工业控制网络发展
工业控制网络知识点总结
工业控制网络知识点总结一、工业控制网络的概念工业控制网络是指用于工业自动化领域的数据通信系统，其目的是实现对生产设备、工艺过程和生产信息的监控和控制。
工控网络主要包括传感器、执行器、PLC、DCS、SCADA系统等组成部分。
工控网络的设计目标是提高生产效率、降低生产成本和提高生产安全性。
二、工业控制网络的特点1. 实时性：工控网络需要能够实时响应生产过程的变化，及时更新数据和控制设备。
2. 可靠性：工控网络对通信的可靠性要求非常高，因为生产过程中可能会遇到各种干扰和故障，需要能够确保数据传输的准确性和完整性。
3. 安全性：工业控制网络需要能够防范各种网络攻击和恶意操作，保证生产过程的安全性和稳定性。
4. 实时性：工控网络需要能够实时响应生产过程的变化，及时更新数据和控制设备。
5. 可扩展性：工控网络需要能够根据生产需求进行扩展和升级，灵活适应不同的生产环境和设备组合。
三、工业控制网络的组成部分1. 传感器和执行器：传感器用于采集环境参数，例如温度、压力、流量等；执行器用于对生产设备进行控制，例如电动阀门、马达、启动器等。
2. PLC（可编程逻辑控制器）：PLC是工控网络的核心设备，用于实现对生产过程的自动控制。
PLC能够根据预先编制的程序对输入信号进行处理，并输出控制指令，实现对执行器的控制。
3. DCS（分布式控制系统）：DCS是用于对生产过程进行集中监控和控制的系统，通常包括多个控制节点和界面站，能够实现对整个生产线的远程控制。
4. SCADA系统：SCADA系统是用于对生产现场进行实时监控和数据采集的系统，能够通过图形界面对生产现场进行动态显示和实时数据查询。
四、工业控制网络的通信协议工业控制网络使用的通信协议通常包括有线和无线两种类型，其中有线协议主要用于固定式设备的数据通信，无线协议主要用于移动设备和无线传感器网络的数据通信。
1. 有线通信协议（1）Profibus：Profibus是一种用于工业自动化领域的现场总线通信协议，适用于实时数据传输和设备控制。
工业控制网络技术基础
工业控制网络技术的发展历程
早期的工业控制网络技术主要基于模 拟信号传输，随着技术的发展，逐渐 演变为数字信号传输。
近年来，随着物联网、云计算和大数 据等技术的快速发展，工业控制网络 技术也得到了不断升级和完善。
工业控制网络技术的应用场景
工业控制网络技术广泛应用于能源、化工、制造、交通等领域的自动化生产过程中。 在智能制造、智能物流、智能监控等领域，工业控制网络技术也发挥着重要作用。
工业控制网络技术基础
• 引言 • 工业控制网络技术基础知识 • 工业控制网络技术实现方式 • 工业控制网络安全防护 • 工业控制网络技术的发展趋势
01
引言
工业控制网络技术的定义
01
工业控制网络技术是指用于连接 和控制工业生产过程中的各种设 备、传感器和执行器的网络技术 。
02
它通过实时、可靠的数据传输和 控制系统，实现了对工业过程的 精确监测和控制，提高了生产效 率和安全性。
工业控制网络的设备
01
02
03
网络交换机
用于连接各个设备和系统， 实现数据传输和通信。
网关
用于实现不同协议之间的 转换，以实现设备和系统 之间的互操作性。
服务器和客户端
用于存储、处理和监控数 据，实现远程管理和控制。
03
工业控制网络技术实现方式
现场总线技术
现场总线技术是工业控制网络 中的重要组成部分，它是一种 用于连接现场设备与控制系统
工业控制网络的通信协议
Modbus协议
一种串行通信协议，用于连接工业电子设备。
EtherNet/IP协议
一种工业以太网协议，支持实时数据传输和设备 管理。
ABCD
Profinet协议
工业控制系统发展历史
2.现场总线的标准
IEC组织于1999年12月31日投票,确定了8大总 线作为国际现场总线标准,其中包括CANBus、 ProfitBus、InterBus-S、ModBus、FOUNDATIONFieldbus等等。而在此基础上形成了新的 现场总线控制系统 （FieldbusControlSystemFCS）。
1.计算机网络的前期发展
人类历史上第一台计算机
计算机及网络技术与控制系统的发展有 着紧密的联系。最早在50年代中后期， 计算机就已经被应用到控制系统中。60 年代初，出现了由计算机完全替代模拟 控制的控制系统，被称为直接数字控制 （DirectDigitalControl,DDC）。
70年代中期，随着微处理器的出现，计算机控制系 统进入一个新的快速发展的时期，1975年世界上第 一套以微处理为基础的分散式计算机控制系统问世， 它以多台微处理器共同分散控制，并通过数据通信 网络实现集中管理，被称为集散控制系统 （DistributedControlSystem,DCS）。
1.现场总线控制系统（FCS)
（1.） FCS实际上是连接现场智能设备和自动化控制设备 的双向串行、数字式、多节点通信网络，也被称为现场底 层设备控制网络。
（2）.为了克服DCS系统的技术瓶颈,进一步满 足现场的需要,现场总线技术应运而生,它实际 上是连接现场智能设备和自动化控制设备的双 向串行、数字式、多节点通信网络,也被称为现 场底层设备控制网络（INFRANET）。和 Internet、Intranet等类型的信息网络不同,控制 网络直接面向生产过程,因此要求很高的实时性、 可靠性、资料完整性和可用性。为满足这些特 性,现场总线对标准的网络协议作了简化,省略 了一些中间层,只包括ISO/OSI7层模型中的3层： 物理层、数据链路层和应用层。
自学工业控制网络之路1.1-工业控制系统发展历程CCSDCSFCS
⾃学⼯业控制⽹络之路1.1-⼯业控制系统发展历程CCSDCSFCS ⾃学⼯业控制⽹络之路1.1-⼯业控制系统发展历程CCS DCS FCS⼯业控制系统是对诸如图像、语⾳信号等⼤数据量、⾼速率传输的要求，⼜催⽣了当前在商业领域风靡的以太⽹与控制⽹络的结合。
这股⼯业控制系统⽹络化浪潮⼜将诸如嵌⼊式技术、多标准⼯业控制⽹络互联、⽆线技术等多种当今流⾏技术融合进来，从⽽拓展了⼯业控制领域的发展空间，带来新的发展机遇。
