工业以太网通讯简介PPT课件
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西门子工业以太网简介及其组态-PPT
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表5-4 S5兼容通信
o
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）
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ISO传输协议： ISO传输协议支持基于ISO的发送和接收，使得设备（例如
SIMATIC S5或PC）在工业以太网上的通信非常容易，该服 务支持大数据量的数据传输（最大8KB）。 ISO数据接收有通信方确认，通过功能块可以看到确认信息。 TCP： TCP即TCP/IP中传输控制协议，提供了数据流通信，但并不 将数据封装成消息块，因而用户并不接收到每一个任务的确 认信号。TCP支持面向TCP/IP的Socket。 TCP支持给予TCP/IP的发送和接收，使得设备（例如PC或 非西门子设备）在工业以太网上的通信非常容易。该协议支 持大数据量的数据传输（最大8KB），数据可以通过工业以 太网或TCP/IP网络（拨号网络或因特网）传输。 通过TCP，SIMATIC S7可以通过建立TCP连接来发送/接收 数据。
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5.1.2 工业以太网与传统以太网络的比较
工业网络与传统办公室网络相比，有一些不同之处，如表5-所 示。
表5-1 工业网络与传统办公室网络的比较
3
工业以太网产品的设计制造必须充分考虑并满足工业网络 应用的需要。工业现场对工业以太网产品的要求包括：
工业生产现场环境的高温、潮湿、空气污浊以及腐蚀性气 体的存在，要求工业级的产品具有气候环境适应性，并要 求耐腐蚀、防尘和防水。
工业生产现场的粉尘、易燃易爆和有毒性气体的存在，需 要采取防爆措施保证安全生产。
工业生产现场的振动、电磁干扰大，工业控制网络必须具 有机械环境适应性（如耐振动、耐冲击）、电磁环境适应 性或电磁兼容性（EMC——Electro Magnetic Compatibility）等。
《工业以太网》课件
网络延迟和可靠性要求较高。
03
CATALOGUE
工业以太网的实际应用案例
智能制造领域的应用
自动化生产线监控
工业以太网用于实时监控生产线的运行状态，确保生产过程的稳 定性和效率。
设备远程控制
通过工业以太网，实现对生产设备的远程控制，提高生产管理的 灵活性和便捷性。
数据采集与分析
工业以太网连接各种传感器和数据采集设备，实时采集生产数据 并进行深度分析，优化生产流程。
工业以太网用于构建智能城市的基础设施，如智能照明、智能安 防等。
物流管理
工业以太网用于实时追踪物流信息，提高物流管理的效率和准确性 。
矿业安全监控
工业以太网用于实时监测矿山的生产设备和环境状况，保障矿业生 产的安全。
04
CATALOGUE
工业以太网的发展趋势与未来展望
工业以太网的发展趋势
随着物联网、云计算等技术的发展，工业以太 网将与这些技术深度融合，实现更高效、智能
以太网技术不断发展，从最初 的10Mbps到现在的100Gbps ，具有很高的数据传输速率。
以太网协议与标准
以太网协议规定了数据帧的格 式、寻址方式、数据封装和解 封装等方面的规范。
以太网标准包括IEEE 802.3系 列标准，其中最常用的标准是 802.3u（快速以太网）、 802.3z（千兆以太网）和 802.3ae（万兆以太网）。
工业以太网的应用范围广泛，可以应用于各种工业设备和 系统中，如智能制造、智能物流、智能仓储等，对于工业 转型升级和智能化发展具有重要意义。
工业以太网的发展前景与挑战
工业以太网的发展前景广阔，随着工业自动化 技术的不断发展和进步，工业以太网的应用场 景和市场需求将会不断增加。
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CATALOGUE
工业以太网的实际应用案例
智能制造领域的应用
自动化生产线监控
工业以太网用于实时监控生产线的运行状态，确保生产过程的稳 定性和效率。
设备远程控制
通过工业以太网，实现对生产设备的远程控制，提高生产管理的 灵活性和便捷性。
数据采集与分析
工业以太网连接各种传感器和数据采集设备，实时采集生产数据 并进行深度分析，优化生产流程。
