第3章网络的体系结构与工业控制网络设计-【整理后】
自考计算机网络原理
自考计算机网络原理
计算机网络原理是指通过计算机和通信设备连接起来的网络系统，用于实现信息传输和资源共享的原理和方法。
它是计算机科学与技术领域的一门基础学科，涵盖了网络结构、通信协议、网络安全等多个方面。
计算机网络的结构可以分为两个层次：物理层和逻辑层。
物理层主要负责网络硬件设备的连接和数据传输的物理介质，例如网线、光纤等。
逻辑层则负责定义了网络数据传输的协议和规则，例如传输层协议TCP/IP协议。
在计算机网络中，常用的网络拓扑结构有总线型、星型、环型和网型等。
其中，总线型拓扑结构是最简单的，所有设备都连接在一根总线上，通过总线进行数据传输。
星型拓扑结构是最常见的，所有设备都连接到一个集线器或交换机上，数据传输通过集线器或交换机进行转发。
环型拓扑结构，设备连接成一个环形，数据沿着环形传递。
网型拓扑结构则是最复杂的，各设备可以通过多条路径进行连接。
在计算机网络中，通信协议起着重要的作用。
常见的协议有TCP/IP协议、HTTP协议、FTP协议等。
其中，TCP/IP协议
是互联网最常用的协议之一，它定义了通信设备之间的数据传输规则。
HTTP协议用于在客户端和服务器之间传输超文本数据。
FTP协议则用于在客户端和服务器之间传输文件。
网络安全也是计算机网络中一个重要的方面。
在网络上，各种网络攻击和安全威胁不断出现。
为了保护网络中的数据安全，
需要采取一系列安全措施，例如防火墙、加密算法、访问控制等。
综上所述，计算机网络原理是一门涉及网络结构、协议和安全等多个方面的学科，它通过网络连接各设备，实现信息传输和资源共享的目标。
计算机控制技术课后题答案整理版（1到5章基本都有了）
第一章1、计算机控制系统是由哪几部分组成的？画出方框图并说明各部分的作用。
答:计算机控制系统由工业控制机、过程输入输出设备和生产过程三部分组成；框图P3。
1）工业控制机主要用于工业过程测量、控制、数据采集、DCS操作员站等方面。
2）PIO设备是计算机与生产过程之间的信息传递通道，在两者之间起到纽带和桥梁的作用。
3）生产过程就是整个系统工作的各种对象和各个环节之间的工作连接。
2、计算机控制系统中的实时性、在线方式与离线方式的含义是什么？为什么在计算机控制系统中要考虑实时性？（1）实时性是指工业控制计算机系统应该具有的能够在限定时间内对外来事件做出反应的特性；在线方式是生产过程和计算机直接相连，并受计算机控制的方式；离线方式是生产过程不和计算机相连，并不受计算机控制，而是靠人进行联系并作相应操作的方式。
（2）实时性一般要求计算机具有多任务处理能力，以便将测控任务分解成若干并行执行的多个任务，加快程序执行速度；在一定的周期时间对所有事件进行巡查扫描的同时，可以随时响应事件的中断请求。
3.计算机控制系统有哪几种典型形式？各有什么主要特点？（1）操作指导控制系统（OIS）优点：结构简单、控制灵活和安全。
缺点：由人工控制，速度受到限制，不能控制对象。
（2）直接数字控制系统(DDC) （属于计算机闭环控制系统）优点：实时性好、可靠性高和适应性强。
（3）监督控制系统（SCC）优点：生产过程始终处于最有工况。
（4）集散控制系统优点：分散控制、集中操作、分级管理、分而自治和综合协调。
（5）现场总线控制系统优点：与DOS相比降低了成本，提高了可靠性。
（6）PLC+上位系统优点：通过预先编制控制程序实现顺序控制，用PLC代替电器逻辑，提高了控制是现代灵活性、功能及可靠性。
附加：计算机控制系统的发展趋势是什么？大规模及超大规模集成电路的发展，提高了计算机的可靠性和性能价格比，从而使计算机控制系统的应用也越来越广泛。
为更好地适应生产力的发展，扩大生产规模，以满足对计算机控制系统提出的越来越高的要求，目前计算机控制系统的发展趋势有以下几个方面。
工业控制网络安全和工业控制网安全解决方案
工业控制网络安全解决方案数据采集与监控（SCADA）、分布式控制系统（DCS）、过程控制系统（PCS）、可编程逻辑控制器（PLC）等工业控制系统广泛运用于工业、能源、交通、水利以及市政等领域，用于控制生产设备的运行。
一旦工业控制系统信息安全出现漏洞，将对工业生产运行和国家经济安全造成重大隐患。