随着计算机技术、通信技术和控制技术的发展，传统的控制领域正经历着⼀场前所未有的变⾰，开始向⽹络化⽅向发展。
1. ⼯业控制系统发展历程控制系统的结构从最初的CCS（计算机集中控制系统），到第⼆代的DCS（分散控制系统），发展到现在流⾏的FCS（现场总线控制系统）。
2. DCS分散控制系统/分布式控制系统DCS是分布式控制系统的英⽂缩写（Distributed Control System），在国内⾃控⾏业⼜称之为集散控制系统。
是相对于集中式控制系统⽽⾔的⼀种新型计算机控制系统，它是在集中式控制系统CCS的基础上发展、演变⽽来的。
DCS它是⼀个由过程控制级和过程监控级组成的以通信⽹络为纽带的多级计算机系统，综合了计算机，通信、显⽰和控制等4C技术，其基本思想是分散控制、集中操作、分级管理、配置灵活以及组态⽅便。
2.1 DCS 发展历程第⼀阶段 1975-1980年，在这个时期集散控制系统的技术特点表现为：采⽤微处理器为基础的控制单元，实现分散控制，有各种各样的算法，通过组态独⽴完成回路控制，具有⾃诊断功能采⽤带CRT显⽰器的操作站与过程单元分离，实现集中监视，集中操作采⽤较先进的冗余通信系统第⼆阶段 1980—1985，在这个时期集散控制系统的技术特点表现为：微处理器的位数提⾼，CRT显⽰器的分辨率提⾼强化的模块化系统强化了系统信息管理，加强通信功能第三阶段 1985年以后，集散系统进⼊第三代，其技术特点表现为：采⽤开放系统管理操作站采⽤32位微处理器采⽤实时多⽤户多任务的操作系统进⼊九⼗年代以后，计算机技术突飞猛进，更多新的技术被应⽤到了DCS之中。
工业控制计算机网络技术发展与应用
工业控制计算机网络技术发展与应用在当今高度工业化和信息化的时代，工业控制计算机网络技术正以前所未有的速度发展，并在各个领域得到了广泛的应用。
它不仅改变了传统工业生产的模式，还极大地提高了生产效率和质量，为企业带来了显著的经济效益和竞争优势。
工业控制计算机网络技术的发展历程可以追溯到上世纪六十年代。
当时，计算机技术刚刚兴起，人们开始尝试将其应用于工业控制领域。
早期的工业控制系统主要采用集中式控制方式，即由一台大型计算机对整个生产过程进行控制。
这种方式虽然在一定程度上提高了生产效率，但由于计算机的可靠性和稳定性不足，以及系统的灵活性和扩展性较差，很快就无法满足工业生产的需求。
随着计算机技术和通信技术的不断发展，分布式控制系统逐渐取代了集中式控制系统。
分布式控制系统采用多台计算机分别对生产过程中的不同环节进行控制，通过网络将这些计算机连接起来，实现数据的共享和协同工作。
这种方式不仅提高了系统的可靠性和稳定性，还增强了系统的灵活性和扩展性，使得工业控制系统能够更好地适应复杂多变的生产环境。
进入二十一世纪以来，工业控制计算机网络技术更是取得了长足的进步。
以太网技术的引入使得工业控制系统的通信速度和带宽得到了极大的提升，为实现实时控制和大数据传输提供了有力的支持。
同时，无线通信技术的发展也为工业控制带来了新的机遇。
无线传感器网络、蓝牙技术和 WiFi 技术等在工业现场的应用，使得工业控制系统的布线更加简洁，安装和维护更加方便，同时也提高了系统的灵活性和可移动性。
在工业控制计算机网络技术的发展过程中，相关的标准和协议也不断完善。
OPC（OLE for Process Control）技术的出现，实现了不同厂家设备之间的数据交换和互操作，大大降低了系统集成的难度和成本。
此外，IEC 61158、IEC 61784 等国际标准的制定，为工业控制网络的通信协议和接口规范提供了统一的标准，促进了工业控制网络技术的国际化和规范化发展。
我国工业控制网络结构的发展方向初探
线 。 主要 解 决 工业 现 场 的 传 感 器 、 能化 它 智 仪 器 仪表 、 制 器 、 行 机 构 等 现 场 设 备 问 控 执 的 数 字 通 信 以 及 这 些现 场 控 制设 备和 高级
中 ， 信 息 化 、 程 化 、 能 化 真 正 的 应 用 将 远 智 到 了工业 生产 中 。 由此 总 结 ， 场 总 线 具 有 现 以下优点 。
元化 。 自动 化 技 术 作 为 其 中 的 一 项 重 要 内 容 ， 工 业 控 制 上 逐 渐 显 现 出 了 它 的 优势 。 在
我 国 工 业 控 制 网 络 的 研 发 和 使 用 ， 得 了 取 巨大 的成 就 ， 仅 形 成 了 自己 的 结构 特 色 ， 不 也 带 动 了 全 球 工 业 化 的 发 展 。 为 其 稳 定 因
的 重 要 战略 的 实施 ， 业 生 产 也 向 自动 化 发 展 。 文 通 过 对 工 业 控 制 网络 结 构 的 介 绍 及 现 场 总 线 技 术 的 描 述 ， 研 究 我 国 工 业 控 制 网 络 工 本 来 结构 的发 展 方 向 。 关 键 词 ： 业 控 制 网络 结 构 现 场 总 线 工
一
快速的工作 方式 、 耗 、 容性 好的特点 ， 低 兼 我 国 的 工业 发 展 逐 渐 形成 了一 套 系 统 的 、 持 续 性 的 、 操 作 的 控 制 网络 。 易
控 制 系 统 之 间 的 信 息 传 递 问题 。 场 总 线 现 （ ） 省 了维 护 开 销 ： 场 的 检 测 模 块 １节 现 技 术 广发 应 用 于 ： 造业 、 程 工 业 、 通 、 制 流 交 般 都 由 传 感 器 来 实 现 ， 感 器 能 够 敏 感 传 楼 字 、电力 等 方 面 的 自动 化 系 统 中 。 的 检 测 出 实 时 的 数 据 及 生 产 状 况 ， 旦 出 一 ２． 发 展 状 况 ２ 现 工 业 意 外 或 者 漏 洞 ， 感 器 能 够 快 速 的 传 现 在 工 业 行 业 中 ， 要 有 ｒ种 典 型 的 向 控 制 终 端 提 供 信 号 ， 样 减 少 了传 统 人 主 这 现场 总 线 。 括 ： 包 Ｔｙｐ １ ＴＳ ｌ ８ 场 总 工 减 产 维 护 的 开 支 。 ｅ ６ｌ 现 ５ 线 ； ｐ ２ ｏ ｔｏＮｅ； ｔ ｒ ｅ／ Ｐ现 场 Ｔｙ ｅ Ｃ ｎ ｒｌ ｔ ￣Ｅ ｈｅｎ ｔ Ｉ （ 系 统 具 有 稳 定 性 ： 于 现 场 总 线 主 ２） 由
