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現代自動控制的發展與現代通信技術的發展緊密相關， 無論是現場總線還是工業以太網， 都對工業控制系統的分散化、數字化、智能化和一體化起了決定性的作用。將現代通信技術應用到工業自動化控制領域成為必然趨勢。實時以太網就是考慮到現場總線的實時性，與以太網通信技術結合， 建立了適合工業自動化并有實時能力的以太網總線。

實時的含義是指對一個給定的應用保證在一個確定的時間內， 控制系統能對信號做出響應。而以太網由于采用CSMA/ CD 的介質訪問控制機制， 具有通信不確定性的特點。將高速以太網技術應用到實時工業控制網絡中， 用以提高網絡傳輸速度， 其中的關鍵問題在于提高以太網的實時性與可靠性。

對于工業自動化系統來說， 目前根據不同的應用場合， 將實時性要求劃分為3 個范圍，它們是信息集成和較低要求的過程自動化應用場合， 實時響應時間要求是100 ms 或更長；絕大多數的工廠自動化應用場合， 實時響應時間要求為5 ～10ms；對于高性能的同步運動控制應用， 特別是在100 個節點下的伺服運動控制應用場合， 實時響應時間要求低于1 ms， 同步傳送和抖動時間小于1μs。工業控制網絡的實時性還規定了許多技術指標， 如交付時間、吞吐量、時間同步、時間同步精度冗余恢復時間等， 并且對于這些性能指標都有詳細的規定。

通常， 人們習慣上將用于工業控制系統的以太網統稱為工業以太網， 但是按照國際電工委員會SC65C 的定義， 工業以太網是用于工業自動化環境， 符合IEEE 802. 3 標準， 按照IEEE 802. 1D———介質訪問控制網橋協議和IEEE 802. 1Q———虛擬橋接局域網協議， 對其沒有進行任何實時擴展而實現的以太網。因此， 工業以太網主要是通過采用交換式以太網、全雙工通信、流量控制及虛擬局域網等技術， 減輕以太網負荷， 提高網絡的實時響應時間， 與商用以太網兼容的控制網絡。

實際上， 制定IEC 61158 guojibiaozhun的時候， 除了經典的現場總線之外， 工業以太網通信技術也越來越多地用于工業數據通信系統中。因此， 2003 年初的IEC 61158 第3 版文本中也寫入了相關的工業以太網技術， 如Ethernet/ IP、FF?HSE （Fieldbus Foundation High Speed Ethernet）、PROFINET 等協議規范。這3 個規范均是建立在IEEE 802. x 的以太網規范上的。

對于響應時間小于5ms 的應用， 通常意義上的工業以太網已不能勝任。為了滿足高實時性能應用的需要， 各大公司和標準組織紛紛提出各種提升工業以太網實時性的技術解決方案。這些方案都是建立在IEEE 802. 3 標準的基礎上， 通過對其和相關標準的實時擴展提高實時性， 并且做到與標準以太網的無縫連接， 這就是實時以太網（Real?Time Ethernet，RTE）。實際上實時以太網也是工業以太網的一種。

IEC 61786 - 2 標準

2003 年5 月， IEC/ SC65C 成立了WG11 工作組， 旨在適應實時以太網市場應用需求，制定實時以太網應用行規guojibiaozhun。根據IEC/ SC65C/ WG11 定義， 實時以太網是指不改變ISO/ IEC 8802 -3 的通信特征、相關網絡組件或IEC 1588 的總體行為， 但可以在一定程度上進行修改， 滿足實時行為， 包括確保系統的實時性， 即通信確定性；現場設備之間的時間同步行為；頻繁的較短長度的數據交換的計算機網絡。因此， 實時以太網標準首先需要解決實時通信問題。同時， 還需要定義應用層的服務與協議規范， 以解決開放系統之間的信息互通問題。

實時以太網除了實現現場設備之間的實時通信之外， 還能夠支持傳統的以太網通信， 如辦公網絡。這樣就能夠將辦公網絡和現場網絡結合為一個整體， 現場設備之間采用實時通信， 現場網絡與辦公網絡之間采用以太網通信， 在辦公網絡上的管理者能夠及時獲取現場設備的數據， 更好地監控現場網絡。考慮到市場需求的不同， 不能用統一的方法和要求來對待不同的應用網絡， 因此IEC 61786 -2 吸收了多種不同的實時以太網通信方案作為應用行規。

這些新的實時以太網通信方案除了解決實時通信以外， 同時有效地提高了以太網的傳輸帶寬和網絡傳輸范圍。

IEC 61786 -2 是在IEC 61158 （工業控制系統中現場總線的數字通信標準） 的基礎上制定的實時以太網應用行規guojibiaozhun。IEC 61786 - 2 定義了系列實時以太網的性能指標以及一致性測試參考指標。實時以太網性能指標包括傳輸時間、終端節點數、網絡拓撲結構、網絡中交換機數目、實時以太網吞吐量、非實時以太網帶寬、時間同步精度、非時間性能的同步精度以及冗余恢復時間等。值得注意的是， 傳輸時間是指應用進程所測量的實時應用層PDU （協議數據單元） 從源端傳送到目的端的時間， 其中Zui大傳遞時間為在沒有傳輸出錯的情況下的數據傳遞時間， 包括當一次丟包發生并重傳所需要的時間和所有等待時間。各種不同實時以太網應用行規通過這些指標來描述各應用網絡的終端和網絡通信能力， 以及各類不同的網絡應用需求。為了使不同生產廠商的網絡終端設備能夠具有兼容性、互可操作性，并且實現良好通信， 這些設備必須經過一致性測試， 證實這些設備符合一種或者多種實時以太網通信行規。一致性測試是通過制訂一系列測試案例， 在模擬環境或者實際應用環境中，檢測設備的各項性能指標是否達到實時以太網通信行規的要求。

2005 年3 月， IEC 實時以太網系列標準作為PAS 文件通過了投票， 并于2005 年5 月在加拿大將IEC 發布的實時以太網系列PAS 文件正式列為實時以太網guojibiaozhunIEC 61786 -2。

IEC 61786 -2 中的實時以太網通信行規見表1。其中包括中國的EPA、德國Siemens的PROFINET、美國Rockwell 的Ethernet/ IP、丹麥的PNetTCP/ IP、德國倍福的EtherCAT、歐洲開放網絡聯合會的Powerlink 與SERCOS_Ⅲ、施耐德的Modbus_RTPS、日本橫河的Vnet、日本東芝的TCnet 等15 種實時以太網協議。這些不同的實時以太網協議都是在802. 3 以太網協議的基礎上加以改進， 提高網絡的傳輸效率和實時性能， 達到不同工業控制網絡的應用需求。

表1 IEC 發布的實時以太網系列PAS 文件