工业以太网用于构建智能城市的基础设施，如智能照明、智能安 防等。
物流管理
工业以太网用于实时追踪物流信息，提高物流管理的效率和准确性 。
矿业安全监控
工业以太网用于实时监测矿山的生产设备和环境状况，保障矿业生 产的安全。
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CATALOGUE
工业以太网的发展趋势与未来展望
工业以太网的发展趋势
随着物联网、云计算等技术的发展，工业以太 网将与这些技术深度融合，实现更高效、智能
以太网技术不断发展，从最初 的10Mbps到现在的100Gbps ，具有很高的数据传输速率。
以太网协议与标准
以太网协议规定了数据帧的格 式、寻址方式、数据封装和解 封装等方面的规范。
以太网标准包括IEEE 802.3系 列标准，其中最常用的标准是 802.3u（快速以太网）、 802.3z（千兆以太网）和 802.3ae（万兆以太网）。
工业以太网的应用范围广泛，可以应用于各种工业设备和 系统中，如智能制造、智能物流、智能仓储等，对于工业 转型升级和智能化发展具有重要意义。
工业以太网的发展前景与挑战
工业以太网的发展前景广阔，随着工业自动化 技术的不断发展和进步，工业以太网的应用场 景和市场需求将会不断增加。
工业以太网 ppt课件
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2、对环境的适应性与可靠性的问题
以太网是按办公环境设计的，将它用于工业控 制环境，其环境适应能力、抗干扰能力等是许 多从事自动化的专业人士所特别关心的。在产 品的设计时要特别注重材质、元器件的选择。 使产品在强度、温度、湿度、振动、干扰、辐 射等环境参数方面满足工业现场的要求。还要 考虑到在工业环境下的安装要求，例如采用DIN 导轨式安装等。像RJ45一类的连接器，在工业 上应用太易损坏，应该采用带锁紧机构的连接 件，使设备具有更好抗振动、抗疲劳能力。
16epaprocessautomation的缩写它是顺应广大仪器仪表开发企业与最终用户的要求将ethernettcpip等商用计算机通信领域的主流技术直接向下延伸应用于工业控制现场设备如变送器执行机构现场io等间的通信并在此基础上建立的应用于工业现场设备间通信的开放网络通信平台从而用以太网统一企业信息化系统中从底层的现场设备层到上层的控制层管理层的通信网络即所谓的eethernet网到1718工业以太网技术直接应用于工业现场设备19使用标准以太网连接设备如交换机等在工业现场使用工业以太网交换机
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4、本质安全 工业以太网如果要用在一些易燃易爆的危险工业场所，
就必须考虑本安防爆问题。这是在总线供电解决之后 要进一步解决的问题。 在工业数据通信与控制网络中，直接采用以太网作为 控制网络的通信技术只是工业以太网发展的一个方面， 现有的许多现场总线控制网络都提出了与以太网结合， 用以太网作为现场总线网络的高速网段，使控制网络 与Internet融为一体的解决方案。 在控制网络中采用以太网技术无疑有助于控制网络与 互联网的融合，使控制网络无需经过网关转换即可直 接连至互联网，使测控节点有条件成为互联网上的一 员。在控制器、PLC、测量变送器、执行器、I/O卡等 设备中嵌入以太网通讯接口，嵌入TCP/IP协议嵌入 Web Server便可形成支持以太网、TCP/IP协议和 Web服务器的Internet现场节点。在应用层协议尚未 统一的环境下，借助IE等通用的网络浏览器实现对生 产现场的监视与控制，进PPT课而件 实现远程监控，也是人们 15
工业网络技术第9章工业以太网.ppt
100BASETX、100BASEFX。 千兆以太网分为1000BASEX、1000BASET。
以太网的数据链路层
媒体访问控制子层（MAC） 逻辑链路控制子层（LLC）
MAC子层
CSMA/CD 缺点： 1、半双工通信模式。 2、不提供优先级机制，网络上的节点地位
是平等的。
MAC帧结构
前导码 SFD 目的地址 源地址 长度 数据区 填充段 CRC校验
以太网的物理层
基带：采用曼彻斯特编码。 宽带：采用PSK相移键控编码。
以太网类型名称
名称最前是数字，表示的是通信波特率。 名称中间是BASE或BROAD，表示网络是宽
带还是基带。 名称最后如果是数字表示的是网段的最大长
度，如果是字母T表示传输介质是双绞线， 如果是字母F表示传输介质是光纤。 如10BASE5、10BASE-T。