工业控制网络的研究现状及发展趋势
Ｐｒ ｓ ｎｔＲｅ ｅ ｒ ｈ ａ ｄ Ｄｅ ｅｏ ｎｇ Ｔｒ ｎｄ ｎ ｎｄｕ ｔｉ ｌＣｏ ｒ ｌＮｅ ｗｏ ｋ ｅ ｅ ｓ ａ ｃ ｎ ｖ ｌ ｐｉ ｅ ｓｏ Ｉ ｓｒａ ｎｔｏ ｔ ｒ
（ ｔｏ ａ ｇｎｅ ｒｎ ｓａ ｃ ｎ ｅ ｏ ｇ — ｄ ＣＮＣ， ｅ ｙ ｎ ｎｓｉｕ ｅｏ ｍｐ ｔｎ ｃ ｏｏ ｙ， Ｎａ ｉｎ ｌＥｎ ｉ ｅ ｉｇ Ｒｅ ｅ ｒｈ Ｃｅ ｔ ｒｆ ｒＨｉｈ Ｅｎ Ｓｈ ｎ ａ ｇ Ｉ ｔｔ ｔ ｆＣｏ ｕ ｉｇ Ｔｅｈｎ ｌｇ ＣＡＳ， ｈｅ ｙ ｎ １ ７ ， Ｓ ｎ ａ ｇ １ ０１ １ Ｃｈｉａ ｎ）
摘 要 工业 控 制 网络 在 工 业通 信 及 先进 制 造 领 域 起 到 关键 性 作 用 。 回顾 了工 业 控 制 网络 的发 展 历 程 ， 点 分 析 了 重
工业 以 太 网的 实 时通 信 技 术 ， 对 通 信 实 时 性 的 强 弱 性 质 将 目前 主 流 工 业 以 太 网进 行 了分 类研 究 ， 其 划 分 为 软 实 针 将
ｔ ｅ ｅ ｏ ｕ ｉ ｎ ｐ ｏ ｅ ｓ ｗａ ｉ ｅ ａ ｄ ｔ ｅ ｒ ａ ｔ ｅ ｔ ｃ ｎ ｌｇ ｆ ｉ ｄ ｓ ｒａ ｔ ｅ ｎ ｔ ｗａ ｕ ｈ ｖ ｌ ｔ ｒ ｃ ｓ ｓ ｇ ｖ ｎ， ｎ ｈ ｅ ｌ ｉ ｅ ｈ ｏ ｏ ｙ ｏ ｎ ｕ ｔｉ ｌｅ ｈ ｒ ｅ ｓ ｓ ｍｍａ ｉｅ ． ｙ ａ ａ ｙ ｉｇ ｔ ｅ ｏ ｍ ｒｚ ｄ Ｂ ｎ ｌ ｚｎ ｈ ｒ ａ ｉ ｅ ｂ ｈ ｖｏ ｆｉ ｄ ｓ ｒａ ｔ ｅ ｎ ｔ ｔ ｉ ｐ ｐ ｒ ｄ ｖ ｄ ｄ ｉ ｉ ｔ ｏ ｔ ｒ ａ— ｉ ， ａ ｄ ｒ ａ—ｉ ｎ ｓ ｃ ｒ ｎ ｕ ｅ ｌ ｅ ｌ ｍ ｅ ａ ｉ ｒｏ ｎ ｕ ｔ ｉｌｅ ｈ ｒ ｅ ， ｈ ｓ ａ ｅ ｉｉ ｅ ｔ ｎ ｏ ｓ ｆ ｅ ｌｔ ｔ ｍｅ ｈ ｒ ｅ ｌ ｍｅ ａ ｄ ｉｏ ｈ ｏ ｏ ｓ ｒ ａ— ｔ
中国工控系统行业发展前景展望
中国工控系统行业发展前景展望一、工控系统概述工业控制系统是对诸如图像、语音信号等大数据量、高速率传输的要求，又催生了当前在商业领域风靡的以太网与控制网络的结合。
这股工业控制系统网络化浪潮又将诸如嵌入式技术、多标准工业控制网络互联、无线技术等多种当今流行技术融合进来，从而拓展了工业控制领域的发展空间，带来新的发展机遇。
1、结构从生产控制类工业软件图谱来看，其种类丰富，主要包括过程控制系统、先进过程控制与优化以及生产执行与管理三类，国产化布局相对充分，且处于企业经营管理的关键位置。
生产控制类工业软件分类示意图生产控制类工业软件分类示意图数据来源：公开资料，产业研究院整理2、发展历程我国工控系统行业是伴随着改革开放起步的，从发展路径上看，大部分企业是在引进成套设备和各种工业自动化系统的同时进行消化吸收，然后进行二次开发和应用；也有一部分企业通过引进国外技术，与外商合作合资生产工控自动化产品。
经过多年的技术积累和应用实践，我国工业自动化控制技术、产业和应用有了很大发展。
中国工控系统行业发展历程示意图中国工控系统行业发展历程示意图数据来源：公开资料，产业研究院整理二、发展背景1、政策因素站在当前时点，我国经济已经步入新常态新阶段，由高速增长阶段转向高质量发展。
由此，2017年中央经济工作会议提出“推动高质量发展是当前和今后一个时期确定发展思路、制定经济政策、实施宏观调控的根本要求”，要深化供给侧结构性改革，推进中国制造向中国创造转变，中国速度向中国质量转变，制造大国向制造强国转变。
这也促进我国工控系统行业快速发展。
中国工控系统行业相关政策梳理中国工控系统行业相关政策梳理数据来源：各政府门户网站，产业研究院整理2、社会因素工控安全事件频发，存在较大威胁。
2017年中国工业信息安全高、超危漏洞数量占比为53.6%，根据数据显示，2021年该数据已超过60%，工业信息安全问题形势严峻，涉及到国家安全和各行各业发展，因此工控系统发展势在必得。
工业控制网络
感谢观看
产品特点
工业控制络同时具有诸多特点。它具有实现互连设备间、系统间的信息传递与沟通的互操作性；还具有可以 与世界任何地方遵守同标准的其它设备连接的系统开放性；与此同时，工业控制络还可以与红外线、电力线、同 轴电缆等很多设备合作，这就使得它可以适应不同的现场环境；还有一个明显的特点就是通信实时性，能提供相 对应的实时通信，具有时间管理功能。
更高的带宽
更高的带宽是高性能工业控制络的要求，要增加带宽，首先要分散控制数据，在将来的几年里，分散控制系 统会产生增加二十到三十倍的制造信息。同样地，PLC从场地设备采集的信息预计也会增加一二十倍。在自动化 控制和通信设施中，如果总使用新的处理体系和技术，络很可能无法承载，离散的络组织也可能产生瓶颈效应从 而对络变成透明的、覆盖企业范围的应用实体产生阻碍。以太的标准带宽是10Mbps，近期研究高速以太，其速度 能达到百兆甚至千兆，从而能够成为企业大范围内的主干络。
工业控制络的方向
现如今企业的经营方式随着互联和其相关技术的出现和发展，已经被改变了很多，它使信息通信环绕在整个 社会生活中，并在很大的范围内得以贯穿，世界上有文明的地方就有工业控制络。在一些领域里，例如办公自动 化领域里，办公设备中出现了互联技术的支持。除此之外，在制造加工工业中，在互联的基础上，开放式的、透 明的商业运作是新技术的发展方向。
工业控制网络
20xx年人民邮电出版社出版的图书
01 丛书简介
03 发展趋势
目录
02 产品特点 04 目录
《工业控制络》是2012年人民邮电出版社出版的图书，作者是王振力、刘博。
丛书简介
