导语：随着工业以太网技术的不断发展，PLC（可编程逻辑控制器）已经全面支持工业以太网，并且越来越多的工业网络设备加入进来，使得网络变得日益复杂。今天，我们将探讨如何通过环网技术来构建数字化工业网络。

环网技术：简化机器接线工作

在九十年代，随着现场总线技术的快速发展，通信连接大大简化了机器设备的接线工作。早期工业设备通常采用线性拓扑结构，每个状态、控制和诊断数据沿一根电缆传送。这种设计相对简单，但当某个节点发生故障时，全局通讯会中断。而为了满足对控制网络可靠性的高要求，诞生了环网技术。

环网技术优点：

快速检测并自动配置网络错误。

适用于小型和大型网络。

网络接线清晰且结构简单。

允许工厂在运行期间进行扩展工作。

标准化协议确保不同制造商设备兼容。

为什么需要环网？或说，以太网为什么不能直接连成环？

由于以太网直接连接成环路会导致大量广播数据包复制，这种情况被称为“网络风暴”，严重影响正常数据传输。此外，由于交换机资源占用风险较高，也可能导致死机。这就是我们常说的“死锁”现象。

因此，以太网必须依赖于特定的协议，如MRP（介质冗余）、HRP（高速冗余）、STP/RSTP等，不同类型的协议适合不同的应用环境。

选择合适的环net方案

了解到Industrial Network对于实时性、可靠性要求极高，一旦发生故障，需要尽快恢复通讯，因此选择合适的ring network protocol至关重要。例如MRP(介质冗余)是一个符合IEC 61158标准的一种适用于PROFINET 网络中的ring network protocol，它可以快速检测并重新自动配置网络错误，有很好的性能表现，并且支持多种规模大小和灵活组装，可以在小型与大型生产环境中使用。最新固件下的SCALANCE XM400 交换机还可以支持MRP 的多ring network功能，而不仅限于单一ring network。在实际应用中，这些因素都应该考虑到，因为它们决定了整个系统是否能够满足生产需求。

其他有用的Ring Network Protocols：

HRP (High-Speed Ring Protocol)

STP / RSTP (Spanning Tree Protocol / Rapid Spanning Tree Protocol)

Third-party proprietary ring protocols

PRP (Parallel Redundancy Protocol) and HSR (High-Availability Seamless Redundancy)

PRP/HSR是基于IEC 62439标准的一类新的ring protocol，它们不会有任何重构时间，只要至少有一条链路有效即可保证数据流动，没有延迟，从而非常适合那些需要极端低延迟但仍然保持双向冗余能力的情况，比如医药行业或者军事领域等特殊场景下使用。但这些新式Ring Network Protocols通常需要专门配备支持PRoFNET/HSR设备才能实现其优势，所以成本更高一些，而且由于它是非开放标准，所以可能存在兼容问题以及未来维护难度增加的问题。

结论：

综上所述，在设计数字化工业网络时，为提高生产稳定性和保障关键设施运作，我们应采纳具有容错能力、无需重构时间或最短重构时间的Ring Network Technology解决方案。这不仅能提供额外安全保障，还能确保能源供应稳定及过程自动化系统连续运转，从而减少潜在损失并提高整体效率。