随着计算机和网络技术的发展，特别是信息化与工业化深度融合以及物联网的快速发展，工业控制系统产品越来越多地采用通用协议、通用硬件和通用软件，以各种方式与互联网等公共网络连接，病毒、木马等威胁正在向工业控制系统扩散，工业控制系统信息安全问题日益突出。
2010年发生的“震网”病毒事件，充分反映出工业控制系统信息安全面临着严峻的形势。
2011年工信部发布了《关于加强工业控制系统信息安全管理的通知》，通知要求，各地区、各部门、各单位务必高度重视工业控制系统信息安全管理，增强风险意识、责任意识和紧迫感，切实加强工业控制系统信息安全管理。
加强数据采集与监控安全（SCADA安全）、分布式控制系统安全（DCS安全）、过程控制系统安全（PCS安全）、可编程逻辑控制器安全（PLC安全）等工业控制系统信息安全管理的重点领域包括核设施、钢铁、有色、化工、石油石化、电力、天然气、先进制造、水利枢纽、环境保护、铁路、城市轨道交通、民航、城市供水供气供热以及其他与国计民生紧密相关的领域。
通知特别要求：“1.断开工业控制系统同公共网络之间的所有不必要连接。
2.对确实需要的连接，系统运营单位要逐一进行登记，采取设置防火墙、单向隔离等措施加以防护，并定期进行风险评估，不断完善防范措施。
”要实现高安全的工控网安全防护保障,还是必须采用网络安全隔离,也就是使用隔离网闸,这也是为什么国家电网强制要求使用安全隔离网闸的原因。
凭借雄厚的技术实力，北京数码星辰为了解决工业控制网和公共网络之间的物理隔离，控制网和管理网（MIS网），以及控制网与企业内部网之间的隔离，专门研制针对控制网和MIS连接保护的宇宙盾网络安全隔离产品，并以此提出了数码星辰的控制网安全防护解决方案。
计算机网络的基本概念
计算机网络的基本概念计算机网络定义为：“利用通信设备和线路，将分布在不同地理位置的、功能独立的多个计算机系统连接起来，以功能完善的网络软件（网络通信协议及网络操作系统等）实现网络中资源共享和信息传递的系统” 。
按网络的传输技术（通信信道）广播式网络点到点网络按跨度（地域范围）局域网 LAN 城域网 MAN 广域网 WAN按通信介质有线网无线网按组建属性公用网专用网按管理性质内联网外联网计算机网络结构：从逻辑功能上可以分为通信子网和资源子网两个部分。
1.资源子网资源子网主要是对信息进行加工和处理，面向用户，接受本地用户和网络用户提交的任务，最终完成信息的处理。
2.通信子网主要负责计算机网络内部信息流的传递、交换和控制，以及信号的变换和通信中的有关处理工作，间接地服务于用户。
第 2 章计算机网络基础调制与解调调制就是通过调制器将数字信号波形变换成适于模拟信道传输的波形，再根据数据的内容（0 或1）来改变载波的特性（振幅、频率或相位），然后将经过改变的载波送出去，这个过程称为调制。
载波是指可以用来载送数据的信号，一般用正弦波作为载波。
在接收端，通过解调器将被修改的载波与正常的载波比较（去掉载波），恢复出原来的数据，这个过程称为解调。
调制与解调是互反的过程。
2.1.2数据编码技术数据编码方法主要有数字数据用数字信号表示、数字数据用模拟信号表示、模拟数据用数字信号表示三种编码方式。
2.1.3数据传输技术（一）基带传输与宽带传输（二）同步传输与异步传输（三）并行传输与串行传输（四）单工、半双工与全双工通信方式（五）多路复用技术2.1.4数据交换技术数据交换是指在数据通信时利用中间节点将通信双方连接起来。
数据交换方式包括线路交换（电路交换）、报文交换和分组交换。
2.1.5传输介质1同轴电缆2双绞线由两条相互绝缘的铜线组成，其典型粗细约 1mm,两条象螺纹一样绞在一起。
