控制网络技术PPT课件
合集下载
《网络技术及应用》课件
ERA
什么是网络技术
01
定义
网络技术是一种将计算机、终端设备、应用程序和数据等资源通过通信
链路连接起来，实现信息交换、资源共享和协同工作的技术。
02 03
组成要素
网络技术主要由硬件、软件、协议和通信链路等组成，其中硬件包括路 由器、交换机、网关等设备，软件包括操作系统、应用软件等，协议则 是实现不同设备之间通信的规则和标准。
04
互联网接入技术
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW
ERA
ADSL与光纤接入
ADSL（非对称数字用户线）
利用现有的电话线进行宽带数据传输，上行和下行带宽不对称，适合家庭和小 型企业使用。
光纤接入
利用光纤作为传输介质，提供高速、大容量的数据传输，是未来互联网接入的 主要发展方向。
以太网帧结构
以太网帧是数据传输的基本单位，它由目标地址、源地址、类型/ 长度、数据和校验和等部分组成。
以太网标准
以太网标准包括10BASE5、10BASE2、10BASE-T和100BASE-TX等 ，分别支持不同的传输速率和距离。
无线局域网（WLAN）
WLAN概述
无线局域网是一种利用无线通信技术构建的局域网，它具 有移动性强、灵活部署等优点。
随着数据传输速率的不断提高，出现 了光纤、宽带、无线等技术，推动了 高速网络技术的发展。
开放式标准化网络
20世纪80年代，随着TCP/IP协议的广 泛应用，互联网逐渐形成，并逐步发 展成为一个全球性的开放式标准化网 络。
网络技术的应用场景
办公自动化
通过网络技术实现企业 内部信息的快速传递和 共享，提高工作效率。
THANKS
感谢观看
什么是网络技术
01
定义
网络技术是一种将计算机、终端设备、应用程序和数据等资源通过通信
链路连接起来，实现信息交换、资源共享和协同工作的技术。
02 03
组成要素
网络技术主要由硬件、软件、协议和通信链路等组成，其中硬件包括路 由器、交换机、网关等设备，软件包括操作系统、应用软件等，协议则 是实现不同设备之间通信的规则和标准。
04
互联网接入技术
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW
ERA
ADSL与光纤接入
ADSL（非对称数字用户线）
利用现有的电话线进行宽带数据传输，上行和下行带宽不对称，适合家庭和小 型企业使用。
光纤接入
利用光纤作为传输介质，提供高速、大容量的数据传输，是未来互联网接入的 主要发展方向。
以太网帧结构
以太网帧是数据传输的基本单位，它由目标地址、源地址、类型/ 长度、数据和校验和等部分组成。
以太网标准
以太网标准包括10BASE5、10BASE2、10BASE-T和100BASE-TX等 ，分别支持不同的传输速率和距离。
无线局域网（WLAN）
WLAN概述
无线局域网是一种利用无线通信技术构建的局域网，它具 有移动性强、灵活部署等优点。
随着数据传输速率的不断提高，出现 了光纤、宽带、无线等技术，推动了 高速网络技术的发展。
开放式标准化网络
20世纪80年代，随着TCP/IP协议的广 泛应用，互联网逐渐形成，并逐步发 展成为一个全球性的开放式标准化网 络。
网络技术的应用场景
办公自动化
通过网络技术实现企业 内部信息的快速传递和 共享，提高工作效率。
THANKS
感谢观看
《控制技术 》课件
传感器的种类繁多，如温度传感器、 压力传感器、位移传感器和速度传感 器等。
被控对象
01
被控对象是控制系统所要控制的 设备或过程，可以是机械系统、 电气系统、液压系统或气动系统 等。
02
被控对象的特性对控制系统的设 计具有重要影响，需要充分了解 被控对象的物理特性和动态特性 。
反馈回路
反馈回路是控制系统的重要组成部分 ，它通过将传感器的检测信号反馈给 控制器，实现系统的闭环控制。
系统调试
对控制系统进行全面的调试，包括功能调试、性能测 试等，确保系统正常运行。
调试工具
使用各种调试工具，如示波器、逻辑分析仪、仿真软 件等。
控制系统的维护与优化
系统维护
定期对控制系统进行维护，包括硬件设备的清洁、检查、更换等 ，确保系统稳定运行。
系统优化
根据实际运行情况，对控制系统进行优化，包括参数调整、算法 改进等，提高系统性能。
详细描述
控制系统分析是评估控制系统性能的重要环节，它通过分析系统的动态特性来 评估其性能。控制系统分析的主要目的是确定系统的稳定性，以及系统对外部 扰动的响应。常用的分析方法包括时域分析和频域分析。
控制系统设计
总结词
控制系统设计是根据系统分析和性能要 求，设计合适的控制策略以满足系统性 能要求的过程。
