目前，全球工業制造業發展的整體主流趨勢是自動化、智能化。在此趨勢引導下，一系列工業智能化、自動化設備產業市場迅速擴大。一個完整的工業智能化、自動化解決方案包括了PLC、系統控制軟件、工業機器人等若干不同的設備，而這些組成部份都需要工業以太網相聯，構成統一整體。高性能、工廠設備和IT系統集成，以及工業物聯網的需求驅動促進了工業以太網的增長。據HMS發布2017年工業網絡市場份額報告顯示，工業以太網的增長速度比往年更快，增長率為22％。 

多協議并存瓶頸的現實困局

按照HMS的數據，工業以太網現在占全球市場的46％（而去年為38％），龐大的市場為眾多通信協議組織蜂擁而入期待占據一席之地，包括 EtherNet / IP和PROFINET、EtherCAT、Modbus-TCP和Ethernet POWERLINK，等等。但在工業物聯網(IIoT)或工業4.0的背景下，許多工業自動化技術供應商和制造商都期待獨立于制造商的開放式通信平臺，期望在系統范圍內實現越來越多的自動化流程。

為此，自動化必須考慮到IT系統對于開放數據訪問的需求，以及工業控制系統的實時要求。以太網和工業以太網已經在這方面發揮了重要作用。相較于傳統現場總線，這一網絡技術具有諸多優勢，比如在共享傳輸介質上高效同步地傳輸大量數據。

面對工業4.0時代逐漸走進，工業領域面臨越更快的工業迭代周期，要求企業要有更低的產品更新時間，更高的產品技術；更加柔性化的產品設計，滿足定制化的生產、變化的市場需求；更高的產品質量要求，要求生產過程的實時監控，及時的得到質量數據反饋并作出相應的反應與決定；更高的生產效能，更高資源和能源的利用率將會成為未來企業競爭的關鍵因素；以及更重要的一點如何能保證信息安全。 

這對企業而企業對于工業通訊的未來需求也將隨著市場競爭、挑戰的提升向著這幾個方向發展：更高帶寬，現在的通訊已經達到了100Mbps，未來的工業通訊可以應用更高的帶寬，并且擁有確定的拓展性；基于IP標準的通信大幅度增加，兼容性更強實現多協議共存；配置靈活，工業以太網將能夠自動分配鏈接設備名稱個IP地址。

山不過來我過去，實時交換解決多協議并存困境

作為高性能模擬技術提供商，ADI一直非常看重工業應用在其業務板塊中的重要性，加強工業物聯網應用領域布局上不遺余力，2016年宣布收購Innovasic這家以確定性以太網半導體和軟件解決方案著稱的企業，正是看重該公司所掌握的一整套多協議工業以太網解決方案，為ADI適用于工業自動化和工業物聯網的智能自動化解決方案產品組合增添了關鍵的配套技術。 

特別是該公司的fido5000/ fido5200以太網協議交換芯片是其重要資產，該芯片提供了兩個以太網端口的實時以太網、多協議交換(REM)功能。從此，兩個端口成為如今工業器件的標配，而未來的工業4.0應用必須支持各種常見的網絡拓撲，如線狀和環狀拓撲以及星形拓撲。另外，它可以連接任何主機處理器，這讓開發人員可以使用自己的處理器和他們首選的開發環境。 

fido5200支持包括EtherCAT在內的各種主要工業以太網協議。 

REM芯片和處理器之間通過內存總線進行通信，以實現高性能、低延遲/低抖動的工業以太網。內存總線還提供了采用PriorityChannel?技術的主控接口。這一過濾技術由ADI開發，采用軟件和硬件功能。它確保來自以太網的關鍵數據得到及時處理，而不受協議和網絡利用率的影響，因此避免了非時間關鍵型數據流量的干擾。這意味著，來自實時通道的數據會優先于普通網絡數據得到處理。 

ADI公司PriorityChannel技術的概念

除了交換功能之外，fido5000還具有強大的定時器控制單元(TCU)。TCU設計用于實現各種工業以太網協議的同步機制。通過四個專用輸出或四個通用輸入/輸出，可以實現輸入捕捉等其他功能，也可以輸出任何方波信號。這些端口均直接與同步時間同相。例如，它能以64位分辨率對四個輸入端中任何一處的邊沿到達加蓋時間戳。在輸出端，任何數字信號模式都可以與網絡時間同步輸出。這意味著可以將用戶的應用與網絡時間同步，周期時間甚至低至不到31.25μs。 

但fido5000的功能還不僅限于此——該芯片已經為未來做好了準備！fido5000支持時間敏感型網絡(TSN)。未來基于TSN的工業以太網應用的需求將能夠滿足運動控制或安全等應用非?？量痰膶崟r要求。TSN是由IEEE 802.1工作組定義的一組標準。它兼容現有的標準以太網技術。實際上，TSN定義了交換式以太網網絡中用于時間控制數據路由的第一個IEEE標準。因此，IEEE 802系列標準中的確定性實時通信可以通過為幾個網絡組件上消息路徑生成的公共時基和時間表來實現。 

除了純REM交換機芯片fido5000，ADI還利用fido5000提供了一個完整的解決方案，稱為RapID平臺。RapID平臺實現了所有常見的工業以太網協議，可輕松集成到非以太網現場設備中。這使得現場設備能夠滿足工業4.0應用的要求。常見工業以太網協議的實現均已經過預先認證。RapID平臺另一個有趣的功能是動態集成的Web服務器。通過此功能，用戶可以讀取并修改網絡參數，以及用非常簡單的方式輸入和輸出數據。

本文總結：

目前，世界各地的制造工廠都依賴以太網解決方案來滿足工業應用對實時性能和耐用性的要求。與傳統現場總線相比，以太網能提供更快的速率，能更好地處理大批量數據，最終還能通過卓越的能效比和更加高效的設備節省更多開支。以太網還能單挑重任，作為唯一的組網技術，把車間的自動化系統連接到用于控制車間的企業IT系統——在提升性能的同時簡化網絡的整體設計。

在工廠里，以太網的優勢始終都是其熟悉度和靈活性——它可以把工業和辦公網絡統一起來，并且在帶寬等關鍵領域超過現場總線，還直接支持TCP/IP。隨著多協議交換功能的實現以及時間敏感型網絡(TSN)一類的項目的持續發展不但會擴大以太網在自動化行業的運用范圍，同時還能進一步提高工廠的效率。