工业自动化控制系统工业通信网络模型现场总线工业以太网
工业控制组态及现场总线技术
工业控制组态及现场总线技术工业控制组态（Industrial Control Configuration）和现场总线技术（Fieldbus Technology）是现代工业自动化领域中的两个重要概念，它们在工业过程控制和自动化系统中扮演着关键的角色。
工业控制组态：工业控制组态是指在自动化系统中通过软件工具进行控制系统的配置和参数设置。
它包括了如下几个方面：1.PLC编程：使用可编程逻辑控制器（PLC）进行逻辑和功能块的编程，从而实现对工业过程的控制。
2.HMI设计：人机界面（HMI）的设计，通过图形化界面展示控制系统的运行状态，使操作人员能够直观地监控和控制工业过程。
3.SCADA系统：监控和数据采集系统的配置，用于实时监测和记录工业系统中的各种参数。
4.报警和事件管理：设置报警和事件处理规则，确保及时发现和响应系统异常。
5.通信配置：配置控制系统中各个组件之间的通信方式，确保各设备之间的信息交流。
现场总线技术：现场总线技术是一种用于连接现场设备（传感器、执行器等）和控制系统的通信协议和架构。
它的主要目的是减少布线复杂性、提高设备之间的通信效率，并支持实时数据传输。
常见的现场总线技术包括：1.Profibus：一种用于工业自动化的现场总线标准，支持高速数据传输和实时通信。
2.Modbus：一种串行通信协议，广泛应用于工业控制系统中，特别是在PLC和外部设备之间的通信。
3.DeviceNet：一种用于自动化设备之间通信的工业现场总线，主要应用于低层次的设备连接。
4.CANopen：基于CAN总线的开放式通信标准，广泛应用于机器控制和自动化领域。
5.Ethernet/IP：基于以太网的工业自动化通信协议，支持实时数据传输和工业以太网的特性。
通过使用现场总线技术，工业控制系统可以更灵活地配置和连接各种设备，实现数据的高效传输和实时控制。
这有助于提高系统的可扩展性、可维护性和性能。
工业以太网与现场总线技术及应用
工业以太网与现场总线技术及应用摘要：工业控制需要高速、廉价、易于集成的通信网络。
以太网就是这样的一种网络。
本文分析了工业以太网在现场总线控制系统中的应用前景,指出工业以太网的介入使现场总线能更好的满足实时控制的要求,并给出了工业以太网应用实例。
关键词：现场总线控制系统以太网 FCS一引言随着计算机和网络技术的发展，以智能化仪表和分散控制为特色的现场总线技术，把控制领域带入了一个新的时代。
它所倡导的全开放、全分散、互操作的思想，成了未来控制领域崭新的特点。
但是,目前的现场总线技术仍具有很大的局限性,在全开放、全分散控制等方面,仍存在许多需要解决的问题。
首先,在目前现场总线控制系统中,主要是低速现场总线,现场仪表和设备的计算能力和信息处理能力较低,主要用于数据采集和控制信号的输出,并实现PDI控制等一些简单的控制算法。
复杂的控制功能,如预测控制、神经网络控制、系统优化等,仍需要在PC机或工作站上实现。
其次,由于现场总线位于整个系统的最底层,只是系统的一个组成部分,仅仅现场总线仍不足以实现系统的全开放结构。
同时,目前已经出现了Profibus 、Foundation Fieldbus等几十种现场总线。
由于每种现场总线代表着不同厂商的利益,各大厂商进行了激烈的市场竞争,这些现场总线很难实现统一。
因为不同现场总线产品不能实现互操作,一旦用户选择某种现场总线,今后就会被局限于这种现场总线,再选择另一种现场总线,必须付出高昂的代价。
因此,在现场总线的迅速发展过程中，形成一个统一的协议却始终是一个争论的焦点。
为了解决以上全分散、全开放、不同协议的现场总线系统集成问题,人们开始逐步达成一个共识，即向以太网靠拢将成为今后现场总线发展的一个趋势。
二以太网进入现场总线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。
它具有如下特点：(1)以太网是目前应用最广泛的计算机网络技术,它受到广泛的技术支持,因此容易获得控制领域生产厂家的认可。
工业控制系统网络架构介绍.ppt
过程控制与监控网络
现场总线控制网络的上 一层是过程控制与监控网络层， 这一层包含生产管理层和过程 监控层。
企业办公网络
最上面一层是企业网络层， 即图中的企业资源层，负责公司 日常的商业计划和物流管理、工 程系统等，主要涉及企业应用资 源，如企业资源配置ERP、 生 产制造执行系统MES和办公自 动化OA等与企业运营息息相关 的系统，通常由各种功能的计算 机构成。谢谢工业控制系统网络架构介绍
通常将工业控制网络定义为以具有通信能力的传感器、 执行器、测控仪表作为网络节点、以现场总线或以太网等作 为通信介质，连接成开放式、数字化、多节点通信，从而完 成测量控制任务的网络。
工业控制系统网络架构介绍
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现场总线控制网络
现场总线与工业以太网-ProfiBus通讯技术
ProfiBus通讯技术的概述
1
类型
按传输速度分为ProfiBus DP、ProfiBus PA和ProfiBus FMS三种类型。
2
特点
传输距离长、接口方便、可靠性高、实时性好、适用性强。
3
应用领域
广泛应用于工业自动化、过程自动化以及工控网络。
现场总线和工业以太网的区别
1 支持的节点类型不同
ProfiBus适用于工厂自动化现场的传感器、执行机构等自动控制设备，而工业以太网适用 于计算机网络中的各种数据传输节点。
身技术的改进和完善，与现有工业控制网络 相结合，不断满足不同行业的自动化需求。
方便的接口
