工业通信与网络技术1
工业控制网络与通信技术考核试卷
D. SCADA系统
二、多选题（本题共20小题，每小题1.5分，共30分，在每小题给出的四个选项中，至少有一项是符合题目要求的）
1.工业控制网络的通信协议主要包括以下哪些？（）
A. Modbus
B. Profinet
C. HTTP
D. OPC
2.工业控制网络的物理层介质主要包括以下哪些？（）
A.交换机
B.路由器
C.集线器
D.网桥
10.以下哪种技术可实现工业控制网络的远程监控？（）
A. VPN
B. DNS
C. DHCP
D. FTP
11.在工业控制网络中，以下哪种通信方式适用于传输距离较近的场景？（）
A.光纤通信
B.无线通信
C.有线通信
D.同轴电缆通信
12.关于工业控制网络的可靠性，以下哪项描述是正确的？（）
8.工业控制网络的冗余设计是为了提高网络的传输速率。（）
9.工业控制网络的远程监控可以通过公共互联网实现。（）
10.在工业控制网络中，所有的智能设备都可以直接与上级系统进行通信。（）
五、主观题（本题共4小题，每题5分，共20分）
1.请简述工业控制网络与普通数据网络的主要区别，并说明工业控制网络在实时性、可靠性和安全性方面的要求。
B. CAN
C. DeviceNet
D. TCP/IP
9.以下哪些技术可以用于工业控制网络的远程访问？（）
A. VPN
B. SSH
C. Telnet
D. VNC
10.工业控制网络中的时间同步技术主要包括以下哪些？（）
A. NTP
B. IEEE 1588
C. SNTP
D. GPS
工业数据通信和控制网络(现场总线)
工业数据通信和控制网络（现场总线）现场总线技术现场总线控制系统（简称FCS）其结构模式为“工作站――现场总线智能仪表”二层结构，成本低、可靠性高，可实现真正的开放式互连系统结构。
操作站LANH2H1服务器H1现场总线现场设备124H1网桥H1H132现场设备H1现场总线现场总线FCS控制层32现场设备原理图控制系统应用图示例使用控制系统分布确定现场总线的接线H1现场总线#3网段控制室PCGreenLiquorStorageLT111LT112H1现场总线#2网段LT101Re-BurnedPurchasedLimeLimeDT109FT11019SC11124IP102IP104AIP104BCoolerSC11225SC1102320FT102AT10321TT104HeaterCV-101A/OAT106AT107AAT107BLT108SC10822H1现场总线#1网段TT105现场总线定义现场总线是连接智能现场设备和自动化系统的数字式、双向传输、多分支结构的通信网络。
它的关键标志是能支持双向、多节点、总线式的全数字通讯。
网络节点网络体系包括IPC、PLC以及各种智能化的现场控制设备基于统一、规范的通信协议通过同一总线实现相互间的数据传输与信息共享位于生产控制的底层网络结构通信总线在现场设备中的延伸现场总线的发展1996年到1998年，国际性组织FF（现场总线基金会）和PNO（Profibus国际组织）先后发布了适于过程自动化的现场总线标准H1、H2（HSE）和Profibus-PA,H1和PA都在实际工程中开始应用。
1999年底，包含8种现场总线标准在内的国际标准IEC-61158开始生效，除H1、HSE和PA外，还有WorldFIP、Interbus、ControlNet、P-NET、SwiftNet等五种。
Profibus较适合于工厂自动化，CAN适用于汽车工业，FF总线(FoundationFieldbus)主要适用于过程控制现场总线的网络结构现场总线的星形网络结构现场总线的网络结构特点Ethernet/HighwayFiledbusIPC、PLC。
工业通信网络的无线传输与覆盖方案
工业通信网络的无线传输与覆盖方案工业通信网络的无线传输与覆盖方案是指针对工业领域中的通信需求，设计和实施无线传输技术以实现远程数据传输和覆盖不同工业场景的方案。
随着工业自动化的推进和智能制造的不断发展，工业通信网络的无线传输与覆盖方案越来越重要。
一、无线传输技术简介工业通信网络的无线传输与覆盖方案主要依赖于无线通信技术，其中包括以下几种常见的无线传输技术：1. Wi-FiWi-Fi是一种常见的无线局域网技术，适用于小范围内的数据传输。
它具有较高的传输速率和较低的延迟，适用于一些对实时性要求较高的工业应用场景。
2. 蓝牙蓝牙技术主要用于短距离无线传输，适用于设备之间的快速数据交换。
在工业领域中，蓝牙技术可以用于连接传感器、执行器等设备，实现数据采集和控制。
3. ZigBeeZigBee是一种低功耗、低数据传输率的无线传输技术，适用于大规模传感器网络的建设，对电池寿命要求较高。
