1 引言

工业控制需要具有确定性延迟的实时通信。所使用的技术已从串行现场总线发展到 EtherCAT 等 IEC 标准中定义的工业以太网协议。这些标准使用 IEEE 以太网的一部分来利用以太网提供的一些规模经济，但这些标准带来了一些小的变化（例如直通交换），这些变化超越并部分限制了典型 IEEE 桥接器和端点的使用。与典型的消费类或企业系统（其中平均响应能力或吞吐量是关键性能指标）不同，在这些应用程序中，性能受网络中与输入和输出交互的最坏情况延迟的限制。

典型的工业控制网络拓扑如图 1-1 所示。以太网指定局域网 (LAN) 的第 1 层和第 2 层。对于标准以太网，这使得可变大小帧可以从一个端点无状态且不可靠地传输到另一个端点，以及在两个端点之间切换。此域由图 1-1 中左侧虚线矩形区域表示。顶部的协议（例如 EtherCAT）是高度非对称的；有一个控制器管理少则几个多则数百个设备。不同的协议对这种非对称关系使用的术语略微不同，并且这种不对称的程度也各不相同。本文档使用“控制器”一词表示实施控制的实体，使用“设备”一词表示被控制的设备。

图 1-1 典型的工业以太网