标准的RS-485接口易于连接和维护。
适用性强
适用于多种设备和场合，能适应多变的现场环 境需求。
ProfiBus在工业自动化中的应用
生产过程中的控制
ProfiBus应用广泛，如轨道交通信号控制系统，飞机 发动机控制系统，生产过程中的各种控制以及机器 人控制平台等。
物流行业中的应用
Proபைடு நூலகம்iBus应用在物流行业中，如卷烟机设备、包装设 备、包卷设备和输送带设备。
ProfiBus的未来发展趋势
1
实现更高速率
为满足控制网络不断提升的数据传输速度和容量需求，ProfiBus正在不断研发设计更高速率的 新产品，比如ProfiNet IOC。
2
支持IEEE 802标准
正在开发能够支持IEEE 802标准的ProfiBus产品，以增强ProfiBus网络兼容性和互操作性。
现场总线与工业以太网ProfiBus通讯技术
现场总线与工业以太网是工业自动化领域中最常见的现场通讯技术。本次演 示将深入探讨其中最前沿的ProfiBus通讯技术。
工业通信中的工业以太网与现场总线比较
工业通信中的工业以太网与现场总线比较工业通信是指在工业环境中实现设备之间信息传递和控制的过程。
随着工业自动化的发展，工业通信技术也得到了广泛应用。
其中，工业以太网和现场总线是两种常见的通信技术。
本文将对工业以太网和现场总线进行比较，探讨其各自的特点和适用场景。
一、工业以太网工业以太网是一种基于以太网技术的通信网络，它采用了以太网的物理层和数据链路层协议，同时也引入了一些工业特定的协议。
与普通的以太网相比，工业以太网在实时性、可靠性和稳定性方面进行了优化。
它支持高速通信和大带宽传输，能够满足现代工业环境中对数据传输速度和质量的要求。
工业以太网适用于需要高速通信和大规模连接的场景，如工业自动化、机器人控制和分布式控制系统。
它可以同时传输多个数据流，并支持实时监控和控制。
由于其基于标准的以太网协议，工业以太网具有较好的兼容性和可扩展性，易于集成和维护。
二、现场总线现场总线是另一种常用的工业通信技术，它是一种分布式控制系统中用于实现设备之间数据传输和通信的协议。
现场总线通常采用串行通信方式，将控制系统中的各种设备连接起来，通过总线传输数据和命令。
现场总线具有以下几个特点：首先，它是一种实时性较好的通信技术，能够满足工业自动化对实时监控和控制的需求；其次，现场总线采用分布式的网络结构，可以减少布线的复杂性和成本；第三，现场总线支持多主控制，可以实现多台设备之间的并行操作；最后，现场总线具有较好的抗干扰能力和可靠性，能够适应恶劣的工业环境。
现场总线适用于需要分布式控制和小范围通信的场景，如工业机械、设备监控和传感器网络。
由于现场总线采用串行通信方式，它的传输速率相对较低，适用于不需要大带宽和高速通信的应用。
三、工业以太网与现场总线的比较工业以太网和现场总线在工业通信中都有自己的优势和适用场景。
下面对它们进行比较：1. 传输速率：工业以太网的传输速率相对较高，可以达到百兆甚至千兆级别，而现场总线的传输速率一般在几十到几百kbps之间。
工控面试题目(3篇)
第1篇一、基础知识部分1. 题目：什么是工业控制系统？请简述其基本组成。
解析：工业控制系统是用于实现工业生产自动化、提高生产效率和产品质量的一种系统。
其基本组成包括：传感器、执行器、控制器、人机界面等。
2. 题目：什么是PLC？请列举其特点和应用场景。
解析：PLC（可编程逻辑控制器）是一种用于工业自动化控制的电子设备。
其特点包括：可靠性高、抗干扰能力强、编程灵活、易于维护等。
应用场景包括：自动化生产线、物流系统、电梯、工业机器人等。
3. 题目：什么是DCS？请简述其功能和组成。
解析：DCS（分布式控制系统）是一种用于大型工业过程的控制系统。
其功能包括：数据采集、过程控制、实时监控、数据传输等。
组成包括：操作站、工程师站、现场控制站、通信网络等。
4. 题目：什么是SCADA系统？请列举其功能和应用领域。
解析：SCADA（监控与数据采集）系统是一种用于远程监控和控制工业过程的系统。
其功能包括：数据采集、实时监控、历史数据查询、报警管理等。
应用领域包括：能源、交通、水利、环保等。
5. 题目：什么是工业以太网？请简述其特点和应用。
解析：工业以太网是一种专门为工业现场设计的以太网。
其特点包括：抗干扰能力强、传输速度快、可靠性高、易于扩展等。
应用包括：PLC、DCS、SCADA等系统的通信。
二、技能应用部分6. 题目：请简述PLC编程的步骤。
解析：PLC编程的步骤包括：需求分析、硬件选型、程序设计、程序调试、系统测试、运行维护等。
7. 题目：请描述DCS系统中的数据采集过程。
解析：DCS系统中的数据采集过程包括：传感器采集现场信号、信号调理、数据传输、数据处理、显示、存储等。
8. 题目：请列举SCADA系统中的报警管理功能。
解析：SCADA系统中的报警管理功能包括：报警设置、报警查询、报警处理、报警通知、报警统计等。
9. 题目：请简述工业以太网在网络通信中的优势。
解析：工业以太网在网络通信中的优势包括：传输速度快、抗干扰能力强、可靠性高、易于扩展、易于维护等。
工控系统主流工业控制协议介绍
工控系统主流工业控制协议介绍工控系统是指用于监控和控制工业生产过程的自动化系统。
主流的工业控制协议有许多种类，下面我将介绍几种常见的工业控制协议。
1. Modbus协议，Modbus是一种串行通信协议，用于在工控系统中传输数据。
它是一种开放的通信协议，被广泛应用于工业自动化领域。
Modbus协议包括Modbus RTU、Modbus ASCII和Modbus TCP/IP等不同的变种，适用于不同的通信介质和网络环境。
2. Profibus协议，Profibus是一种用于工业自动化领域的现场总线通信协议。
