以太网所具有的从现场控制层到管理层全面、无缝信息集成的潜力正引导它逐步向现场级深入,并逐步与其它网络形式走向融合。本文讨论了工业控制网络的要求及其发展历程,对以太网技术和传统现场总线技术进行比较,探讨了以太网在进入工业控制领域时的优势与劣势。以太网具有开放性、低成本、广泛应用的软硬件支持等明显优势,但又存在本质上的不确定性、非实时性以及可靠性、安全性较差等劣势,而这些恰是工业控制现场通信严格要求的。通过排队论等数学工具就以太网应如何发挥优势,同时弥补劣势做了探讨。碰撞检测中引入分布式优先级控制可有效地降低不确定性;RETHER、RTCC以及ARTC等协议都针对以太网协议在实时方面作出了改进,使得以太网上的通信也具备实时性;在以太网拓扑结构中引入冗余容错技术、传输线路的抗干扰能力增强、防火墙的设置等都增强了以太网的可靠性和安全性。依托ARTC协议,提出高可靠现场级宽带硬实时以太网的系统架构,从体系结构、通信协议、传输信道、网络特性、功能组件和硬件设置等方面研究现场级高速以太网的可靠性技术。提出可以对工业控制现场信号与现场级高速以太网信号进行转换的适配器,使得很多采用慢速信号总线的现场设备能不经改动地接入到硬实时以太网ARTC中,实现监管和控制。针对适配器的应用环境和可靠性要求,硬件设计上使用高集成度、低功耗芯片设计最简电路。软件设计使用C51语言,提高了开发效率;设计了高效的缓冲区管理方案和灵活的通信配置,在简化程序控制逻辑和提高硬件的利用率之间找到了较好的平衡点。提出基于PC/104总线规范的双芯片网卡及其配套驱动程序的设计与实现。此冗余网卡机制具有传输线路与接口的冗余备份、自动切换与隔离等基本功能,通过驱动的出错恢复功能保障了以太网的高可靠性。硬件设置网卡中断号及I/O基地址;软件设置MAC地址和网卡工作模式,体现了机制的灵活性。本课题今后还应在网络传输速度、硬件集成度、应用通用性、电源管理以及嵌入式操作系统在系统中的实现等方面作深入探讨。工业以太网技术的开放化和标准化是其得以推广应用的重要前提。