在工业生产中，随着生产规模的扩大和复杂程度的提高，实际应用对控制系统的要求越来越高。在20世纪50~60年代，以模拟信号为主的电子装置和自动化仪表组成的监控系统取代传统的机电控制系统。随后是在70~80年代，集散控制系统DCS（Distributed Control System）的出现，把大量分散的单回路测控系统通过计算机进行集中统一管理，用各种I/O功能模块代替控制室仪表，利用计算机实现回路调节、工况联锁、参数显示、数据存储等多种功能，从而实现了工业控制技术的飞跃。
进入90年代，具有数字化的通信方式、全分散的系统结构、开放的互联网络、多种传输媒介和拓扑结构、高度的环境适应性等特点的现场总线（Fieldbus）技术迅速崛起并趋向成熟，控制功能全面转入现场智能仪表，而在此基础上形成的新的现场总线控制系统FCS（Fieldbus Control System）综合了数字通信技术、计算机技术、自动控制技术、网络技术和智能仪表等多种技术手段，从根本上突破了传统的“点对点”式的模拟信号或数字-模拟信号控制的局限性，构成一种全分散、全数字化、智能化、双向、互连、多变量、多接点的通信与控制系统。相应的控制网络结构也发生了较大的变化。FCS的典型结构分为设备层、控制层和信息层。采用了现场总线技术使控制功能下放到现场设备成为可能，现场总线标准不仅是通信标准，同时也是系统标准。FCS正在走向取代DCS并推动着工业控制技术的又一次飞跃。
以太网（Ethernet）最早来源于Xerox公司于1973年建造的网络系统，是一种总线式局域网，以基带同轴电缆作为传输介质，采用CSMA/CD协议。Xerox公司建造的以太网非常成功，1980年Xerox、DEC和Intel公司联合起草了以太网标准。1985年，IEEE802委员会吸收以太网为IEEE802.3标准，并对其进行了修改。以太网标准和IEEE802.3标准的主要区别是以太网标准只描述了使用50欧同轴电缆、数据传输率为10Mbps的总线局域网，而且以太网标准包括ISO数据链路层和物理层的全部内容；而IEEE802.3标准描述了运行在各种介质上的、数据传输率从1Mbps~10Mbps的所有采用CSMA/CD协议的局域网，而且IEEE802.3标准只定义了ISO参考模型中的数据链路层的一个子层（即介质访问控制MAC子层）和物理层，而数据链路层的逻辑链路控制LLC子层由IEEE802.2描述。该规范规定采用载波侦听多路访问/冲突（碰撞）检测CSMA/CD（Carrier Sense Multiple Access/Collision Detect），信号以10Mbps速率在同轴电缆上传输。
在TCP协议中，网络层的核心协议是IP（Internet Protocol），同时还提供ARP（Address Resolution Protocol）、RARP（Reverse Address Resolution Protocol）、ICMP（Internet Control Messages Protocol）等协议。该层的主要功能包括处理来自传输层的分组发送请求（即组装IP数据报并发往网络接口）、处理输入数据报、转发数据报或从数据报中抽取分组、处理差错与控制报文（包括处理路由、流量控制、拥塞控制等）。
传输层的功能是提供应用程序间（端到端）的通信服务，它提供用户数据报协议UDP（User Datagram Protocol）和传输控制协议TCP（Transfer Control Protocol）两个协议。UDP负责提供高效率的服务，用于传送少量的报文，几乎不提供可靠性措施，使用UDP的应用程序需自己完成可靠性操作；TCP负责提供高可靠的数据传送服务，主要用于传送大量报文，并保证数据传输的可靠性。
IP QoS是指IP的服务质量（quality of service），亦即IP数据流通过网络时的性能，它的目的是向用户提供端到端的服务质量保证。QoS有一套度量指标，包括业务可用性、延迟、可变延迟、吞吐量和丢包率等。QoS网络可以区分实时-非实时数据，在工业以太网中采用QoS技术，可以识别来自控制层的拥有较高优先级的数据，并对它们优先处理，在响应延迟、传输延迟、吞吐量、可靠性、传输失败率、优先级等方面，使工业以太网满足工业自动化实时控制要求。另外，QoS网络还可以制止对网络的非法使用，譬如非法访问控制层现场控制单元和监控单元的终端等。
为了提高实时性，以太网协议也作了一些改进。一种完全基于软件的协议RETHER（Real Time Ethernet）可以在不改变以太网现有硬件的情况下确保实时性，它采用一种混合操作模式，能减少对网络中非实时数据传输性能的影响；非竞争的容许控制机制和有效的令牌传递方案能防止由于节点故障而引起的令牌丢失。遵守RETHER协议的网络以CSMA和RETHER两种模式运行。在实时对话期间，网络将透明地转换到RETHER模式，实时对话结束后又重新回到CSMA模式。还有一种以太网协议叫RTCC（Real Time Communication Control），为分布式实时应用提供了良好的基础。RTCC是加在Ethernet之上的一层协议，能提供高速、可靠、实时的通信。它不需要改变现有的硬件设备，采用命令/响应多路传输和总线表两种新颖的机制来分配信道。所有节点在RTCC协议中被分为总线控制器（BC）和远程终端（RT）两类，BC只有一个，其余都是RT.信息发送的发起和管理都由BC承担，访问仲裁过程和传输控制过程都是由BC来实现的，通过两个过程的集成与同步，不仅节点的发送时间是确定的，而且节点使用总线的时间也可控。在10Mbps以太网上的实验表明，RTCC有令人满意的确定性。第三种改进实时性的方法是流量平衡，即在UDP或TCP/IP与Ethernet MAC之间加一个流量平衡器。作为它们之间的接口，它被安装在每一个网络节点上。在本地节点，它给予实时数据包以优先权来消除实时信息与非实时信息的竞争，同时平衡非实时信息，以减少与其他节点实时信息之间的冲突。为了保证非实时信息的吞吐量，流量平衡器还能根据网络的负载情况调整数据流产生率。这种方法不需要对现有的标准Ethernet MAC协议和TCP或UDP/IP作任何改动。