在现场总线技术的基础上发展了工业控制络，它是用具有数字通信能力并能大量分散在生产现场的测量控制 仪表作为络节点而构成的。工业络具有很高的公开性，对于通信协议的要求也很高。它的运作主要是把现场的设 备之间的信息可以自由交流，在这样就更容易完成控制系统的任务，完成速度更快，与工业控制络相比，现场总 线就不能很好地完成这个任务。
工业控制计算机的现状与发展
工业控制计算机的现状与发展一、前言工业控制计算机是一种专用计算机，其任务是控制生产过程中的机器和设备，实现对自动化生产和制造过程的控制和管理。
工业控制计算机在工业生产过程中起着非常重要的作用，其技术发展与进步也对工业生产的效率和质量产生了深远的影响。
本文将介绍工业控制计算机的现状与发展，分析其面临的挑战与机遇。
二、工业控制计算机的概述工业控制计算机是一种计算机，它的特点是集中控制、分散执行，能够实现对工业自动化生产过程的控制。
工业控制计算机可以进行数据采集、数据处理、控制指令生成和发送、实时监视等功能。
工业控制计算机一般包括硬件和软件两部分。
硬件包括主机、输入输出设备、通信设备、存储设备等。
软件包括操作系统、应用软件、控制程序等。
工业控制计算机的发展经历了从单机到网络化的过程。
最早的工业控制计算机采用的是单机结构，设备之间没有联网，控制指令需要人工输入。
后来，随着计算机和通信技术的发展，工业控制计算机逐渐实现了联网，具备了远程监视、远程控制等功能，大大提高了自动化生产的效率和精度。
三、工业控制计算机的应用领域工业控制计算机广泛应用于工业自动化生产领域，涉及汽车制造、电子制造、机械制造、食品加工等多个行业。
工业控制计算机在此领域的主要应用有以下几个方面：1.生产线控制：工业控制计算机可以实现生产线的自动化控制和管理，通过对生产线传感器数据的采集和处理，产生合适的控制指令，使生产线保持高效稳定的运转状态。
2.数据采集与监视：利用工业控制计算机进行生产数据的收集与监视，可以监控整个生产过程中的各种参数和状态变化，以便及时处理出现的问题，提高生产线的制造效率和品质。
3.质检及配料控制：利用工业控制计算机，进行质检和配料控制，可以保证产品的质量，提高生产效率。
4.人机界面和数据处理：工业控制计算机可以实现人机交互和数据处理，使现场人员可以通过工控机直接与生产设备进行互动，更加方便实用。
5.物流配送产品追踪：工业控制计算机可以实现对生产过程中的物流运输进行追踪和监视，更好地控制物流和配送的过程，提高货物配送的效率和精度。
关于工业控制网络的发展现状及趋势的研究
关于工业控制网络的发展现状及趋势的研究传感器技术、通信技术和计算机技术是现代信息技术的三大基础。
随着这些技术不断被应用，工业控制网络凭借其速度快，紧跟时代的步伐，具有较好的开放性等优点深受大家喜爱，这就奠定了工业控制网络的重要位置，目前很多通信和先进的行业中，我们都可以发现工业控制网络的影子。
文章重点讨论工业控制网络的特点及其发展趋势，以及对工业以太网的研究。
工业控制网络就是将自控系统与设备之间建立联系，让它们之间可以沟通信息，通过网络来对它们进行管理，这就给管理带来很大的便利，这一连接构成了企业网络的主体。
随着工信行业的发展，使整个社会生产发生转型，发展方向是自动控制、智能控制，这样就可以很好地早办公室里就可以通过网络控制工业自动化，目前使用的最普遍的就是以太网，现场总线的类型已经不能满足现在的需要。
工业控制网络作为一种新技术去适应新形势。
工业控制网络的出现，推动着控制技术的前进，将这个领域推动到另一个新的台阶。
标签：工业控制网络；以太网；现状；发展趋势1 工业控制网络的研究现状以前的工业控制网络计算机系统为集散控制系统DCS，已经弃用了原始的计算机集成系统CCS，后来又升级到现场总线控制系统，一步一个脚印，到现在以太网步入工业控制领域，使大量的起源于以太网的工业控制网络应运而生。
同时，随着无线技术的快速发展，这个技术也运用在工业控制网络方面，二者的结合，使得工业控制网络更加完善化，是其使用更加方便，还节省了电缆量，使得安装更加简便。
国外关于以太网控制网络的研究已经到达开发阶段，已告别了理论阶段。
NETsilicon公司使用NET+ARM体系，这个体系能够生产嵌入式Ethernet/Internet 芯片；能运行FTP/HT TP/TCP/ UDP 协议，并服务于传感器、驱动器等现场设备的具有10-Base T 以太网接口嵌入式以太网控制器，由惠普公司应用IEEE 1451. 2 标准生产。
2 工业控制网络及其特点2.1 工业控制网络在现场总线技术的基础上发展了工业控制网络，它是用具有数字通信能力并能大量分散在生产现场的测量控制仪表作为网络节点而构成的。
工业控制网络结构的发展趋势
Ｋｅ ｙ ｗｏｒ ｓ： ｎ ｒｌｎ ｔ ｒ Ｆｉｌｂ Ｓ Ｅ ｅ ｔ Ｐｒｔｃ ｌ ｄ Ｃｏ ｔｏ ｅｗｏｋ； ｅｄ Ｕ ； ｔ ｍｅ ； ｏｏ ｏ ｈ
ｌ 前 言
１ ｄ ｖ ｌｐｉ ｇ ｔｅ ｄ ｏ ｏ ｔ ｏ ｅ ｗｏ ｋ ｓｒ ｃ ｕ ｅ ｅ ｅ ｏ ｎ ｒ ｎ ｆｃ ｎ ｒ ｌｎ ｔ ｒ ｔ ｕ ｔ ｒ
ＪＡ ｏ ｇ ｙ ｏ ＷＡ ｅ — ｕ ｎ ［ Ｄ ｎ － ａ ， ＮＧ Ｒ ｎ ｈ ａ ｇ
（ ｕ ｎｄｎ ［ｉ ｒｔ ｆＴｃｎ ／ ３， ｕｎ ｄｎ－ｕｎｚｏ １００ Ｃ ／ａ Ｇ ａｇ ｏｇ ／ ｔｓ）ｏ ｅ ｏｏ Ｇａ ｇｏｇＧａ ｇｈｕ５０ ９ ， ｈｎ ） ｈｅｉ ｈ ｇ Ａｂ ｔａ ｔ Ｎｅ ｒ ｅ ｈ ｏｏ ｙ ｈ ｓ ｐ ｏ ｔｄ ｔ ｅ ｃ ａ ｇ ｆｃ ｎ ｅ ｔ ｎ ｌｉｄ ｓｒａ ｒｃ ｓ ｏ ｔｏ ｙ ｔｍｓ． ｓｒ ｃ ： ｔ ｋ ｔｃ ｎ ｌｇ ａ ｒｍｏｅ ｈ ｈ ｎ ｅｏ ｏ ｖ ｎ ｉ ａ ｎ ｕ ｔｉ ｐ ｏ ｅ ｓｃ ｎ ｒｌｓｓｅ ｗｏ ｏ ｌ Ｔｈｓｐ ｐ ｒ ｒｖｅ ｈｅ ｄ ｖ ｌｐ ｎ ｆａ ｎ ｕ ｔｉｌ ｏ ｔ ｌ ｎ ｔ ｏ ｋ． ａｙ ｅ ｈ ｓｒ ｃｕ ｅ ａ ｄ ｔ ｅ ｅ ｉｔ ｇ ｉ ａ ｅ ｅ ｉｗｓ ｔ ｅ ｅｏ ｍｅ ｔｏ ｎ ｉｄ ｓｒａ ｃ ｎ ｒ ｅ ｏ ｗ ｒ ａ ｌ ｓ ｓ ｔｅ ｔｕ ｔｒ ｎ ｎ ｘｓｉ ｈ ｎ
计
算 机
象
一
一
