工业乙太网路的蓬勃发展，在自动化设备与其充分的整合上，获得了证实。为什么工业乙太网路如此受到青睐，其实与其特性的确有相当的关系。虽然仍有即时性问题必须克服，但工业乙太网路在开放性整合的实力，让影响力急速扩增。
相较于现场汇流排有连结数量、频宽及距离的限制，工业乙太网路的开放特性，也成为自动化设备商的优先选择，业界人士指出，工业乙太网路受青睐的最重要的原因，就是可以将现场端开放连结到企业端的乙太网路，进而打造出工业4.0、智慧制造等系统架构，产生了无限宽广的想像。
传统现场汇流排仅能针对点对点的连结，不管如何只能透过线路的连结；对工业乙太网路来说，相对而言就有更多的想像，不过，现况上在商用环境中被广泛应用的工业乙太网路，运用到工业环境，则仍有一些限制，举例来说，如果一般在网路上查询资料，花个十几秒还是可以忍受的延迟，因为这并不影响得到资料的品质；但在工业环境上，因为自动化必须考量资讯整合，以及命令下达与反应的即时性，稍微延迟就成为资讯传输甚或控制的极大障碍，因此在工业环境下应用工业乙太网路就成为一大赌注。
工业乙太网路须抗严苛环境
也因此，在发展工业乙太网路时，原先应用于商业环境的规格，就受到相当大的挑战，如何达到稳定地即时传输，是目前各个工业通讯厂商都在强化的技术，传统商规的工业乙太网路设计，其实是允许资讯封包碰撞，但这样的设计进入要求较严格的工业环境，就变的较为尴尬；在工业环境中遇到封包碰撞时，谁来决定资讯重送以及以什么频率重送，就成为很大的挑战。
此外，传统的商规工业乙太网路设备的设计，主要针对较为环境较为单纯的办公空间，因此无需针对干扰与环境限制进行防护设计，甚至关键的网路设备更隔离于资料中心机房内；当工业乙太网路由商规转换到工规时，这些部分则必须重新考量。在工业环境中，网路设备可能会暴露于各种危险环境，包括高温、高水气与潮湿、灰尘、粉尘、油污、化学污染品、设备震动、电源品质、电压及电磁干扰等，工业级工业乙太网路就必须针对这些部分重新设计，才能抵御这些会损害网路稳定性的因素。
基本上工业环境使用的通讯产品，在机构设计上就必须特别注意，包括散热、抗震及抗干扰部分，就必须要做非常仔细的测试，比起商规的网路交换器仅须抽测，工业乙太网路的交换器更须每一件做完整的安全测试，因为比起商业环境的容错程度，工业乙太网路的错误发生，在生产线上就是莫大的损失。
| 图1 : 工业乙太网路如何达到稳定地即时传输，是目前各个工业通讯厂商都在强化的技术(摄影／王明德) |
|
进入工业控制，由于传统的现场汇流排通讯模式，多是单一由控制端直接下指令给现场端，让现场根据指令来进行动作，在封闭而单向的环境中，导入工业乙太网路的确不会造成相当的混乱，但这样的设备提升效果相当有限；不过由于可整合网路，让控制从现场延伸到远端，适度提升了控制的能力，已成不可避免的趋势，当优势大于劣势，自然仍让厂商持续投入工业乙太网路的研发。但最基本的环节，一般工业通讯的应用仍然是让现场汇流排与工业乙太网路整合应用。
与现场汇流排整合 工业乙太网路更具竞争力
就如前文，在现场端基本上仍是多以「单向控制指令」为最基础的应用形式，因为现场端设备的使用寿命较长，基本上仍以传统现场汇流排的通讯I/O为主；而到后端则应用工业乙太网路与网路连结，进行系统的整合应用，这样的交叉运用兼具成本与技术考量，针对不同需求达成的最佳化，所以多数的国内厂商均认为，在五到十年之内，现场汇流排仍然不会退出工业通讯市场，而且因其成本较低、应用简单，短期之内还会有小幅成长。
此外，像在包括影像监控等应用模式上，对于点对点对应时间并非极端严格，利用现有工业乙太网路造成的微小延迟亦并非无可忍受，加上工业乙太网路频宽并非随时都很繁忙，发生延迟的机会并不常见，对于资讯传递上并非「无法忍受」，因此这类资讯传递的工作，让频宽较宽的工业乙太网路处理，成为自动化厂商的选择。
这样的选择，多是针对现况工业乙太网路的限制而发展出来的解决方案。从工业乙太网路进展到工业乙太网路，最必须解决的困境就是「即时性」的问题。