屏蔽双绞线无屏蔽双绞线3光纤 4 无线介质数据传输介质的选择传输介质的选择：网络结构、通信容量、可靠性、价格双绞线：价格便宜、带宽受限、通信容量小同轴电缆：价格较贵、连接多个设备、容量大光纤：频带宽、速度高、体积小、重量轻、衰减小、误码率低、抗电磁干扰强无线：接入方便传输速度的比较2.1.6媒体访问控制一、带冲突检测的载波监听多路访问 CSMA/CDCSMA/CD可以概括为先听后发、边发边听、冲突停止、随机延时后重发二、令牌环(Token Ring)介质访问控制三、令牌总线(Token Bus)访问控2.2.2OSI参考模型一、OSI参考模型ISO划分七层的基本原则：网中各结点都具有相同的层次；不同结点的同等层具有相同的功能；同一结点内相邻层之间通过接口通信；每层可以使用下层提供的服务，并向其上层提供服务；不同结点的同等层通过协议来实现对等层之间的通信、分层模型工作原理应用层与用户应用进程的接口“做什么”表示层数据格式的转换“对方看起来象什么”会话层会话管理与数据传输同步“该谁讲话”“从哪儿讲传输层端到端可靠的数据传输“对方在哪儿”网络层分组传送，路由选择，流量控制“走哪条路可以到达对方数据链路层相邻结点间无差错地传送帧母步该怎么走物理层在物理信道上比特流传输“怎样利用物理媒体”223 TCP/IP参考模型OSI参考模型TCP/IP参考模型TCP/IP体系结构各层的功能1.网络接口层TCP/IP参考模型的最低层，负责通过网络发送和接收IP数据报；包括了能使用TCP/IP与物理网络进行通信的协议。
工业互联网平台建设与工业大数据应用方案
工业互联网平台建设与工业大数据应用方案第一章工业互联网平台概述 (3)1.1 工业互联网平台概念 (3)1.2 工业互联网平台架构 (3)1.3 工业互联网平台发展趋势 (3)第二章平台建设基础 (4)2.1 平台建设需求分析 (4)2.2 平台技术选型 (5)2.3 平台安全体系建设 (5)第三章网络设施建设 (6)3.1 工业网络架构设计 (6)3.1.1 网络层次划分 (6)3.1.2 网络拓扑结构 (6)3.1.3 网络协议选择 (6)3.1.4 网络安全设计 (6)3.2 工业网络设备选型 (6)3.2.1 功能指标 (7)3.2.2 设备兼容性 (7)3.2.3 设备可靠性 (7)3.2.4 设备安全性 (7)3.2.5 交换机 (7)3.2.6 路由器 (7)3.2.7 光纤收发器 (7)3.3 工业网络运维管理 (7)3.3.1 网络监控 (7)3.3.2 故障处理 (7)3.3.3 网络优化 (7)3.3.4 安全防护 (8)3.3.5 设备维护 (8)3.3.6 人员培训 (8)第四章平台数据采集与整合 (8)4.1 数据采集技术 (8)4.2 数据整合方法 (8)4.3 数据清洗与预处理 (9)第五章工业大数据存储与管理 (9)5.1 存储技术选型 (9)5.1.1 分布式存储技术 (9)5.1.2 NoSQL数据库 (9)5.1.3 关系型数据库 (9)5.2 数据管理策略 (10)5.2.2 数据清洗与转换 (10)5.2.3 数据安全与权限管理 (10)5.3 数据备份与恢复 (10)5.3.1 数据备份 (10)5.3.2 数据恢复 (10)第六章工业大数据分析与挖掘 (10)6.1 数据分析方法 (10)6.2 数据挖掘算法 (11)6.3 分析与挖掘应用场景 (11)第七章工业互联网平台应用开发 (12)7.1 应用开发框架 (12)7.2 应用开发流程 (12)7.3 应用案例分享 (13)第八章平台运维与优化 (13)8.1 平台运维策略 (13)8.1.1 运维组织架构 (13)8.1.2 运维流程规范 (14)8.1.3 运维工具和平台 (14)8.1.4 运维培训和认证 (14)8.2 平台功能优化 (14)8.2.1 硬件资源优化 (14)8.2.2 软件功能优化 (14)8.2.3 数据存储优化 (14)8.2.4 网络功能优化 (14)8.3 平台故障处理 (14)8.3.1 故障分类 (14)8.3.2 故障监测 (14)8.3.3 故障处理流程 (15)8.3.4 故障应对措施 (15)8.3.5 故障总结与改进 (15)第九章工业大数据应用方案 (15)9.1 产品质量优化 (15)9.1.1 概述 (15)9.1.2 数据采集与处理 (15)9.1.3 数据分析方法 (15)9.1.4 应用案例 (15)9.2 生产效率提升 (16)9.2.1 概述 (16)9.2.2 数据采集与处理 (16)9.2.3 数据分析方法 (16)9.2.4 应用案例 (16)9.3 设备健康管理 (16)9.3.1 概述 (16)9.3.3 数据分析方法 (16)9.3.4 应用案例 (17)第十章工业互联网平台建设与大数据应用展望 (17)10.1 工业互联网平台发展趋势 (17)10.2 工业大数据应用前景 (17)10.3 工业互联网与大数据产业融合 (18)第一章工业互联网平台概述1.1 工业互联网平台概念工业互联网平台是指在工业领域，以云计算、大数据、物联网、人工智能等新一代信息技术为基础，整合工业生产、运营、管理和服务等环节的数据资源，实现工业全要素、全流程、全生命周期互联互通、协同优化的网络平台。