TCP头 FTP头 客 户 数 据 TCP段
IP头 TCP头 FTP头 客 户 数 据 IP数 据 报
令 牌 网 头 IP头 TCP头 FTP头 客 户 数 据 令牌环网数据帧
TCP/IP网络层
包含网际互联协议IP、地址解析协议ARP、 反向地址解析协议RARP、网际控制报文 协议ICMP和网际组管理协议IGMP。
将数据包从源节点送到目的节点。
IP协议
主要功能是提供无连接的数据报传送和数据报的路 由选择。
IP协议以包的形式传输数据，称为IP数据报。 IP是一种不可靠，但是会尽力传送的协议。 不可靠体现在IP不追踪传输路径，也没有任何机制
来对报文重新排序。 尽力传送体现在IP不轻易放弃任何一个数据报，只
有在资源耗尽或网络出现故障的情况下才会放弃。
TCP/IP参考模型
应用层(Telnet、FTP、HTTP、DNS、SNMP和SMTP等) 传输层(TCP和UDP)
以太网的数据链路层
媒体访问控制子层（MAC） 逻辑链路控制子层（LLC）
MAC子层
CSMA/CD 缺点： 1、半双工通信模式。 2、不提供优先级机制，网络上的节点地位
是平等的。
MAC帧结构
前导码 SFD 目的地址 源地址 长度 数据区 填充段 CRC校验
以太网的物理层
基带：采用曼彻斯特编码。 宽带：采用PSK相移键控编码。
以太网类型名称
名称最前是数字，表示的是通信波特率。 名称中间是BASE或BROAD，表示网络是宽
带还是基带。 名称最后如果是数字表示的是网段的最大长
度，如果是字母T表示传输介质是双绞线， 如果是字母F表示传输介质是光纤。 如10BASE5、10BASE-T。
TCP头 FTP头 客 户 数 据 TCP段
IP头 TCP头 FTP头 客 户 数 据 IP数 据 报
令 牌 网 头 IP头 TCP头 FTP头 客 户 数 据 令牌环网数据帧
TCP/IP网络层
包含网际互联协议IP、地址解析协议ARP、 反向地址解析协议RARP、网际控制报文 协议ICMP和网际组管理协议IGMP。
将数据包从源节点送到目的节点。
IP协议
主要功能是提供无连接的数据报传送和数据报的路 由选择。
IP协议以包的形式传输数据，称为IP数据报。 IP是一种不可靠，但是会尽力传送的协议。 不可靠体现在IP不追踪传输路径，也没有任何机制
来对报文重新排序。 尽力传送体现在IP不轻易放弃任何一个数据报，只
有在资源耗尽或网络出现故障的情况下才会放弃。
TCP/IP参考模型
应用层(Telnet、FTP、HTTP、DNS、SNMP和SMTP等) 传输层(TCP和UDP)
最新第8章-工业以太网课件精品文档
工业以太网
8.1 工业以太网简介
三、通信非确定性的缓解措施
(4) 采用交换式以太网技术 ● 在传统的以太网中，多个节点共享同一个传输介质，共享网络
的固定带宽。 ● 交换机接收并存储通信帧，根据目的地址和端口地址表，把通
信帧转发到相应的输出端口，为连接在其端口上的每个网络节 点提供独立的带宽。使不同设备之间产生冲突的可能性大大降 低。
三、以太网的通信帧结构与工业数据封装 以太网的帧结构与封装过程
工业以太网
8.2 以ห้องสมุดไป่ตู้网的物理连接与帧结构
三、以太网的通信帧结构与工业数据封装
帧头 8字节
地址+类型 IP首部 14字节 20字节
TCP首部 20字节
工业控制数据包
CRC校验 4字节
地址 功能码 数据 校验码
TCP/IP封装的工业控制数据包
(4) 网络供电
● 网络传输介质在用于传输数字信号的同时，还为网络节点设备传递工作电源者，被
称之为网络供电。
● 工业以太网目前有两种供电方式，一种利用5类双绞线现有的信号接收与发送两对 线缆，另外一种采用5类线缆中空闲线对网络节点供电。
工业以太网
8.1 工业以太网简介
二、工业以太网的特色技术
(5) 本质安全 本质安全是指将送往易燃易爆危险场合的能量，控制在引起火 花所需能量的限度之内，从根本上防止在危险场合产生火花而 使系统安全得到保障。 目前以太网收发器的功耗较高，设计低功耗以太网设备还存在 一些难点，真正符合本质安全要求的工业以太网还有待进一步 努力。对应用于危险场合的工业以太网交换机等，目前一般采 取隔爆型作为防爆措施。
工业以太网
8.3 TCP/IP协议组
四、传输控制协议TCP
工业以太网通讯简介方案PPT共55页
25、学习是劳动，是充满思想的劳动。——乌申斯基
谢谢！
工业以太网通讯简介方案
36、如果我们国家的法律中只有某种 神灵， 而不是 殚精竭 虑将神 灵揉进 宪法， 总体上 来说， 法律就 会更好 。—— 马克·吐 温 37、纲纪废弃之日，便是暴政兴起之 时。— —威·皮 物特
