工业控制网络(杭电)复习提纲
工业控制网络复习打印版
• LonWorks的核心技术是LonTalk协议和 Neuronchip神经元芯片。
• LonWorks采用了OSI/ISO7层参考模型，支 持多种通信介质，最高通信速率1.5Mpbs。
• 参考思考题ppt，P179
第五章
• ControlNet是美国罗克韦尔公司推出的 • 网络速度：5Mbps（最大） • 物理层介质：RG6同轴电缆、光纤 • 重点：隐性令牌传递机制的原理，参考PPT P15 • ControlNet的mac 帧的协议数据单元组成：6个位
场，和Can的数据帧比较，有什么区别？
设备（中继器、网桥、路由器、网关）及 对应的不同层次。 • OSI参考模型的7层参考模型（物理层、数 据链路层、网络层、传输层、会话层、表 示层、应用层），每一层的功能是什么！
第四章
• CAN的发展历程重要时刻：1983年成立， 1987年第一片控制器芯片推出，1993年 ISO11898标准出版（标准格式帧），2019 年ISO11898修订版出版（扩展格式帧）
第五章
• 基金会现场总线FF和现场总线基金会FF • 基金会现场总线FF分为低速总线H1和高速
总线HSE，低速总线的速率是31.25Kbps， 高速总线HSE的速率高达100Mbps。 • 基金会现场总线系统是为了适应自动化系 统，特别是过程自动化系统在功能、环境 与技术上的需要而专门设计的。
第五章
第二章
• 总线协议的定义？ • 总线操作的基本内容：总线上命令者与响应者之
杭电片上大概全的复习提纲
复习提要：1、名词理解：EDA、SoC、SOPC、HAL、FPGA、IP、DMA、IP、RTL、HDL、Embedded OS、PIO、UART 闭卷2、SOPC设计流程（含软硬件）3、工具&软件在SOPC设计流程中的主要作用：Quartus II、Qsys、Nios SBT、Eclipse、ModelSim、SignalTap II、USB Blaster IIQuartus® II design 用于提供system-on-a-programmable-chip (SOPC)的设计环境；Qsys搭建片上系统；Nios SBT是Nios ii软件搭建工具；Eclipse图形化界面的开发和调试工具；ModelSim 是仿真工具；SignalTap II是FPGA片上debug工具软件可以捕获和显示实时信号，观察在系统设计中的硬件和软件之间的互相作用；USB Blaster II是下载调试工具。
4、Avalon-MM总线时序，以及主要信号（分Slave、Master）5、Avalon-ST的端口类型6、一个完整的SOPC系统主要有几个部分构成7、2014年、2015年Altera推出的各系列SoC FPGA中分别使用什么硬核双核Cortex-A9 32位ARM处理器或四核Cortex-A53（64位）8、常见的用于SoC的处理器核有那些9、如何使用HAL操作uart，列出代码＃i nclude <stdio.h>＃i nclude <string.h>int main (void){char* msg = “hello world”;FILE* fp;fp = fopen (“/dev/jtag_uart”, “r+”);if (fp){fprintf(fp, “%s”,msg);fclose (fp);}return 0;}这种方法才是标准的串口操作方法。
工业控制网络复习
⼯业控制⽹络复习⼀、基础部分11.⼯业⾃动控制系统在历史上出现过哪⼏种控制系统：（4种）。
模拟仪表控制系统、直接数字控制系统、集散控制系统、现场总线控制系统2.⼯业以太⽹的定义及发展过程：P7⼯业以太⽹⼀般是指技术上与商⽤以太⽹兼容，但在产品设计、材质的选⽤、产品的强度、适⽤性以及实时性、可互操作性、可靠性、抗⼲扰性和本质安全等⽅⾯能满⾜⼯业现场的需要。
⼯业以太⽹是应⽤于⼯业⾃动化领域的以太⽹技术，它是在以太⽹技术和TCP/IP技术的基础上发展起来的⼀种⼯业控制⽹络。
3.⼯业以太⽹的优势及不⾜：P8优势：应⽤⼴泛、成本低廉、通信速率⾼、软硬件资源丰富、可持续发展能⼒强、易于实现管控⼀体化不⾜：实时性问题、可靠性问题、安全性问题、总线供电问题4.数据通信系统的组成：P16数据通信系统⼀般由信息源与信宿、发送设备、接受设备和传输介质⼏部分组成。
5.数字数据的模拟编码技术可分为_ _种。
P173种。
幅移键控法（ASK）、频移键控法（FSK）、相移键控法（PSK）6.数字数据的数字编码技术_ _种。
P184种。
单极性不归零码、单极性归零码、双极性不归零码、双极性归零码7.差错控制的定义及差错控制编码的分类_ _。
P21-22定义：就是要在数据通信过程中发现并纠正差错，将差错控制在尽可能⼩的范围内，保证数据通信的正常进⾏。
分类：分为检错码（⾃动发现差错）和纠错码（⾃动发现并纠正差错）。
8.检错码中的奇偶校验、和校验、CRC 校验的基本定义_ _。
P22-249.各类⽹络互连设备的基本定义_ _。
P27-28⽹络接⼝卡、中继器、集线器、⽹桥、交换机、路由器、⽹关10.开放系统互连参考模型OSI 中，共分七个层次，分别是_ _ 。
应⽤层、表⽰层、会话层、传输层、⽹络层、数据链路层、物理层OSI协议参考模型：1）物理层：提供⽤于建⽴、保持和断开物理连接的机械的、电⽓的、功能的和过程的条件。
2）数据链路层：数据以帧为单位传送，每⼀帧包含⼀定数量的数据和必要的控制信息，该层负责在两个相邻接点间的链路上，实现差错控制、数据成帧、同步控制。
工业控制网络复习重点
⼯业控制⽹络复习重点⼯业控制⽹络题型：填空（15*1’）选择（10）分析（2）简答（5）操作（10’）第⼀章1.现场总线定义：国际电⼯委员会制定的国际标准IEC61158对现场总线（fieldbus）的定义：安装在制造或过程区域的现场装置与控制室内的⾃动控制装置之间的数字式、串⾏、多点通信的数据总线称为现场总线。