《管理信息系统》课程简介
《管理信息系统》课程简介课程编号：09024014课程名称：管理信息系统A（Management Information System A）学分:3学时：48 （上机：16 ）适用专业：会计、审计、财务、工商、人力资源、市场营销等建议修读学期：第5学期开课单位：信息管理与信息系统系课程负责人：江雨燕先修课程：《计算机文化基础》、《VB程序设计》考核方式与成绩评定标准：本课程考核采用闭卷形式，理论课成绩占总成绩的60%，上机实验考核成绩占总成绩的30%，平时成绩占总成绩的10%。
教材与主要参考书目：1．管理信息系统江雨燕主编南京大学出版社 2015年出版2．管理信息系统黄梯云主编高等教育出版社 2010年出版3．管理信息系统薛华成主编清华大学出版社 2015出版4．管理信息系统王恒山主编机械工业出版社 2015年出版5．管理信息系统课程设计贺超著机械工业出版社 2015年出版6．管理信息系统肯尼斯C.劳顿著机械工业出版社 2016年出版内容概述：《管理信息系统》是一门信息类课程。
该门课程理论性与实践性结合较强，课程内容涉及管理学、计算机科学技术。
该课程注重于开发满足用户需要的管理信息系统软件所依据的理论、方法、原则、技术和工具，并结合管理工作实际，对管理信息系统软件开发过程进行计划、组织、协调和控制。
本课程的任务是使学生学习管理信息系统的基本概念和原理，掌握管理信息系统分析、设计、实施和评价的方法，通过本课程的学习使学生理解管理信息系统的一些基本概念，了解管理信息系统所涉及的技术基础，掌握管理信息系统的规划分析设计实施和评价的方法。
通过上机实验实现一个实际的MIS应用系统。
“Management information system” is an information class course which combining theories and practices strongly and includes management science, computer science and technology. This course focuses on the development of theories, methods to arranged, organize, coordinate and control the process of software development of management information system.The task of this course is to enable students to learn the basic concepts and principles of the management information system, methods of analysis, designing, implementation and evaluationof management information system and understand the basic concepts of management information systems, the based knowledge of management information system, to master the methods of planning, analysis, design, implementation and evaluation of management information system. Base on experiments to implement an actual management information application system.