38、若是没有公众舆论的支持，法律 是丝毫 没有力 量的。 ——菲 力普斯 39、一个判例造出另一个判例，它们 迅速累 聚，进 而变成 法律。 ——朱 尼厄斯
40、人类法律，事物有规律，这是不 容忽视 的。— ，也会招来人们的反感轻蔑和嫉妒。——培根 22、业精于勤，荒于嬉；行成于思，毁于随。——韩愈
23、一切节省，归根到底都归结为时间的节省。——马克思 24、意志命运往往背道而驰，决心到最后会全部推倒。——莎士比亚
谢谢！
工业以太网通讯简介方案
36、如果我们国家的法律中只有某种 神灵， 而不是 殚精竭 虑将神 灵揉进 宪法， 总体上 来说， 法律就 会更好 。—— 马克·吐 温 37、纲纪废弃之日，便是暴政兴起之 时。— —威·皮 物特
38、若是没有公众舆论的支持，法律 是丝毫 没有力 量的。 ——菲 力普斯 39、一个判例造出另一个判例，它们 迅速累 聚，进 而变成 法律。 ——朱 尼厄斯
40、人类法律，事物有规律，这是不 容忽视 的。— ，也会招来人们的反感轻蔑和嫉妒。——培根 22、业精于勤，荒于嬉；行成于思，毁于随。——韩愈
23、一切节省，归根到底都归结为时间的节省。——马克思 24、意志命运往往背道而驰，决心到最后会全部推倒。——莎士比亚
工业以太网传输平台(全版)PPT课件
④采用低成本短波的CD（光盘激光器）发送器 或VCSEL（垂直腔体表面发光激光器）发送器；
⑵ 1000BASE－LX千兆网：
①支持多模、单模两种光纤，使用相对昂贵的长波激光器；
②多模光纤直径：62.5um或50um；工作波长：1270-1355nm； 传输距离：550m。
③单模光纤直径：9um或10um ；工作波长：1270-1355nm； 传输距离约5km。
⑷最大网段长度：100米；
⑸支持全双工数据传输。
2019/12/22
测控技术分院培训部
什么是 100BASE－FX ？
表示：光纤
一种使用光缆，带宽为100Mbps的快速以太网技术。
100BASE－FX以太网技术的特点：
1.可使用（62.5和125um）单模和多模光纤； 2.多模光纤的最大连接距离为550米；单模光纤的最大连接距离为3000米 3.使用MIC／FDDI、ST或SC连接器； 4.信号频率为125MHz； 5.最大网段长度与所使用的光纤类型和工作模式有关，
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测控技术分院培训部
矿用网络交换机的定义及作用
1. 定义: 用以连接井下工业以太网的本安终端设备。
2. 作用: 完成各终端设备相互间的数据传输。工作时通
过光纤收发器接收地面中心站下发的数据，并负责对 数据进行优化解环处理和将数据传送到更远的其它交 换机或者中心站。
2019/12/22
2019/12/22
测控技术分院培训部
KJJ103矿用本安交换机主要技术指标
1﹑端口:
2a﹑) 电光3气﹑口端参电口数性::能RJ参-45数带屏蔽 基b带abc))))光6传收波发个纤输灵长送自ab端;敏):)光单适T交2口X度功M模应换表（：率口-1机示-即01：主/3采：1f1单c0板0连单用0模3n:接B模两.m5:3a<V器;:Vs根多>e/-/2）1双–2-模551T43：0绞dX-00-db8（0线bmm5mm1的0A;0A(n/多分自1m0模贝适0；表额:毫额应<示定瓦全-定3带5)双::;3d5宽多工.bV3；模m//V半3;B:/0>1双a20s-e20工m表00A）md示bAm；
工业以太网.ppt
现场总线 工业以太网
无线网络
原因一：现场总线标准难以统一
自现场总线产生和发展 至今，世界各大公司纷纷投 入了大量的资金和力量，开 发了数百种现场，其中开放 的现场总线也有二、三十种。 虽然广大仪表和系统开发商 以及用户对统一的现场总线 呼声很高 , 但由于技术和市 场经济利益等方面的冲突 , 市场上的各种现场总线无法 达成统一 , 多标准等于无标 准。
软硬件资源丰富
由于以太网已应用多年，人们对以太网的设计、应用等方 面有很多的经验，对其技术也十分熟悉。大量的软件资源和设 计经验可以显著降低系统的开发和培训费用，从而可以显著降 低系统的整体成本，并大大加快系统的开发和推广速度。
可持续发展潜力大
由于以太网的广泛应用，使它的发展一直受到广泛的重视 和吸引大量的技术投入。并且，在这信息瞬息万变的时代，企 业的生存与发展将很大程度上依赖于一个快速而有效的通信管 理网络，信息技术与通信技术的发展将更加迅速，也更加成熟， 由此保证了以太网技术不断地持续向前发展。