4. LoRaLoRa是一种长距离、低功耗的无线传输技术，适用于大范围的数据传输，具有广阔的应用前景。
在工业通信网络中，LoRa可以用于实现跨区域的数据传输和远程监控。
5. 5G随着5G技术的不断发展和商用化，5G无线通信将在工业通信网络中扮演越来越重要的角色。
5G技术提供了高速、低延迟和大容量的传输，能够满足工业场景中对高可靠性和低时延的要求。
二、工业通信网络的无线传输方案基于上述无线传输技术，可以针对不同的工业通信需求设计出相应的无线传输方案。
1. 小范围内的数据传输对于小范围内的数据传输，如车间内的数据采集与传输，可以采用Wi-Fi技术。
通过在车间内布设Wi-Fi热点，数据采集设备可以连接到热点实现数据上传。
同时，可使用分散的Wi-Fi信号覆盖整个车间，确保数据传输的可靠性和稳定性。
2. 设备之间的快速数据交换某些工业场景中，需要设备之间进行快速的数据交换，如机器人控制系统。
此时可以采用蓝牙技术，将机器人和控制系统通过蓝牙模块进行连接，实现实时的数据传输和控制指令的下发。
2016年工业网络与通信技术复习题11.25
网络控制系统复习题一，填空题1.现场总线PROFIBUS决定数据通信的是(主站)PROFIBUS-PA总线两端各有一个（无源的总线终端器）MBP数据传输技术可以用于（PROFIBUS-FMS、PROFIBUS-DP、PROFIBUS-PA）S7-300CPU最多可以扩展到（8）个模板。
2.主站发送同步命令后,将所编址的(从站的输出数据)锁定在当前状态下. 在一条总线上的设备比经过网桥或路由的设备具有( 更好的)实时性。
3.主站发送锁定命令后,将(从站的输入数据)锁定在当前状态下。
4 PROFIBUS协议主要由3部分组成 DP, PA, FMS。
5 MPI网络的通信速率为：19.2 kbit/s-12Mbit/s。
6.利用OLM模块（只支持总线型、冗余环型、星型）网络拓朴结构.发送同步命令后,将所编址的(从站的输出数据)锁定在当前在的状态下。
7.一个S7-300在最多可以有一个主机架和(3)扩展机架FC和FB的临时变量存储在系统的( 本地数据堆栈)中PROFIBUS总线每个段上最多可接多少个站（ 32）。
8.PROFIBUS-DP用了OSI模型中的( 第一、二层和用户接口)。
9. FB有静态变量存储在（背景数据块）中。
一个多主系统中,下面哪个说法正确(主站之间采用令牌方式 )。
RS485 的数据传输采用（NRZ(不归零）编码。
10. PROFINET是基于(工业以太网技术)的自动化总线标准。
局部符号可以在(对其进行定义的块)使用。
PROFIBUS－DP总线两端有（有源的总线终端电阻）每个数字量模块的地址寄存器自动按(4)个字节分配。
背景数据块可以被(所有块)使用。
11. PROFIBUS-DP总线站地址最大可为（126）。
一类主站典型的是（中央控制器）。
主站和从站之间循环通信采用（点对点）通信。
12 点对点连接，严格地来说，点对点连接并不是网络技术。
13 10Base-5使用粗同轴电缆，最大网段长度为500 米，基带传输方法。
工业通信网络13篇
工业通信网络1
工业通信网络1
工业通信网络是在工业自动化中起着重要作用的，它通过网络将生产现场与数据中心连接起来，并将数据传送到生产管理系统，从而提高生产效率，降低生产成本。
本文将从工业通信网络的作用、分类和发展趋势三个方面进行论述。
作用
工业通信网络的主要作用是实现工业自动化的监控与控制。
它可以将各个生产环节的数据采集、处理和控制集成在一个系统中，实现对生产全过程的实时监控和控制。
工业通信网络可以实现的功能有很多，比如：实时数据采集、故障诊断、远程控制、生产过程监控等。
分类
工业通信网络可以按照通信技术分类，分为有线网络和无线网络两大类。
有线网络主要包括以太网、Profibus、Modbus、CAN总线等，无线网络主要包括Wi-Fi、Zigbee、蓝牙等。
此外，还可以按照网络拓扑结构和通信协议进行分类。
发展趋势
随着工业自动化程度的不断提高，工业通信网络也在不断发展和完善。
未来，工业通信网络将会在以下几个方面有更多的应用：
1、智能化和虚拟化：随着物联网技术的发展，工业通信网络将会越来越智能化，并且向虚拟化方向发展，实现更加智能化和便捷的生产管理。
2、云计算：由于工业通信网络的数据量巨大，传统的数据存储和处理方式已经无法满足需求，因此，云计算技术的应用将会越来越广泛，同时也会成为未来一个重要的发展趋势。
3、安全性：随着工业信息化程度的不断提高，工业通信网络的安全性问题也日益引起人们的关注。
未来，将会有更多的安全技术应用于工业通信网络中，保护工业信息的安全。
总之，工业通信网络作为工业自动化的重要组成部分，将在未来得到更广泛的应用和发展。
工业网络与通信