现场总线——控制⽹络现场总线——⼯业电话线现场总线——底层控制⽹络2.输⼊输出设备总线上的数据输⼊设备：包括按钮、传感器、接触器、变送器、阀门等，传输其位置状态、参数值等数据；总线上的输出数据⽤于：驱动信号灯、接触器、开关、阀门等。
3.现场总线特点适应⼯业应⽤环境。
要求实时性强，可靠性⾼，安全性好。
多为短帧传送。
(短帧传输体现实时性)通信的传输速率相对较低。
4.⼏种现场总线Foundation Fieldbus，FFLonWorksProfibusControlNetDeviceNetCANHart5.现场总线系统组成与组织结构硬件：◆总线电缆，⼜称为通信线、通信介质（媒体/媒介/介体）。
◆连接在通信线上的设备称为总线设备，亦称为总线装置、节点（主节点、从节点）、站点（主站、从站）。
软件包括：系统平台软件：为系统构建、运⾏以及为系统应⽤软件编程⽽提供环境、条件或⼯具的基础软件。
包括组态⼯具软件、组态通信软件、监控组态软件和设备编程软件。
系统应⽤软件：为实现系统以及设备的各种功能⽽编写的软件，包括系统⽤户程序软件、设备接⼝通信软件和设备功能软件。
6.在现场总线控制系统中，总线设备主要分为6类变送器／传感器（输⼊设备）；执⾏器（输出设备）；控制器；监控／监视计算机；⽹桥／⽹关/中继器/集线器/交换机/路由器（⽹络互联设备）；其他现场总线设备（HMI）。
7.现场总线技术特点：1、现场通信⽹络2、数字通信⽹络3、系统的开放性4、现场设备互连⽹络5、系统结构和功能⾼度分散性6、互操作性与互换性⽹络优点（5个）：1、导线和连接附件⼤量减少2、仪表和输⼊／输出转换器（卡件）⼤量减少3、设计、安装和调试费⽤⼤⼤降低4、维护开销⼤幅度下降5、提⾼了系统的可靠性6、提⾼了系统的测量与控制精度7、系统具有优异的远程监控功能8、系统具有强⼤的（远程）故障诊断功能9、⽤户具有⾼度的系统集成主动权10、现场设备更换和系统扩展更为⽅便11、为企业信息系统的构建创造了重要条件12.概括现场总线是综合⾃动化的发展需要综合⾃动化要求对企业信息的优化利⽤。
工业控制网络(杭电)复习提纲
工业控制网络复习要点2017年6月1日第一版第一次修订第一版前言随着工业生产和科学技术的发展，工业自动化网络技术已广泛应用于制造业、农业、交通、航空航天和国防等诸多领域。
“工业控制网络”是专门研究有关工业自动化系统的基本概念、基本原理和基本方法的一门课程，也是工科院校自动控制或自动化专业及其相关专业学生必修的技术基础课之一。
本复习要点面向高等院校相关专业的学生，系统而又重点地论述了工业自动化系统的基本内容。
主要内容包括：通信系统基本概念、局域网技术、TCP/IP 协议集、HART通信协议、Modbus总线技术、PROFIBUS总线技术以及典型工业实时以太网技术。
这些内容是被国内外公认的关于工业控制网络理论的基本内容。
与其他同类著作相比，本书降低了理论难度，尽量避免比较复杂、繁琐的证明和推导，重点在于强化读者的工程意识和其提高工程实践能力。
全复习要点共分为8个章节，基本上参考《工业自动化网络》的内容，对其进行了归纳与补充，其中第一、二、三、四、五、六、九、十章由周健宇编写。
另外，很多同学为本复习要点的编写提供了有关素材并提出了宝贵的意见和建议，在此表示衷心的感谢。
由于编者水平有限，书中难免存在错误和不妥之处，恳请广大读者不吝指正。
编者2017年6月1日于杭州目录第一版前言 (1)第1章——概述 (6)工业控制系统的定义（P1） (6)工业控制系统的层次（P1） (6)工业控制网络的发展过程（P3） (6)集散控制系统（DCS）的定义（P3） (6)现场总线的定义（P6） (7)现在总线控制系统（FCS）的优点（P6） (7)以太网（Ethernet）的优势 (7)第2章——通信系统基本概念 (8)单向数字通信系统的结构（P11，看书表2-1） (8)什么是调制/解调？ (8)比特率和波特率的定义(P12) (8)调制信道和信噪比的定义（P13） (8)不归零、曼彻斯特编码、差分曼彻斯特编码的定义（P14、15） (9)模拟数据编码的三种方法（P16） (9)通信传输方式的三种方式（P16） (9)信道复用的三种方法 (9)什么是基带传输？（P17） (9)什么是循环冗余码（CRC）？（P18） (10)什么是纵向冗余校验（LRC），海明码？（P20） (10)OSI参考模型的七层结构以及部分层传输数据的单位（P22，参考表2-8） (10)应用层的主要协议 (10)物理层、数据链路层、网络层、传输层的作用（P22-24） (10)中继器的定义（P26） (11)网桥的定义（P26） (11)集线器与交换机的区别 (11)网关的定义（P28） (11)第3章——局域网技术 (12)CSMA/CD的定义、特点、优势以及退避算法（P29、P33） (12)以太网的拓扑结构（P35） (12)以太网的传输介质和工作模式（P36） (12)第4章——TCP/IP协议集 (13)TCP/IP的特点（P65） (13)TCP/IP协议集模型及其主要协议以及与OSI参考模型的对照（P66，图4-1，图4-2） (13)IP地址的分类（P68） (13)子网掩码与IP寻址的计算（P69） (13)IP路由表包含什么信息？（P72） (13)传输层协议的定义（P73）： (14)滑动窗口的运算以及简述三次握手的过程（P75，图4-8） (14)UDP与TCP的区别（P77） (14)第5章——HART通信协议 (15)HART通信协议设计哪些OSI层？（P85） (15)HART的帧格式（P89） (15)Modbus协议的技术特点（P100） (15)Modbus主/从通信方式（P101） (15)Modbus帧报文格式（P102，表6-2） (16)Modbus功能码分类（P107，表6-4） (16)第9章——PROFIBUS与PROFInet总线技术 (16)PROFIBUS的兼容子协议（P173） (16)第10章——典型工业实时以太网技术 (17)工业以太网的定义与响应时间（P194） (17)工业以太网提高实时性的措施（P195） (17)为什么采用实时以太网，典型的工业实时以太网？（P198，表10-1） (17)第1章——概述工业控制系统的定义（P1）所谓工业控制网络，通俗地讲，是指应用于工业控制系统的网络通信技术，它是随工业控制系统的发展而产生与发展起来的，是计算机网络技术、通信技术与控制技术相结合的产物。
