随着计算机技术、通信技术与控制技术的飞速发展，工业现场设备层测控网络的体系结构发生了一系列变革。从集中控制到集散式控制，再到目前广泛应用的现场总线控制。但是，随着工业网络对远程化、一体化等需求的不断提高，把以太网直接应用在工业测控现场，形成一个与Internet无缝连接的网络已经成为下一代工业现场网络发展的重要方向。同时，嵌入式系统的不断发展和应用为测控系统中的工业以太网提供了技术基础。 本文在研究工业以太网的协议体系的基础上，通过分析工业以太网工作原理及其设备层应用需求，提出使用全双工交换式技术来解决工业以太网CSMA/CA导致的本质的时延不确定的方案，并且引入网络演算技术对网络的传输状况进行估计，从而实现规定时延下的多段式调度策略，防止网络拥塞，解决交换式以太网带来的排队时延，保证实时性数据的传输。在仿真中针对固定流量与突发流量验证解决方案取得较好效果。在可靠性方面，提出了一种面向交换式以太网的改进型双环冗余的解决方案。并且把快速生成树协议实现在系统中，用以解决因环路的存在而导致的交换网络中广播风暴的产生，并致使交换网络的MAC地址系统失效等问题。通过网络仿真测试表明使用该方案的工业以太网是一种高可靠性冗余网络。针对现场设备层应用的实时性与可靠性等需求，结合嵌入式技术，设计了基于嵌入式技术的工业以太网现场通信节点平台。节点使用ARM处理器为硬件核心，移植可抢占式的基于2.6内核的嵌入式linux操作系统及嵌入式TCP/IP协议栈LwIP。设计了各硬件需要的驱动程序，并解决现场节点通信的软硬件干扰等问题。