工业网络与通信在当今的信息时代，网络和通信已经成为了人类社会发展的基石。
在工业领域，网络和通信也扮演着至关重要的角色，因为它们为工业生产提供了基础设施，承载着工业信息的传递和交流。
在本文中，我们将探讨工业网络和通信在工业生产中的应用、优点和挑战。
一、工业网络的应用工业网络是指为工业现场提供数据通信、生产管理和生产监控功能的网络系统。
它主要用于通过互联网或数据中心提供现场设备和监测系统的远程控制和管理功能。
工业网络的应用包括以下几个方面：1、自动化生产工业网络可以为自动化生产提供基础设施和支持。
自动化生产是一种利用自动控制技术对生产过程进行全面控制的生产方式。
通过工业网络，自动化设备可以获取实时数据，实现自动调整生产参数，提高生产效率和质量。
2、智能制造智能制造是基于信息技术、人工智能和自动化技术的智能制造系统。
工业网络作为智能制造的核心技术之一，可以连接各种智能设备和系统，实现实时数据交流和全面控制。
智能制造可以为企业节约成本、提高效率、降低风险和提高能力。
3、远程监控工业网络可以提供远程监控功能，实现对生产设备和系统的远程监控和管理。
通过网络，监控系统可以获取生产设备的实时数据，对设备的状态进行远程监控和调整。
这可以使企业实现快速响应、减少损失和提高安全性。
4、工业互联网工业互联网是以互联网为基础，以工业数据为中心，以智能制造为目标，将人、设备、系统和数据互相连接的数字化工业。
通过工业网络，工业互联网可以实现智能化制造、生产定制化和生产网络化等特点。
二、工业通信的优点工业通信是指那些用于从端点到端点传输消息和控制数据的技术。
它用于在不同设备之间进行信息的传递和交换。
工业通信的优点包括以下几个方面：1、快速性工业通信可以实现快速传输和交换数据，可以让企业及时获取实时数据和有关情况的反馈，对生产过程进行即时响应。
2、可靠性工业通信非常可靠，可以保证信息的传递和交换的安全性和准确性。
这可以让企业的生产过程更加可控和稳定。
工业网络通信
未来趋势
5G技术的 应用
未来趋势
5G技术具有高速、低延迟的特点，可以为工业网络通 信提供更好的支持
x
未来，5G技术将在工业领域得到广泛应用，实现更高 效、更稳定的数据传输和处理
未来趋势
边缘计算的发展
边缘计算是指将计算任务从数据 中心转移到设备端进行处理。在 工业领域，边缘计算可以提高数 据处理速度和效率，减少数据传 输延迟。未来，边缘计算将在工 业网络通信中发挥重要作用
最早的工业网络通信采用
B 有线通信方式，如RS-485、
CAN等
工业网络通信的发展经历
A
了多个阶段
随着技术的发展，无线
通信逐渐成为了主流，
C
如WiFi、ZigBee等
近年来，随着物联网技术
D
的发展，工业网络通信已
经进入了物联网时代，实
现了设备之间的互联互通
工业网络通信的应用场景
生产过程控制
工业网络通信的应用场景
工业网络通信的应用场景
数据传输
工业网络通信可以实现大量数据的传输和处理。在工业生产过程中，会产生大量的数据， 如生产数据、质量数据等。通过工业网络通信，可以将这些数据传输到数据中心进行分析 和处理，为决策提供支持 智能制造
工业网络通信的应用场景
智能制造是未来制造 业的发展方向。通过 工业网络通信，可以 实现设备之间的互联 互通，实现生产过程 的智能化控制。同时 ，工业网络通信还可 以实现设备的自适应 调整和优化，提高生 产效率和质量
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2
工业网络通信在生产过程 控制中发挥着重要作用
工业通信网络PPT课件
（4）服务器和客户端：服务器提供智能设备的相关数据，客户端则作为 数据使用方从服务器请求服务。即服务器总是等待客户端发出数据访问。
（5）编程通信和数据通信
编程通信：使用编程软件，通过各种网络，最终多S7-200的CPU进行各 种编程操作。
数据通信：S7-200PLC之间或与其他通信对象之间，进行数据通信的，
.
13
8.3 S7-200PLC通信网络概述
8.3.1西门子公司网络结构
.
14
8.3.2S7-200PLC支持的通信协议 1.通信协议及几个基本概念
1）通讯协议
协议类型
端口位置 接口类型 传输介质 通信速率bit/s
PPI
MPI PROFIBUSDP
S7协议 AS-i USS
EM241
CPU口 0/1
（5）带编程口的连接器提供方便的诊断和编程工具连
接接口。
.
21
8.3 S7-200PLC通信网络概述
8.3.3S7-200PLC通信接口及网络部件
3. 通信距离和中继器
1）网端通信最大长度
波特率 9.6k~187.5k
非隔离的PLC通信接口 中继器或EM277模块
50m
1000m
500k
不支持
400m
.