代 的 Ｄ Ｓ集 散 控 制 系 统 ） 发 展 到 现 在 流 行 的 Ｆ Ｓ Ｃ（ ， Ｃ （ 现场 总线 控 制 系 统 ） 。而 新 一 代 的 工业 Ｅ ｅ ｔ ｈ ｔ ｍｅ控
工业控制的应用现状和发展趋势
工业控制的应用现状和发展趋势随着计算机、通信、自动控制、微电子等技术的发展,大量智能控制芯片和智能传感器的不断出现,以及在传感器、通信和计算机领域所取得的巨大成就使人们对系统综合性能尤其是安全性能提出了越来越高的要求:希望能对系统设备的工作状况进行实时监测和控制,并在此基础上实现设备的智能维护。
对企业自动化设备而言,对其工作状况进行远程监测和控制,不仅可方便设备管理者随时了解设备工作状态,设备出现异常时主动报警,便于及时维修,还可拓宽设备服务范围,提高工作性能,延长使用寿命。
这一目标的实现对控制网络在开放性、互连性、分散性等方面提出了更高要求。
一分散控制系统(DCS)当前工业控制计算机的应用范围仍以大系统、分散对象、连续生产过程(如冶金、石化、电力)为主,采用分布式系统结构的分散控制系统仍在发展。
由于开放结构和集成技术的发展,进一步扩展了大型分散控制系统的应用。
1. 应用现状DCS自1975年问世以来,大约有3次比较大的变革,70年代操作站的硬件、操作系统、监视软件都是专用的,由各DCS厂家自己开发并没有动态流程图,通信网络基本上是轮询方式;80年代通信网络较多使用令牌方式;90年代操作站出现了通用系统,90年代末通信网络有的部分遵循TCP/IP协议,有的开始采用以太网。
20多年来,DCS已广泛应用于各工业领域并趋于成熟,成为工业控制系统的主流。
虽以现场总线为基础的FCS发展很快,最终将取代传统DCS,但其发展仍面临一些问题,如统一标准、仪表智能化等。
而传统控制系统的维护和改造还需DCS,因此FCS完全取代传统DCS尚有较长过程。
现DCS的新产品的特点为:系统开放、管控一体化及带有先进控制软件,DCS生产厂家也从事FCS的研发、生产和推广应用。
2. DCS存在的问题(1)1对1结构。
1台仪表,1对传输线,单向传输1个信号。
这种结构造成接线庞杂、工程周期长、安装费用高、维护困难。
(2)可靠性差。
模拟信号传输不仅精确度低,且易受干扰。
工业控制系统与控制网络概述
1.2 工业控制网络发展历程与特点
工业控制网络特点：
系统响应的实 时性 开放性
• 控制系统在较短并且可以预测确定的时间内，完成过程参数的采集、 加工处理、控制运算、反馈执行等完整过程，并且执行时序满足过程 控制对时间限制的要求。 • 指协议的开放，也指相关标准的一致性、公开性，强调对标准的共识与 遵从。
图5 实例3
10/13
1.3 常见工业控制网络
与现场总线相比，以太网有以下优点：
应用广泛 成本低廉 通信速率高 控制算法简单 软硬件资源丰富 不需要中央控制站 可持续发展潜力大 易于与Internet连接
11/13
1.3 常见工业控制网络
图6 实例4
12/13
1.3 常见工业控制网络
新型控制网络技术－工业无线通信
8/13
1.3 常见工业控制网络
与传统的控制设备相比，FCS有如下特点：
全数字化 可实现分布式测量与控制 双向的数据传输 自诊断 节省布线及控制室空间 仪表功能的多重化 开放性 互操作性 智能化与自治性
9/13
1.3 常见工业控制网络
工业以太网是指在工业环境的自动化控制及过程控制 中应用以太网的相关组件及技术。工业以太网会采用 TCP/IP 协议，和 IEEE802.3 标准兼容，但在应用层会加入 各自特有的协议。
7/13
1.3 常见工业控制网络
现场总线—Fieldbus Control System
现场总线是一种应用于生产现场，在现场设备之间、现场 设备与控制装置之间实现双向、串行、多节点数字通信的 技术。它由 IEC （国际电工技术委员会）的国际标准化小 组SC65C/WG6定义。
图4 现场总线的体系结构
工业控制网络技术基础
03 工业控制网络的架构与设 计
网络架构选择
星型结构
以中央控制器为核心，其他设 备与中央控制器直接相连，结 构简单，容易实现，但扩展性
差。
环型结构
设备互联构成闭环，数据传输 方向单一，可靠性较高，但扩 展困难，容易出现单点故障。
网状结构
设备之间有多条路径相连，数 据传输灵活，可实现路径优化 ，但配置复杂，成本较高。
树型结构
层次化设计，类似于组织结构 ，易于管理和维护，扩展性好
，适用于大规模网络。
网络拓扑结构
总线型拓扑
星型拓扑
所有设备连接在一条总线上， 结构简单，成本低，但可连 接设备数量有限，传输距离 受限。
以中央设备为核心，其他设 备与中央设备直接相连，易 于扩展和维护，但中央设备 负担较重。
环型拓扑
设备互联构成闭环，数据传 输方向单一，可靠性较高， 但扩展困难，容易出现单点 故障。
工业控制网络技术为智能制造提供了高效、可靠和实时的信息传输，使得生产过程中的各种 数据能够及时反馈给管理者和操作员，以便快速做出决策和调整。
智能制造中的工业控制网络技术还支持自动化生产线和智能设备的集成，提高了生产线的协 同作业能力，减少了人工干预，降低了生产成本。
工业自动化
工业控制网络技术使得自动化设备和系统能够相互连 接和协同工作，实现了对整个生产过程的精确控制和 优化。这有助于提高生产效率、减少能耗和降低生产 成本。
工业控制网络技术基础
目录
• 工业控制网络概述 • 工业控制网络的核心技术 • 工业控制网络的架构与设计 • 工业控制网络的应用场景 • 工业控制网络的未来发展
01 工业控制网络概述
定义与特点
定义
工业控制网络是一种专为工业自动化 应用设计的网络技术，用于连接各种 工业设备、传感器和执行器，实现实 时数据传输和控制。
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。
第一章 工业控制网络概述
1、工业企业网的产生和发展背景