工业控制网络课程复习内容
第一章工业控制网络概论1、什么是现场总线现场总线是一种应用于生产现场，在现场控制设备之间、现场设备与监控装置之间实行双向、串行、多节点数字通信的技术。
2、什么是控制网络由多个分散在生产现场、具有数字通信能力的测量控制仪表作为网络节点而形成的网络，该网络以现场总线作为通信连接的纽带，完成测量控制任务。
3、控制网络与普通计算机网络的区别（1）网络节点（2）工作环境（3）任务（4）网络特性4、企业网络的层次以及对应管理层关系Internet（互联网）——企业资源规划层（ERP）Intranet（企业内部网）——制造执行层（MES）Infranet（底层控制网）——现场控制层（FCS）第二章数据通信基础1、数据与信息以及信号的关系数据是指用来描述客观事物的数字、字母和符号以及所有能输入计算机并被程序加工处理的符号集合。
信息则是对数据加工处理或赋予含义后的一种数据形式。
信号是数据的具体物理表现，具有确定的物理描述形式。
2、数据通信系统的组成 （1）发送设备 （2）接收设备（3）传输介质 （4）传输报文 （5）通讯协议3、数字信号数字编码的方式 （1）单极性码 （2）双极性码 （3）归零码 （4）非归零码 （5）曼彻斯特编码 （6）差分曼彻斯特编码Att1 0 1 1 0 10 0 1 0acdb1 0 1 1 0 1 0 0 14、数字信号模拟编码的方式（1）幅移键控(ASK Amplitude-Sheft Keying)又称键控调幅（1不变，0为0）（2）频移键控(FSK Frequency-Sheft Keying)又称键控调频（1低0高）（3）相移键控(PSK Phase-Sheft Keying)又称键控调相（0不变，1反相）5、数据传输方式分类0 1 0 0 1 1 0 0 0 1 1时钟曼彻斯特编码差分曼彻斯特编码NRZ (非归零码)(a)(b)(c)数据（1）根据代码的传输顺序可分为⏹串行传输⏹并行传输（2）根据数据信号传输时的同步方式可分为⏹同步传输⏹异步传输发送端接收端111同时发送（a）并行通信发送端接收端01001001逐位发送（b）串行通信图1.12 并行传输和串行传输6、通信线路的工作方式（1）单工通信（单方向）（2）半双工通信（双方向，不同时）（3）全双工通信（双方向，同时）发送发送接收接收单向信道接收发送单向信道发送接收双向信道接收发送a. 单工通信b.半双工通信c. 全双工通信7、信号的传输方式基带传输：就是在数字通信的信道上直接传送数据的基带信号。
工业控制网络考试资料
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。
第三讲--工业控制网络要点
GW
其 他 网 络
多功能控制器 （ M C）
图 3-5 第二代DCS结构
3.2 工业控制网络技术
集散控制系统
经营管理级 生产管理级 控制管理级 过程控制级
与一般的计算机控制系统相比， DCS具有以下特点：
（1）松耦合的多处理器系统， 可实现硬件积木化；
（2）软件模块化； （3）控制系统用组态方法生成； （4）通信网络的应用； （5）可靠性高。
一般大 公司内部员工 众
自由 授权
少
多
低
高
高
较低
公司内部员工、顾客、战略 联盟厂商 授权 中等 中等 较高
控制网络与信息网络的互连
1）必要性 Ø 可以建立实时信息库有利于决策。 Ø 可以及时交换控制信息和生产信息，有利
于了解生产情况。 Ø 建立分布式数据库有利于保证数据的一致
性完整性和互操作性。 Ø 可以对控制网络进行远程操作，节省资源。 Ø 为企业提供完善的信息资源。
10
典型工业企业网
工业企业网的产生和发展背景 工业企业网的产生和发展是需求拉动和技术推动的结
果。 Ø 从需求上来说，作为企业信息基础设施的企业网 越来越被企业所重视，企业的需求呼唤着企业网的 产生和发展。 Ø 从技术上来说，飞速发展的计算机技术、网络与 通信技术和控制技术推动着企业网技术的产生和发 展。工业企业网正是这3种技术在企业中的融合和应 用。
➢在DCS的监控网络上可以挂接现场总线服务器 (Fieldbus Server，FS)，实现DCS网络与现场总线的集成。现场 总线服务器是一台安装了现场总线接口卡与DCS监控网 络接口卡的完整的计算机。现场设备中的输入、输出、 运算、控制等功能模块，可以在现场总线上独立构成控 制回路，不必借用DCS控制站的功能。
工业控制网络复习重点
工业控制网络题型：填空（15*1’）选择（10）分析（2）简答（5）操作（10’）第一章1.现场总线定义：国际电工委员会制定的国际标准IEC61158对现场总线（fieldbus）的定义：安装在制造或过程区域的现场装置与控制室内的自动控制装置之间的数字式、串行、多点通信的数据总线称为现场总线。
现场总线——控制网络现场总线——工业电话线现场总线——底层控制网络2.输入输出设备总线上的数据输入设备：包括按钮、传感器、接触器、变送器、阀门等，传输其位置状态、参数值等数据；总线上的输出数据用于：驱动信号灯、接触器、开关、阀门等。
3.现场总线特点⏹适应工业应用环境。
⏹要求实时性强，可靠性高，安全性好。