20
8.3 S7-200PLC通信网络概述
8.3.3S7-200PLC通信接口及网络部件
2. 网络连接器
•网络连接器的类型：
•网络连接器的优点：
（1）连接器中集成有终端电阻，可以方便地接入或去 除；
（2）可以快速方便地连接数据线和屏蔽线；
（3）提供独立的输入和输出电缆接口；
（4）当接入终端电阻时，输出电缆端自动隔离；
工业网络通信及组态技术 2-1
1
2
3
n
A1 B1
A2 B2
A1 B1
A2 B2
A1 B1
A2 B2
A1 B1
A2 B2
图2-5 总线型网络结构
（4）终端电阻和偏置电阻 一个正规的总线网络使用终端电阻和偏置电阻。在网络连接线非常短、临时
或实验室测试时也可以不使用终端和偏置电阻。 终端电阻：在线型网络两端（相距最远的两个通信端口上），并联在一对通
上述显示的内容将在你的项目中生成。
图2-11 生成子程序及符号表界面
（6）调用子程序“NET_EXE” 配置完NETR/NETW向导，需要在程序中调用向导生成的NETR/NETW参数化子 程序“NET_EXE”，如图2-12所示。调用子程序后生成下面的程序： a．必须用SM0.0来使能NETR/ NETW，以保证它的正常运行。 b．超时：0=不延时；1-36767=以秒为单位的超时延时时间。 c．周期参数，此参数在每次所有网络操作完成时切换其开关量状态。 d．此处是错误参数，0=无错误；1=错误。
图2-1测试 程序中调用网络子程序；I2.0、I2.1分 别为启动和停止的标志，使V1001.0和 V1001.1接通，作为启动信号和停止信 号发送给二号PLC；V2001.0为读取接 收二号PLC反馈的通信信号 。
图2-15所示为二号PLC通信测试程 序，接收到一号PLC发送的启动信号， 使二号PLC的输出端Q1.0输出指示； 接收到一号PLC发送的停止信号，使二 号PLC的输出端Q1.0停止输出指示； I2.0控制二号PLC发送反馈信号 V2001.0给一号PLC。
3 ） 去 除 PROFIBUS 电 缆 芯 线 外 的 保护层，将芯线按照相应的颜色标记插 入芯线锁，再把锁块用力压下，使内部 导体接触，如图2-4所示。应注意使电缆 剥出的屏蔽层与屏蔽连接压片接触。
工业通讯与网络习题
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10.1、 程 习题（一）判断题（每空 2 分，共 20分）工业控制网络是计算机网络技术、通信技术与控制技术相结合的产物。
（ ）模拟信号传输的优点是精度高，但易受干扰。
（ ） 实时性表现在对外部事件能及时地响应并做出相应的处理， 不丢失信息、 不延 误操作。
（ ） 现场总线是综合运用微处理器技术、 网络技术、 通信技术和自动控制技术的产 物。
（ 在涉及系统实际数据传送能力时，使用比特率。
（ 曼彻斯特码属于不归零码。
（ 基带网的线路工作方式一般只能为双工方式。
（ 网络层负责将逻辑地址和名字转化为物理地址，交给数据链路层处理。
（ 在异步 TDM 中，时间片是预先分配好的。
（ 共享式局域网是各站点共享传输媒介的带宽。
（ 选择题（每题 2 分，共 20分） 通信是两点或多点之间借助某种传输介质以（ ）形式进行信息交换的过 A 、十进制 C 、八进制 香农公式的正确表达方式是（ B 、二进制十六进制 D 、 ）。
A 、 B 、 C 、 D 、3、下述选项中不属于模拟数据编码方式的是（）。
A 、时间键控（ TSK ） B 、 幅移键控C 、频移键控（ FSK ） D 相移键控2、 ）。
4、下述选项中不属于 HART 通信协议层次的是 A 、物理层 C 、传输层 5、为了保持发送设备和接收设备的同步， A 、异步模式 B 、 C 、并行模式6、HART 通信协议支持的设备类型有（ A 、主设备C 、成组模式从设备B 、数据链路层 D 、应用层 HART 采用的通信模式是（ 同步模式串行模式 ）。
从设备 主设备、从设备、成组模式从设备 D 、 B 、 D 、 ）。
） ） ）） ）） ）27、下述选项中，不属于 HART 协议的三种帧的是（A 、主设备到从设备或成组模式从设备的帧B 、从设备到成组模式从设备的帧C 、从设备到主设备的帧D 、成组模式从设备到主设备的帧填空题（每空 1 分，共 20 分）供电。
工业通信网络1
工业通信网络1工业通信网络一般是指在现代工业领域中，通过网络技术进行信息传输的一种方式。
随着工业的不断发展，工厂和企业之间的交流变得越来越频繁，传统的通信方式已经不能满足日益增长的信息传输需求。
基于此背景，工业通信网络应运而生，成为了现代工业领域中极为重要的一项技术。
工业通信网络的主要作用，是实现工业生产过程中各种信息的传输，包括实时控制、监测数据、生产计划、质量检验等方面。
它可以将不同设备、系统和场站间的信息进行集成、共享，方便和优化生产流程。
同时，工业通信网络还可以监控生产中各个环节的状态，提高生产效率和安全性。
工业通信网络应用的领域非常广泛，包括制造业、交通运输、能源、石化、水利等。
例如，在制造业中，工业通信网络被广泛应用于生产线上，可以实现设备之间的协同工作、实时数据采集，提高生产效率和品质。