它能够实现实时数据交换和设备控制，广泛应用于工业控制系统中。
Profibus协议包括Profibus DP（分布式外围设备）和Profibus PA（过程自动化）两种不同的变种，分别适用于不同的应用场景。
3. Ethernet/IP协议，Ethernet/IP是一种基于以太网的工业控制协议，它将工业控制和以太网技术相结合，实现了工控系统和企业网络的无缝连接。
Ethernet/IP协议广泛应用于工业自动化设备和控制系统之间的数据通信和设备控制。
4. Profinet协议，Profinet是一种用于工业自动化领域的以太网通信协议，它能够实现实时数据交换和设备控制，支持高性能的工业应用。
Profinet协议结合了以太网和实时通信技术，适用于各种工业控制和自动化应用场景。
除了上述介绍的几种主流工业控制协议外，还有许多其他的工业通信协议，如CANopen、DeviceNet、Modbus-RTU等，它们都在工业控制系统中发挥着重要的作用。
这些协议各有特点，适用于不同的应用场景，工程师需要根据具体的控制要求和系统架构选择合适的协议来实现工业控制和数据通信。
综上所述，工业控制协议在工控系统中扮演着至关重要的角色，它们的选择和应用对于工业自动化的发展和实现生产过程的高效控制具有重要意义。
工业通信三大主流技术 谁将成为最后的霸主
现场总线的概念于1984年正式提出。现场总线的出现不仅简化了系统的结构，还使得整个控制系统的设计、安装、投运、检修维护都大大简化，所以现场总线技术的出现确实给工业自动化带来一场深层次的革命，近十多年来也在工业控制领域得到了迅速发展，并且在工业自动化系统中得到了广泛的应用。但现场总线技术至今还没有一个统一的标准。事实上，从现场总线的概念提出ห้องสมุดไป่ตู้始，国际电工技术委员会/国际标准协会（IEC/ISA）就着手开始制定现场总线的标准，至今统一的标准仍未完成。很多公司也推出其各自的现场总线技术，但彼此的开放性和互操作性还难以统一。
再说说无线技术，从复杂的布线到如今仅需要一台无线信号发射器，从依赖PC机到现在可利用任何配有无线终端适配器的设备，连接网络呈现出在任何时间、任何地域、任何设备上都畅通无阻的现状。技术的发展同时也推动了社会的进步，无论是军用产品、工业产品，甚至民用产品，无线技术俨然成为社会发展中必不可少的一部分。相比有线网络，无线网络具有移动性，没有通信线缆的限制，通信终端可以在通信区域内自由移动或随意布置;组网快速灵活，安装无线通信系统避免了安装有线网时挖掘电缆沟、铺设电缆的繁琐工作，减轻了施工量;覆盖面积广，无线通信可以遍及有线通信可以到达的区域，还可以在不方便使用有线网的地方实现数据通信;扩展能力强，可以组成多种拓扑结构，十分容易扩展节点。当然，现阶段人对无线技术的安全性、可靠性、性价比情况等，仍持有怀疑和观望态度，对无线技术适合怎样的工业应用亦不甚了解。
现场总线与工业以太网总线知识概述
现场总线与工业以太网总线知识概述1. 简介现场总线和工业以太网总线是现代工业自动化中常用的通信协议，用于实现工业设备之间的数据交换和联网。
本文将对现场总线和工业以太网总线的基本概念、特点、应用、优缺点等进行概述。
2. 现场总线概述2.1 定义现场总线是一种用于工业现场设备之间数据交换和通信的网络协议，它通过将控制和信号传输集成到一根通信线上，实现设备的多对多通信。
2.2 特点•高可靠性：现场总线具有高抗干扰性和冗余技术，能够保证数据的可靠传输。
•简化布线：现场总线使用单根通信线连接多个设备，减少布线工作量。
•实时性强：现场总线能够实现实时数据交换和控制，满足工业自动化的要求。
•易于扩展：现场总线支持设备的插拔，方便系统的扩展和维护。
2.3 应用现场总线广泛应用于工业自动化领域，用于实现工业控制系统中各个设备之间的通信和数据交换。
常见的现场总线协议有Profibus、DeviceNet、Modbus等。
3. 工业以太网总线概述3.1 定义工业以太网总线是基于以太网技术的通信协议，用于实现工业现场设备之间的高速数据交换和通信。
3.2 特点•高带宽：工业以太网总线支持高速数据传输，满足对数据通信速度要求较高的应用场景。
•灵活可靠：工业以太网总线支持灵活的拓扑结构和冗余技术，能够满足复杂工业环境中的通信需求。
•开放性强：工业以太网总线基于标准以太网协议，具备良好的兼容性和互操作性。
•易于集成：工业以太网总线可以与现有的以太网设备和IT系统进行无缝集成。
3.3 应用工业以太网总线在工业自动化领域得到广泛应用，特别是在大规模工业控制系统中。
常见的工业以太网总线协议有Ethernet/IP、Profinet、EtherCAT等。
4. 现场总线与工业以太网总线的比较4.1 网络结构现场总线采用集线器或总线控制器连接多个设备，形成总线型拓扑结构；而工业以太网总线通常采用交换机连接设备，形成星型或树型拓扑结构。
4.2 通信速度工业以太网总线的通信速度较快，可达到千兆位级别，适用于对通信速度要求较高的场景；而现场总线的通信速度较慢，一般在10M或100M的范围内。
工业领域流行的九大现场总线
工控领域最流行的九大现场总线发布时间：2012-7-27 22:00 发布者：1770309616关键词：现场总线, 工业以太网, 工业通信现场总线（Fieldbus）是20世纪80年代末、90年代初国际上发展形成的，用于现场总线技术过程自动化、制造自动化、楼宇自动化等领域的现场智能设备互连通讯网络。
它作为工厂数字通信网络的基础，沟通了生产过程现场及控制设备之间及其与更高控制管理层次之间的联系。
它不仅是一个基层网络，而且还是一种开放式、新型全分布控制系统。