⏹多为短帧传送。
(短帧传输体现实时性)⏹通信的传输速率相对较低。
4.几种现场总线•Foundation Fieldbus，FF•LonWorks•Profibus•ControlNet•DeviceNet•CAN•Hart5.现场总线系统组成与组织结构➢硬件：◆总线电缆，又称为通信线、通信介质（媒体/媒介/介体）。
◆连接在通信线上的设备称为总线设备，亦称为总线装置、节点（主节点、从节点）、站点（主站、从站）。
软件包括：➢系统平台软件：为系统构建、运行以及为系统应用软件编程而提供环境、条件或工具的基础软件。
包括组态工具软件、组态通信软件、监控组态软件和设备编程软件。
➢系统应用软件：为实现系统以及设备的各种功能而编写的软件，包括系统用户程序软件、设备接口通信软件和设备功能软件。
6.在现场总线控制系统中，总线设备主要分为6类➢变送器／传感器（输入设备）；➢执行器（输出设备）；➢控制器；➢监控／监视计算机；➢网桥／网关/中继器/集线器/交换机/路由器（网络互联设备）；➢其他现场总线设备（HMI）。
7.现场总线技术特点：1、现场通信网络2、数字通信网络3、系统的开放性4、现场设备互连网络5、系统结构和功能高度分散性6、互操作性与互换性网络优点（5个）：1、导线和连接附件大量减少2、仪表和输入／输出转换器（卡件）大量减少3、设计、安装和调试费用大大降低4、维护开销大幅度下降5、提高了系统的可靠性6、提高了系统的测量与控制精度7、系统具有优异的远程监控功能8、系统具有强大的（远程）故障诊断功能9、用户具有高度的系统集成主动权10、现场设备更换和系统扩展更为方便11、为企业信息系统的构建创造了重要条件12.概括现场总线是综合自动化的发展需要综合自动化要求对企业信息的优化利用。
数据通信与工业控制网络知识点总结
数据通信与工业控制网络知识点总结在当今高度自动化和智能化的工业生产环境中，数据通信与工业控制网络扮演着至关重要的角色。
它们是实现工业设备之间高效、准确信息传递和协同工作的关键基础设施。
接下来，让我们一起深入了解这一领域的重要知识点。
一、数据通信基础数据通信是指在不同设备之间传输数据的过程。
这包括了数据源的生成、数据的编码与调制、数据的传输介质选择以及数据的接收和解码。
（一）数据编码与调制在数据通信中，为了使数据能够在传输介质中有效传输，需要对原始数据进行编码和调制。
常见的编码方式有不归零编码（NRZ）、曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码等。
而调制则是将数字信号转换为模拟信号的过程，常见的调制方式有幅移键控（ASK）、频移键控（FSK）和相移键控（PSK）等。
（二）传输介质传输介质是数据传输的物理路径，常见的有双绞线、同轴电缆、光纤和无线介质等。
双绞线成本较低，适用于短距离传输；同轴电缆具有较好的抗干扰能力，常用于有线电视和早期的网络布线；光纤则具有极高的带宽和传输距离，适用于高速、长距离的数据传输；无线介质如 WiFi、蓝牙等则提供了便捷的移动性和灵活性。
（三）数据传输方式数据传输可以分为串行传输和并行传输。
串行传输是逐位依次传输数据，线路成本低，适用于远距离传输；并行传输则是同时传输多位数据，速度快但线路复杂，成本高，适用于短距离、高速传输。
二、工业控制网络的类型工业控制网络根据应用场景和需求的不同，可以分为多种类型。
（一）现场总线现场总线是一种用于工业现场设备之间通信的网络，如CAN 总线、Profibus 总线等。
它具有实时性强、可靠性高、成本低等优点，广泛应用于制造业、自动化生产线等领域。
（二）工业以太网工业以太网是将以太网技术应用于工业控制领域，它在以太网的基础上增加了实时性、可靠性和安全性等方面的特性，能够满足工业控制对网络性能的要求。
（三）无线网络随着无线技术的发展，工业无线网络也逐渐得到应用，如 Zigbee、WirelessHART 等。
(完整word版)工业控制网络教学大纲
《工业控制网络》教学大纲课程名称：工业控制网络课程代码：建议课时数：40 学分: 2.5适用专业：电气工程及其自动化专业制定人：一、课程性质与任务课程性质：《工业控制网络》课程是电气自动化专业选修课程。
本大纲根据电气自动化专业专业2015年教学计划的要求制订，可作为高中后大专学生的教学参考。
课程的任务：本课程以现场总线基本技术及其节点设计为主要内容，目的是使学生掌握现场总线通信与网络基本知识，学会阅读并理解现场总线协议/规范，能够设计一般设备的现场总线通信接口，掌握典型现场总线系统的基本应用技术，并为学生进行现场总线系统设计和现场总线分析奠定一定的基础。
二、课程教学目标1、知识目标（1）通过课程学习要求学生在西门子S700平台学会使用工业以太网络协议完成设备间数据传输。
（2）对RS232/485串行总线协议、工业以太网ethernet、控制器局域网CAN等常用工业协议有系统概念认识。
（3）初步掌握使用工业组态软件工具完成SCADA数据采集监控系统上位机监控界面设计。
2、能力目标（1）使学生具备在PLC、单片机平台掌握2-3种不同工业控制网络协议在自动化设备控制中的应用。
（2）掌握在工业现场网络通讯故障检测与判断的方法，使用特定仪器对网络性能进行测试。
三、教学内容及基本要求本课程的主要内容包括计算机网络与现场总线的基础知识、国际标准现场总线及其它主流现场总线协议/规范、现场总线节点设计以及现场总线系统应用技术基础。
第一章绪论现场总线的发展历程、概念、组成、技术特点与优点，标准及应用领域。
第二章数据通信与计算机网络基础数据编码方式、信号传输方式、通信方式等数据通信基础知识；网络拓扑结构、传输介质、硬件组成与介质访问控制方式等计算机网络基础知识；协议分层、接口和服务、服务原语等计算机网络基本理论；OSI参考模型和TCP/IP参考模型及其优缺点，OSI 参考模型与TCP/IP参考模型的比较。