在能源和石化领域，工业通信网络可以监控生产过程和设备状态，提高生产安全性和效率。
在交通运输领域，工业通信网络可以实现车辆与基础设施之间的信息交互，提高交通流畅度和安全性。
在实际应用中，工业通信网络需要具备一系列的特点和优势。
首先，它需要具备高可靠性和可用性，以满足工业生产过程对数据传输的高要求。
同时，它还需要具备实时性和高速性，确保数据的及时可靠传输。
此外，工业通信网络还需要具有良好的扩展性和灵活性，可以根据不同工业应用的需求进行定制。
目前，工业通信网络的技术和标准已经比较成熟，主要包括以太网、工业以太网、CAN总线、DeviceNet、Modbus、Profibus等。
其中，以太网和工业以太网是目前应用最为广泛的两种技术，不仅能够实现高速、大容量的数据传输，而且还可以应用于不同领域的工业生产过程中。
当然，工业通信网络的应用仍面临一些挑战和问题。
例如，在网络安全方面，必须采取严格的安全措施，防止网络攻击和数据泄露；在设备兼容性方面，各种设备之间的兼容性也需要得到保障；在管理和维护方面，必须建立完善的管理和维护体系，及时处理设备故障和网络问题。
工业网络通信及组态技术--S7-1200与S7-300之间的以太网通信
图4-29 添加连接
图4-30 建立 S7 连接
“S7_Connection_1”为建立的连接，选中连接，在属性的“General”条目中定义连接对方 S7-1200PN 口的IP地 址，如下图4-31所示；
图4-31 定义连接对方的 IP 地址
定义通讯双方的 TSAP 号，如图4-32所示；连接 ID 号，如图4-33所示。 注意：S7-1200预留给S7连接两个TSAP地址：03.01和03.00
图4-22 建立 S7 连接
图4-23 定义连接对方的 IP 地址
定义通讯双方的 TSAP 号，如图4-24所示；连接 ID 号，如图4-25所示；注意：S7-300 预留给 S7 连接 TSAP 地址：03.02；如果通信伙伴是 S7-400 ，则要根据 CPU 槽位来决定 TSAP 地址,例如: CPU400 在 3 号槽，则 TSAP 地址为 03.03。
任务描述
（2）当S7-300作为客户端，S7-1200作为服务器，需在客户端单边 组态连接和编程，而作为服务器端的S7-1200只需准备好通信的数据 以及V4.0版本以上CPU需要激活连接机制。所完成的通信任务： ① S7-300 CPU 读取 S7-1200 CPU中 DB1 的数据到 S7-300 的 DB3 中。 ② S7-300 CPU 将本地 DB4 中的数据写到 S7-1200 CPU中 DB2 中。
图4-24 定义通讯双方的 TSAP 号 配置完网络连接，如图4-26所示，编译保存并下载。
图4-25 连接 ID 号 图4-26 通讯连接状态
（3）软件编程
在OB1中，从“Instruction” >“Communication” >“S7 Communication”下，调用 Get、Put 通信指令，创建接收和 发送数据块 DB3 和 DB4，定义成 101个字节的数组，程序调用如下图4-27所示。
工业通信与网络技术
工业通信与网络技术
10
1.2 滑动窗口流量控制
➢允许多个帧传送 ➢接收器分配W个帧的缓存 ➢发送器可以在没有确认的情况下发送W个帧 ➢每个帧都有序号标识 ➢ACK 包括下个希望接收的帧序号 ➢序号大小是受限的
工业通信与网络技术
6
Src
Frame Ack
Destn
Src
Destn
传播时延 > 传输时延
传输时延 > 传播时延
工业通信与网络技术
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大数据块分割成小数据块
缓存空间限制 及早发现传输错误
✓差错发生，重传的数据量也少 阻止一个站点长时间占用传输媒体
工业通信与网络技术
8
停止等待方式的链路利用率
➢链路的比特长度：当比特流完全占满整个链路时，链 路上的比特数量
一个比特经过链路从源点到终点所花的时间
工业通信与网络技术
3
帧传输模型
传输时延
✓
传播时延
工业通信与网络技术
4
传输时间与传播时间
➢传输时间（传输时延）— tframe 将一帧所有比特发送到传输媒体所花的时间 与帧的长度成正比 传输时间 = L / R L=以比特为单位的帧长度
➢传播时间(传播时延) — tprop 一个比特通过链路的时间 传播时间 = d / V d=以米为单位的链路距离 V=以m/s 为单位的传播速度
➢比特填充用于避免和包含 011111（0）10的数据
混淆
出现5个1插入一个附加0 有5个1的模式出现，检查下个比特 如果是0，则删除 如果是1且第7个比特是0，组合被认为是标志字段 如果后面两个比特都是1, 发送方指明异常中止
工业网络与通信
工业网络与通信一工业网络通信基础工业网络是指安装在工业生产环境中的一种全数字化、双向、多站的通信系统。
具体有以下三种类型：(1)专用、封闭型工业网络：该网络规范是由各公司自行研制，往往是针对某一特定应用领域而设，效率也是最高。
但在相互连接时就显得各项指标参差不齐，推广与维护都难以协调。
专用型工业网络有三个发展方向：①走向封闭系统，以保证市场占有率。
