所謂工業(yè)以太網，一般來講是指技術上與商用以太網（即IEEE802.3標準）兼容，但在產品設計時，在材質的選用、產品的強度、適用性以及實時性、可互操作性、可靠性、抗干擾性和本質安全等方面能滿足工業(yè)現(xiàn)場的需要。
隨著互聯(lián)網技術的發(fā)展與普及推廣，Ethernet技術也得到了迅速的發(fā)展，Ethernet傳輸速率的提高和Ethernet交換技術的發(fā)展，給解決Ethernet通信的非確定性問題帶來了希望，并使Ethernet全面應用于工業(yè)控制領域成為可能。
工業(yè)控制網絡不同于普通數據網絡的最大特點在于它必須滿足控制作用對實時性的要求，即信號傳輸要足夠的快和滿足信號的確定性。實時控制往往要求對某些變量的數據準確定時刷新。由于Ethernet采用CSMA/CD碰撞檢測方式，網絡負荷較大時，網絡傳輸的不確定性不能滿足工業(yè)控制的實時要求，因此傳統(tǒng)以太網技術難以滿足控制系統(tǒng)要求準確定時通信的實時性要求，一直被視為非確定性的網絡。
然而，快速以太網與交換式以太網技術的發(fā)展，給解決以太網的非確定性問題帶來了新的契機，使這一應用成為可能。首先，Ethernet的通信速率從 10M、100M增大到如今的1 000M、10G，在數據吞吐量相同的情況下，通信速率的提高意味著網絡負荷的減輕和網絡傳輸延時的減小，即網絡碰撞機率大大下降。其次，采用星型網絡拓撲結構，交換機將網絡劃分為若干個網段。Ethernet交換機由于具有數據存儲、轉發(fā)的功能，使各端口之間輸入和輸出的數據幀能夠得到緩沖，不再發(fā)生碰撞；同時交換機還可對網絡上傳輸的數據進行過濾，使每個網段內節(jié)點間數據的傳輸只限在本地網段內進行，而不需經過主干網，也不占用其它網段的帶寬，從而降低了所有網段和主干網的網絡負荷。再次，全雙工通信又使得端口間兩對雙絞線（或兩根光纖）上分別同時接收和發(fā)送報文幀，也不會發(fā)生沖突。因此，采用交換式集線器和全雙工通信，可使網絡上的沖突域不復存在（全雙工通信），或碰撞機率大大降低（半雙工），因此使Ethernet通信確定性和實時性大大提高。
由于工業(yè)自動化網絡控制系統(tǒng)不單單是一個完成數據傳輸的通信系統(tǒng)，而且還是一個借助網絡完成控制功能的自控系統(tǒng)。它除了完成數據傳輸之外，往往還需要依靠所傳輸的數據和指令，執(zhí)行某些控制計算與操作功能，由多個網絡節(jié)點協(xié)調完成自控任務。因而它需要在應用、用戶等高層協(xié)議與規(guī)范上滿足開放系統(tǒng)的要求，滿足互操作條件。
對應于ISO/OSI七層通信模型，以太網技術規(guī)范只映射為其中的物理層和數據鏈路層；而在其之上的網絡層和傳輸層協(xié)議，目前以TCP/IP協(xié)議為主（已成為以太網之上傳輸層和網絡層“事實上的”標準）。而對較高的層次如會話層、表示層、應用層等沒有作技術規(guī)定。目前商用計算機設備之間是通過FTP（文件傳送協(xié)議）、Telnet（遠程登錄協(xié)議）、SMTP（簡單郵件傳送協(xié)議）、HTTP（WWW協(xié)議）、SNMP（簡單網絡管理協(xié)議）等應用層協(xié)議進行信息透明訪問的，它們如今在互聯(lián)網上發(fā)揮了非常重要的作用。但這些協(xié)議所定義的數據結構等特性不適合應用于工業(yè)過程控制領域現(xiàn)場設備之間的實時通信。
為滿足工業(yè)現(xiàn)場控制系統(tǒng)的應用要求，必須在Ethernet+TCP/IP協(xié)議之上，建立完整的、有效的通信服務模型，制定有效的實時通信服務機制，協(xié)調好工業(yè)現(xiàn)場控制系統(tǒng)中實時和非實時信息的傳輸服務，形成為廣大工控生產廠商和用戶所接收的應用層、用戶層協(xié)議，進而形成開放的標準。為此，各現(xiàn)場總線組織紛紛將以太網引入其現(xiàn)場總線體系中的高速部分，利用以太網和TCP/IP技術，以及原有的低速現(xiàn)場總線應用層協(xié)議，從而構成了所謂的工業(yè)以太網協(xié)議，如 HSE、PROFInet、Ethernet/IP等。
滬公網安備31010802001143號
