工业自动化网络技术的发展趋势
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自工业革命以来，人类开始以机械动力来取代大量的人力与兽力，随着科技的发展与进步，各种电机、电子与光学仪器纷纷出现，改善制造业的生产效率与产品品质。
然而这些仪器或机器的操作方式越来越复杂，尤其电子精密产品大多无法以单纯人力来完成，为减少人力、增加效率，自动化已渐渐成为趋势，于是结合机器控制、物品输送、自动检测、状况回馈、良率判定等以程序或程序指令来操控的工业自动化系统，逐渐成为工厂设备的主流。
而为了达到中央控制与管理的目的，自动化机器也开始走向网络化、规格标准化，以便兼容于各种工业应用领域中，接下来就来看看工业网络的发展趋势...
从类比到数码控制 从专属到网络架构
工业自动化仪器种类繁多，操作方式各有不同，通讯界面也大不相同。以工业自动化与通讯网络(以下简称工业网络)的发展史，可追溯到20世纪初期的年代，当时制程控制与生产系统，都是采用机械科技搭配类比(Analog)装置，随后气动控制技术、液压动力技术被发展出来，当时已经可以透过中控系统来遥控。这些技术至今仍很普遍。
到了1960年代，工业自动化便从类比时代进入数码(Digital)时代。由于数码化电脑的出现，厂商使用这种电脑来当成各种工具机的数码控制器，并配置DDC (Direct Digital Control直接数码控制)的专属面板，成为工业自动化仪器的主要操控模式。
不过由于当时迷你电脑太过于昂贵，因此比较便宜的PLC(Programmable Logic Controller；可程序逻辑控制器)被开发出来，用以取代传统功能相对较少的中继控制器(relay-based controller)。
另外，NC(Numerical Control；数控工具机)以及后来搭配电脑的CNC (Computer NC；电脑数控工具机)的出现，更被广泛地应用在各行各业，机器人更在此时被开发出来。
随着各种技术的演进以及数码电脑的普及，工业通讯网络也开始转而朝向数码传输(digital transmission)的方向发展。1970年代，美国Honeywell公司发表了DCCS (分散式电脑控制系统)的产品，于是这种使用多颗微控制器(microcontroller)搭配分级控制(hierarchical control)的观念与技术，被广泛使用在各种工业自动化系统中，成为新兴工厂自动化控制的主流。
到了1980年代，区域网络(Local Area Network；LAN)技术的出现，不仅让电脑之间可以互相连接、传递数据，同时也可以连接各种自动化设备以便控制。而LAN的标准中，又以DEC、Intel和Xerox共同开发出来的Ethernet(以太网)为主流。当时最早的工业网络，主要是应用在各种生产过程的数据蒐集，到了1990年代，自动化控制网络逐渐蔓延开来。
近20年来，在信息科技、通讯技术与工业技术的进步之下，工业自动化已经跃升到崭新的阶段，以工业网络来说，各种光纤、无线网络技术的应用也陆续导入工厂环境。
如今，透过各种整合的解决方案，已经可以架构出一套完整的工业自动化系统，透过有线的直接连线或无线的遥控方式，达到各种工业智能化控制、独立完成设定程序、控制、运动等功能，并可连接到后端的ERP(企业资源规划)软件，以提供产(生产)、销(销售)、人(人资)、发(研发)、财(财务)等各部门的需求。
不同层级的工业网络标准
工业自动化根据不同产业特性与需求，其所衍生出来的自动控制系统也有所不同，例如以输入量的变化规律，就可区分为：恒定值控制、随机控制、程序控制等系统；若按照系统传递的信号对应时间的关系，就可分成：连续控制、离散控制等系统；若照系统输出与输入量的关系，就可分出：线性、非线性控制系统。而不同系统有不同的通讯标准。
以目前的工业自动化网络技术来说，我们可以分成5个层级，从低至高分别是：场域(Field)层、控制(Control)层、监控(Supervisory)层、计划(Planning)层、管理(Management)层。