②走向开放型，使它成为标准。
③设计专用的Gateway与开放型网络连接。
(2)开放型工业网络：除了一些较简单的标准是无条件开放外，大部分是有条件开放，或仅对成员开放。
生产商必须成为该组织的成员，产品需经过该组织的测试、认证，方可在该工业网络系统中使用。
(3)标准工业网络：符合国际标准IEC61158、IEC62026、ISO11519或欧洲标准EN50170的工业网络，它们都会遵循ISO/OSI7层参考模型。
工业网络大都只使用物理层、数据链路层和应用层。
一般工业网络的制定是根据现有的通信界面，或是自己设计通信IC，然后再依据应用领域设定数据传输格式。
例如，DeviceNet的物理层与数据链路层是以CANbus为基础，再增加适用于一般I/O点应用的应用层规范。
目前IEC61158认可的八种工业现场总线标准分别是：Fieldbus Type1、Profibus、ControlNet、P-NET、Foundation Fieldbus、SwiftNet、WorldFIP和Interbus。
1 工业数据通信的技术组成和系统组成2 工业数据通信的传输过程二工业网络物理机构1 网络的传输媒介有线传输介质：双绞线、同轴电缆和光纤。
无线传输介质：无线电、微波、卫星、移动通信等各种通信介质。
2 工业通信网络的拓扑形式工业网络中的拓扑形式就是节点的互连形式。
常见的是：总线型、环形、星形和树形等。
(1)总线型：通过一条总线电缆作为传输介质，各节点通过接口接入总线。
是工业通信网络中最常用的一种拓扑形式。
工业网络通信及组态技术 1-1
二、I/O分配
表2 PLC1的I/O分配
输入 序号 输入信号
功能
输出 序号 输出信号
功能
1
I1.3
启动按钮SB1
1
Q0.4 PLC1发送信号给PLC2
2
I1.4 PLC1读取PLC2发送的信号 2
Q0.7
指示灯HL1
表3 PLC2的I/O分配
输入 序号 输入信号
任务实施
• 通信信号指向关系 • I/O分配 • 设计程序 • 下载与调试
机械工业出版社
一、I/O接口通信信号指向关系图
图1 I/O通信信号指向关系图
表1 I/O接口通信指向信号地址
I/O通信接口 I1.0 I1.4 Q0.4 Q0.5
Hale Waihona Puke 通信说明 PLC2读取PLC1发送来的信号 PLC1读取PLC2发送来的信号
1.程序下载
(2)通信参数设置
四、下载与调试
1.程序下载
(2)通信参数设置
四、下载与调试
1.程序下载
(2)通信参数设置
四、下载与调试
1.程序下载
(2)通信参数设置
四、下载与调试
1.程序下载
(2)通信参数设置
四、下载与调试
1.程序下载
(3)下载程序
四、下载与调试
1.程序下载
(3)下载程序
四、下载与调试
休息一下！
任务描述
机械工业出版社
因此，本任务在实施中需要在明确I/O信号指向关系后，设计PLC程序， 实现两台S7-200间两个数据信号的交换。 1）PLC1的输出端通过I/O接口通信，将其状态传递给PLC2的输入端， PLC2在接收到信号后实现其程序的运行。 2）PLC2的输出端通过I/O接口通信，将其状态传递给PLC1的输入端， PLC1在接收到信号后实现其程序的运行。
工业通信中的网络数据加密与安全传输
工业通信中的网络数据加密与安全传输工业通信是指将信息与控制信号在工业设备和系统之间进行传输和交换的过程。
随着信息技术的不断发展，工业通信的重要性也日益凸显。
然而，在数据传输过程中，数据的安全性一直是一个巨大的挑战。
工业通信中的网络数据加密与安全传输成为了保障工业系统稳定运行的关键。
一、工业通信中的数据加密技术数据加密是指通过一定的算法和密钥对数据进行转换，使得未经授权的人无法读取其中的内容。
在工业通信中，数据加密技术属于一种被广泛应用的手段，用于防止数据被黑客攻击和非法使用。
1. 对称加密算法对称加密算法是一种使用相同密钥进行加密和解密的算法。
在工业通信中，使用对称加密算法可以保证数据传输的高效性和实时性。
AES（Advanced Encryption Standard，高级加密标准）算法是一种常用的对称加密算法，其具有良好的安全性和高效性，被广泛应用于工业通信中。
2. 非对称加密算法非对称加密算法是一种使用公钥和私钥进行加密和解密的算法。
公钥用于加密数据，私钥用于解密数据。
在工业通信中，使用非对称加密算法可以保证数据传输的机密性和完整性。
RSA（Rivest-Shamir-Adleman）算法是一种常用的非对称加密算法，其具有较高的安全性和可靠性。
3. 数字证书数字证书是用于证明公钥拥有者身份的一种电子证书。
在工业通信中，使用数字证书可以确保通信双方的身份真实可信，避免数据被篡改和冒充。
数字证书通常由可信的第三方机构颁发，如权威的证书颁发机构（Certificate Authority）。
二、工业通信中的安全传输机制除了数据加密技术外，工业通信中还应采用一系列的安全传输机制，以保障数据的安全性和可靠性。
1. 防火墙防火墙是一种网络安全设备，用于监控和过滤网络流量，阻止未经授权的访问和攻击。
在工业通信中，通过配置和管理防火墙，可以有效地保护工业控制系统免受网络攻击的威胁。
