在工业以太网广泛应用的今天，如今的控制系统和工厂自动化系统往往采用工业以太网技术来完成工业控制任务。 然而，IT工程师对工业以太网的了解往往仅限于办公自动化和商用工业以太网。 ，这可能会导致工业以太网在控制系统中的简单化和商业化，无法真正理解工业以太网在工业领域的意义，无法真正发挥工业以太网固有的特殊功能，往往导致工业以太网。 现场实施不彻底，给整个控制系统留下不稳定因素。
选择合适的工业以太网应考虑哪些因素？ 简单来说，需要考虑工业以太网通讯协议、电源、通讯速率、工业环境认证、安装方式、外壳对散热的影响、简单的通讯功能和通讯管理功能、电口还是光口 . 这些是需要了解的最基本的产品选择因素。 如果您对工业以太网网管有更高的要求，则需要考虑所选产品的高级功能，如：信号强度、端口设置、错误告警、串口使用、中继（TrunkingTM）冗余、环网冗余、服务 服务质量 (QoS)、虚拟局域网 (VLAN)、简单网络管理协议 (SNMP)、端口镜像以及工业以太网管理交换机可以提供的其他功能。 不同的控制系统对网管功能的要求不同，自然对管理型交换机的使用要求也不同。 控制工程师应根据自己的系统设计要求，选择适合自己系统的工业以太网产品。
由于工业环境对工业控制网络可靠性的极高要求，工业以太网的冗余功能应运而生。 快速生成树冗余（RSTP）、环网冗余（RapidRingTM）和主干冗余（TrunkingTM）都具有不同的优势和特点，控制工程师可以根据自己的需求进行选择。
工业以太网集线器我相信你们中的大多数人都熟悉集线器。 许多人使用这种简单的设备连接各种基于以太网的设备，例如个人计算机、可编程控制器等。集线器从一个端口接收消息并将消息广播到所有其他端口。 对于来自任何端口的每条消息，集线器将其传递到每个其他端口。 在消息传递方面，集线器速度缓慢且效率低下，并且可能会发生消息冲突。 然而，集线器使用起来非常简单——几乎即插即用。 集线器没有任何附加功能，也没有冗余。
工业以太网非管理型交换机集线器的发展导致了一种称为非管理型交换机的设备。 它可以实现消息从一个端口到另一个端口的路由功能，比集线器更智能。 非管理型交换机可以自动检测每个网络设备的网络速度。 此外，它还有一个叫做“MAC地址表”的功能，可以识别和记忆网络中的设备。 换句话说，如果端口 2 收到带有特定标识符的消息，交换机会将所有带有该特定标识符的消息发送到端口 2。这种智能避免了消息冲突，提高了传输性能，并且是对集线器的巨大改进。 但是，非管理型交换机无法实现任何形式的流量检测和冗余配置功能。
工业以太网管理型交换机工业以太网连接设备发展的下一代是管理型交换机。 与集线器和非网管交换机相比，网管交换机的功能越来越复杂，价格也高得多——通常是非网管交换机的3到4倍。 管理型交换机提供更多功能，通常可通过基于 Web 的界面进行完全配置。 它可以自动与网络设备进行交互，用户也可以手动配置每个端口的网速和流量控制。 部分老设备可能无法使用自动交互功能，手动配置功能必不可少。
大多数网管型交换机通常还提供一些高级功能，例如用于远程监控和配置的SNMP（简单网络管理协议）、用于诊断的端口映射、用于对网络设备进行分组的VLAN（虚拟局域网），以及确保通过的优先级功能 优先级消息等。使用管理型交换机，可以构建冗余网络。 使用环形拓扑，管理型交换机可以形成环形网络。 每台管理型交换机都能自动确定最佳传输路径和备份路径，并在优先路径中断时自动阻断（block）备份路径。
工业以太网托管冗余交换机先进的管理型冗余交换机提供了一些特殊的功能，特别针对对稳定性和安全性要求严格的冗余系统进行了优化。 构建冗余网络的主要方式主要有以下几种，STP、RSTP； 环网冗余 RapidRingTM 和 Trunking。
1 工业以太网 STP 和 RSTP
STP（Spanning Tree Protocol，生成树算法，IEEE 802.1D），是一种链路层协议，提供路径冗余，防止网络环路的发生。 它强制阻塞备用数据路径。 如果一条路径出现故障，则可以通过激活备用路径来重新配置拓扑和重新配置链路。 网络中断恢复时间在30-60s之间。 作为STP的升级，RSTP（Rapid Spanning Tree Algorithm，IEEE 802.1w）将网络中断恢复时间缩短至1-2s。 生成树算法具有灵活的网络结构，但也有恢复速度慢的缺点。
2 工业以太网环网冗余为了满足工业控制网络的实时性特点，RapidRing诞生了。 这是一种利用工业以太网网络中的环形网络来提供高速冗余的技术。 该技术允许网络在中断后 300ms 内自行恢复。 并通过工业以太网交换机的错误继电器连接、状态指示灯和SNMP设置提醒用户断线现象。 这些可以帮助诊断环断开的位置。
RapidRingTM还支持两个相连的环形网络，使网络拓扑更加灵活多样。 两个环采用双通道连接，这些连接可以冗余，避免单根电缆故障引起的问题。
3 工业以太网主干冗余将不同交换机的多个端口设置为Trunking骨干端口并建立连接，就可以在这些工业以太网交换机之间形成一条高速骨干链路。 它不仅使骨干链路的网络带宽增加了一倍，提高了网络吞吐量，而且还提供了另一个功能，即冗余功能。 如果网络中出现主干链路断开等问题，网络中的数据将通过剩余的链路传输，以保证网络的正常通信。 Trunking骨干网采用总线型和星型网络结构，理论通信距离可以无限延伸。 由于采用了硬件检测和数据平衡的方法，该技术使网络中断恢复时间达到了一个新的高度，一般恢复时间在10ms以下。