第三章控制器局域网——CANCAN总线的产生及其发展历程，CAN总线的技术特点，CAN节点的分层结构，CAN 的一些基本概念，报文传送及其帧类型，错误类型及其界定，位定时要求，CAN总线基本技术阐释与分析，CAN控制器及接口芯片：SJA1000、82C250，CAN节点设计，CAN 系统应用实例。
工业控制网络复习题汇编
工业控制网络复习题汇编《工业控制网络》复习题一、概念题1、现场总线：安装在制造或过程区域的现场装置与控制室内的自动控制装置之间的数字式、串行、多点通信的数据总线称为现场总线。
2、模拟数据编码：分别用模拟信号的不同幅度、不同频率、不同相位来表达数据的0、1状态的，称为模拟数据编码。
3、数字数据编码：用高低电平的矩形脉冲信号来表达数据的0、1状态的，称为数字数据编码。
4、单极性码：信号电平是单极性的数字数据编码。
5、双极性编码：信号电平为正、负两种极性的数字数据编码。
6、归零码（RZ）：在每一位二进制信息传输之后均返回零电平的数字数据编码。
7、非归零码（NRZ）：在整个码元时间内维持有效电平的数字数据编码。
8、差分码：用电平的变化与否来代表逻辑“1”和“0”的数字数据编码。
9、基带传输：就是在数字通信的信道上按数据波的原样进行传输，不包含有任何调制。
10、载波传输：采用数字信号对载波进行调制后实行传输。
11、单工通信：指传送的信息始终是一个方向，而不进行与此相反方向的传送。
12、半双工通信：指信息流可在两个方向上传输，但同一时刻只限于一个方向传输。
13、全双工通信：指能同时作双向通信。
14、广播式网络：仅有一条通信信道，由网络上的所有机器共享。
短的消息，即按某种语法组织的分组或包，可以被任何机器发送并被其它所有的机器接收。
分组的地址字段指明此分组应被哪台机器接收。
一旦收到分组，各机器将检查它的地址字段。
如果是发送给它的，则处理该分组，否则将它丢弃。
15、点到点网络：由一对机器之间的多条连接构成。
为了能从源到达目的地，这种网络上的分组可能必须通过一台或多台中间机器。
16、类：一组表示同种系统组件的对象。
一个类是一个对象的一种概括。
一个类中所有的对象在形式和行为上是相同的，但是它们可以包含不同的属性值。
17、实例：一个对象的一个明确的真实（物理）事件。
18、属性：一个对象的一个外部可视特性或特点的一种描述。
工业控制网络讲义第2章
2.1.3 多台相邻设备之间的数据通信
多路复用就是一种允许多台设备共用一条传输媒 体的技术。多路复用技术就是通过一条传输媒体 同时传输多路信号，从而提高传输媒体使用效率 的技术。普遍使用的多路复用技术有四种：频分 多 路 复 用 （ FDM ， Frequency-division multiple x），时分多路复用（TDM，Time Division Multi plex），统计时分多路复用（STDM，Synchrono us Time-Division Multiplex ） 和 波 分 多 路 复 用 （WDM，Wave Division Multiplex）。实现多路 复用的设备称为多路复用器（MUX）。
（1）线路交换方式 采用线路交换方式（circuit switching）在两台计 算机之间通过网络进行数据交换之前，首先在网 络中建立一个实际的物理线路连接。 线路交换的通信过程分为线路建立、数据传输和 线路释放三个阶段。
2.1.5 网络中不同计算机之间的数据交换
（2）存储转发交换方式
存储转发交换（Store and Forward Exchanging） 方式与线路交换方式的主要区别表现在：发送的 数据与目的地址、源地址、控制信息按一定格式 组成一个数据单元，即报文或报文分组；通信站 点的通信处理器要完成数据单元的接收、存储、 路选和转发功能。
通信系统中经常使用以下方法对数据进行编码：不归零制（NRZ） 、曼彻斯 特编码 、差分曼彻斯特编码 ，这三种数字信号编码方式如图2-1所示。
图2-1 数字信号编码图
用电压的高或低来表示二进制数，通过对电压的变 化进行检测，就可以确定其所表示的二进制数据。 这种方法的缺点是，无法区别一位的结束和另一位 的开始。
工控网基础讲稿
6.通信处理器
• 常用的工业以太网通信处理器（CP—— Communicaton Processer，通信处理单 元），包括用在S7 PLC站上的处理器 CP243-1系列、CP343-1系列、CP443-1 系列等。 • S7-300系列PLC的以太网通信处理器是 CP343-1系列，按照所支持协议的不同， 可以分为CP343-1、CP343-1 ISO、 CP343-1 TCP、CP343-1 IT和CP343-1 PN，如图所示。 • 通过CP343-1模块，用户可以很方便地 将S7-300系列PLC通过工业以太网进行 连接，并且支持使用STEP7软件，通过 以太网对S7-300进行远程组态、编程和 诊断。同时，S7-300也可以同S7-200、 S7-400系列PLC进行以太网的连接。
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二、通信方式与串行通信接口
1. 计算机的通信方式 (1)并行通信与串行通信 • 并行通信是以字节（8位）或字（16位）为 单位的数据传输方式，有8根或16根数据线、 1根公共线以传输数据，另外还有一些通信 双方联络用的控制线。并行通信速度快， 但因传输线的数量多，抗干扰性差，一般 用于近距离的数据传送，例如PLC的模块之 间的数据传送。
RS-232C采用共地传送方式，容易引起共模干扰。
RS-232C最大通信距离为15m，最高传输速 率为19.2kbit/s，只能进行一对一的通信。