2. 虚拟专用网络（VPN）虚拟专用网络是通过公共网络建立起一条安全的连接，实现远程访问和数据传输的安全性。
工业通信中的网络隔离与隔离技术分析
工业通信中的网络隔离与隔离技术分析工业通信网络在现代工业中起着至关重要的作用。
然而，由于工业环境的特殊性，网络通信往往面临一系列的挑战，如干扰、噪声、电磁辐射等。
为了确保网络的可靠性和安全性，网络隔离和隔离技术成为了工业通信网络中不可或缺的一环。
一、网络隔离的重要性与应用场景1.保护工业网络安全工业通信网络中存在不同的子系统和设备，其中一些设备可能涉及到关键的运行控制。
网络隔离可以有效地限制设备之间的互访，降低潜在的攻击风险，保护工业网络的安全性。
2.防止电气干扰在工业环境中，电气设备的运行可能会产生大量的干扰，对通信网络造成影响。
通过网络隔离，可以将干扰源与受干扰设备隔离开来，减少干扰对网络通信的干扰，提高通信质量和可靠性。
3.提高数据传输效率工业通信网络中存在不同的子网络，每个子网络可能有不同的通信需求和性能要求。
通过网络隔离，可以根据需求将网络资源进行优化配置，提高数据传输的效率和速度。
二、网络隔离技术的概览1.物理隔离技术物理隔离技术是一种通过物理手段将网络设备或系统进行隔离的方法。
例如，通过使用光纤作为传输介质，将网络设备之间的电气接地隔离开来，减少电磁干扰的影响。
2.逻辑隔离技术逻辑隔离技术是一种通过网络配置和管理手段来实现的方法。
通过设置不同的子网、VLAN、ACL等逻辑划分方式，将工业通信网络划分为多个隔离区域，从而实现不同子系统之间的逻辑隔离。
3.虚拟隔离技术虚拟隔离技术是一种通过虚拟化技术实现网络隔离的方法。
通过在物理网络之上创建虚拟网络，并对虚拟网络进行隔离策略的配置，实现不同子系统之间的网络隔离，提高网络的安全性和可靠性。
三、网络隔离技术的实践案例1.工业以太网隔离技术工业以太网隔离技术通过使用专用的隔离设备，将以太网实现电气隔离，从而减少干扰和提高通信可靠性。
同时，通过配置隔离设备的策略，实现逻辑隔离和安全隔离，保护工业网络的安全性。
2.工业无线网络隔离技术工业无线网络隔离技术主要通过物理隔离和逻辑隔离两种方式实现。
工业通信中的工业互联网与工业应用
工业通信中的工业互联网与工业应用工业通信是指在工业领域中，通过物联网技术实现设备、系统和人与人、人与机器之间的信息传递和数据交流。
而工业互联网作为一种重要的工业通信模式，在工业应用领域发挥着越来越重要的作用。
一、工业通信与工业互联网的关系工业通信作为一种传统的通信手段，主要用于实现控制系统、监视系统和数据采集系统之间的数据传输和信号交互。
而工业互联网则通过将传感器、智能设备、网络技术和云计算技术等融合在一起，实现了设备之间的连接和信息的交换，进一步提升了生产效率和管理水平。
工业互联网的本质是数据，通过数据的采集、传输和处理，实现设备、系统和人之间的无缝连接。
它可以实现设备的远程监控和管理，提供智能化的生产过程控制，帮助企业提高资源利用率和生产效率，降低生产成本。
二、工业互联网的应用场景1. 智能制造工业互联网在智能制造领域的应用非常广泛。
通过实时监控设备运行状态和生产数据，可以实现生产过程的可视化管理，提升生产线的效率和灵活性。
同时，通过大数据分析和人工智能技术，可以预测设备故障和生产异常，并及时采取措施，避免生产中断和资源浪费。
2. 物联网仓储和物流工业互联网在物联网仓储和物流领域也有着广泛的应用。
通过将仓库和物流设备与互联网相连接，可以实时跟踪货物的位置和状态，优化物流路径和运输方案，提高物流效率和提升客户满意度。
同时，通过对物流数据的监控和分析，可以实现仓储和物流过程的优化和智能化管理。
3. 能源监测与管理工业互联网在能源监测与管理领域也具有重要的应用价值。
通过对能源设备和能源消耗数据的实时监测和分析，可以帮助企业发现能源浪费和潜在的节能空间，制定切实可行的能源管理策略，降低能源成本，提高能源利用效率。
4. 智慧城市工业互联网在智慧城市建设中发挥着重要的作用。
通过将城市中的各种设备和系统进行连接和数据共享，可以实现城市交通、环境监测、公共安全等方面的智能化管理，提升城市的综合管理水平和居民的生活质量。
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– 一句话：数字式、开放性、分散性、互操作性与互 换性、对现场环境的适应性
优点： – (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)系统可靠性提高 (6)系统测量与控制精度提高 (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)设备配置、网络组态和系统集成方便自由 (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
– 包括2种类型：
• SCADA（Supervisory Control and Data Acquisition）监视控制与数据采集系统 • DDC（Direct Digital Control）直接数字控制系统
– 年代：约1962年
