在网络负荷较高时，Ethernet上存在的这种碰撞成了主要问题，因为它极大地影响了Ethernet的数据吞吐量和传输延时，并导致Ethernet实际性能的下降。由于在一系列碰撞后，报文可能会丢失，因此节点与节点之间的通信将无法得到保障。Ethernet的这种CSMA/CD介质访问机制导致了网络传输延时和通信响应的“不确定性”。
而对于工业现场控制网络，Ethernet的这种通信“不确定性”会导致通信延迟的“不确定性”，并导致系统控制性能下降，控制效果不稳定，甚至会引起系统振荡；在有紧急事件信息需要发送时，还会因报警信息不能及时得到响应，而导致灾难事件的发生，并成了它应用于工业控制网络的主要障碍。
Ethernet没有用于现场总线的另外一个重要原因是，作为工业现场智能设备的核心组成部分——微处理器，在20世纪80年代时还处于初期发展阶段，功能简单，数字处理能力不强，不能处理Ethernet上“捆绑”使用的TCP/IP协议。
3.Ethernet正逐渐进入工业控制领域
尽管Ethernet是一种随机性网络，但由于其技术比较简单、完全公开，能很快被大家接受，通过不断改进、提升，市场占有率（特别是办公自动化OA领域的市场占有率）越来越大，而成本却越来越低，进而变成主流，即使IBM力推Token Ring（令牌环网）架构也已难挡此潮流。据VDC调查报告，如今已有约93%以上的网络节点具有Ethernet接口。
那么，Ethernet能不能应用于工业控制领域呢？
我们知道，令牌总线控制方式在工业控制领域应用得较多，其特点是，网络上各工作站对总线的控制权是由令牌来控制的。收到令牌的节点在一段规定时间内拥有网络传输介质的控制访问权，并向网络上发送一帧或多帧信息，当该站传输已经完成或它占用网络的规定时间到时，它就将令牌传递到下一逻辑站。因此，传输过程就是由交替进行的数据传输阶段和令牌传送阶段组成。由于令牌传递时间、拥有令牌的节点占用网络控制权的时间是预先规定好的，在网络节点数量一定的情况下，每个网络节点的信息发送的时间是可以预先估计出来的，因此，令牌网又称为“确定性”网络。显然，这种确定性比较适合通信确定性和响应实时性要求较高的工业控制系统中应用。其中Arcnet网络就是比较著名的令牌总线之一，传输速率为2.5Mbps，数据帧长度最大为508字节，可使用电缆、双绞线和光纤等传输介质。
通过比较Arcnet网络与Ethernet在不同网络负荷下的通信响应性能（如图3所示）。 
可以发现，在负荷较轻时，Ethernet网络的响应速度明显大于Arcnet网络，但随着负荷的增加Ethernet网络的响应速度就急剧下降，而Arcnet网络却下降得非常缓慢。这是因为，当负荷轻时，Ethernet网络的节点发送数据时发生碰撞的概率很低，几乎可以随时发送，而Arcnet网络则必需要有令牌才能发送，当然没有Ethernet网快。但当负荷很重时，Ethernet网的碰撞概率急剧增加，这就象一群人乱哄哄的挤一个门，这群人要完全进入门中，得花费很长的时间。而Arcnet则象一群人排队进一个门，其进入速度肯定比前者快。同时，也可看出，当网络负荷低于25%时，Ethernet网的响应速度要比Arcnet网要快。在典型的工业控制系统应用中，通信峰值负荷为10M Ethernet的5%，100M Ethernet网络中的负荷为0.5%。如果通过仔细设计，对系统中的网络节点数量和通信流量进行控制，使网络负荷低于10%，完全可以采用Ethernet网来取代Arcnet网等令牌网。
事实上，由于以太网接口芯片已非常普遍，价格低廉，已从OA领域逐渐扩展到FA（工厂自动化）领域，目前几乎所有远程I/O和控制器的均能提供一个支持TCP/IP的Ethernet接口。与此同时，Ethernet也成现场总线技术发展的新趋势，并被作为各种现场总线的高速组成部分，如现场总线基金会（Fieldbus Foundation，FF）的HSE（High Speed Ethernet），Profibus国际（Profibus International，PI）的ProfiNet等、ControlNet国际（ControlNet International，CI）和开放设备网制造商协会（Open DeviceNet Vendor Association，ODVA）的Ehternet/IP，MODBUS用户集团的MODBUS/TCP等等，但这些协议还主要应用于控制系统的中、上层设备间的通信。另外，据美国权威调查机构ARC（Automation Research Company）报告指出，今后Ethernet不仅继续垄断商业计算机网络通信和工业控制系统的上层网络通信市场，也必将领导未来现场总线的发展，Ethernet和TCP/IP将成为器件总线和现场总线的基础协议。美国VDC（Venture Development Crop.）调查报告也指出，Ethernet在工业控制领域中的应用将越来越广泛，市场占有率的增长也越来越快，将从2000年11%增加到2005年23%。
4.Ethernet能不能用于工业控制现场？
