在工廠生產層使用以太網之前，必須了解它的七個要素。這里，我們以Profinet標準為例，為大家一一進行介紹。

1.網絡布局 辦公室的網絡拓撲布局并不適用于工廠生產層，那里采用的是工廠/機器的以太網拓撲布局。辦公室以太網的基礎架構通常是由商業級的產品構建，它們在恒溫的環境和星型拓撲構建的交換網絡中可以很好地發揮作用；而與此不同，工業以太網架構常常要面對多變的意外情況，因此需要具有一些額外的功能，例如高速冗余等。工業以太網會采用多種不同的拓撲網絡布局方式（星型、環型、樹型、線型），并使用屏蔽電纜、金屬接頭，具有更高的耐熱耐震性能。此外，工業以太網的交換機一般由相應的自控系統集成商負責配置和維護。

2.通信協議 對控制系統集成商來說，最要緊的是要認識到以太網只是一個網絡架構，要使它能夠在自控設備間實現通信，所以你需要一個工業級的通信協議。IEEE 802.3以太網標準定義了接線方式、數據讀寫規則和以太網架構的結構。雖然使用這個網絡標準的不同設備可以在同一網段里實現通信，但前提條件是它們必須采用相同的網絡協議，或者說“通信語言”。Profinet是一個專為工業應用設計的通信協議，它為分布式I/O、機器與機器間的連通性、機器的安全性以及動作控制提供了相應的功能。

3.處理能力 這不是單純地由網絡速度的快慢決定的，而是如何快速精確地將數據傳輸到它該去的地方。網絡的處理能力毫無疑問是最關鍵的因素之一，它的衡量標準是單位時間內的網絡數據傳輸量。而唯一能改進這一性能的方法就是減少通信堆棧中循環周期的次數。Profinet通信堆棧中的循環周期次數比一個標準的以太網TCP/UDP工具要少十幾倍。這是由于，Profinet為一些對時間有苛刻要求的重要工作專門設置了一個以太網實時通道，而與此同時，它的配置、診斷、路由以及“大容量數據傳輸”的通信都通過標準TCP/IP通道完成。

4.網絡配置 網絡的設置簡單是一方面，但更重要的是，實現通信的編程工作絕對不能太復雜。Profinet能夠通過配置而不是編程，來實現設備間的通信。通過一種對象呼應的配置設備之間內部通信的方法，而不是傳統的編程調試的方法，系統集成商和最終用戶能夠節約至少25%的建設以及調試試車的時間。

5.先期計劃 僅考慮眼前的應用是不夠的，當前的以太網必須能滿足將來所有可能的應用需要。Profinet使用戶能按照自己的步調，只采用單一的以太網網絡，就能實現一個高度集成的、適用于不同控制功能（如點對點通信、分布式I/O、機器安全性、動作控制以及數據采集）的自控系統。它同樣也為今后可能的擴展進行了準備。

6.舊系統改造 工業以太網的要素并不僅僅局限于以太網本身，如何與現有網絡和不同供應商提供的機器集成并正常工作，是必須要考慮的問題之一。既然Profinet使用的是標準以太網交換機，并采用TCP/IP的協議組件，那么基于Profinet的系統應該能適用整個自控網絡，而不需要另外增加高端交換機或者特殊的功能，例如IGMP snooping和VLAN。Profinet同時也提供了將不同供應商的產品接入同一網絡的解決辦法。通過XML，它將每個機器作為一個部件來處理，相對獨立于內部核心的控制系統，這就是以部件為控制單位的自動化概念。

7.費用 對工業以太網絡來說，最重要的費用支出并不是構建網絡的組件，而是設計、安裝和維護的部分。Profinet和其他類似的工業以太網構架采用IT技術的成果，例如OPC和SNMP，來監視和顯示網絡的狀態。此外，它的診斷功能能夠將網絡的狀態直接在包括PLC和SCADA系統在內的自控系統上反映出來。這樣組態設置和故障查找都可以在中央控制室內完成，大大簡化了操作。(end)