（2）RS-422A • RS-422A也是一种异步串行通信协议，它采 用平衡驱动、差分接收电路(见图)，共模信 号可以互相抵消。它从根本上取消了信号 地线，从而消除了由公共地线引入的干扰。 • 平衡驱动器相当于2个单端驱动器，其输入 信号相同，2个输出信号互为反相信号。
• 目前出现的交换式集线器使集 线器具有交换的功能，使集线 器和交换器已没有了本质的区 别。 • 使用光纤进行通信的交换器称 为光交换器（OSM），它具 有光纤接口，在光纤端口上具 有将光信号与电信号进行转换 的功能，因而可使用光纤通信， 速度为100Mbit/s。 • 既能使用光纤，也能使用信号 电缆的交换器称为光电交换器 （OSM/ESM），它既有通常 的网线接口（如RJ-45），也 具有光纤接口。
工控网络技术复习资料
工控网络技术复习资料工控网络技术复习资料工控网络技术是指应用于工业控制系统中的网络技术，其主要目的是实现工业设备之间的连接和数据交换。
随着信息技术的快速发展，工控网络技术在工业领域中的应用越来越广泛。
本文将从工控网络的基本概念、架构、安全性以及未来发展等方面进行复习。
一、工控网络的基本概念工控网络是指用于工业控制系统的网络，它主要包括传感器、执行器、控制器以及监控设备等组成部分。
工控网络的基本特点是实时性要求高、可靠性要求高以及数据传输量大。
在工控网络中，数据的传输主要通过以太网、现场总线等方式实现。
二、工控网络的架构工控网络的架构可以分为三层：感知层、控制层和管理层。
感知层主要负责数据的采集和传输，包括传感器、执行器等设备；控制层主要负责对感知层采集到的数据进行处理和控制，包括控制器等设备；管理层主要负责对控制层进行监控和管理，包括监控设备等。
这种分层结构可以使工控网络更加灵活和可靠。
三、工控网络的安全性工控网络的安全性是工业控制系统中非常重要的一个方面。
由于工控网络的特殊性，一旦遭受到攻击，可能会导致严重的后果。
因此，保障工控网络的安全性至关重要。
常见的工控网络安全威胁包括网络攻击、恶意代码、物理攻击等。
为了提高工控网络的安全性，可以采取一系列的措施，如网络隔离、访问控制、加密传输等。
四、工控网络的未来发展随着工业互联网的兴起，工控网络技术也将迎来更广阔的发展空间。
未来，工控网络技术将更加注重实时性、可靠性和安全性。
同时，随着物联网、云计算等新技术的不断发展，工控网络将与这些技术相结合，实现更高效的工业控制。
总结起来，工控网络技术是工业控制系统中不可或缺的一部分。
通过对工控网络的基本概念、架构、安全性以及未来发展的复习，我们可以更好地理解和应用工控网络技术。
在未来的工业发展中，工控网络技术将发挥越来越重要的作用，为工业控制带来更多的便利和效益。
控制网络技术期末考试复习纲要
4传输层：是主计算机对主计算机的层次，根据通信子网的特性最佳地利用网络资源，并以可靠和经济的方式，为源主机和目的主机的会话层之间建立一条传输通道，用以透明的传送报文。
5会话层：用户（进程）的入网接口。会话层虽然不参与具体的数据传输，但它却对数据传输进行管理。会话层在两个互相通信的应用进程之间建立、组织和协调起交互活动（即会话）。
E）“停——等”协议的要点：
1）只有收到序号正确的确认帧ACKn后，才更新发送状态变量V(S)一次，并发送新的数据帧。
2）接收端接收到数据帧时，就要将发送序号N(S)与本地的接收状态变量V(R)相比较,若二者相等就表明是新的数据帧，就收下，并发送确认;否则为重复帧，就必须丢弃。但这时仍须向发送端发送确认帧ACKn，而接收状态变量V(R)和确认序号n都不变。
第三章计算机网络基础
1、计算机网络是利用通信设备和线路将地理位置不同的、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实现网络的硬件、软件及资源共享和信息传递的系统。（计算机网络是计算机技术与通信技术相结合的产物，它的定义略显重要，老师在课堂上多次提及，但讲义中无官方定义，前文摘自维基百科，请各位领略其内涵后自行描述）
其采用连续ARQ协议/流水线协议，工作原理为：在发送完一个数据帧后，不是停下来等待确认帧，而是可以连续再发送若干个数据帧；如果这时收到了接收端发来的确认帧，那么还可以接着发送数据帧；若收到对其中某一帧的否认帧，则从该帧开始的后续帧全部重发；由于减少了等待时间，整个通信的吞吐量就提高了。
工业控制网络教学大纲(最新整理)
《工业控制网络》教学大纲课程名称：工业控制网络课程代码：建议课时数：40学分: 2.5适用专业：电气工程及其自动化专业制定人：一、课程性质与任务课程性质：《工业控制网络》课程是电气自动化专业选修课程。
本大纲根据电气自动化专业专业2015年教学计划的要求制订，可作为高中后大专学生的教学参考。
课程的任务：本课程以现场总线基本技术及其节点设计为主要内容，目的是使学生掌握现场总线通信与网络基本知识，学会阅读并理解现场总线协议/规范，能够设计一般设备的现场总线通信接口，掌握典型现场总线系统的基本应用技术，并为学生进行现场总线系统设计和现场总线分析奠定一定的基础。
二、课程教学目标1、知识目标（1）通过课程学习要求学生在西门子S700平台学会使用工业以太网络协议完成设备间数据传输。
（2）对RS232/485串行总线协议、工业以太网ethernet、控制器局域网CAN等常用工业协议有系统概念认识。
（3）初步掌握使用工业组态软件工具完成SCADA数据采集监控系统上位机监控界面设计。
2、能力目标（1）使学生具备在PLC、单片机平台掌握2-3种不同工业控制网络协议在自动化设备控制中的应用。
（2）掌握在工业现场网络通讯故障检测与判断的方法，使用特定仪器对网络性能进行测试。
三、教学内容及基本要求本课程的主要内容包括计算机网络与现场总线的基础知识、国际标准现场总线及其它主流现场总线协议/规范、现场总线节点设计以及现场总线系统应用技术基础。
第一章绪论现场总线的发展历程、概念、组成、技术特点与优点，标准及应用领域。