随着互联网技术的发展与普及推广，Ethernet技术也得到了迅速的发展，Ethernet传输速率的提高和Ethernet交换技术的发展，给解决Ethernet通信的非确定性问题带来了希望，并使Ethernet应用于工业现场设备间的通信成为可能。
1、通信确定性
首先，Ethernet的通信速率从10M、100M到如今的1000M、10G，在数据吞吐量相同的情况下，通信速率的提高意味着网络负荷的减轻和网络传输延时的减小，也就意味着网络碰撞机率大大下降。
其次，采用星型网络拓扑结构，交换机将网络划分为若干个网段。Ethernet交换机由于具有数据存储、转发的功能，使各端口之间输入和输出的数据帧能够得到缓冲，不再会发生碰撞；同时交换机还可以对网络上传输的数据进行包过滤，使每个网段内节点之间数据的传输只限在本地网段内进行，而不需经过主干网，也不占用其他网段的带宽，从而降低了所有网段和主干网的网络负荷。
再次，全双工通信又使得端口间两对双绞线（或两根光纤）上分别同时接收和发送报文帧，也不会发生冲突。
因此，采用交换式集线器和全双工通信，可以使网络上的冲突域已经不复存在（全双工通信），或碰撞机率大大降低（半双工），并由此使Ethernet通信“确定性”和实时性得到大大提高。
2、通信稳定性与可靠性
Ethernet进入工业控制领域的另一个主要问题是，它所用的接插件、集线器、交换机和电缆等均是为OA领域而设计的，抗干扰性能较差，不符合工业现场恶劣环境的要求，也不具备本安特性和向现场仪表供电的性能。
随着网络技术的发展，上述问题正在迅速得到解决。为了解决在不间断的工业应用领域，在极端条件下网络也能稳定地工作的问题，美国Synergetic微系统公司和德国Hirschmann、Jetter AG等公司专门开发和生产了导轨式集线器、交换机产品，安装在标准DIN导轨上，并有冗余电源供电，接插件采用牢固的DB-9结构。美国NETSilicon公司研制的工业Ethernet通信接口芯片，每片价格已降至10～15美元，与各种现场总线接口芯片相比，具有很大的价格优势。最近刚刚发布的IEEE802.3af标准中，对Ethernet的总线供电规范也进行了定义。
此外，在实际应用中，主干网可采用光纤传输，现场设备的连接则可采用屏蔽双绞线，对于重要的网段还可采用冗余网络技术，以可以提高网络的抗干扰能力和可靠性。
5.Ethernet应用于工业现场尚需解决的主要问题
Ethernet在应用于工业控制网络时，还需要解决以下一些关键问题：
1、Ethernet实时通信服务质量（Quality of Service，QoS）支持策略
所谓实时通信服务质量，是指以太网应用于工业控制现场时，为满足工业自动化实时控制要求，而提出的一系列通信特征需求，这些特征包括响应延迟、传输延迟、吞吐量、可靠性、传输失败率、优先级等。
工业控制现场网络中传送的数据信息，除了传统的各种测量数据、报警信号、组态监控和诊断测试信息以外，还有历史数据备份、工业摄像数据、工业音频视频数据等等。这些信息对于实时性和通信带宽的要求各不相同，因此要求工业实时通信网络能够适应外部环境和各种信息的通信要求的不断变化，为紧要任务提供最低限度的性能保证（Guaranteed-Response，GR）服务，同时为非紧要任务提供尽力（Best-Effort，BE）服务，从而确保整个工业控制系统的性能。
为此，将以太网应用于工业现场设备间通信时，应根据工业现场控制系统实时通信要求和特点的分析，制定相应的系统设计、流量控制、优先级控制、数据报重发控制机制等策略，以保证网络通信的实时QoS。
2、满足通信一致性和互可操作性的应用层、用户层协议规范
由于工业自动化网络控制系统不单单是一个完成数据传输的通信系统，而且还是一个借助网络完成控制功能的自控系统。它除了完成数据传输之外，往往还需要依靠所传输的数据和指令，执行某些控制计算与操作功能，由多个网络节点协调完成自控任务。因而它需要在应用、用户等高层协议与规范上满足开放系统的要求，满足互操作条件。
从ISO/OSI的七层通信参考模型来看，以太网技术规范只映射为其中的物理层和数据链路层；而在其之上的网络层和传输层协议，目前以TCP/IP协议为主（已成为以太网之上传输层和网络层“事实上的”标准）。而对较高的层次如会话层、表示层、应用层等没有作技术规定。目前商用计算机设备之间是通过FTP（文件传送协议）、Telnet（远程登录协议）、SMTP（简单邮件传送协议）、HTTP（WWW协议）、SNMP（简单网络管理协议）等应用层协议进行互信息透明访问的，它们如今在互联网上发挥了非常重要的作用。但这些协议所定义的数据结构等特性不适合应用于工业过程控制领域现场设备之间的实时通信。为此，为满足工业现场控制系统的应用要求，必须在Ethernet +TCP/IP协议之上，建立完整的、有效的通信服务模型，制定有效的实时通信服务机制，协调好工业现场控制系统中实时和非实时信息的传输服务，形成为广大工控生产厂商和用户所接收的应用层、用户层协议，进而形成开放的标准。
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