现代自动控制的发展与现代通信技术的发展紧密相关， 无论是现场总线还是工业以太网， 都对工业控制系统的分散化、数字化、智能化和一体化起了决定性的作用。将现代通信技术应用到工业自动化控制领域成为必然趋势。实时以太网就是考虑到现场总线的实时性，与以太网通信技术结合， 建立了适合工业自动化并有实时能力的以太网总线。

实时的含义是指对一个给定的应用保证在一个确定的时间内， 控制系统能对信号做出响应。而以太网由于采用CSMA/ CD 的介质访问控制机制， 具有通信不确定性的特点。将高速以太网技术应用到实时工业控制网络中， 用以提高网络传输速度， 其中的关键问题在于提高以太网的实时性与可靠性。

对于工业自动化系统来说， 目前根据不同的应用场合， 将实时性要求划分为3 个范围，它们是信息集成和较低要求的过程自动化应用场合， 实时响应时间要求是100 ms 或更长；绝大多数的工厂自动化应用场合， 实时响应时间要求为5 ～10ms；对于高性能的同步运动控制应用， 特别是在100 个节点下的伺服运动控制应用场合， 实时响应时间要求低于1 ms， 同步传送和抖动时间小于1μs。工业控制网络的实时性还规定了许多技术指标， 如交付时间、吞吐量、时间同步、时间同步精度冗余恢复时间等， 并且对于这些性能指标都有详细的规定。

通常， 人们习惯上将用于工业控制系统的以太网统称为工业以太网， 但是按照国际电工委员会SC65C 的定义， 工业以太网是用于工业自动化环境， 符合IEEE 802. 3 标准， 按照IEEE 802. 1D———介质访问控制网桥协议和IEEE 802. 1Q———虚拟桥接局域网协议， 对其没有进行任何实时扩展而实现的以太网。因此， 工业以太网主要是通过采用交换式以太网、全双工通信、流量控制及虚拟局域网等技术， 减轻以太网负荷， 提高网络的实时响应时间， 与商用以太网兼容的控制网络。

实际上， 制定IEC 61158 guojibiaozhun的时候， 除了经典的现场总线之外， 工业以太网通信技术也越来越多地用于工业数据通信系统中。因此， 2003 年初的IEC 61158 第3 版文本中也写入了相关的工业以太网技术， 如Ethernet/ IP、FF⁃HSE （Fieldbus Foundation High Speed Ethernet）、PROFINET 等协议规范。这3 个规范均是建立在IEEE 802. x 的以太网规范上的。

对于响应时间小于5ms 的应用， 通常意义上的工业以太网已不能胜任。为了满足高实时性能应用的需要， 各大公司和标准组织纷纷提出各种提升工业以太网实时性的技术解决方案。这些方案都是建立在IEEE 802. 3 标准的基础上， 通过对其和相关标准的实时扩展提高实时性， 并且做到与标准以太网的无缝连接， 这就是实时以太网（Real⁃Time Ethernet，RTE）。实际上实时以太网也是工业以太网的一种。

IEC 61786 - 2 标准

2003 年5 月， IEC/ SC65C 成立了WG11 工作组， 旨在适应实时以太网市场应用需求，制定实时以太网应用行规guojibiaozhun。根据IEC/ SC65C/ WG11 定义， 实时以太网是指不改变ISO/ IEC 8802 -3 的通信特征、相关网络组件或IEC 1588 的总体行为， 但可以在一定程度上进行修改， 满足实时行为， 包括确保系统的实时性， 即通信确定性；现场设备之间的时间同步行为；频繁的较短长度的数据交换的计算机网络。因此， 实时以太网标准首先需要解决实时通信问题。同时， 还需要定义应用层的服务与协议规范， 以解决开放系统之间的信息互通问题。

实时以太网除了实现现场设备之间的实时通信之外， 还能够支持传统的以太网通信， 如办公网络。这样就能够将办公网络和现场网络结合为一个整体， 现场设备之间采用实时通信， 现场网络与办公网络之间采用以太网通信， 在办公网络上的管理者能够及时获取现场设备的数据， 更好地监控现场网络。考虑到市场需求的不同， 不能用统一的方法和要求来对待不同的应用网络， 因此IEC 61786 -2 吸收了多种不同的实时以太网通信方案作为应用行规。

这些新的实时以太网通信方案除了解决实时通信以外， 同时有效地提高了以太网的传输带宽和网络传输范围。

IEC 61786 -2 是在IEC 61158 （工业控制系统中现场总线的数字通信标准） 的基础上制定的实时以太网应用行规guojibiaozhun。IEC 61786 - 2 定义了系列实时以太网的性能指标以及一致性测试参考指标。实时以太网性能指标包括传输时间、终端节点数、网络拓扑结构、网络中交换机数目、实时以太网吞吐量、非实时以太网带宽、时间同步精度、非时间性能的同步精度以及冗余恢复时间等。值得注意的是， 传输时间是指应用进程所测量的实时应用层PDU （协议数据单元） 从源端传送到目的端的时间， 其中最大传递时间为在没有传输出错的情况下的数据传递时间， 包括当一次丢包发生并重传所需要的时间和所有等待时间。各种不同实时以太网应用行规通过这些指标来描述各应用网络的终端和网络通信能力， 以及各类不同的网络应用需求。为了使不同生产厂商的网络终端设备能够具有兼容性、互可操作性，并且实现良好通信， 这些设备必须经过一致性测试， 证实这些设备符合一种或者多种实时以太网通信行规。一致性测试是通过制订一系列测试案例， 在模拟环境或者实际应用环境中，检测设备的各项性能指标是否达到实时以太网通信行规的要求。

2005 年3 月， IEC 实时以太网系列标准作为PAS 文件通过了投票， 并于2005 年5 月在加拿大将IEC 发布的实时以太网系列PAS 文件正式列为实时以太网guojibiaozhunIEC 61786 -2。

IEC 61786 -2 中的实时以太网通信行规见表1。其中包括中国的EPA、德国Siemens的PROFINET、美国Rockwell 的Ethernet/ IP、丹麦的PNetTCP/ IP、德国倍福的EtherCAT、欧洲开放网络联合会的Powerlink 与SERCOS_Ⅲ、施耐德的Modbus_RTPS、日本横河的Vnet、日本东芝的TCnet 等15 种实时以太网协议。这些不同的实时以太网协议都是在802. 3 以太网协议的基础上加以改进， 提高网络的传输效率和实时性能， 达到不同工业控制网络的应用需求。

表1 IEC 发布的实时以太网系列PAS 文件