第二章数据通信与计算机网络基础数据编码方式、信号传输方式、通信方式等数据通信基础知识；网络拓扑结构、传输介质、硬件组成与介质访问控制方式等计算机网络基础知识；协议分层、接口和服务、服务原语等计算机网络基本理论；OSI参考模型和TCP/IP参考模型及其优缺点，OSI参考模型与TCP/IP参考模型的比较。
第三章控制器局域网——CANCAN总线的产生及其发展历程，CAN总线的技术特点，CAN节点的分层结构，CAN的一些基本概念，报文传送及其帧类型，错误类型及其界定，位定时要求，CAN 总线基本技术阐释与分析，CAN控制器及接口芯片：SJA1000、82C250，CAN节点设计，CAN系统应用实例。
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工业控制网络复习要点2017年6月1日第一版第一次修订第一版前言随着工业生产和科学技术的发展，工业自动化网络技术已广泛应用于制造业、农业、交通、航空航天和国防等诸多领域。
“工业控制网络”是专门研究有关工业自动化系统的基本概念、基本原理和基本方法的一门课程，也是工科院校自动控制或自动化专业及其相关专业学生必修的技术基础课之一。
本复习要点面向高等院校相关专业的学生，系统而又重点地论述了工业自动化系统的基本内容。
主要内容包括：通信系统基本概念、局域网技术、TCP/IP 协议集、HART通信协议、Modbus总线技术、PROFIBUS总线技术以及典型工业实时以太网技术。
这些内容是被国内外公认的关于工业控制网络理论的基本内容。
与其他同类著作相比，本书降低了理论难度，尽量避免比较复杂、繁琐的证明和推导，重点在于强化读者的工程意识和其提高工程实践能力。
全复习要点共分为8个章节，基本上参考《工业自动化网络》的内容，对其进行了归纳与补充，其中第一、二、三、四、五、六、九、十章由周健宇编写。
另外，很多同学为本复习要点的编写提供了有关素材并提出了宝贵的意见和建议，在此表示衷心的感谢。
由于编者水平有限，书中难免存在错误和不妥之处，恳请广大读者不吝指正。
编者2017年6月1日于杭州目录第一版前言 (1)第1章——概述 (6)工业控制系统的定义（P1） (6)工业控制系统的层次（P1） (6)工业控制网络的发展过程（P3） (6)集散控制系统（DCS）的定义（P3） (6)现场总线的定义（P6） (7)现在总线控制系统（FCS）的优点（P6） (7)以太网（Ethernet）的优势 (7)第2章——通信系统基本概念 (8)单向数字通信系统的结构（P11，看书表2-1） (8)什么是调制/解调？ (8)比特率和波特率的定义(P12) (8)调制信道和信噪比的定义（P13） (8)不归零、曼彻斯特编码、差分曼彻斯特编码的定义（P14、15） (9)模拟数据编码的三种方法（P16） (9)通信传输方式的三种方式（P16） (9)信道复用的三种方法 (9)什么是基带传输？（P17） (9)什么是循环冗余码（CRC）？（P18） (10)什么是纵向冗余校验（LRC），海明码？（P20） (10)OSI参考模型的七层结构以及部分层传输数据的单位（P22，参考表2-8） (10)应用层的主要协议 (10)物理层、数据链路层、网络层、传输层的作用（P22-24） (10)中继器的定义（P26） (11)网桥的定义（P26） (11)集线器与交换机的区别 (11)网关的定义（P28） (11)第3章——局域网技术 (12)CSMA/CD的定义、特点、优势以及退避算法（P29、P33） (12)以太网的拓扑结构（P35） (12)以太网的传输介质和工作模式（P36） (12)第4章——TCP/IP协议集 (13)TCP/IP的特点（P65） (13)TCP/IP协议集模型及其主要协议以及与OSI参考模型的对照（P66，图4-1，图4-2） (13)IP地址的分类（P68） (13)子网掩码与IP寻址的计算（P69） (13)IP路由表包含什么信息？（P72） (13)传输层协议的定义（P73）： (14)滑动窗口的运算以及简述三次握手的过程（P75，图4-8） (14)UDP与TCP的区别（P77） (14)第5章——HART通信协议 (15)HART通信协议设计哪些OSI层？（P85） (15)HART的帧格式（P89） (15)Modbus协议的技术特点（P100） (15)Modbus主/从通信方式（P101） (15)Modbus帧报文格式（P102，表6-2） (16)Modbus功能码分类（P107，表6-4） (16)第9章——PROFIBUS与PROFInet总线技术 (16)PROFIBUS的兼容子协议（P173） (16)第10章——典型工业实时以太网技术 (17)工业以太网的定义与响应时间（P194） (17)工业以太网提高实时性的措施（P195） (17)为什么采用实时以太网，典型的工业实时以太网？（P198，表10-1） (17)第1章——概述工业控制系统的定义（P1）所谓工业控制网络，通俗地讲，是指应用于工业控制系统的网络通信技术，它是随工业控制系统的发展而产生与发展起来的，是计算机网络技术、通信技术与控制技术相结合的产物。
（3C技术:Computer、Communication、Control）工业控制系统的层次（P1）工业控制网络从底向上依次为现场设备网、过程控制网、管理信息网等几个层次。
工业控制网络的发展过程（P3）工业控制网络的发展，经历了模拟信号传输，数字信号传输，现场总线，工业以太网，工业无线通信等几个阶段。
集散控制系统（DCS）的定义（P3）集散控制系统（DCS）是一种比较典型的运用数字传输技术的控制系统，集散控制系统从该角度而言实质是一种封闭或专用的不具互操作性的分布式操作系统。
现场总线的定义（P6）现场总线是应用在生产现场，在控制设备之间实现双向串行多节点数字通信的技术。