4、PLC（Programmable Logic Controllers） 可编程逻辑控制器
三种主流现场总线协议簇 六、现场总线的国际标准 1、制定标准的国际组织有：
– IEC（国际电工委员会） – ISO（国际标准化组织） – ITU（国际电信联盟）
2、IEC国际标准的制定过程
– – – – – – – 预备阶段 提案阶段 准备阶段 委员会阶段 征询意见阶段 批准阶段 出版阶段（标志：PPUB，即：Publication Issued， 出版发行即认为国际标准形成）
– 楼宇自动化
• 如：LonWorks
– 道路交通工具中用的
• 如：CAN、VAN
– 飞机上用的
• 如：SwiftNet
– 农业、养殖业中用的
• 如：P-Net
– 低压开关设备中用的
• 如：DeviceNet、AS-i等
3、按功能分层
信息层 EtherNet/IP HSE/H2 PROFInet/PROFIBUS-FMS 控制层 ControlNet H1 设备层 DeviceNet RA FF PROFIBUS-PA PROFIBUS-DP PROFIBUS
五、现场总线的分类 1、按传送的数据宽度划分
– 传感器网络：数据宽度为位（bit）
• 如：AS-i、Seriplex
– 设备总线：数据宽度为字节（byte）
• 如：Interbus、DeviceNet
– 全功能型总线：数据宽度为数据流或数据
2、按应用行业划分
– 过程控制用现场总线
• 如：FF、PROFIBUS-PA
控制器： 主站、从站
人机界面 ： 输入/输出设备 参数、命令、显示
离散量/ 模 拟 量 输入/输 出设备
指示灯： 状态指示
变送器 阀和交流驱动器： 操作员接口 ： 光电传感器： （传感器） 执行器，输出设备 输入操作命令 检测开关 ：输入设备
远程访问路由设备
显示工 作站
上位机：监控
三层网络
信 息 量 减 少
控制、网关
条形码识别器 ：输入设备 智能速度控制器 ：执行器
主机系统
以太网交换机
高速以太网 100Mbps
组态、监控 现场信息 控制信息
链接设备：核心 网桥、网关 时间发布 链路调度器
31.25kbps
FF HSE 网络架构（体系结构）
四、现场总线的特点及优点
特点： – (1)现场总线是现场通信网络 – (2)现场总线是数字通信网络 – (3)现场总线是开放互连网络 – (4)现场总线是现场设备互联网络 – (5)现场总线是结构与功能高度分散的系统 – (6)现场总线是互操作性与互换性网络
– 年代：约1972年
5、DCS（DБайду номын сангаасstributed Control System） 集散控制系统，又称分散控制系统
– 年代：约1976年
6、FCS（Fieldbus Control System） 现场总线控制系统
– 年代：约1994年
总结：
– 现场总线控制系统（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
第一章 绪论
一、工业控制网络的发展过程 1、机械式（液动、气动）仪表
– 3-15psi信号传递（对应于0.2-1.0kgf/cm2） – psi意为磅/平方英寸，气压单位 – 缺点：体积较大，适合单机控制
2、电动仪表
– 使用4-20mA电流环模拟信号 – 缺点：线缆较多
3、CCS（Computer Control System） 中央控制计算机系统
二、现场总线的概念 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。
– IEC 61158 ED1.0中的定义 – 广义理解：
• 可以把现场总线看成是一种网络、一种链路、一 个系统的集成，甚至是一个测控系统。
三、现场总线的软硬件构成
– 硬件构成
• 总线电缆：也叫通信介质、通信媒体 • 总线设备：包括变送器、执行器、控制器等
3、用于低压开关设备和控制设备的现场总线国 际标准（Low-Voltage Switchgear and Controlgear）IEC 62026
– 包括4个类型
• AS-i：Actuator Sensor interface，执行器传感器接 口，西门子支持 • DeviceNet：设备网，RA支持 • SDS：Smart Distributed System，智能分布系统， Honeywell支持 • Seriplex：Serial Multiplexed Control Bus，串行多 路控制总线
– 标准形成时间：2001年11月
4、用于道路交通工具进行数字信息交换的 现场总线国际标准
– ISO 11898：高速CAN，125k-1M（bps）
– ISO 11519：低速CAN和VAN，125kbps以下
5、楼宇自动化领域的现场总线国际标准
– 软件构成
• 系统平台软件：
– 网络配置软件：一个平台，实现设备配置、网络组态， 与组态通信软件进行通信 – 通信工具软件：与总线设备间的数据通信 – 监控组态软件：实现监控功能 – 设备编程软件：用户程序的开发平台
• 系统应用软件：
– 系统用户程序软件：实现工艺流程 – 设备接口通信软件：实现总线设备间的通信 – 设备功能软件：实现总线设备功能