在第一层的场域层中，以Sensors(感应器)、Actuators(致动器)部分，就有CAN(控制器区域网络)、DeviceNet、Honeywell SDS、ASI、Bitbus、Interbus、P-Net、Seriplex、Sercos Interface等Sensorbus的工业汇流排标准。
再往上的控制层，就可分成PC(以PC为主的控制系统)、PLC控制器、DCS(分散式控制系统)等控制系统，再加上CNC机台，就有Profibus、LonWorks、World FIP、EtherCAT等Fieldbus(领域汇流排)的工业通讯标准。
到了第三层，这些以PC为主的工业电脑，来做监视、控制、处理、蒐集，因此所使用的工业网络通讯协定标准，则涵盖了Ethernet、MAP、TCP/IP、EtherNet/IP、Modbus/TCP等LAN (区域网络)的通讯标准。而更上层则包含了计划与管理层使用一般或商业PC，则使用有线Ethernet标准，并建构WAN(广域网络)的环境。
工业网络标准的演进 工业以太网将成主流
传统的工厂环境中，每个生产设备大多是采用独立的系统与工业标准，因此每个机台都只能独立作业，其显示的数值、产生报表等各种信息，是无法与其他机台共享的，这是因为早期的机台并未有标准的通讯协定，使得各厂商各自开发自己的通讯协定或标准，让工厂机台的信息整合不易。
虽然有些机台提供传统、速度慢的传输界面(例如RS232、RS422、RS485、LIN Bus、CAN Bus等通讯标准)，让人可以连线进入该机台做数据存取或控制的动作，但这类机台仍采用专属封闭系统，使得机台的扩充上有限制。
随着资通讯科技的进步、网际网络流行，带领着Ethernet(以太网络)与Wi-Fi无线通讯技术的发展成熟，加上近年来云端应用、物联网等新兴议题，促使各产业的上下游信息走向透通化，产业链的信息整合成为企业的发展趋势，促使工业领域吹起采用开放的Ethernet网络标准，以利于信息整合，以提供给供应商或客户，创造更多价值。
工业以太网络(Industrial Ethernet)采用以太网络(Ethernet)的TCP/IP通讯协定，兼容于IEEE 802.3标准，并会搭配不同的应用层来加入各自特有的协定(例如Modbus-TCP、PROFINET、EtherNet/IP、EtherCAT、SERCOS III、SafetyNET p、VARAN、Ethernet Powerlink等)，让硬件设备厂商舍弃传统Serial Port而改用Ethernet Port，使用者就能利用一般CAT-5e网络线，来与工控电脑做连线，不需额外的硬件配备。
此外，使用以太网络的机台，不仅速度比传统通讯埠还快，且既有的网络中继器(Hub)、交换器(Switching Hub)、路由器(Router)、甚至无线基站(Wi-Fi AP)等网通装置都可以直接沿用，省下特制工厂集线设备的购置成本，因此工业以太网络势必将成为整合工厂内所有设备的开放标准。
物联网、云端应用 催生工业网络迈向无线发展
德国喊出工业4.0，催生工厂导入Cyber-Physical智动化量产系统，并结合物联网+巨量数据+云端服务等技术，来提升企业整体竞争力，此举也将推动工厂自动化机台朝向无线通讯(Wireless Communication)来发展。虽然无线通讯仍面临可靠度、实时性、信息安全、稳定性等挑战，但却是跨越工业3.5建构弹性的通讯管道必经之路。
也由于工厂的各式信息将从封闭走向更开放的空间，管理者以往必须在工厂的机台内才能做设备管控，未来可能发展到能够利用手机或平板App，透过无线网络或4G移动网络，连接至云端入口网站或公司内部的MES系统，以便对工厂的设备进行线上操作，达到运筹帷幄的工厂自动化设备管控与监督。
因此，未来的工业网络标准发展，除了提升传输效能、可靠度、稳定性之外，也必须提供加密能力，以保障工厂的各项营运机密不至于外流，或遭黑客攻击。