这项以智能传感、控制、计算机、数字通讯等技术为主要内容的综合技术，已经受到世界范围的关注，成为自动化技术发展的热点，并将导致自动化系统结构与设备的深刻变革。
国际上许多实力、有影响的公司都先后在不同程度上进行了现场总线技术与产品的开发。
现场总线设备的工作环境处于过程设备的底层，作为工厂设备级基础通讯网络，要求具有协议简单、容错能力强、安全性好、成本低的特点：具有一定的时间确定性和较高的实时性要求，还具有网络负载稳定，多数为短帧传送、信息交换频繁等特点。
由于上述特点，现场总线系统从网络结构到通讯技术，都具有不同上层高速数据通信网的特色。
一般把现场总线系统称为第五代控制系统，也称作FCS——现场总线控制系统。
人们一般把50年代前的气动信号控制系统PCS称作第一代，把4～20mA等电动模拟信号控制系统称为第二代，把数字计算机集中式控制系统称为第三代，而把70年代中期以来的集散式分布控制系统DCS称作第四代。
现场总线控制系统FCS作为新一代控制系统，一方面，突破了DCS系统采用通信专用网络的局限，采用了基于公开化、标准化的解决方案，克服了封闭系统所造成的缺陷；另一方面把DCS的集中与分散相结合的集散系统结构，变成了新型全分布式结构，把控制功能彻底下放到现场。
可以说，开放性、分散性与数字通讯是现场总线系统最显著的特征。
现场总线技术展望与发展趋势现场总线技术的发展应体现为两个方面：一个是低速现场总线领域的继续发展和完善；另一个是高速现场总线技术的发展。
工业控制系统考试 选择题45题 附答案
1. 工业控制系统的核心组成部分包括哪些？A. 传感器、执行器、控制器B. 人机界面、通信网络、数据存储C. 监控软件、安全系统、维护工具D. 以上都是答案：D2. 传感器在工业控制系统中的主要作用是什么？A. 采集物理量信息B. 执行控制命令C. 处理数据信息D. 存储历史数据答案：A3. 执行器在工业控制系统中的主要作用是什么？A. 采集物理量信息B. 执行控制命令C. 处理数据信息D. 存储历史数据答案：B4. 控制器在工业控制系统中的主要作用是什么？A. 采集物理量信息B. 执行控制命令C. 处理数据信息D. 存储历史数据答案：C5. 人机界面在工业控制系统中的主要作用是什么？A. 提供操作和监控功能B. 执行控制命令C. 处理数据信息D. 存储历史数据答案：A6. 通信网络在工业控制系统中的主要作用是什么？A. 连接各个控制组件B. 执行控制命令C. 处理数据信息D. 存储历史数据7. 数据存储在工业控制系统中的主要作用是什么？A. 采集物理量信息B. 执行控制命令C. 处理数据信息D. 存储历史数据答案：D8. 监控软件在工业控制系统中的主要作用是什么？A. 实时监控系统状态B. 执行控制命令C. 处理数据信息D. 存储历史数据答案：A9. 安全系统在工业控制系统中的主要作用是什么？A. 保护系统免受外部攻击B. 执行控制命令C. 处理数据信息D. 存储历史数据答案：A10. 维护工具在工业控制系统中的主要作用是什么？A. 支持系统的日常维护B. 执行控制命令C. 处理数据信息D. 存储历史数据答案：A11. 工业控制系统中的“PLC”是指什么？A. 可编程逻辑控制器B. 个人电脑C. 打印机D. 电源答案：A12. 工业控制系统中的“DCS”是指什么？A. 分布式控制系统B. 数据中心系统C. 数字通信系统D. 动态控制系统13. 工业控制系统中的“SCADA”是指什么？A. 监控与数据采集系统B. 存储控制与数据分析系统C. 系统控制与数据访问系统D. 安全控制与数据审计系统答案：A14. 工业控制系统中的“HMI”是指什么？A. 人机界面B. 高性能计算机C. 高速存储器D. 高分辨率显示器答案：A15. 工业控制系统中的“OPC”是指什么？A. 开放式平台通信B. 操作系统平台控制C. 优化过程控制D. 操作性能控制答案：A16. 工业控制系统中的“PID”控制是指什么？A. 比例-积分-微分控制B. 程序-接口-数据控制C. 物理-接口-设备控制D. 性能-接口-数据控制答案：A17. 工业控制系统中的“现场总线”是指什么？A. 用于现场设备通信的网络B. 用于现场数据存储的设备C. 用于现场设备控制的软件D. 用于现场设备维护的工具答案：A18. 工业控制系统中的“工业以太网”是指什么？A. 用于工业环境的以太网技术B. 用于工业数据存储的以太网设备C. 用于工业设备控制的以太网软件D. 用于工业设备维护的以太网工具19. 工业控制系统中的“Modbus”是指什么？A. 一种通信协议B. 一种控制器C. 一种传感器D. 一种执行器答案：A20. 工业控制系统中的“Profibus”是指什么？A. 一种现场总线标准B. 一种控制器C. 一种传感器D. 一种执行器答案：A21. 工业控制系统中的“Profinet”是指什么？A. 一种工业以太网标准B. 一种控制器C. 一种传感器D. 一种执行器答案：A22. 工业控制系统中的“Ethernet/IP”是指什么？A. 一种工业以太网协议B. 一种控制器C. 一种传感器D. 一种执行器答案：A23. 工业控制系统中的“DeviceNet”是指什么？A. 一种现场总线标准B. 一种控制器C. 一种传感器D. 一种执行器答案：A24. 工业控制系统中的“ControlNet”是指什么？A. 一种现场总线标准B. 一种控制器C. 一种传感器D. 一种执行器25. 工业控制系统中的“AS-i”是指什么？A. 一种现场总线标准B. 一种控制器C. 一种传感器D. 一种执行器答案：A26. 工业控制系统中的“FF”是指什么？A. 基金会现场总线B. 功能块C. 故障反馈D. 频率调制答案：A27. 