工業乙太網路：智慧工廠的骨幹

近年來，工業乙太網路已在高度自動化工廠中展現價值，並成為大型現場網路的標準選項，其中包含複雜系統、PLC 與閘道以支援與外部網路互相通訊。其具備高速、共用介面與長連接距離等優點，使乙太網路得以在資料網路中普及運用。此外，工業乙太網路採用改良式媒體存取控制 (MAC) 層，以低延遲提供決定性資料傳遞，並支援時間觸發事件。支援環狀與星狀拓撲及傳統聯機連接，在電纜中斷連接的情況下，仍可確保安全與可靠性。

工業乙太網路並非獨特的單一規格，而是由各種工業設備製造商為現場級應用執行所推動的大量協定實作。常見協定包含 EtherCAT、Profinet、Ethernet/IP、Sercos III 與 CC-Link IE Field 等。「深入探討工業乙太網路通訊協定」白皮書將這些協定做比較，並討論較早期的非乙太網路序列現場匯流排協定，如控制器區域網路 (CAN)、Modbus 及 Profibus。

Profinet 與 EtherCAT 是兩種常用協定，說明工業乙太網路的類型彼此間和在 IO-Link 方面有何不同。兩者規格都有 100 Mbps 傳輸速度及高達 100 m 的傳輸距離。Profinet 的電力必須與資料電纜電力獨立，EtherCAT 則提供將電力與資料含在相同電纜的版本 (EtherCAT_P)。Profinet 支援全雙工流量，可將封包傳送至網路中各節點。協定也提供三個等級，讓使用者能夠滿足網路所需的效能等級。相反的，EtherCAT 會在網路中所有從屬裝置存放資料的單一方向傳送共用訊框，屬於支援超快速轉送時間的機制。

Profinet 和 EtherCAT 的週期時間都比 IO-Link 快，公差也較小。兩者都以網路同步時脈為準，不像 IO-Link 是以通訊開始為基準。其他協定則提供連接的功能安全。工業乙太網路協定通常可提供各種服務，以簡化自動化環境中的整合作業。

雖然多數感測器不需由工業乙太網路連線所提供的各種穩固功能，但視覺感測是一重要例外。攝影機產生的大量資料本身，就是選擇資料速率高於 IO-Link 的連線之充分原因。視覺與一些其他類型感測可為即時程式控制提供重要輸入，因此需要工業乙太網路的決定性傳遞。

例如飛時測距應用可追蹤與預測物件的三向移動。機器手臂移動以攔截物件便是典型反應。IO-Link 可為這些應用中有限存在感測提供充分速度和解析度，但工業乙太網路可提供充足頻寬與低延遲，來決定物件及周遭空間的部分特性。若透過 Gigabit 乙太網路使用攝影機饋送，可達到更高等級的辨識結果，但這邊討論的工業乙太網路協定尚未有這些速度下的規格。