稳定性的判定方法
03
通过计算系统的极点或特征根，判断其是否位于复平面的左半
部分。
准确性
01
02
03
准确性的定义
准确性是指控制系统在稳 态下，输出量能够跟踪输 入量的能力。
准确性的评价指标
误差、稳态误差和无差度 。
提高准确性的方法
通过调整控制器的参数， 改善系统的动态性能和静 态性能。
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
网络 ppt课件
电子邮件还支持多种附件格式，如文档、图片、音频和视频等，方便用户传递各种 类型的信息。
电子邮件的垃圾邮件过滤功能可以帮助用户过滤掉不必要的广告和垃圾邮件，提高 邮件的安全性和可靠性。
搜索引擎
1
搜索引擎是网络应用中不可或缺的一部分，它可 以帮助用户快速找到所需的信息和资源。
2
搜索引擎通过爬取互联网上的网页和信息，建立 索引数据库，使用户能够通过关键词搜索找到相 关的网页和资源。
络技术。
物联网技术的特点
物联网技术具有全面感知、可靠传 输、智能处理等特点。
物联网技术的应用
物联网技术广泛应用于智能家居、 智能交通、智能农业等领域。
CHAPTER 05
网络伦理与法规
网络隐私保护
隐私权
PPT课件中不应包含他人 的个人信息，如姓名、地 址、电话号码等，以保护 个人隐私权。
匿名化处理
保持联系。
社交媒体还支持多种平台和设备 ，如手机、平板电脑和电脑等， 方便用户随时随地与他人保持联
系。
在线购物与电子商务
在线购物和电子商务已成为现代人购物的重要方式之一，它方便快捷， 省时省力。
在线购物和电子商务提供了多种商品和服务，如服装、电子产品、家居 用品等，方便用户购买所需商品。
在线购物和电子商务还支持多种支付方式，如支付宝、微信支付等，方 便用户完成支付操作。同时，它还提供了多种优惠活动和服务，如优惠 券、积分兑换等，吸引用户进行购物。
对于一些需要公开的数据 ，应进行匿名化处理，去 除个人标识信息，以保护 个人隐私。
访问权限控制
对于一些敏感信息，应设 置访问权限，限制访问者 范围，避免信息泄露。
网络版权保护
版权声明
在PPT课件中应明确版权归属，标明版权信息，以 避免版权纠纷。
电子邮件的垃圾邮件过滤功能可以帮助用户过滤掉不必要的广告和垃圾邮件，提高 邮件的安全性和可靠性。
搜索引擎
1
搜索引擎是网络应用中不可或缺的一部分，它可 以帮助用户快速找到所需的信息和资源。
2
搜索引擎通过爬取互联网上的网页和信息，建立 索引数据库，使用户能够通过关键词搜索找到相 关的网页和资源。
络技术。
物联网技术的特点
物联网技术具有全面感知、可靠传 输、智能处理等特点。
物联网技术的应用
物联网技术广泛应用于智能家居、 智能交通、智能农业等领域。
CHAPTER 05
网络伦理与法规
网络隐私保护
隐私权
PPT课件中不应包含他人 的个人信息，如姓名、地 址、电话号码等，以保护 个人隐私权。
匿名化处理
保持联系。
社交媒体还支持多种平台和设备 ，如手机、平板电脑和电脑等， 方便用户随时随地与他人保持联
系。
在线购物与电子商务
在线购物和电子商务已成为现代人购物的重要方式之一，它方便快捷， 省时省力。
在线购物和电子商务提供了多种商品和服务，如服装、电子产品、家居 用品等，方便用户购买所需商品。
在线购物和电子商务还支持多种支付方式，如支付宝、微信支付等，方 便用户完成支付操作。同时，它还提供了多种优惠活动和服务，如优惠 券、积分兑换等，吸引用户进行购物。
对于一些需要公开的数据 ，应进行匿名化处理，去 除个人标识信息，以保护 个人隐私。
访问权限控制
对于一些敏感信息，应设 置访问权限，限制访问者 范围，避免信息泄露。
网络版权保护
版权声明
在PPT课件中应明确版权归属，标明版权信息，以 避免版权纠纷。
《控制技术》课件
控制对象
需要进行控制的物理系统或过程，如水 位、温度等。
执行机构
根据控制器输出的信号，执行控制操作 的机械、电气或液压设备。
控制系统的工作原理
系统建模
通过数学模型描述控制对象及其环境，以便进行控 制器设计和系统分析。
控制器设计
根据系统模型和控制目标，设计合适的控制器结构 和参数。
控制器参数调整
通过试验和优化方法，调整控制器参数以达到最佳 控制效果。
人工智能技术的发展将带来更智能的控制系统，实现更高级的自动化。
2 互联网和物联网的应用
互联网和物联网的发展将使控制系统更加连接和智能化，实现远程监控和控制。
3 系统趋向智能化、网络化、集成化
未来的控制系统将更加智能、网络化和集成化，提供更多功能和可扩展性。
结论
1 控制技术的重要性和发展前景