工业控制系统中的“HART”是指什么？A. 一种通信协议B. 一种控制器C. 一种传感器D. 一种执行器答案：A28. 工业控制系统中的“WirelessHART”是指什么？A. 一种无线通信协议B. 一种控制器C. 一种传感器D. 一种执行器答案：A29. 工业控制系统中的“ISA100”是指什么？A. 一种无线通信标准B. 一种控制器C. 一种传感器D. 一种执行器答案：A30. 工业控制系统中的“OPC UA”是指什么？A. 一种通信标准B. 一种控制器C. 一种传感器D. 一种执行器31. 工业控制系统中的“MQTT”是指什么？A. 一种消息队列遥测传输协议B. 一种控制器C. 一种传感器D. 一种执行器答案：A32. 工业控制系统中的“AMQP”是指什么？A. 一种高级消息队列协议B. 一种控制器C. 一种传感器D. 一种执行器答案：A33. 工业控制系统中的“DDS”是指什么？A. 一种数据分发服务标准B. 一种控制器C. 一种传感器D. 一种执行器答案：A34. 工业控制系统中的“TSN”是指什么？A. 时间敏感网络B. 一种控制器C. 一种传感器D. 一种执行器答案：A35. 工业控制系统中的“OPC DA”是指什么？A. 一种数据访问标准B. 一种控制器C. 一种传感器D. 一种执行器答案：A36. 工业控制系统中的“OPC HDA”是指什么？A. 一种历史数据访问标准B. 一种控制器C. 一种传感器D. 一种执行器37. 工业控制系统中的“OPC A&E”是指什么？A. 一种报警与事件标准B. 一种控制器C. 一种传感器D. 一种执行器答案：A38. 工业控制系统中的“OPC XML-DA”是指什么？A. 一种基于XML的数据访问标准B. 一种控制器C. 一种传感器D. 一种执行器答案：A39. 工业控制系统中的“OPC UA over TSN”是指什么？A. 一种基于时间敏感网络的OPC UA标准B. 一种控制器C. 一种传感器D. 一种执行器答案：A40. 工业控制系统中的“OPC UA FLC”是指什么？A. 一种基于OPC UA的现场级通信标准B. 一种控制器C. 一种传感器D. 一种执行器答案：A41. 工业控制系统中的“OPC UA Companion Specification”是指什么？A. 一种OPC UA的配套规范B. 一种控制器C. 一种传感器D. 一种执行器答案：A42. 工业控制系统中的“OPC UA Information Model”是指什么？A. 一种OPC UA的信息模型B. 一种控制器C. 一种传感器D. 一种执行器43. 工业控制系统中的“OPC UA Security”是指什么？A. 一种OPC UA的安全标准B. 一种控制器C. 一种传感器D. 一种执行器答案：A44. 工业控制系统中的“OPC UA Discovery”是指什么？A. 一种OPC UA的发现服务B. 一种控制器C. 一种传感器D. 一种执行器答案：A45. 工业控制系统中的“OPC UA Address Space”是指什么？A. 一种OPC UA的地址空间B. 一种控制器C. 一种传感器D. 一种执行器答案：A答案汇总：1. D2. A3. B4. C5. A6. A7. D8. A9. A10. A11. A12. A13. A14. A15. A16. A17. A18. A19. A20. A21. A22. A23. A24. A25. A26. A27. A28. A29. A30. A31. A32. A33. A34. A35. A36. A37. A38. A39. A40. A41. A42. A43. A44. A45. A。
工业自动化系统组成
工业自动化系统组成工业自动化系统是指利用计算机、控制器、传感器等技术手段来实现工业生产过程的自动化控制和管理。
它由多个组成部份构成，包括硬件设备、软件系统和通信网络。
下面将详细介绍工业自动化系统的组成。
一、硬件设备1. 控制器：工业自动化系统的核心部件，负责控制和管理生产过程。
常见的控制器有PLC（可编程逻辑控制器）、DCS（分散控制系统）和SCADA（监控与数据采集系统）等。
2. 传感器：用于感知和采集生产过程中的各种参数和信号，如温度、压力、流量、速度等。
常见的传感器有温度传感器、压力传感器、光电传感器等。
3. 执行器：根据控制器的指令执行动作，控制生产过程。
常见的执行器有机电、气缸、阀门等。
4. 人机界面设备：用于人机交互，显示生产过程的状态和参数，接受操作人员的指令。
常见的人机界面设备有触摸屏、显示器、键盘等。
二、软件系统1. 控制软件：用于编程和配置控制器，实现生产过程的自动化控制。
常见的控制软件有PLC编程软件、SCADA软件等。
2. 数据采集与处理软件：用于采集、处理和存储传感器采集的数据，提供数据分析和决策支持。
常见的数据采集与处理软件有数据库管理系统、数据分析软件等。
3. 人机界面软件：用于设计和实现人机界面，显示生产过程的状态和参数，接受操作人员的指令。
常见的人机界面软件有HMI软件、SCADA软件等。
三、通信网络1. 控制网络：用于连接控制器、传感器和执行器，传输控制信号和数据。
常见的控制网络有以太网、现场总线等。
2. 数据网络：用于连接数据采集与处理设备，传输采集的数据和处理结果。
常见的数据网络有局域网、无线网络等。
3. 互联网：用于连接工业自动化系统与其他系统或者设备，实现远程监控和管理。
常见的互联网技术有VPN（虚拟专用网络）、云计算等。
四、集成与管理1. 系统集成：将硬件设备和软件系统进行集成，实现工业自动化系统的整体功能。
系统集成包括硬件设备的安装和调试、软件系统的配置和编程。
现场总线与工业以太网