《管理信息系统》教学大纲课程编号：09024014课程名称：管理信息系统A/（Management Information System A）学分:3学时：48 （上机：16 ）适用专业：会计、审计、财务、工商、人力资源、市场营销等建议修读学期：第5学期开课单位：信息管理与信息系统系课程负责人：江雨燕先修课程：《计算机文化基础》、《VB程序设计》一、课程性质、目的与任务《管理信息系统A》是一门信息类课程，是信息管理与信息系统、工业工程、物流工程、造价工程、会计、审计、财务、工商、人力资源、市场营销等专业的一门重要的专业基础课，是信息管理与信息系统专业必修的主干核心课。
网络化智能化总控系统方案简述
根据历史数据和预测模型，为决策者提供预测性 建议和优化方案。
决策执行与反馈
支持决策执行过程中的信息反馈和调整，以实现 更高效和精准的决策。
04
网络化控制方案
网络化控制体系结构
星型拓扑结构
适合于集中控制和数据采集，结构简单，易于扩展和维护。
环型拓扑结构
具有较高的可靠性和实时性，适合于工业控制和城市交通控制等 领域。
理问题，提高系统的可靠性和稳定性。
网络化控制方案实施步骤
网络设计
根据需求分析结果，设计网络 拓扑结构、通信协议和数据传 输方式等。
软件设计与开发
开发网络化控制系统的软件程 序，包括数据采集、数据处理 和远程控制等功能。
系统需求分析
明确网络化控制系统的需求， 包括控制对象、控制目标、数 据传输速率和通信协议等。
应用领域
目前该系统主要应用于工业控制领域，但是其应用范围还 可以进一步扩展到其他领域，如智能家居、智慧城市等。
持续优化
随着技术的不断发展，需要不断优化和完善网络化智能化 总控系统，以提高其性能和稳定性。
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智能决策支持
利用人工智能技术，对采集到的数据 进行分析，为决策者提供数据支持和 预测性建议。
集成与兼容
能够与其他系统进行无缝集成，实现 数据的共享和交换，同时具备广泛的 兼容性。
系统应用领域
智能建筑
智能交通
对建筑内的各种设施进行集中监控和管理 ，如空调系统、照明系统、安防系统等。
智能能源
对交通信号灯、交通摄像头、交通流量等 数据进行实时采集和处理，提供智能交通 管理和调度方案。
硬件选型与配置
选择合适的网络化控制硬件设 备，如传感器、执行器、网关 和计算机等，并进行配置。
第3章 网络综合安全管理
2. 禁止破解数字化技术保护措施的法律
1996年12月，世界知识产权组织作出了禁止擅自破解他人数字 化技术保护措施的规定。至今，欧盟、日本、美国等大多数国家都 把它作为一种网络安全保护，规定在本国的法律中。
3.2
网络安全的法律法规
3. 与“入世”有关的网络法律
在1996年12月联合国第51次大会上，通过了联合国贸易法委员 会的《电子商务示范法》， 1998年7月新加坡的《电子交易法》出 台。1999年12月世贸组织西雅图外交会议上一个主要议题就是制定 了对“电子商务”规范。
4. 其他相关立法
一些发展中国家，除了制定保障网络健康发展的部门法以外， 还专门制定了综合性的、原则性的网络基本法。
5. 民间管理、行业自律及道德规范
各国在规范与管理网络行为方面，都很注重发挥民间组织的作 用，尤其是行业的作用。德国、英国、澳大利亚等，学校中网络使 用的“行业规范”均十分严格。 大多数以法律规范网络行为的国家，先明确网络服务提供者的 责任，基本都采用了“避风港”制度。
1983年由美国国防部制定的5200.28安全标准——可信计算系统评价准 则，即网络安全橙皮书或桔皮书，将安全分为4个方面：安全政策、可说明 性、安全保障和文档，又分为7个安全级别。从1985年橙皮书成为美国国防 部的标准以来，一直是评估多用户主机和小型操作系统的主要方法。如表31所示。可信任分布是指硬件和软件通过物理传输过全管理体系结构
3.1 网络安全管理保障体系
2. 网络安全运作体系