控制技术在现代社会中扮演着重要的角色，其发展前景广阔。
2 推进控制技术的发展的建议
加强技术研发、加大人才培养和加强合作是推进控制技术发展的关键。
3 展望未来，控制技术的发展方向
未来控制技术将向智能化、网络化、集成化等方向发展，助力社会的持续进步。
《控制技术》PPT课件
控制技术是指通过调节、控制和稳定系统的各种参数和条件，使系统能够按 照既定要求和目标进行正常运行和工作的一门技术。本课件将介绍控制技术 的概念、应用领域、分类以及系统组成和工作原理。
什么是控制技术
1 控制技术的概念
控制技术是通过调节系统参数和条件，使系统按照预定目标运行的技术。
数字控制和模拟控制
数字控制使用数字信号进行 控制，模拟控制使用模拟信 号进行控制。
静态控制和动态控制
静态控制是在系统稳定时进 行控制，动态控制是在系统 运行时不断调整参数实现控 制。
计算机网络管理技术课件
2
SNMP协议的对象、操作和消息格式
SN M P使用OID标识网络设备和变量，支持Get、S et、Trap 等操作，消息区别
SN M Pv3加强了安全性和密码协议，支持用户认证、访问控制等功能，与 SN M Pv2c相比更安全和功能更强大。
计算机网络管理技术ppt 课件
计算机网络管理技术是指对计算机网络进行维护、监控和控制的技术手段。 本课程将介绍网络管理的概念、体系结构以及关键技术。
什么是计算机网络管理技术
计算机网络管理技术是对计算机网络进行维护、监控和控制的技术手段。它 涉及网络设备的配置、性能监测、故障排除和安全管理等方面。
网络管理的重要性
结语
网络管理在今天的信息化建设中扮演着重要的角色。它对于确保网络安全、提高业务效率以及推动数字化转型 具有重要的支撑作用。未来，网络管理将继续发展，适应新的技术和挑战。
网络性能管理
网络性能管理是指通过监控和优化网络资源，提高网络传输速度和响应时间，确保网络的高效运行。
网络故障管理
网络故障管理是指对网络故障进行监测、诊断和修复的过程，旨在降低故障 对网络的影响，减少业务中断时间。
网络安全管理
网络安全管理是对网络进行安全防护的过程，包括身份验证、访问控制、漏洞修复、数据加密等措施，保护网 络免受恶意攻击。
网络管理对于保证计算机网络的稳定运行和提高业务效率至关重要。它可以 帮助管理员及时发现和解决网络问题，确保网络的可靠性和安全性。
网络管理的目标
1 效率
提高网络资源的利用率，优化网络性能，减少资源浪费。
2 稳定性
确保网络的稳定运行，减少网络故障和中断时间。
3 安全性
保护网络系统和数据的安全，防止网络攻击和威胁。
《网络技术》PPT课件
25
NAT技术的基本原理
NAT就是将网络地址从一个地址空间转换到另外一个 地址空间的一个行为。
NAT的类型
NAT（Network Address Translation）
转换后，一个本地IP地址对应一个全局IP地址
NAPT （Network Address Port Translation）
多个VLAN信息
➢ 2.实现同一VLAN跨越不同的交换机
要求Trunk至少要 100M。
18.02.2022
第7章 网络技术 计算机网络
15
802.1q工作原理
Tag标签
数据帧
交换机1
交换机2
A
B
➢802.1q数据帧只在交换机的trunk链路上传输， 对于用户是完全透明的。
➢默认条件下，Trunk上会转发交换机上存在的所 有VLAN的数据。
跨交换机VLAN实现机制 实例
Sw itchA
Sw itchB
F 0 /2 3 F 0 /2 3 F0/5 F0/10 F0/15 F0/20
PC1
PC2
PC3
PC4
PC1 PC2 PC3 PC4
18.02.2022
第7章 网络技术 计算机网络
12
VLAN端口：Port VLAN
F0/1 F0/2 F0/3
168.168.12.1
192.168.12.3
Web服务
内部本地地址：端口 内部全局地址:端口 192.168.12.2:1024 200.168.12.2:1024 192.168.12.3:1222 200.168.12.2:1222
外部全局地址:端口 168.168.12.1：23 168.168.12.1：24
工业控制网络05-PPT精选
图 总装生产线现场总线控制系统
哈工大网络与电气智能化研究所 18
基金会现场总线
