工厂管理人员面临着由产品和网络老旧导致的工业控制基础设施寿命终止的问题。面对产品难以为继，加之运营和法规上的挑战，管理人员不得不做出两难选择：针对每一个问题点做多次补救方案，或者一次性投资更换全部基础设施。
        以太网可以通过如下方法运行于现有的网络上：
        ■ 在现场总线基础设施上使用新型以太网产品替换老旧产品；
        ■ 将原有的现场总线网段迁移至以太网上；
        ■ 将整个现场总线网络迁移至以太网上。
        无需增加额外的电缆布线或者改动现有的现场总线作业模式就可以实现上述效果，可以通过重新定义现有现场总线走线、替换RS-485协议，从老旧的串行设备迁移至对等的以太网设备，同时在老式的基础设施上实现以太网协议（IP），避免推倒重来式的重建策略。
        根据IHS最近的研究报告“2013全球工业以太网和现场总线技术”中的调查显示，从2011年到2016年，虽然新增网络节点的总数量将会增加超过30%，但是现场总线和以太网产品的混合产品数量将会基本维持不变，从23%到26%仅仅增加3个百分点。工业以太网市场领域这种不温不火的增长的主要原因就是工厂管理人员缺乏从现场总线基础设施向以太网协议迁移的高性价比且无风险的迁移策略，所以他们仅仅是在新建项目中才采用以太网。在工厂车间中铺设电缆的成本是每米50美金，在诸如汽车加工工厂中铺设电缆的成本更是成数量级增长，所以能否在现有网络基础设施上实现以太网成为了加速以太网在工业网络中普及的关键因素。
        工业以太网实现主要有三个阶段CONTROL ENGINEERING China版权所有，每一个阶段都对网络管理提出了不同的挑战。
        首先，在处理老旧问题时（图1），必须考虑原有的作业环境下的串行系统，它们已经和现场总线基础设施匹配作业了几十年。这些系统中有一些已经断货CONTROL ENGINEERING China版权所有，唯一的补救方法就是从非正规渠道购买替换部件或者采用与现有网络无法兼容的全新一代IP产品。解决方案需要在老旧基础设施上引入新型IP产品（见图2）并且保留所有原来的串行系统和现场总线功能。

图1 所示为老式现场总线网络。所有图像来源：PCN Technology 公司

图2 所示为老式的现场总线网络面临的过时问题。

        下一步就是将所有串行设备更换成IP设备。这一过程确保由响应式的补救策略变换为前摄式的迁移策略（图3），保证网络能够随着时间的推移同步升级，这也是前期投入的目的和功能上的要求。这样一来就能够在同样的物理基础设施上同时管理并支持串行通讯和IP通讯。

图3 所示为向以太网络的迁移图。

        工厂管理人员的最终任务是向现代标准网络基础设施迁移并开始使用IP产品。网络迁移的每一步都使基础设施更加接近于理想形态，最终使现场总线网络支持实现IP功能（图4），并提供所有最新一代IP产品所具有的优点。采用这种方法可以避免常见升级到100%的IP环境所必须的对铜导线基础设施推倒重来式的改建。
        如果工厂现有网络过于陈旧，也可直接在现有网络上使用以太网，然后重构网络布线基础设施以支持IPCONTROL ENGINEERING China版权所有，跳过第2步的迁移融合阶段直接进入第3步，如图5所示。

图4 老式网络正在向IP 重构。

图5 所示为基础设施升级中的三个阶段，管理老式架构、开始迁移、将现场总线网络重构成IP 网络以及每一步所需要进行的工作。

        在其他网络上实现以太网
        现在的技术可以在同一套基础设施上同时传输IP数据和串行数据，例如双绞线对，即使在存在大量导体和辐射噪声的环境中也可以实现。图2所示为如何在典型的老式工业网络中安装这些产品，以克服产品老旧和网络迁移问题。在处理器端，老式的主控制器通过RS485与单通道服务器相连。
        除此之外，以太网管理器或者面板还可以与RJ-45端口相连，确保串行数据（Modbus、Profibus、DeviceNet、ControlNet和Data Highway等等）和以太网数据能够在建立于输出端口上的私有总线上同步传输。由于有服务器存在，四个客户端可以与每一个单通道服务器相连。每一个客户端从私有总线接受数据作为输入，然后将串行通讯路由至其RS485端口并以太网通讯至RJ-45端口。它们并不产生实际的通讯，他们仅仅对数据传输做管理。老式的PLC可以与RS485端口相连CONTROL ENGINEERING China版权所有，IP-PLC可以通过RN-45端口连接到网络上。通过采用这种方式，独立的老式PLC产品就可以更换了，或者与远程I/O端口相连的整个网络段就可以变更为以太网了。
        如何实现
        项目可以更换独立的老式控制器，也可以阶段性地更换整个网络段。有些产品能够在诸如RS-485的网络上实现以太网，使用这些产品更加便利，可以直接更改现有的网络基础设施。更换独立的PLC只要求集成一个服务器产品即可，网络段的主控制器就安装在服务器上，使PLC产品与客户端相连。
        通过这些步骤就可以实现产品更替。对于整个网络段的迁移，在控制端集成服务器之后还需要在每一个老式PLC的位置集成一个客户端，然后再更换相应的支持IP的产品。从项目角度来看，实施之前需要到现场对整个网络设计进行确认，以及具备基本的电气和PLC/SCADA编程技巧以实现产品配置和测试。建议企业进行现场审查以获得对老式基础设施情况的基本了解，包括对现有主控制器和PLC、布线类型、终端环境、带宽或者数据速率要求、走线长度和布线拓扑结构的建模。
        投资回报
        这种技术能够实现老式网络向IP网络的快速迁移，已经具有上千次的应用案例，具有超过一百万小时的平均故障间隔时间（MTBF）。在RS485产品实现以太网的提议是项重大突破，能够减少工程时间、成本和复杂度，而对作业的持续性和运营的影响却微乎其微。作为石油零售市场的一个案例，以前的加油站IP升级需要包括重新建设和审批流程，项目成本高达数十万美金或者更多，需要停运几周时间。
        如果在现有的RS485网络上实现以太网控制工程网版权所有，无需引入建设工程，只需要花费不到2个小时且不足10000美金即可完成。对于工业网络，它无需高达数万美金的布线成本。在汽车制造环境中，节省的成本更是多了一个数量级。除了成本、风险和停运时间的优势，还有很多无法明述的优点。工厂管理人员可以根据自身特点，将部分工业网络与IT基础设施集成在一起。同时，他们还开始通过网关将两种网络的数据整合在一起，最终，由于是在现有工业网络上实现了以太网，所以员工的重新培训也可以显著减少。
        工业集成
        采用这种方式解决产品老旧问题能够以更低的成本和技术风险实现向IP网络的迁移。通过在RS485产品上实现以太网络，这一富有价值的方法已经在多种市场领域证明了其优势，相信未来会在工业环境中迅速普及。为了确保自动化产品和控制产品的简便访问和集成，渠道合作伙伴可以提供工业范畴的专业技能和分销商关系。工厂和设备管理人员在现有的网络基础设施上将网络向IP快速迁移，相信在棕色地带应用中的现场总线产品上也会有越来越多的以太网出现。