目前，企业网己渗透到国民经济的各个领域，它的发展和应用， 对企业的产业结构、产品结构、经营管理方式将产生变革性的影 响 它也将成为衡量一个企业科技水平和综合力量的重要标志 企业网的应用不仅可以改造传统产业，提高产品的附加值，而且 对推动企业的发展，促进产业经济信息化也将起到关键性的作用 在各类企业中应用企业网技术将是我国应该长期坚持的方针，企 业网在企业的生存和发展中占有重要的战略地位 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，企业的需要呼唤着企业网的产生和发展
需求背景
在当前市场经济条件下，企业要实现管理现代化，要 在激烈的市场竞争中求得生存和发展,就必须善于收集信 息、处理信息、利用信息，开发信息资源。(企业信息化)
在一个企业的管理过程中，信息是企业预测的基础 ,预测必须以 信息为起点和终点，才能进行分析、演绎和逻辑推理，并进而得 到有用的信息 信息又是企业决策的前提，要使决策者做出正确并切实可行的决 策，就必须及时掌握全面可靠的信息 信息也是指挥和控制生产经营活动的依据，从一定意义上说，企 业生产经营活动的好坏在于管理者驾驭信息能力的强弱 现代社会，充分有效地利用信息资源是一个组织取得成功的重要 条件 企业网作为企业的信息基础设施恰恰适应了这种需要，能够满足 企业对信息的获取、分析和决策的要求
ERP将企业内部所有资源整合在一起，对采购、生产、 成本、库存、分销、运输、财务、人力资源进行规划，从而 达到最佳资源组合，取得最佳效益。ERP, （ Enterprise Resource Planning）的合理运用已经改变了企业运作的面貌。 ERP通过运用最佳业务制度规范（business practice）以及集 成企业关键业务流程(business processes)来发问和提高企业利 润，市场需求反应速度和企业。
工业控制网络的体系结构及标准
工业控制网络的体系结构及标准1.0 工业控制网络的发展历程机械式/液动式仪表缺点：仪表体积较大，只能实现就地检测、记录和简单的控制，适合单机控制年代：20世纪30年代气动式仪表使用统一的压力信号，带远程发送器，能在远距离外的二次仪表上重现读数，从而能集中在中心控制室进行检测、记录和控制年代：20世纪30年代末和40年代初电动仪表使用4-20mA电流环模拟信号缺点：线缆较多年代：20世纪50年代CCS（ComputerControl System）中央控制计算机系统包括2种类型：SCADA（SupervisoryControl and Data Acquisition）监视控制与计算机采集系统?DDL（Direct Digital Control）直接数字控制系统年代：约1962年特点：控制集中，危险集中，对中央控制计算机要求高DCS（DistributedControl System）集散控制系统/分散控制系统/分布式控制系统是相对于集中式控制系统而言的一种新型计算机控制系统，它是在集中式控制系统的基础上发展、演变而来的年代：约1976年FCS（FieldbusControl System）现场总线控制系统年代：约1972年总结（FCS产生的原因）：?生产力水平的发展所要求；?由简到繁、再由繁到简的螺旋式上升发展过程。
1.1 现场总线的概念国际电工委员会制定的国际标准IEC61158对现场总线（fieldbus）的定义是：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。
第2版（Ed2.0）IEC61158-2用于工业控制系统中的现场总线标准——第2部分：物理层规范（Physical Layer Specification）与服务定义（Server definition）又进一步指出：现场总线是一种用于底层工业控制和测量设备，如变送器（transducers）、执行器（actuators）和本地控制器（local controllers）之间的数字式、串行、多点通信的数据总线。
工业控制网络发展历程
工业控制网络发展历程
工业控制网络是指用于工业自动化系统的网络通信技术和协议。
它的发展历程可以追溯到上世纪60年代。
在早期，工业自动化系统主要采用闭环控制，即不需要网络通信的传统控制方式。
然而，随着自动化系统规模的不断扩大和技术要求的提高，工业控制网络应运而生。
上世纪70年代，以计算机为核心的自动化系统逐渐出现，从
而对网络通信提出了更高的要求。
当时主要采用串行通信和专用的传输介质，如RS-232电缆和光纤等。
但由于通信速度慢、信号干扰大等问题，限制了网络的扩展和应用范围。
上世纪80年代中期，以太网技术开始应用于工业自动化领域，标志着工业控制网络迈向了一个新的阶段。
以太网通过使用标准的网络通信协议和电缆，实现了高速、可靠的数据传输。
这使得工业自动化系统可以更加灵活地进行远程监控和控制。
随后，随着工业控制需求的不断增加，一些专用的工业以太网标准相继出现。
例如，Modbus TCP和PROFINET等工业以太
网协议，它们在以太网基础上对实时性、可靠性和安全性进行了优化，更适合工业自动化应用的特殊需求。
另外，随着物联网技术的快速发展，工业控制网络也开始与互联网相融合。
通过将工业控制网络与云计算、大数据分析等技术结合，实现了对工业设备的远程监控和故障预测，进一步提高了生产效率和质量。
总之，工业控制网络经过了从闭环控制到串行通信，再到以太网和工业以太网的演进过程。
它为工业自动化系统的发展提供了强大的支持，为实现智能制造和工业互联网奠定了基础。
工业控制网络发展历程
工业控制网络发展历程工业控制网络是指用于工业自动化过程中的数据通信和控制的网络。
随着信息技术的不断发展，工业控制网络也在不断进步和完善。
本文将从最早的电报系统开始介绍工业控制网络的发展历程。
工业控制网络的发展可以追溯到19世纪末的电报系统。
当时工业生产的数据传输主要依靠电报线路传输，通过电报机发送和接收信息，来实现远程控制。
但由于当时通信技术的限制，电报系统的速度较慢，只能传输简单的文本信息。
到了20世纪，随着电子技术的不断发展，出现了更先进的数据传输手段。
最早的工业控制网络可以追溯到20世纪50年代的模拟信号传输系统。
该系统使用模拟信号传输数据，通过模拟调制和解调来实现数据的传输和控制。
