不久以前，很多人都怀疑工业以太网是否能替代传统的工厂现场总线。直到EtherCAT、EtherNet/IP和Profinet这样的确定性的以太网通信协议开始出现以前，以太网完全不能适应复杂的运动控制应用所需的极快循环时间，这类应用通常需要在内部进行控制回路更新。只需几个毫秒的空档就可以正常运作。但是，随着这些问题被逐步击破，以太网日益成为工业网络，特别是离散制造领域的首选。
据PI North America执行董事Michael Bowne介绍，目前每卖出一个Profinet节点就卖出四个Profinet节点；十年前，这些数字是反转的。
虽然人们越来越倾向于使用工业以太网网络，但是很多现场总线安装仍然保留，尤其是在向以太网转换更为困难的过程工业中。一个原因是：在石油和天然气工业中，大型室外环境中需要较长的电缆线。因为通常工业以太网的最大长度被限制为100m，以防止信号衰减而造成问题。另外，由于许多过程工业用途都是在按照国家电力标准将其划分为危险区域的领域进行，因此必须采用特定专业知识的昂贵安全措施，以确保以太网电缆和连接器不会着火。
以太网物理层的最新创新——开放系统互连(OSI)模型的第一层次，用来描述网络系统的各种功能的概念框架——可能会帮助克服这些障碍。
目前主导单对以太网(SPE)和以太网高级物理层(APL)这两个以太网创新引领着工业以太网的进一步扩展，它们都带来了各种潜在的好处。简单地说，SPE是一种以太网形式，它使用单对双绞线，而另一种形式的以太网使用两对或三对。同样，APL是SPE与IEC 60079双线本质安全以太网(2-WISE)相结合，能够将已存在的现场总线A类电缆部署到危险环境中。尽管这种差异看起来微不足道，但是很多业界都赞扬这种发展对工业网络的应用有重大的影响。
Bowne表示，当我们从现场总线转到工业以太网时，就像工厂自动化系统发生的步骤变化一样，我们从中得到的所有利益，在流程控制方面也是一样的。
单对以太网络（SPE）
SPE所具有的各种特性使得它非常适用于流程工业环境。
第一，它的最大长度是1000米，是之前工业以太网长度的10倍。这就代表着，不进行权衡就不能完成扩展。SPE传输速度是10Mbit/s，而4线和8线以太网可以达到从100Mbit/s到10Gbit/s的速率。不过，与最大通信速度为31.25Kbit/s的现场总线和最大通信速度为1200bit/s的HART相比，仍是一个显著的进步。
这样，SPE就是传统现场总线与其它形式的工业以太网之间的一种中间地带。Guadalupe Chalas是菲尼克斯电气的一名高级工程师，他表示尽管现场总线目前可能不能提供能充分利用配备物联网(IoT)设备产生的大量数据的数据传输速度，但是4线和8线以太网可能提供超过必要的数据传输速率。
Chalas表示，这类现场设备需要更长的电缆距离，但是需要较小的带宽。所以，如果要专门讨论带宽，就没有必要将100Mbit/s标准以太网连接到仅需要8Mbit或10Mbit/s的设备上。在这种情况下，对于不需要的应用程序来说是过度设计、昂贵的连接。
另外，SPE替换了大部分以太网络电缆固有的RJ45连接器。SPE的连接器不仅更结实，更适用于恶劣的工业环境，而且它们显然更小，并能与现有传感器和其它现场仪器中常见的端口相匹配。
Harting标准开发技术经理McKenzie Reed表示，确保更高的互用性，这是标准组织在这方面取得进展的主要原因。RJ45是一个沿袭到工业界的商业产品，SPE标准组织花了很多时间和精力去避免这种情况的重演，因为RJ45连接器在工业环境中使用时存在质量、兼容性和性能问题。
SPE支持数据线供电(PoDL)，能通过传输数据以同样的双绞线传输50瓦的功率。根据Reed的说法，它可以用来为现场的小传感器和其他简单的仪器供电，让用户不用再用二次电源，从而进一步降低成本。
高级物理层（APL）
APL是一种可以用来为危险环境中的应用提供基本安全性的SPE的安装架构。这种方法是在IEC技术规范2-WISE基础上实现的，它定义了多种功率级端口配置文件来限制可能发生爆炸区域内的电流流动。
据ODVA总裁兼执行董事Al Beydoun称，尽管其他形式的工业以太网可能被用在危险环境中，但是，他们还需要采取额外预防措施，例如，采用机械电缆保护器，以及使用适度计算的较短的电缆线，并且在额外的机柜和外壳上屏蔽连接。排除了这些需求，APL可以减少成本，减少复杂度，并且可以在不影响安全的前提下安装更长的电缆。
另外，APL被设计用于兼容现有的现场总线A类线路，这将使采用过程变得简单。之所以如此，是因为虽然APL是因应改变以太网电缆物理层，但是它所提高的数据传输能力是通过兼容设备的网络接口控制器(NIC)和物理收发器(PHY)实现的，而不是电缆本身。这样，在诸如石油和天然气或废水管理等行业，将现有电缆埋入混凝土或其他难以触及的地方，可通过更新设备和连接器，很容易地实现过渡，而不需要拆除和替换整个布线基础设施。
更多可用于现代应用的数据
或许把SPE和APL引入过程工业应用的最大好处就是可以把大量的丰富而精细的数据从传感器和设备传送到更高级的系统，因为相对于现场总线，以太网的带宽更大。
另外，现场总线只提供半双工或单向通讯，SPE和APL就像其它形式的工业以太网一样，都是全双工的，也就是说，它们可以同时将数据传送到连接设备，也可以从所连接设备传送数据。借助于这一功能，可实现实时、连续可见性的数字孪生等先进技术的应用。
SPE和APL协议也不能确定，这意味着它们可以与任何其他更高级的工业以太网通信协议结合使用，它允许自上而下的以太网使用，而不需要网络网关或协议转换。这将增加成本、复杂性。根据Reed的说法，这还会让调试变得更容易管理，特别是在新员工缺乏现场总线经验的情况下。
但是，Belden工业以太网和电子电缆产品线经理Sri Senthamaraikannan表示，无处不在的采用不是一夜之间就能实现的。因为该设备必须使用合适的PHY来与SPE和AP兼容，所以这个部署可能要花上三到五年的时间。这就是说，第一个SPE和APL兼容的设备将在今年投产。
还必须注意，SPE和APL并非现有形式的工业以太网的替代，而是一种补充，并特别为在过程工业中引入以太网连接而专门设计的。
Senthamaraikannan表示，SPE带来了很多好处，但是它无法完全替代现有的4线或8线式工业以太网，因为与SPE相比，它仍有强大的优点，如较高的数据传输率；但是在特殊应用中，SPE无疑将成为一种经济有效的解决方案，并在其中发挥重要作用。将SPE视为在过程控制环境下采用以太网的一个重要推动力。