| 图2 : 工业乙太网路的开放特性，成为自动化设备商的优先选择。(Source: Bachmann) |
|
国际厂商多推出针对高速、高确定性与低干扰性的要求设计基于工业乙太网路的工业级协议，像是EtherCAT、CC-Link IE或是西门子主推的ProfiNet，西门子就指出，前述提到的工业级协议，基本上是透过网路交换器将网路的「敏感」部分隔离开来，当有涉及即时性控制的指令讯息需要传递，交换器的控制晶片则会让讯息「走」隔离的频宽，一般的资讯串则走一般通用的频宽，如此即可解决针对工业乙太网路的即时控制的问题。
不过也有业者提出不同看法，洛克威尔就认为，前述高规格的工业乙太网路协定，必须使用专属的晶片组与硬体，对于自动化系统的创新与发展将造成阻碍，如果在规划时就将系统限定在一定范围，工业乙太网路的即时性与稳定性即可兼顾。
即时性是致命伤 厂商纷提解决方案克服
由于工业乙太网路的开放性保持，是自动化厂商必须强调的特性，因此洛克威尔针对工业乙太网路所支援的EtherNet/IP的模式，就是从仪器设备层级一路连线到IT基础设施的通讯协定，洛克威尔认为这也是唯一可跨越包括分散式、制程、安全性、运动即驱动控制等不同运用，且具备足够技术稳定性的工业通讯协定。
至于台湾厂商多在工业乙太网路开放环境着墨，像泓格科技针对工业乙太网路，推出的「WISE」的工业乙太网路I/O，就可针对现场端较基础的资讯直接作出反应，也被业界认为工业乙太网路的即时性解决方案；WISE是将传统I/O加上逻辑控制器功能，让它变得「智慧化」，能直接处理一些较为明确的指令需求，由于毋须传递至后端的系统判别，直接可以在现场即时处理以争取时间。
举例来说，像是生产线异常必须在现场发出警报，WISE可以一边把异常讯息送到后端给中控室判断后续处置，一方面自己的逻辑控制器可直接指示发出异常警报，相较传统的规划更为即时，也受到系统整合商的青睐。
| 图3 : 乙太网路以往在工控应用时，会有即时性不足的缺点，不过近年来各厂商采取不同作法解决此问题，西门子的PROFITNET就是一例。(Source: SIEMENS) |
|
就技术的标准趋势来看，乙太网路可说近年工业通讯的当红炸子鸡，主要原因在于整合概念的普及，过去工厂内每具生产设备各自为政，宛如孤岛般无法相互连结的时代已逐渐过去，随着Field bus、Ethernet甚至无线通讯技术的成熟，工业网路逐渐成为自动化设备业界显学，尤其是乙太网路凭借着高速与便宜的特性，加上建构在TCP／UDP／IP下的各种应用如Web service、FTP、eMail正好填补了现有工业网路的不足等种种优势。
国际组织积极推动标准
除了上述的业界厂商全力推动外，不少国际组织也积极推动工业乙太网路进入控制领域，如IEEE着手制定工业网路与乙太网路通信的新标准，不过就目前看来，这个梦想离现实还有点距离，短期内多种版本共存的情况仍难以打破。
有业者指出，乙太网路走入工业领域并不会把所有的工业网路都变成它，就像前面提到，工业乙太网路的重点在于TCP／UDP／IP，而非乙太网路的物理层，它将原本工业网路应用层定义的资讯，封包在乙太网路的网路层与传输层内，因此工业乙太网路规范了三件事，1.为了让资讯封包的定义与解释有基准，它制定了一套共用的应用层标准；2.原来商用的乙太网路RJ45接头不适用于工业环境，工业规格的连接器成为许多场合所必需，因此适用于工业环境的网路设备开始被发展出来；3.乙太网路只能保证资料可以送达，但它无法保证何时到达，换言之，它并不是一个即时性的网路，而有些应用必须要求即时性，因此特殊用途的通讯模式也被制定出来。
就目前发展来看，除了像Profinet之类的工业乙太标准，因有特殊的频宽设计，可解决即时性问题外，多数工业物联网中的乙太网路应用仍将以上层的管理层为主，下层则仍为各式现场汇流排，中间再透过桥接器进行转换，此一状况目前在智慧制造系统中仍难打破，仍将会维持一段时间。
刊头(source:Phoenix Contact)