目标是构建网络安全的核心运作模式。框架的基础是风险管理的理念和 持续改进的模式。其模式要求动态地的管理信息安全相关的风险，遵循规划 -实施-监控-改进的PDCA循环，不断地适应动态变化的环境。与传统的网络 安全运作模式相比，基于风险管理理念和持续改进模式的信息安全运作模式 是：一种全局的、全员参与的、事先预防、事中控制、事后纠正的、动态的 运作管理模式；优点是避免、降低各类风险，能降低信息安全故障导致的综 合损失。
工业控制网络
☞下图为一个DCS的典型体系结构。按照DCS各组成 部分的功能分布，所有设备分别处于四个不同的层 次，自下而上分别是：现场控制级、过程控制级、 过程管理级和经营管理级。与这四层结构相对应的 四层局部网络分别是现场网络 (Field Network ， Fnet)、控制网络 (Control Network，Cnet)、监控网 络 (Supervision Network ， Snet) 和 管 理 网 络 (Management Network，Mnet)。
工业控制网络的特点分析 1.集散控制系统
A/D 转换
变送器
计 算 机
D/A 转换
/执行器 被
控
检测/执
对 象
行元件
计算机集中控制系统结构
工业控制网络的特点分析 1.集散控制系统
工作站
控制单元（控制） …
控制室 现场
集散控制系统结构
工业控制网络技术
集散控制系统
CRT 操作站
临控计算机
数据采集单元 （DAU）
• DCS自问世以来，发展异常 迅速，几经更新换代，技术 性能日臻完善，并以其技术 先进、性能可靠、构成灵活 、操作简便和价格合理的特 点，赢得了广大用户，已被 广泛应用于是有、化工、电 力、冶金和轻工等工业领域
集散控系统的体系结构
☞集散控制系统经过三十多年的发展，其结构不 断更新。随着 DCS 开放性的增强，其层次化 的体系结构特征更加显著，充分体现了DCS集 中管理、分散控制的设计思想。DCS是纵向分 层、横向分散的大型综合控制系统，它以多层 局部网络为依托，将分布在整个企业范围内的 各种控制设备和数据处理设备连接在一起，实 现各部分的信息共享和协调工作，共同完成各 种控制、管理及决策任务。
第03章 工业通讯网络特点
信息长度较小；
周期与非周期信息共存，正常工作状态下，周期性信 息（如过程测量与控制信息、监控信息等）较多，而 非周期信息（如突发事件报警、程序上下载等）较少； 有限的时间响应，一般办公室自动化计算机局部网响 应时间可在几秒范围内，而工业控制局域网的响应时 间应在0.01—1秒； 信息流向具有明显的方向性，如测量信息由变送器向 控制器传送，控制信息由控制器向执行机构传送等。 测量控制信息的传送有一定的顺序性，如测量信息首 先需要传送到控制器，由控制器进行控制运算，发出 的控制信息传送给执行机构，控制相关阀门的动作。
jmchen@
3.5工业通讯网络的分层模型
响应时间
有效负荷
企业管理级 过程监控级
分
兆
较少
现场级
毫秒
字节
经常
jmchen@
jmchen@
3.1.1高可靠性
可使用性好，网络自身不易发生故障。这要求网络设 备质量高，平均故障间隔时间长，能尽量防止发生故 障；提高网络传输质量的一个重要的技术是差错控制 技术。 容错能力强，网络系统局部单元出现故障，不影响整 个系统的正常工作。如在现场设备或网络局部链路出 现故障的情况下，能在很短的时间内重新建立新的网 络链路。 可维护性高，故障发生后能及时发现和及时处理，通 过维修使网络及时恢复。这是考虑当网络系统万一出 现失效时，系统一要能采取安全性措施，如及时报警， 输出锁定，工作模式切换等等，二要能具有极强的自 诊断和故障定位能力，且能迅速排除故障。
jmchen@
3.3工业通讯网络的应具备的功能
网络通信在时间上的确定性，即在时间上，任 务的行为可以预测； 实时响应适应外部环境的变化，包括任务的变 化、网络节点的增/减、网络失效诊断等； 减少通信处理延迟，使现场设备间的信息交互 在极小的通信延迟时间内完成。
《工业互联网安全技术基础》课件—— 21-工控网络结构
二、工业以太网设计
3.工业以太网交换机/集线器