现场总线与工业以太网现代工业领域的通信技术在不断发展，为了满足工业自动化的需要，现场总线和工业以太网成为了两种主流的通信技术。
本文将从介绍两者的定义、特点、应用领域等方面进行论述，以帮助读者更好地理解现场总线和工业以太网的区别与联系。
一、现场总线的定义现场总线，顾名思义，是指在工业现场中用于连接各种现场设备和传感器的通信技术。
它采用串行通信方式，将各个设备连接到统一的总线上，使得各个设备可以进行数据的交互和通信。
现场总线常见的标准有Profibus、Modbus、CAN等。
二、现场总线的特点1. 高可靠性：现场总线采用多级冗余和容错技术，能够提供稳定可靠的通信环境，抵抗电磁干扰和噪声的干扰。
2. 实时性强：现场总线通信速率快，能够满足对实时性要求较高的工业自动化应用。
3. 灵活性高：现场总线支持多种拓扑结构，可根据现场设备的不同需求进行灵活搭配，具有良好的扩展性和可调整性。
4. 成本相对较低：现场总线技术成熟，设备价格相对较低，适用于中小型工业系统。
三、现场总线的应用领域现场总线广泛应用于工业自动化控制系统、传感器和执行器的连接以及数据采集等领域。
例如，在工厂生产线上，通过现场总线可以实现对各个设备的监控和控制，提高生产效率和质量。
四、工业以太网的定义工业以太网是指将以太网技术应用于工业自动化领域的通信网络。
它基于以太网标准，通过对物理层接口和网络协议的改进，使得以太网能够适应工业环境的要求，提供可靠的通信服务。
五、工业以太网的特点1. 高带宽：工业以太网支持高速数据传输，能够满足工业自动化中对大数据量的实时传输需求。
2. 网络结构灵活：工业以太网具有良好的可扩展性和灵活性，支持各种网络拓扑结构，满足不同工业场景的需求。
3. 兼容性强：工业以太网基于以太网标准，与传统以太网兼容，可以与企业内部的办公以太网进行连接。
4. 安全性高：工业以太网提供各种安全机制和协议，保护工业控制系统的安全和隐私。
六、工业以太网的应用领域工业以太网被广泛应用于诸如工厂自动化、能源管理、交通运输、智能建筑等领域。
工业控制系统接口标准
工业控制系统接口标准
工业控制系统的接口标准有多种，以下是一些常见的接口标准：
1. Modbus：Modbus是一种串行通信协议，用于在工业控制系统中连接不同设备，如传感器、执行器和监视器。
它是一个开放的通信协议，支持多种物理介质和网络架构。
2. Profibus：Profibus是一种现场总线通信协议，广泛应用于工业自动化领域。
它可以用于连接各种设备，包括传感器、执行器、PLC和DCS等。
Profibus提供了高速、可靠的数据传输，并支持分布式控制系统。
3. Ethernet/IP：Ethernet/IP是一种基于以太网的工业通信协议，它将以太网和工业自动化集成在一起。
它提供了实时数据传输、设备管理和网络安全等功能，广泛应用于工业控制系统中。
4. CAN（Controller Area Network）：CAN是一种串行通信协议，主要用于车辆和工业领域的控制系统。
它具有高度可靠性和抗干扰能力，适用于需要长距离通信和实时数据传输的应用场景。
5. OPC（OLE for Process Control）：OPC是一种通信协议和软件标准，用于在工业控制系统中实现设备间的数据交换。
它提供了统一的接口和数据模型，使得不同厂商的设备可以互相通信和集成。
这些接口标准在工业控制系统中起到了关键作用，使得不同设备能够进行数据交换和协调工作，实现自动化控制和监测。
具体选择哪种接口标准取决于应用需求、设备兼容性和网络架构等因素。
1。
超详细的工业以太网与现场总线分析
超详细的工业以太网与现场总线分析导读随着“工业4.0”战略的展开，计算机技术、通讯技术、IT技术的发展已经渗入到工控领域，其中最主要的表现就是工业现场总线技术和工业以太网技术。
其中工业现场总线技术，特别是以太网技术的广泛使用，为自动化技术带来了深刻变革。
随着“工业4.0”战略的展开，计算机技术、通讯技术、IT技术的发展已经渗入到工控领域，其中最主要的表现就是工业现场总线技术和工业以太网技术。
其中工业现场总线技术，特别是以太网技术的广泛使用，为自动化技术带来了深刻变革。
现场总线现场总线是应用在生产现场，用于连接智能现场设备和自动化测量控制系统的数字式、双向传输、多分支结构的通信网络。
它是一种工业数据总线，是自动化领域中底层数据通信网络。
控制组成01、现场总线控制系统它的软件是系统的重要组成部分，控制系统的软件有组态软件、维护软件、仿真软件、设备软件和监控软件等。
首先选择开发组态软件、控制操作人机接口软件MMI。
通过组态软件，完成功能块之间的连接，选定功能块参数，进行网络组态。
在网络运行过程中系统实时采集数据、进行数据处理、计算。
优化控制及逻辑控制报警、监视、显示、报表等。
02、现场总线的测量系统其特点为多变量高性能的测量，使测量仪表具有计算能力等更多功能，由于采用数字信号，具有高分辨率、高准确性、抗干扰畸变能力强等特点，同时还具有仪表设备的状态信息，可以对处理过程进行调整。
03、设备管理系统可以提供设备自身及过程的诊断信息、管理信息、设备运行状态信息（包括智能仪表）、厂商提供的设备制造信息。
04、总线系统计算机服务模块以客户机/服务器模式是目前较为流行的网络计算机服务模式。
服务器表示数据源（提供者），应用客户机则表示数据使用者，它从数据源获取数据，并进一步进行处理。
客户机运行在PC机或工作站上。
服务器运行在小型机或大型机上，它使用双方的智能、资源、数据来完成任务。
05、数据库它能有组织的、动态的存储大量有关数据与应用程序，实现数据的充分共享、交叉访问，具有高度独立性。
工业自动化控制系统