这种模拟信号传输系统具有速度快、传输距离远的优点，但受到了传输质量不稳定、容易受到干扰等问题的限制。
20世纪60年代至70年代，随着半导体技术和计算机技术的发展，数字信号传输技术开始应用于工业控制网络中。
这种数字信号传输系统使用二进制数字信号来传输数据，通信速度更快，传输质量更稳定。
并且通过将计算机与控制设备相连接，可以实现更复杂的数据处理和控制操作。
到了20世纪90年代，以太网技术开始应用于工业控制网络中。
以太网不仅具有传输速度快、容量大的特点，还可以支持多种协议和多种网络设备的连接。
这使得工业控制网络具有了更高的灵活性和可扩展性。
近年来，工业控制网络的发展又呈现出一些新的特点。
首先是无线通信技术的应用。
通过无线通信技术，工业控制网络可以实现更广范围的通信和控制，同时也方便了工业设备的布置和维护。
其次是工业物联网的兴起。
工业物联网通过将传感器、执行器和网络技术结合起来，实现对工业设备的实时监测和控制。
这使得工业控制网络更加智能化和自动化。
总之，工业控制网络的发展经历了从模拟信号传输到数字信号传输，再到以太网和无线通信技术的应用。
随着信息技术的不断进步，工业控制网络的功能和性能也不断提升，为工业自动化提供了强有力的支撑。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
工业控制系统的网络化发展及现状研究发布: 2009-10-26 | 作者: | 来源:0引言随着计算机技术、通信技术和控制技术的发展，传统的控制领域正经历着一场前所未有的变革，开始向网络化方向发展。
控制系统的结构从最初的CCS（计算机集中控制系统），到第二代的DCS（分散控制系统），发展到现在流行的FCS（现场总线控制系统）[1]。
对诸如图像、语音信号等大数据量、高速率传输的要求，又催生了当前在商业领域风靡的以太网与控制网络的结合。
这股工业控制系统网络化浪潮又将诸如嵌入式技术、多标准工业控制网络互联、无线技术等多种当今流行技术融合进来，从而拓展了工业控制领域的发展空间，带来新的发展机遇。
1计算机控制系统的发展计算机及网络技术与控制系统的发展有着紧密的联系。
最早在50年代中后期，计算机就已经被应用到控制系统中。
60年代初，出现了由计算机完全替代模拟控制的控制系统，被称为直接数字控制（DirectDigitalControl,DDC）。
70年代中期，随着微处理器的出现，计算机控制系统进入一个新的快速发展的时期，1975年世界上第一套以微处理为基础的分散式计算机控制系统问世，它以多台微处理器共同分散控制，并通过数据通信网络实现集中管理，被称为集散控制系统（DistributedControlSystem,DCS）。
进入80年代以后，人们利用微处理器和一些外围电路构成了数字式仪表以取代模拟仪表，这种DDC的控制方式提高了系统的控制精度和控制的灵活性，而且在多回路的巡回采样及控制中具有传统模拟仪表无法比拟的性能价格比。
80年代中后期，随着工业系统的日益复杂，控制回路的进一步增多，单一的DDC 控制系统已经不能满足现场的生产控制要求和生产工作的管理要求，同时中小型计算机和微机的性能价格比有了很大提高。
于是，由中小型计算机和微机共同作用的分层控制系统得到大量应用。
进入90年代以后，由于计算机网络技术的迅猛发展，使得DCS系统得到进一步发展，提高了系统的可靠性和可维护性，在今天的工业控制领域DCS仍然占据着主导地位，但是DCS不具备开放性，布线复杂，费用较高，不同厂家产品的集成存在很大困难。
从八十年代后期开始，由于大规模集成电路的发展，许多传感器、执行机构、驱动装置等现场设备智能化，人们便开始寻求用一根通信电缆将具有统一的通信协议通信接口的现场设备连接起来，在设备层传递的不再是I/O（4～20mA/24VDC）信号，而是数字信号，这就是现场总线。
由于它解决了网络控制系统的自身可靠性和开放性问题，现场总线技术逐渐成为了计算机控制系统的发展趋势。
从那时起，一些发达的工业国家和跨国工业公司都纷纷推出自己的现场总线标准和相关产品，形成了群雄逐鹿之势。
2信息网络与控制系统的关系从发展历程看，信息网络体系结构的发展与控制系统结构的发展有相似之处。
企业信息网络的发展大体经历了如下几个发展阶段：①基于主机的集中模式由功能强大的主机完成几乎所有的计算和处理任务，用户和主机的交互很少。
②基于工作组的分层结构微机和局域网技术的发展使工作性质相近的人员组成群体，共享某些公共资源，用户之间的交流和协作得到了加强。
③基于Internet/Intranet/Extranet的网络化企业组织计算机网络技术的发展使它成为现代信息技术的主流，特别是Internet的发展和普及应用使它成为公认的未来全球信息基础设施的雏形。
采用Internet成熟的技术和标准，人们提出了Intranet和Extranet的概念，分别用于企业内部网和企业外联网的实现，于是便形成了以Intranet为中心，以Extranet为补充，依托于Internet的新一代企业信息基础设施（企业网）。
计算机控制系统也是经历了集中控制、分层控制、基于现场总线的网络控制等几个发展阶段，它们的发展过程是非常相似的。
随着企业信息网络的深入应用与日臻完善，现场控制信息进入信息网络实现实时监控是必然的趋势。
为提高企业的社会效益和经济效益，许多企业都在尽力建立全方位的管理信息系统，它必须包括生产现场的实时数据信息，以确保实时掌握生产过程的运行状态，使企业管理决策科学化，达到生产、经营、管理的最优化状态。
信息一控制一体化将为实现企业综合自动化CIPA（computerintegratedplantautomation）和企业信息化创造有利条件。
企业信息网络与控制系统在体系结构发展过程上的相似性不是偶然的。
在计算机控制系统的发展过程中，每一种结构的控制系统的出现总是滞后于相应计算机技术的发展。
实际上，大多数情况下，正是在计算机领域一种新技术出现以后，人们才开始研究如何将这种新技术应用于控制领域。