ADAM-6510: 4-port 10Mbps Ethernet Hub ADAM-6520: 5-port 10/100Mbps Ethernet Switch ADAM-6521: 5-port 10/100Mbps Ethernet Switch with Fiber port EDG-6528: 8-Port Industrial 10/100 Mbps Ethernet Switch EDG-6528M: 6-Port Industrial 10/100 Mbps Ethernet Switch w/ Multi-mode Fiber EDG-6528S: 6-Port Industrial 10/100 Mbps Ethernet Switch w/ Single-mode Fiber
图1 实例1
一、常见工控网络结构
1.工业控制系统实例
图2 实例2
一、常见工控网络结构
1.工业控制系统实例
以现场总线和工 业以太网为代表 的工业控制网络 已成为企业综合 自动化体系的核 心技术和核心部 件。
图3 企业综合自动化系统网络架构图
一、常见工控网络结构
1.工业控制系统实例
上部
管理信息网
主要目的是在分布式网络环境下构建一个安全的网络体系，包括企业内部的 局域网和互联网，整个网络可采用统一的协议标准。
二、工业以太网设计
6. 8-port Ethernet Switch
EDG-6528: 8端口10/100M工业以太网交换机 • EDG-6528M: 带光纤8端口10/100M工业以太网交换机 （多模光纤接口） • EDG-6528S: 带光纤8端口10/100M工业以太网交换机 （单模光纤接口） • 提供网络风暴保护 • 支持MDI/MDI 自动交叉 • 支持全双工/半双工数据流控制
计算机网络教程第3版
18
电子工业出版社
1.2 计算机网络的定义
21世纪计算机基础教育系列教材
1.2.1 计算机网络定义的基本内容
资源共享观点的定义：以能够相互共享资源的方式互 连起来的自治计算机系统的集合。
网络建立的主要目的是实现计算机资源的共享； 互连的计算机是分布在不同地理位置的多台独立的 “自治计算机系统”； 连网计算机在通信过程中必须遵循相同的网络协议。
网络技术已经成为广大学生学习的一门重要课程，也是 从事计算机应用与信息技术的研究、应用的专业技术人 员应该掌握的重要知识。
吴功宜 吴英 编著
5
电子工业出版社
21世纪计算机基础教育系列教材
2. 网络技术是多学科交叉的产物，也是一门基础性课程
计算机网络是计算机技术与通信技术相互渗透、密切结 合而形成的一门交叉科学；
吴功宜 吴英 编著
3
电子工业出版社
21世纪计算机基础教育系列教材
为什么网络会对人类社会生活中产生如此重大的影响？
社会学家指出：人类社会的生活方式与劳动方式从根本
上说具有群体性、交互性、分布性与协作性；
计算机网络的出现使人类这样一种本质的特征得到了充 分的体现；
计算机网络的应用可以大大地缩短人与人之间的时间与 空间距离，更进一步扩大了人类社会群体之间的交互与 协作范围；
吴功宜 吴英 编著
17
电子工业出版社
21世纪计算机基础教育系列教材
1.1.5 宽带网络与全光网络技术的研究与发展
很多国家的政府与企业投入巨额资金，把宽带网络作 为战略产业来发展； 宽带网络在基础设施、网络产品、信息服务等多个层 面上提供了巨大的市场机会，为新的网络服务运营商 提供了发展的空间，从而也带动了网络产业的结构调 整； 宽带网络建设的两个关键是宽带骨干网技术和宽带接 入网技术的发展； 全光网会给未来通信网的宽带、容量带来更大地发展 空间。
工业互联网平台建设与优化解决方案
工业互联网平台建设与优化解决方案第一章工业互联网平台概述 (2)1.1 工业互联网平台定义 (2)1.2 工业互联网平台发展现状 (2)1.3 工业互联网平台发展趋势 (3)第二章平台架构设计 (3)2.1 平台整体架构 (3)2.2 关键技术选型 (4)2.3 系统模块划分 (4)第三章数据采集与集成 (5)3.1 数据采集技术 (5)3.1.1 概述 (5)3.1.2 传感器技术 (5)3.1.3 网络通信技术 (5)3.1.4 边缘计算技术 (5)3.2 数据集成策略 (5)3.2.1 概述 (5)3.2.2 数据源识别 (5)3.2.3 数据抽取 (6)3.2.4 数据转换 (6)3.2.5 数据加载 (6)3.3 数据清洗与预处理 (6)3.3.1 概述 (6)3.3.2 