1994 年 6 月 ， 现 场 总 线 的 两 大 国 际 组 织 ISP （Interoperable System Protocol）和北美World FIP (World Factory Instrumentation Protocol) 组织正式 合 并 ， 产 生 了 现 场 总 线 基 金 会 （ Fieldbus Foundation）。 现场总线基金会是由国际上100多家主要的控制 和检测仪表厂家以及最终用户组成的非营利性中 立组织。其宗旨是开发适应于过程控制、开放、 可相互操作、标准的现场总线。它同时符合IEC （国际电工委员会）标准及ISA（美国仪器仪表学 会）的SP50标准，在国际上具有广泛的代表性。
其体系结构与拓扑结构分别如图5-1、图5-2所 示。ControlNet支持冗余方式，如图5-3所示。
哈工大网络与电气智能化研究所 11
ControlNet
图5-1 ControlNet体系结构
哈工大网络与电气智能化研究所 12
ControlNet
图5-2 ControlNet拓扑结构
哈工大网络与电气智能化研究所 13
哈工大网络与电气智能化研究所 9
ControlNet
ControlNet突出优点 ：
（3）先进的生产者/消费者网络模型，最大 限度地优化了带宽的利用率，并可构成多主、 主/从、对等的通信结构；媒体访问算法确 保了控制信息传送时间的准确性。
（4）ControlNet具有灵活的安装选择，可使 用各种标准的低价同轴电缆，也可使用具有 强抗干扰性和本征安全性的光纤，并支持媒 体冗余方式。
哈工大网络与电气智能化研究所 10
哈工大网络与电气智能化研究所 18
基金会现场总线
1994 年 6 月 ， 现 场 总 线 的 两 大 国 际 组 织 ISP （Interoperable System Protocol）和北美World FIP (World Factory Instrumentation Protocol) 组织正式 合 并 ， 产 生 了 现 场 总 线 基 金 会 （ Fieldbus Foundation）。 现场总线基金会是由国际上100多家主要的控制 和检测仪表厂家以及最终用户组成的非营利性中 立组织。其宗旨是开发适应于过程控制、开放、 可相互操作、标准的现场总线。它同时符合IEC （国际电工委员会）标准及ISA（美国仪器仪表学 会）的SP50标准，在国际上具有广泛的代表性。
其体系结构与拓扑结构分别如图5-1、图5-2所 示。ControlNet支持冗余方式，如图5-3所示。
哈工大网络与电气智能化研究所 11
ControlNet
图5-1 ControlNet体系结构
哈工大网络与电气智能化研究所 12
ControlNet
图5-2 ControlNet拓扑结构
哈工大网络与电气智能化研究所 13
哈工大网络与电气智能化研究所 9
ControlNet
ControlNet突出优点 ：
（3）先进的生产者/消费者网络模型，最大 限度地优化了带宽的利用率，并可构成多主、 主/从、对等的通信结构；媒体访问算法确 保了控制信息传送时间的准确性。
（4）ControlNet具有灵活的安装选择，可使 用各种标准的低价同轴电缆，也可使用具有 强抗干扰性和本征安全性的光纤，并支持媒 体冗余方式。
哈工大网络与电气智能化研究所 10
工业控制网络技术培训讲义PPT课件( 41页)
application software is written independently from the type of controller
OperatorIT
Historian (Information
Manager)
the drivers still exist, but the clients do not see them anymore
•系统的分散性 •系统的开放性 •产品的互操作性 •环境的适应性 •使用的经济性 •维护的简易性 •系统的可靠性
几种有影响的现场总线
(1)CAN总线
CAN是德国Bosch公司从20世纪80年代初为解决现代汽车中众多的控制与测试仪器之间 的数据交换而开发的一种串行数据通信协议。
(2)LonWorks控制网络和Lon总线
操作站 高速数据通道
监控机
数据采集装置
过程控制单元
其基本结构由监控机、操作 站、数据采集装置、过程控 制单元及高速数据通道等5部 分组成。
第二代DCS的基本结构
•第二代DCS的基本结构
主计算机
操作站
LLAANN
子
系
网关
统
网关
一般工业网
组成：
系统管理站 (1)局部网络 (LAN) ； (2)节点工作站，即指过程控制单元(PCU)； (3)中央操作站，它是挂接在LAN上的节点 工作站，负责对全系统的信息进行综合管 理，是系统的主操作站；
给定
检测
DDC计算机 控制
生产过程
图 SCC系统原理图
8
计算机工业网络基础
• 网络协议及其层次结构