现在总线控制系统（FCS）的优点（P6）①全数字化；②可实现分布式测量与控制；③双向的数据传输；④自诊断；⑤节省布线及控制室空间；⑥仪表功能的多重化；⑦开放性；⑧互操作性；⑨智能化与自治性。
以太网（Ethernet）的优势①应用广泛；②成本低廉；③通信速率高；④控制算法简单；⑤软硬件资源丰富；⑥不需要中央控制站；⑦可持续发展潜力大；⑧易于与Internet连接。
第2章——通信系统基本概念单向数字通信系统的结构（P11，看书表2-1）什么是调制/解调？调制：调制:将各种数字基带信号转换成适于信道传输的数字调制信号(已调信号或频带信号)。
解调：在接收端将收到的数字频带信号还原成数字基带信号。
比特率和波特率的定义(P12)比特率：通信系统每秒传输数据的二进制位数。
波特率：每秒传输信号的个数，即每秒传输信号波形的变化次数。
调制信道和信噪比的定义（P13）调制信道（模拟信道）是传输模拟信号的信道；编码信道（数字信道）是传输数字信号的信道。
信噪比：信噪比是指信号功率S与噪声功率N的比值，信噪比一般用10lg S/N表示，单位为dB。
不归零、曼彻斯特编码、差分曼彻斯特编码的定义（P14、15）不归零编码：最简单的编码方案，它传送一个“0”时把电压升高，而传送一个“1”时则使用低电平。
曼彻斯特编码：通常用于局域网传输，每一位的中间有一个跳变，每个比特周期被氛围两个相等的时间段。
差分曼彻斯特编码：比特间隙中间的跳变用于携带同步信息，每个比特间隙的开始位置的开始位置有跳变代表比特“0”，没有跳变代表比特“1”。
模拟数据编码的三种方法（P16）幅移键控（ASK），频移键控（FSK），相移键控（PSK）。
通信传输方式的三种方式（P16）单工传输（SimplexTransmission），全双工传输（Duplex Transmission），半双工传输（Half-Duplex Transmission）。
信道复用的三种方法频分复用（FDM），时分复用（TDM），码分复用（CDM）。
什么是基带传输？（P17）人们把方波固有的频带称为基带，方波电信号称为基带信号，在信道上直接传送数据的基带信号称为基带传输。
什么是循环冗余码（CRC）？（P18）循环冗余校验(Cyclic Redundancy Check, CRC)又称多项式码。
是一种根据网络数据包或电脑文件等数据产生简短固定位数校验码的一种散列函数，主要用来检测或校验数据传输或者保存后可能出现的错误。
什么是纵向冗余校验（LRC），海明码？（P20）纵向冗余校验（LRC）是一种从纵向通道上的特定比特串产生校验比特的错误检测方法，在Modbus总线中被用于帧校验。
海明码（Hamming）是一种可以纠正一位差错的编码。
OSI参考模型的七层结构以及部分层传输数据的单位（P22，参考表2-8）OSI参考模型从下到上分别为物理层（传输单位-位）、数据链路层（传输单位-帧）、网络层（传输单位-段）、传输层、会话层、表示层和应用层。
应用层的主要协议FTP（文件传输协议），DNS（域名系统），SMTP(简单邮件传输协议)，POP （邮局协议版本），LMAP（邮件访问协议），HTTP（超文本传输协议），Telnet （远程终端协议）。
物理层、数据链路层、网络层、传输层的作用（P22-24）数据层：在信道上传输原始比特流数据链路层：把相邻两节点的不可靠物理链路变为可靠无差错的逻辑链路并传输。
网络层：提供IP传输报，实现路由协议。
传输层：提供点对点服务，实现更可靠的传输。
中继器的定义（P26）又称重发器，是一种地层网络互连设备，是最简单的网络互连设备，主要完成物理信号放大和再生功能。
网桥的定义（P26）网桥又称桥接器，是工作在OSI参考模型数据链路层的网络互连设备。
集线器与交换机的区别集线器的主要功能是对接收到的信号进行再生整形放大，以扩大网络的传输距离，同时把所有节点集中在以它为中心的节点上。
它工作于OSI参考模型的物理层。
交换机（Switch）意为“开关”是一种用于电（光）信号转发的网络设备。
它可以为接入交换机的任意两个网络节点提供独享的电信号通路。
网关的定义（P28）网关是比网桥和路由器更复杂的网络互连设备，可以实现不同协议网络之间的互联，包括不同网络操作系统的网络互连。
第3章——局域网技术CSMA/CD的定义、特点、优势以及退避算法（P29、P33）①定义：CSMA/CD是具有冲突检测功能的载波监听多路访问介质访问控制方法，主要是为解决如何争用一个广播型的共享传输信道而设计的，能够决定谁该占用信道。
②特点：先听后说，边说边听。
③优势：站点无需依靠中心控制就能进行数据发送。
④退避算法（二进制指数退避算法）：T N=R×A×2N式中：R——随机数；A——时间片（可选总线循环一周的时间）；N——连续冲突的次数以太网的拓扑结构（P35）以太网的拓扑结构可分为总线型、星型、环形和树形。
以太网的传输介质和工作模式（P36）①传输介质：以太网可以采用同轴电缆、双绞线和光纤等介质传输。
②工作模式：半双工和全双工。
第4章——TCP/IP协议集TCP/IP的特点（P65）①开放式的协议标准。
可免费使用且与具体的计算机硬件或操作系统无关。
②与物理网络硬件无关。
③通用的寻址方案。
TCP/IP协议集模型及其主要协议以及与OSI参考模型的对照（P66，图4-1，图4-2）IP地址的分类（P68）A类:1.0.0.1~126.255.255.254；B类：128.0.0.1~191.255.255.254;C类:192.0.1.1~223.255.255.254;D类：224.0.0.1~239.255.255.254；E类（实验研发用）.：0.0.0.0或255.255.255.255子网掩码与IP寻址的计算（P69）IP路由表包含什么信息？（P72）路由表包含以下信息：目的IP地址，下一站路由器，标志以及网络接口。