数据清洗 (6)3.3.3 数据预处理 (6)第四章平台安全与防护 (7)4.1 安全体系架构 (7)4.2 数据安全策略 (8)4.3 平台防护措施 (8)第五章应用开发与部署 (8)5.1 应用开发框架 (8)5.2 应用部署策略 (9)5.3 应用监控与优化 (9)第六章云计算与边缘计算 (10)6.1 云计算在工业互联网中的应用 (10)6.1.1 数据存储与管理 (10)6.1.2 应用部署与运行 (10)6.1.3 资源调度与优化 (10)6.1.4 安全保障 (10)6.2 边缘计算在工业互联网中的应用 (10)6.2.1 实时数据处理 (10)6.2.2 设备管理与优化 (11)6.2.3 网络优化 (11)6.2.4 应用场景拓展 (11)6.3 云边协同策略 (11)6.3.1 数据处理策略 (11)6.3.2 应用部署策略 (11)6.3.3 资源调度策略 (11)6.3.4 安全保障策略 (11)第七章工业大数据分析 (11)7.1 数据分析方法 (11)7.2 数据挖掘技术 (12)7.3 工业大数据应用场景 (12)第八章平台运营与管理 (13)8.1 平台运营模式 (13)8.2 平台管理策略 (13)8.3 平台服务优化 (14)第九章产业生态构建 (14)9.1 产业生态概述 (14)9.2 产业链上下游合作 (14)9.2.1 合作模式 (14)9.2.2 合作机制 (15)9.3 产业生态发展趋势 (15)9.3.1 数字化转型加速 (15)9.3.2 产业链整合加深 (15)9.3.3 创新驱动发展 (15)9.3.4 政策扶持加强 (15)9.3.5 绿色可持续发展 (16)第十章未来展望与挑战 (16)10.1 工业互联网平台发展前景 (16)10.2 面临的挑战与机遇 (16)10.3 发展策略与建议 (16)第一章工业互联网平台概述1.1 工业互联网平台定义工业互联网平台是指基于云计算、大数据、物联网、人工智能等新一代信息技术，将工业生产过程中的设备、系统、人员及业务数据等信息进行集成、共享和协同处理的数字化平台。
5G+工业互联网与工业融合架构及关键技术
5G+工业互联网与工业融合架构及关键技术摘要：近年来，数字经济浪潮席卷全球，新一轮经济产业发生巨大变革，以5G、人工智能、大数据、区块链等新兴技术和工业深度融合，逐渐改变了工业生产和商业模式。
目前各国都在积极利用信息技术赋能工业生产，如我国“中国制造业2025”、德国“工业4.0”和美国“工业互联网”等，皆在谋求占领新一轮工业革命制高点。
在此背景下，工业互联网（IndustrialInternet）作为传统工业生产迭代转型的关键路径之一，各国都在积极探索工业互联网赋能第四次工业革命的模式、方法和路径。
基于此，本文章对5G+工业互联网与工业融合架构及关键技术进行探讨，以供相关从业人员参考。
关键词：5G+工业互联网；工业融合架构；关键技术引言随着新一代信息通信技术的发展，5G与工业互联网的融合不断加快，国内对工业互联网应用的探索也在逐步加深。
“5G+工业互联网”通过5G等新一代通信技术实现工业领域“人、机、物、系统”等的全面连接，加快了中国新型工业化数字化转型的进程。
2021年5月和11月，工业和信息化部分别发布了第一批和第二批“5G＋工业互联网”典型应用场景和重点行业实践。
一、5G技术和工业互联网概述（一）5G技术5G技术，全称“第五代移动通信网络”。
根据理论峰值与实际应用可知，5G 网络的传输速度超过10GB/s，是4G网络的几百倍。
从实际层面来讲，5G网络影响下，1G的视频资源可以在8s内完成下载。
5G网络的根本目的在于让用户能够始终处在联网状态。
这一目标不只集中在手机层面，还集中在其他领域的智能产品。
如监控系统、BIM测绘系统等。
（二）工业互联网工业互联网的概念最早由美国通用电气公司于2012年提出，初衷是激活传统的工业过程，实现物理世界和数字世界的紧密结合。
IIoT是通信技术赋能工业制造的产物，其发展离不开通信技术的支持。
传统的线缆连接面临部署和维护成本高、工期长、检修困难的难题，相比之下，无线网络可以大幅减低成本，显著提高生产效率，并且还可以使用无线传感器实现对工业全流程的泛在感知。