在通信网络中，对所有的节点来说，它们都要共享网络中 的资源或相互之间要进行信息交换，但由于连接到网上的计算 机或设备可能出自不同的生产厂家，型号也不尽相同，再加上 软硬件的差异，这些都给节点之间的通信带来了困难。因此在 通信网络中所有“成员”必须遵循某种相互都能接受的一组规 则，以便实现彼此的通信和资源共享。这些规则的集合称为网 络协议。在计算机网络中各终端用户之间，用户与资源之间或 资源与资源之间的对话与合作必须按照预先规定的协议进行。
计算机网络原理与应用PPT第7章 网络管理技术
2020/9/23
1. 系统的功能。即一个网络管理系统应具有哪些功能。 2. 网络资源的表示。网络管理很大一部分是对网络中资源 的管理。网络中的资源就是指网络中的硬件、软件以及所提供的 服务等。而一个网络管理系统必须在系统中将它们表示出来，才 能对其进行管理。 3. 网络管理信息的表示。网络管理系统对网络的管理主要 靠系统中网络管理信息的传递来实现。网络管理信息应如何表示、 怎样传递、传送的协议是什么?这都是一个网络管理系统必须考 虑的问题。 4. 系统的结构。即网络管理系统的结构是怎样的。
2020/9/23
一般，网络故障管理包括故障检测、隔离和纠正三方面，具体 应包括以下典型功能：
– 维护并检查错误日志； – 接受错误检测报告并做出响应； – 跟踪、辨认错误； – 执行诊断测试； – 纠正错误。 – 对网络故障的检测依据，是对网络组成部件状态的监测。不
严重的简单故障通常被记录在错误日志中，并不作特别处理； 而严重一些的故障则需要通知网络管理器，即所谓的“警 报”。 一般网络管理器应根据有关信息对警报进行处理，排 除故障。当故障比较复杂时，网络管理器应能执行一些诊断 测试来辨别故障原因。
– 创建、删除、控制安全服务和机制； – 与安全相关信息的分布； – 与安全相关事件的报告。
2020/9/23
7.3 网络管理的协议原理
要进行网络管理，网络管理器首先要获取网络中各被管设 备的运行状态数据。这些数据的获取与传输是通过网络管理协议 来实现的。网络管理协议是综合网络管理系统中最重要的部分， 它定义了网络管理器与被管设备间的通信方法。在网络管理协议 产生以前的相当长的时间里，管理者要学习各种从不同网络设备 获取数据的方法。因为各个生产厂家使用专用的方法收集数据， 相同功能的设备，不同的生产厂商提供的数据采集方法可能大相 径庭。因此，制定一个网络管理协议的行业标准非常重要。基于 这种需要，逐渐地形成如下几种常用的网络管理协议标准。
1. 系统的功能。即一个网络管理系统应具有哪些功能。 2. 网络资源的表示。网络管理很大一部分是对网络中资源 的管理。网络中的资源就是指网络中的硬件、软件以及所提供的 服务等。而一个网络管理系统必须在系统中将它们表示出来，才 能对其进行管理。 3. 网络管理信息的表示。网络管理系统对网络的管理主要 靠系统中网络管理信息的传递来实现。网络管理信息应如何表示、 怎样传递、传送的协议是什么?这都是一个网络管理系统必须考 虑的问题。 4. 系统的结构。即网络管理系统的结构是怎样的。
2020/9/23
一般，网络故障管理包括故障检测、隔离和纠正三方面，具体 应包括以下典型功能：
– 维护并检查错误日志； – 接受错误检测报告并做出响应； – 跟踪、辨认错误； – 执行诊断测试； – 纠正错误。 – 对网络故障的检测依据，是对网络组成部件状态的监测。不
严重的简单故障通常被记录在错误日志中，并不作特别处理； 而严重一些的故障则需要通知网络管理器，即所谓的“警 报”。 一般网络管理器应根据有关信息对警报进行处理，排 除故障。当故障比较复杂时，网络管理器应能执行一些诊断 测试来辨别故障原因。
– 创建、删除、控制安全服务和机制； – 与安全相关信息的分布； – 与安全相关事件的报告。
2020/9/23
7.3 网络管理的协议原理
要进行网络管理，网络管理器首先要获取网络中各被管设 备的运行状态数据。这些数据的获取与传输是通过网络管理协议 来实现的。网络管理协议是综合网络管理系统中最重要的部分， 它定义了网络管理器与被管设备间的通信方法。在网络管理协议 产生以前的相当长的时间里，管理者要学习各种从不同网络设备 获取数据的方法。因为各个生产厂家使用专用的方法收集数据， 相同功能的设备，不同的生产厂商提供的数据采集方法可能大相 径庭。因此，制定一个网络管理协议的行业标准非常重要。基于 这种需要，逐渐地形成如下几种常用的网络管理协议标准。
2.10控制网络与信息网络