鉴于两种应用环境的差异，其中的技术细节作了适当修改和补充，但关键技术的原理及实现上，它们有许多共同的地方。
正是由于二者在发展过程中的这种关系，使得实现信息一控制一体化成为可能。
3现场总线技术的研究现状在40年代，过程控制是基于3～15PSI的气动标准信号。
其后，由于4～20mA 模拟信号的使用，使得模拟控制器得到了广泛应用，但是并不是所有的传感仪表和驱动装置都使用统一的4～20mA信号。
70年代，由于在检测、模拟控制和逻辑控制领域率先使用了计算机，从而产生了集中控制。
进入80年代，由于微处理器的出现，促使工业仪表进入了数字化和智能化的时代，4～20mA模拟信号传输逐步被数字化通信代替，加之分布式控制以及网络技术的迅速发展，促进了控制、调度、优化、决策等功能一体化的发展。
然而由于检测、变送、执行等机构大都采用模拟信号连接，其传送方式是一对一结构，这使得接线复杂，工程费用高，维护困难，而信号传输精度底，易受干扰，仪表互换性差，这都阻碍了上层系统的功能发挥。
另一方面，由于智能仪表的功能远远超过了现场模拟仪表，如对量程和零点进行远方设定，仪表工作状态实现自诊断，能进行多参数测量和对环境影响的补偿等。
由此可见，智能仪表和控制系统的发展，都要求上层系统和现场仪表实现数字通信。
为了克服DCS系统的技术瓶颈,进一步满足现场的需要,现场总线技术应运而生,它实际上是连接现场智能设备和自动化控制设备的双向串行、数字式、多节点通信网络,也被称为现场底层设备控制网络（INFRANET）。
和Internet、Intranet等类型的信息网络不同,控制网络直接面向生产过程,因此要求很高的实时性、可靠性、资料完整性和可用性。
为满足这些特性,现场总线对标准的网络协议作了简化,省略了一些中间层,只包括ISO/OSI7层模型中的3层：物理层、数据链路层和应用层。
现场总线在发展的最初,各个公司都提出自己的现场总线协议。
IEC组织于1999年12月31日投票,确定了8大总线作为国际现场总线标准,其中包括CANBus、ProfitBus、InterBus-S、ModBus、FOUNDA-TIONFieldbus等等。
而在此基础上形成了新的现场总线控制系统（FieldbusControlSystemFCS）。
它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、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3层：设备层、控制层和信息层。
虽然现场总线技术发展非常迅速,但也存在许多问题,制约其应用范围的进一步扩大。
（1）首先是现场总线的选择。
虽然目前IEC组织已达成了国际总线标准,但总线种类仍然过多,而每种现场总线都有自己最合适的应用领域,如何在实际中根据应用对象,将不同层次的现场总线组合使用,使系统的各部分都选择最合适的现场总线,对用户来说,仍然是比较棘手的问题。
（2）系统的集成问题。
由于实际应用中一个系统很可能采用多种形式的现场总线,因此如何把工业控制网络与数据网络进行无缝的集成,从而使整个系统实现管控一体化,是关键环节。
现场总线系统在设计网络布局时,不仅要考虑各现场节点的距离,还要考虑现场节点之间的功能关系、信息在网络上的流动情况等。
由于智能化现场仪表的功能很强,因此许多仪表会有同样的功能块,组态时选哪个功能块是要仔细考虑的;要使网络上的信息流动最小化。
同时通信参数的组态也很重要,要在系统的实时性与网络效率之间做好平衡。
（3）存在技术瓶颈问题[2]。
主要表现在：a.当总线电缆截断时,整个系统有可能瘫痪。
用户希望这时系统的效能可以降低,但不能崩溃,这一点目前许多现场总线不能保证。
b.本安防爆理论的制约。
现有的防爆规定限制总线的长度和总线上负载的数量。
这就是限制了现场总线节省线缆优点的发挥。
目前各国都在对现场总线本质安全概念（FISCO）理论加强研究,争取有所突破。
C.系统组态参数过分复杂。
现场总线的组态参数很多,不容易掌握,但组态参数设定得好坏,对系统性能影响很大。
4以太控制网络控制网络的发展,其基本趋势是逐渐趋向于开放性、透明的通讯协议。
上述出现的问题,根本原因在于现场总线的开放性是有条件的、不彻底的。
以太网具有传输速度高、低耗、易于安装和兼容性好等方面的优势,由于它支持几乎所有流行的网络协议,所以在商业系统中被广泛采用。
近些年来,随着网络技术的发展,以太网进入了控制领域,形成了新型的以太网控制网络技术。
这主要是由于工业自动化系统向分布化、智能化控制方面发展,开放的、透明的通讯协议是必然的要求。
目前的现场总线由于种类繁多,互不兼容,尚不能满足这一要求。
而以太网的TCP/IP协议的开放性使得在工控领域通讯这一关键环节具有无可比拟的优势。
5目前存在的问题通常我们考虑将控制系统网络化，主要将网络化与现场总线联系在一起。
目前在控制领域较有影响的现场总线系统有：FF、LonWorks、Profibus、CAN、HART，以及RS485的总线网络等。
现场总线基金会己经制定的统一标准（（FF），其慢速总线标准Hl已得到通过成为国际标准，其高速总线标准H2还在制订中。
但是由于商业利润、技术垄断等原因，目前现场总线产品仍然是百花齐放的局面，这对降低系统成本，扩大应用范围产生不利影响。
以太网已经得到广泛应用，目前主流产品的速度己经达到100Mbps，千兆以太网也己经投入使用，其网络产品和软件发展速度很快。
以太网以成本低、组网方便、软硬件丰富、可靠性高等特点得到了广泛的认可。
Internet飞速发展的主要原因在于以太网和TCP/IP协议的广泛应用，TCP/IP协议是极其灵活的，几乎所有的网络底层技术都可用于传输TCP/IP的通信。
应用TCP/IP 的以太网已经成为最流行的分组交换局域网技术，同时也是最具开放性的网络技术。
由此，我们考虑将Internet及其相关技术集成到现有控制系统中，利用Internet 上开放的、并且己经成熟的技术对现有的控制系统进行升级改造，加快工业企业的信息一控制一体化进程，不失为一种较为可行的问题解决方案。