工业自动化控制系统工业自动化控制系统是指利用电子技术和计算机技术对工业流程进行自动化控制和监测的系统。
随着科技的发展和工业的进步，工业自动化控制系统在生产过程中的应用越来越广泛，不仅提高了生产效率，还极大地降低了生产成本，提高了产品的质量稳定性。
一、工业自动化控制系统的基本构成工业自动化控制系统通常由以下几个基本部分构成：传感器、执行器、控制器、通信网络和人机界面等。
1. 传感器：传感器是工业自动化控制系统的重要组成部分，用于感知和采集不同的物理量和信号。
例如，温度传感器、压力传感器、流量传感器等，它们将实时地将采集到的信息转化成电信号，以供控制器进行处理。
2. 执行器：执行器是根据控制信号完成实际动作的装置，用于对控制对象进行控制和调节。
例如，电动阀门、电动马达等，它们通过接收控制信号，实现对阀门和马达的开关和调节。
3. 控制器：控制器是工业自动化控制系统的核心部分，用于对传感器采集到的信号进行处理，并产生控制信号来控制执行器的动作。
例如，PLC（可编程逻辑控制器）、DCS（分散控制系统）等，它们可以根据预先设定的控制策略，实现对整个生产过程的控制和调节。
4. 通信网络：通信网络用于连接各个控制系统的不同部分，实现数据的传输和共享。
例如，以太网、现场总线等，它们能够保证控制系统中各个组件之间的信息传递和互联。
5. 人机界面：人机界面是人与控制系统之间的接口，用于操作和监测工业自动化控制系统的运行状态。
例如，触摸屏、计算机界面等，它们提供了直观、简便的操作界面，使人员能够轻松地与控制系统进行交互。
二、工业自动化控制系统的优势和应用领域工业自动化控制系统具有以下几个优势：1. 提高生产效率：自动化控制系统能够实现生产过程的连续化、高效化，减少了人为因素的干扰，大大提高了生产效率。
2. 降低生产成本：自动化控制系统可以减少人力资源的投入，并能够智能地分配资源，降低了人力成本和能源消耗，从而降低了生产成本。
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。
《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
现场总线与工业以太网工业数据通信和控制网络
现场总线采用总线拓扑结构，而工业以太网可以使用多种拓扑结构，如星型、环形和树 形。
3 可靠性和实时性
现场总线具有较高的可靠性和实时性，而工业以太网在可靠性和实时性方面存在挑战， 但有不断改进的解决方案。
现场总线与工业以太网的互联方式
1
网关转换
通过网关转换，可实现现场总线和工业以太网之间的互连，实现数据的交换和通 信。
总结
现场总线与工业以太网是工业数据通信和控制领域的重要网络技术。通过了解它们的介绍、应用领域、比较和 互联方式，可以更好地应用于实际项目中。
现场总线与工业以太网工 业数据通信和控制网络
现场总线与工业以太网是用于工业数据通信和控制的两种关键总线介绍
定义与特点
现场总线是一种用于现场设备之间通信的串行通信系统，具有简单、可靠和低成本的特点。
应用领域
在工业自动化、智能交通系统和智能建筑等领域广泛应用，实现设备之间的数据交换和控制。
工业以太网介绍
定义与特点
工业以太网是一种基于以太网技术的工业网络，具 有高速、大带宽和可靠性强的特点。
应用领域
在工业自动化、远程监控与控制以及物联网等领域 广泛应用，实现高效的数据传输和通信。
现场总线与工业以太网的比较
1 传输速度和带宽
现场总线通常较慢，适合小规模系统，而工业以太网速度更快，适用于大规模系统和高 带宽需求。
工业自动化系统中的网络通信技术
EtherNet/IP协议
基于以太网技术的工业通信协议，支持实时数据传 输和设备管理。
数据传输方式
有线传输
通过电缆、光纤等物理介质传输数据，具有传输 稳定、速度快等优点。
无线传输
通过无线电波、微波等传输数据，具有灵活、无 需布线等优点。网络拓扑结构Fra bibliotek交通行业
实现交通信号控制、车辆调度和智能交通管 理等功能。
农业
实现农业机械的自动化控制、农田监测和智 能化管理等功能。
工业自动化系统的发展趋势
智能化
利用人工智能和机器学习技术 ，实现工业自动化系统的智能
化决策和控制。
集成化
实现不同厂商和不同类型自动 化系统的集成，提高系统的互 操作性和可扩展性。
云化
发展趋势
随着工业4.0和智能制造的推进，现 场总线技术将进一步向高速、高可靠 性和无线化方向发展。
工业以太网技术
工业以太网定义
特点
工业以太网是基于以太网技术的通信协议 ，用于工业自动化环境中的设备互联。
具有高速、高带宽和低延迟的通信能力， 能够满足工业自动化系统对于实时性的要 求。
应用
发展趋势
广泛应用于工厂自动化、过程控制、监控 和数据采集等领域。
5G技术将推动工业自动化系统的创新 发展，支持更多先进技术的应用，如 远程控制、实时监控、预测性维护等 。
5G技术将促进工业物联网的发展，实 现设备间的无缝连接和协同工作，提 升工业生产的智能化和自动化水平。
边缘计算在工业自动化系统中的作用与价值
1
边缘计算能够将数据处理和分析的需求从中心服 务器转移至设备边缘，降低网络通信延迟，提高 数据处理效率。
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现场总线
• 根据国际电工委员会ＩＥＣ61158标准定义,现 场总线是指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数字式、串行、 多点通信的数据总线。
• 现场总线是面向工厂底层自动化及信息集成的 数字化网络技术。
• 现场总线技术可促进现场仪表的智能化、控制 功能分散化、控制系统开放化，是工业领域技 术发展趋势。