3．开放嵌入式控制网络系统 (openEmbeddedDevicesControlNetworkSystem) 控制系统采用统一的网络协议和结构模型。TCP江P协议是一 个跨平台的通信协议族，能方便地实现异种机互联，它促使 计算机信息网络及intenet的飞速发展。工业以太网、光纤网 络和更高性能处理器的出现使得TCP/IP协议有可能应用于实 时测控系统中，从而导致了开放嵌入式控制网络系统的产生。 测控仪表和家庭智能化领域己经出现了小型嵌入式设备以 TCP/IP协议连网的应用。这种控制系统模式借助局域网和互 连网使得遥感、遥控成为可能。 但是应该看到，目前绝大多数实时控制还是在隔离或封闭网 段上实现，真正跨网络的远程实时控制还没有出现;‘统一应用 层协议的制定还有待时日;大量设备上网导致IP地址资源的不 足也将是一个严重问题。解决问题的办法存在于:继续提高网 络速度，增加微处理器运算能力，完成TCP/IP协议软件的小 型化，尽快以IPv6替代IPv4扩展IP资源。
4．采用数据库访问技术实现 当控制网络采用以太局域网时,控制网络中的工作 站可采用Windows 操作系统平台。信息网络一般采 用开发数据库系统,这样可以方便地通过数据库访问 技术实现控制网络和信息网络的集成。信息网络Int ranet 的一个浏览器接入控制网络,通过Web 技术,该 浏览器可与信息网络数据库进行动态的、交互式的 信息交换,实现控制网络和信息网络的集成。
2.10 控制网络技术与信息网络
1控制网络及控制网络系统的定义 控制网络(Control NetWork)，是面向复杂分布 式控制应用或控制对象，采用计算机和网络通讯技术， 在各个功能模块化的控制节点或子系统间传递控制和 管理信息，完成复杂的整体控制功能，从而形成的数 字通信网络。 控制网络系统(Control NetWork System)，是由 控制网络结合相应控制策略和方法所形成的分布式网 络化控制系统。
- 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)。
第10章控制网络技术
⑶令牌总线
令牌总线方式主要用于总线形式或树 形网络结构中。受令牌环的影响，它把总 线或树形传输介质上的各个结点形成一个 逻辑环，即人为地给各结点规定一个顺序 （例如，可按各结点号的大小排列）。逻 辑环中的控制方式类同于令牌环。不同的 是令牌总线中，信息可以双向传送、任何 结点都能“听到”其它结点发出的信息。
图10.3 网络拓扑结构
第10章控制网络技术
⑴星形结构。星形的中心结点是主结点，它接 受各分散结点的信息再转发给相应结点，具有 中继交换和数据处理功能。
⑵环形结构。其各结点通过环接连于一条首尾 相连的闭合环形通信线路中，环网中，数据按 事先规定好的方向从一个结点单项传送到另一 个结点。
⑶总线形。在总线形结构中，各节点接口，通 过一条或几条通信线路与公共总线连接。其任 何结点的信息都可以沿着总线传输，并且能被 总线中的任何一结点所接收。
第10章控制网络技术
与此同时，开放性、分散化和低成本 也是工业控制网络另外重要的三大特征。 即工业控制网络应该: ① 具有较好的响应实时性 ② 高可靠性 ③ 力求简洁 ④ 开放性要好
第10章控制网络技术
10.1.3 控制网络的类型
从工业自动化与信息化层次模型来说，控制 网络可分为面向设备的现场总线控制网络与面向 自动化的主干控制网络。在主干控制网络中，现 场总线作为主干网络的一个接入节点。
从网络的组网技术来分，控制网络通常有两 类：共享式控制网络与交换式控制网络。控制网 络的类型及其相互关系如图10.2所示。
第10章控制网络技术
共享式控制网络 分布式控制网络
CAN
HART
现场总线控制网络
交换式控制网络
FF
LonWorks
Profibus
图10.2 控制网络的类型及其相互关系
第10章控制网络技术
主要内容
• 工业控制网络概述 • 控制网络技术基础 • 工业以太网 • 现场总线技术 • 集散控制系统
第10章控制网络技术
10.1工业控制网络概述
10.1.1 企业信息化与自动化
工业控制网络作为工业企业综合自动
化系统的基础,从结构上看可分为3 个层次,
即管理层、控制层和现场设备层,如图10.1
所示。
企业网
管理层
工业局域网
控制层
工业控制网络
设备层
图10.1 企业综合自动化系统结构层次示意图
第10章控制网络技术
最上层的是企业信息管理网络，它主
要用于企业的生产调度、计划、销售、库 存、财务、人事以及企业的经营管理等方 面信息的传输。
中间的过程监控网络主要用于将采集
到的现场信息置入实时数据库，进行先进 控制与优化计算、集中显示、过程数据的 动态趋势与历史数据查询、报表打印。
最底层的现场设备层网络则主要用于 控制系统中大量现场设备之间测量与控制 信息以及其他信息(如变送器的零点漂移、 执行机构的阀门开度状态、故障诊断信息 等) 的传输。
