時間，就有可能造成整個生產(chǎn)的停止甚至是設備，人身安全事故。
三、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)在設計之初并不是為工業(yè)應用而設計的，沒有考慮工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境的惡劣的工況，嚴重的線間干擾以及機械、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，應用于危險場合時，不具備本質(zhì)安全性能;因此對設備的工業(yè)可靠性提出了更高的要求。同時在生產(chǎn)環(huán)境中工業(yè)網(wǎng)絡必須具備較好的可靠性，可恢復性，以及可維護性。即保證一個網(wǎng)絡系統(tǒng)中任何組件發(fā)生故障時，不會導致應用程序，操作系統(tǒng)，甚至網(wǎng)絡系統(tǒng)的崩潰和癱瘓。
四、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，對應用于這些工業(yè)現(xiàn)場的智能裝置以及通信設備，都必須采取一定的防爆技術措施來保證工業(yè)現(xiàn)場的安全生產(chǎn)。在目前技術條件下，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)場設備采取增安、氣密、澆封等隔爆措施，使現(xiàn)場設備本身的故障產(chǎn)生的點火能量不外泄，以保證系統(tǒng)運行的安全性。對于沒有嚴格的本安要求的非危險場合，則可以不考慮復雜的防爆措施。工業(yè)系統(tǒng)的網(wǎng)絡安全是工業(yè)以太網(wǎng)應用必須考慮的另一個安全性問題。工業(yè)以太網(wǎng)可以將企業(yè)傳統(tǒng)的三層網(wǎng)絡系統(tǒng)，即信息管理層、過程監(jiān)控層、現(xiàn)場設備層，合成一體，使數(shù)據(jù)的傳輸速率更快、實時性更高，并可與Internet無縫集成，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享，提高工廠的運作效率。但同時也引人了一系列的網(wǎng)絡安全向題，工業(yè)網(wǎng)絡可能會受到包括病毒感染、黑客的非法入侵與非法操作等網(wǎng)絡安全威脅。
五、總線供電問題
線供電(或稱總線饋電)是指連接到現(xiàn)場設備的線纜不僅傳輸數(shù)據(jù)信號，還能給現(xiàn)場設備提供工作電源。以太網(wǎng)從設計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。
正因為有以上諸多問題，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)便應運而生。隨著互聯(lián)網(wǎng)技術的發(fā)展與普及推廣，以太網(wǎng)傳輸速率的提高和以太網(wǎng)交換技術的發(fā)展，傳統(tǒng)商用以太網(wǎng)的上述問題在工業(yè)以太網(wǎng)中正在得到解決。