2.《深入浅出NetLinx网络架构 》 黄允凯 机械工业出版社 2009
2019年9月16日
绪论
工业自动化控制系统 工业通信网络模型 现场总线 工业以太网
2019年9何种方式实现什么 样的目标和性能？
2019年9月16日
测控能力发展
2019年9月16日
Industry PC based on Win2000/CE
Fieldbus Foundation
2019年9月16日
DeviceNet 或 ControlNet 或 RIO
Starter
Drive
PanelView
FLEX I/O
Sensor/ Switch FLEX Ex I/O
One control architecture, one company with the right solution for your application
21cn
无线数字型 无线仪表
特征与功能
气动仪表 现场调校
2019年9月16日
HART DE BRAIN
IEC 61158
IEC无线HART ISA100.11a
电子仪表
模数混合仪表
全数字仪表
隔爆型仪表/本质安全型仪表/无火化型仪表
无线数字仪表
远程调校 仪表依赖不同的协议
良好的互操作性 良好的扩展性
电子商务时代制造业面临的挑战： e-Manufacturing
• 标签一次定义，即可直接被控制编程、上位监控及MES使用。 •历模史数块据化分M析E、S平设台备效：率提评供估数、据物分料析跟踪、、质质量量跟跟踪踪、、排排产产、以信及息网发络布化等等 信息发布；与信息管理系统的无缝集成。
• 无须Fa附ct加or编y A程u，to可m对at所io有n 控制设备网进Pr行o远ce程ss诊A断u和to维m护a。tion
工业通信网络模型
现场控制网络 过程控制/监控网络 管理信息网络
2019年9月16日
罗克韦尔自动化：面向未来的 Logix FCS 控制方案
RSVIEW SE Work Stations
RSVIEW SE Remote Clients
Ethernet Redundant Server
ControlNet Redundant 或 EtherNet/IP ControlLogix
通过它彼此作用的部分
2019年9月16日
课程简介 1.课程要求 2.教学内容 3.考查方式
2019年9月16日
课程基本要求
了解工业通信网络模型; 掌握现场总线技术的概念、标准及其发展趋势; 掌握工业以太网技术的概念及其应用; 了解工业控制网络互联的接口技术; 掌握OPC接口技术; 了解RockWell集成架构技术及其工业自动化领
4-20mA or proprietary
digital
Two wire Transmitters & Control Elements
Proprietary Interfaces
PLC - DCS
Proprietary Busses
PLC
Programmable
The Emerging e-Business Enterprise
Suppliers
e-Manufacturing
Customers
Seamless Coupling
Build-to-Order
Seamless Coupling
Deliver with Speed & Accuracy
Minimize Cycle Times
通信与接口
通 : 从辵(chuò),甬(yǒng) 。本义:没有堵塞,可 以通过
信: 从“人”，从“言”。意谓人言为信，诚也. 通信(communication)：按照达成的协议，信息
在人、地点、进程和机器之间进行的传送。 接：从手,妾声。本义:两手交叉 口：出入通过的地方； 接口(interface)：两个不同系统(或子程序)交接并
PLC统一伺的M服控ot控制io制引n 擎、传控统动制一的M横S开aac发f向heit环ny集e境成实E：S现D全厂范SRC围TAUD内A所有D控C制S 任B务atch
不同应用中 的控制要求
顺控&联锁/ 定位/ 同步/ 故障安全/ 远程采集/ 过程控制
用户 消费品、汽车制造、水处理、电力、冶金以及石化等各行各业
Maximize Efficiency
2019年9月16日
传统工业自动化到 e-Manufacturing
企业信息 管理系统
JD Edwards
ERP / SCM / CRM
罗克制韦造尔 执自行动系化统
Complete
Automation 控各制种及自M动ES
集控成制平系台统
ME纵S 向制集造成执：行系统
工业自动化仪表及控制系统发展进程
气动单元组合仪表
电动单元组合仪表
50’s
气动 信号与协议
3-15 PSI 20-100 KPa
60’s
电动 模拟量
10-50 mA 0-20 mA
70’s
电Ⅲ型 模拟量 4-20 mA
DCS
80’s
混合型 智能型
DCS/FCS
90’s
数字型 现场总线
DCS/FCS/WCS
域的发展趋势.
2019年9月16日
教学内容
工业控制网络 工业通信局域网技术 现场总线技术 工业以太网技术 OPC技术 Rockwell网络集成平台 XML语言技术 数据库技术的应用
2019年9月16日
教材及主要参考书
1.《工业通信网络与系统集成》 冯冬芹等编 科学出版社 2005
2019年9月16日
DCS
典型工业现场
Proprietary Bus
4 - 20 mA
4 -20 mA
4 -20 mA
2019年9月16日
当今的通信
Distributed Control System Network
Computer Controller PLC
Remote I/O cards & terms