第10章控制网络技术
10.1.2 控制网络的特点
工业控制网络作为一种特殊的网络，直接面 向生产过程，肩负着工业生产运行一线测量与 控制信息传输的特殊任务，并产生或引发物质 或能量的运动和转换，因此它通常应满足强实 时性、高可靠性、恶劣的工业现场环境适应性、 总线供电等特殊要求和特点。
第10章控制网络技术
⑵令牌环
令牌环全称是令牌通行环（Token Passing Ring），仅适用于环形网络结构。在这种方式中， 令牌是控制标志，网中只设一张令牌，只有获得 令牌的结点才能发送信息，发送完后，令牌又传 给相邻的另一结点。
令牌环的优点是能提供可调整的访问控制方 式，能提供优先权服务，有较强的实时性。缺点 是需要对令牌进行维护，且空闲令牌的丢失将会 降低环路的利用率；控制电路复杂。
10.2 控制网络技术基础
控制网络是一类特殊的局域网，它既 有局域网共同的基本特征，也有控制网络 固有的技术特征。控制网络的基本技术要 素包括：网络拓扑结构、介质访问控制技 术、差错控制技术。
为结点或站，结点 间的物理连接结构称为拓扑。通常有星形、 环形、总线形和树形拓扑结构，如图10.3 所示。
第10章控制网络技术
令牌总线具有如下优点：吞吐能力达，吞吐 量随数据传输速率的提高而增加；控制功能不随 电缆线长度的增加而减弱；不需冲突检测，故信 号电压可以有较大的动态范围；具有一定的实时 性。
可见，采用总线方式的网络的连网距离较 CSMA/CD及TOKEN RING方式的网络远。
令牌总线的重要缺点是结点获得令牌的时间 开销较大，一般一个结点都需要等待多次无效的 令牌传送后才能获得令牌 。
第10章控制网络技术
⑷树形结构。是分层结构，适用于分级管 理和控制系统。 上述四种网络结构中，总线形结构是
目前使用最广泛的结构，也是一种最传统 的主流网络结构，改种结构最适于信息管 理系统、办公室自动化系统、教学系统等 领域的应用。
实际组建网时，其网络结构不一定仅 限于其中的某一种，通常是几种结构的综 合。
第10章控制网络技术
⑴冲突监测的载波侦听多路访问 （CSMA/CD）
CSMA/CD是由Xerox公司提出，又称随机访 问技术或争用技术。主要用于总线形和树形网络 结构。该控制方法的工作原理是：当某一结点要 发送信息时，首先要侦听网络中有无其他结点正 发送信息，若没有则立即发送；否则，即网络中 以有某结点发送信息（信道被占用），该结点就 须等待一段时间，再侦听，直至信道空闲，开始 发送。载波侦听多路访问是指多个结点共同使用 同一条线路，任何结点发送信息前都必须先检查 网络的线路是否有信息传输。
第10章控制网络技术
10.2.2介质访问控制技术
在局部网络中，由于各结点通过公共传输通 路传输信息，因此任何一个物理信道在某一时间 段内只能为一个节点服务，即被某结点占用来传 输信息，这就产生了如何合理使用信道、合理分 配信道的问题，各结点能充分利用信道的空间时 间传送信息，而不至于发生各信息间的互相冲突。 传输访问控制方式的功能就是合理解决信道的分 配。目前常用的传输访问控制方式有三种：冲突 检测的载波侦听多路访问（CSMA/CD）；令牌 环（Token Ring）；令牌总线（Token Bus）。
⑶令牌总线
令牌总线方式主要用于总线形式或树 形网络结构中。受令牌环的影响，它把总 线或树形传输介质上的各个结点形成一个 逻辑环，即人为地给各结点规定一个顺序 （例如，可按各结点号的大小排列）。逻 辑环中的控制方式类同于令牌环。不同的 是令牌总线中，信息可以双向传送、任何 结点都能“听到”其它结点发出的信息。
图10.3 网络拓扑结构
第10章控制网络技术
⑴星形结构。星形的中心结点是主结点，它接 受各分散结点的信息再转发给相应结点，具有 中继交换和数据处理功能。
⑵环形结构。其各结点通过环接连于一条首尾 相连的闭合环形通信线路中，环网中，数据按 事先规定好的方向从一个结点单项传送到另一 个结点。
⑶总线形。在总线形结构中，各节点接口，通 过一条或几条通信线路与公共总线连接。其任 何结点的信息都可以沿着总线传输，并且能被 总线中的任何一结点所接收。
第10章控制网络技术
与此同时，开放性、分散化和低成本 也是工业控制网络另外重要的三大特征。 即工业控制网络应该: ① 具有较好的响应实时性 ② 高可靠性 ③ 力求简洁 ④ 开放性要好
第10章控制网络技术
10.1.3 控制网络的类型
从工业自动化与信息化层次模型来说，控制 网络可分为面向设备的现场总线控制网络与面向 自动化的主干控制网络。在主干控制网络中，现 场总线作为主干网络的一个接入节点。
从网络的组网技术来分，控制网络通常有两 类：共享式控制网络与交换式控制网络。控制网 络的类型及其相互关系如图10.2所示。
第10章控制网络技术
共享式控制网络 分布式控制网络
CAN
HART
现场总线控制网络
交换式控制网络
FF
LonWorks
Profibus
图10.2 控制网络的类型及其相互关系
第10章控制网络技术
主要内容
• 工业控制网络概述 • 控制网络技术基础 • 工业以太网 • 现场总线技术 • 集散控制系统
第10章控制网络技术
10.1工业控制网络概述
10.1.1 企业信息化与自动化
工业控制网络作为工业企业综合自动
化系统的基础,从结构上看可分为3 个层次,
即管理层、控制层和现场设备层,如图10.1
所示。
企业网
管理层
工业局域网
控制层
工业控制网络
设备层
图10.1 企业综合自动化系统结构层次示意图
第10章控制网络技术
最上层的是企业信息管理网络，它主
要用于企业的生产调度、计划、销售、库 存、财务、人事以及企业的经营管理等方 面信息的传输。
中间的过程监控网络主要用于将采集
到的现场信息置入实时数据库，进行先进 控制与优化计算、集中显示、过程数据的 动态趋势与历史数据查询、报表打印。
最底层的现场设备层网络则主要用于 控制系统中大量现场设备之间测量与控制 信息以及其他信息(如变送器的零点漂移、 执行机构的阀门开度状态、故障诊断信息 等) 的传输。
第10章控制网络技术
10.1.2 控制网络的特点
工业控制网络作为一种特殊的网络，直接面 向生产过程，肩负着工业生产运行一线测量与 控制信息传输的特殊任务，并产生或引发物质 或能量的运动和转换，因此它通常应满足强实 时性、高可靠性、恶劣的工业现场环境适应性、 总线供电等特殊要求和特点。
第10章控制网络技术
⑵令牌环
令牌环全称是令牌通行环（Token Passing Ring），仅适用于环形网络结构。在这种方式中， 令牌是控制标志，网中只设一张令牌，只有获得 令牌的结点才能发送信息，发送完后，令牌又传 给相邻的另一结点。
令牌环的优点是能提供可调整的访问控制方 式，能提供优先权服务，有较强的实时性。缺点 是需要对令牌进行维护，且空闲令牌的丢失将会 降低环路的利用率；控制电路复杂。
10.2 控制网络技术基础
控制网络是一类特殊的局域网，它既 有局域网共同的基本特征，也有控制网络 固有的技术特征。控制网络的基本技术要 素包括：网络拓扑结构、介质访问控制技 术、差错控制技术。
为结点或站，结点 间的物理连接结构称为拓扑。通常有星形、 环形、总线形和树形拓扑结构，如图10.3 所示。
第10章控制网络技术
令牌总线具有如下优点：吞吐能力达，吞吐 量随数据传输速率的提高而增加；控制功能不随 电缆线长度的增加而减弱；不需冲突检测，故信 号电压可以有较大的动态范围；具有一定的实时 性。
可见，采用总线方式的网络的连网距离较 CSMA/CD及TOKEN RING方式的网络远。
令牌总线的重要缺点是结点获得令牌的时间 开销较大，一般一个结点都需要等待多次无效的 令牌传送后才能获得令牌 。
第10章控制网络技术
⑷树形结构。是分层结构，适用于分级管 理和控制系统。 上述四种网络结构中，总线形结构是
目前使用最广泛的结构，也是一种最传统 的主流网络结构，改种结构最适于信息管 理系统、办公室自动化系统、教学系统等 领域的应用。
实际组建网时，其网络结构不一定仅 限于其中的某一种，通常是几种结构的综 合。
第10章控制网络技术
⑴冲突监测的载波侦听多路访问 （CSMA/CD）
CSMA/CD是由Xerox公司提出，又称随机访 问技术或争用技术。主要用于总线形和树形网络 结构。该控制方法的工作原理是：当某一结点要 发送信息时，首先要侦听网络中有无其他结点正 发送信息，若没有则立即发送；否则，即网络中 以有某结点发送信息（信道被占用），该结点就 须等待一段时间，再侦听，直至信道空闲，开始 发送。载波侦听多路访问是指多个结点共同使用 同一条线路，任何结点发送信息前都必须先检查 网络的线路是否有信息传输。
第10章控制网络技术
10.2.2介质访问控制技术
在局部网络中，由于各结点通过公共传输通 路传输信息，因此任何一个物理信道在某一时间 段内只能为一个节点服务，即被某结点占用来传 输信息，这就产生了如何合理使用信道、合理分 配信道的问题，各结点能充分利用信道的空间时 间传送信息，而不至于发生各信息间的互相冲突。 传输访问控制方式的功能就是合理解决信道的分 配。目前常用的传输访问控制方式有三种：冲突 检测的载波侦听多路访问（CSMA/CD）；令牌 环（Token Ring）；令牌总线（Token Bus）。