再次，全双工通信又使得端口间两对双绞线（或两根光纤） 上分别同时接收和发送报文帧，也不会发生冲突。 因此，采用交换式集线器和全双工通信，可使网络上的冲 突域不复存在（全双工通信），或碰撞机率大大降低（半双 工），因此使EtherNet通信确定性和实时性大大提高。
稳定性与可靠性
在工厂环境中，工业网络必须具备较好的可靠性、可恢复性 及可维护性。 为了解决在不间断的工业应用领域，在极端条件下网络也 能稳定工作的问题，德国Hirschmann 等公司专门开发和生产了 工业以太网交换机等产品，安装在标准DIS导轨上，并有冗余电 源供电。
原因三：工业以太网的技术优势
解决了协议的开放性和兼容性问题： 以太网采用由 IEEE802.3所定义的数据传输协议，是 一个开放性的标准，为PLC和DCS厂家所广泛接受。与现场 总线相比，以太网还具有向下兼容性。在大多数场合他还 可以使用已有的布线。此外以太网还允许逐渐采用新技术。 也就是说没必要一下子改变整个网络，而是逐步升级。 解决了带宽需求问题： 目前以太网的通信速率为 10M， 100M 的快速以太网也 开始广泛应用，1000M以太网技术也逐渐成熟，10G以太网 也正在研究，其速率比目前的现场总线快得多。
《CPIP工业以太网》PPT课件
报文
报文
NODE #5
什么是以太网?
• 70年代早期由Xerox公司发明
• 最初的以太网使用粗缆（被称为以太 Ethernet)，并需要收发 器。通过AUI电缆与计算机相连。10Base5.
收发器
Jacket of PVC or Teflon
AUI电缆
什么是以太网?
• IEEE 规定有关以太网标准 802.3 • 数据链路层使用 CSMA/CD • 物理层
网络的基本结构形式
• 主 / 从 (Master/Slave)
• 对等 (Peer to Peer)
• 客户机/ 服务器( Client / Server) 浏览器/服务器 ( Browser / Server)
主/从（Master / Slave）网络
• 集中控制和管理 • 集中处理信息 • 轮询个子站 • Modbus网络为主/从网络
Transmission Control Protocol Internet Protocol
Ethernet -TCP/IP
• TCP/IP 没有 OSI 模型中的表示层与会话层 • 应用层的一些协议
– HTTP, SMTP, POP3, Modbus, UNI-TE, 等
应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 数据链路层 物理层
• 数据集中/共享 – 节省操作站及外设的费用
• 简化数据/软件的管理 – 备份、高可靠磁盘阵列(RAID), 信息管理 – 多个用户共享信息
• 分布式任务 – 降低单个本地CPU的成本
网络的组成部件 ?
• 计算机，自动化控制器，（主机） …... • 网络接口卡 ( PCI 插卡，PCMCIA 插卡，NOE, ETY) • 网络卡驱动程序 (PLC 内置于CPU/网卡) • 网络线缆 • 网络协议 • 网络标准
工业以太网讲义课件
– physical layer: media, configuration – data link layer: MAC protocol, CSMA/CD
以太网帧结构
Ethernet Header
Data Field
PA SFD DA SA Type Data Packet
7 1 66 2
46-1500 bytes
采用以太网与TCP/IP相结合的方法
标准：HSE、EtherNET/IP和Modbus/TCP 说明：它们是建立在以太网和TCP/IP协议基础上的数 据传递。提高实时性的主要手段包括提高通信速率,控 制网络负荷以及采用全双工交换技术。 然而,交换式以太网并不是实时通信最终的解决方 案, 当多个数据流同时到达交换机时,需要将其缓存后 从目的端口顺序输出,此时多路转换和缓存的时间取决 于不同交换机的具体实现方式和网络的负载情况,其值 仍是一个不确定的数值。在许多工业应用环境中,需要 一个设备同时向多个设备发送数据(如广播或发布/预定 关系)。交换式以太网更适合于点对点的数据交换，当 广播或多播报文同时传递到一个端口时会造成数据传 递的时延。
(2) 解决带宽需求问题。
以太网最初的数据传输速度只有10Mbit/s，随着1996年快速 以太网标准的发布。以太网的速度提高到了100Mbit/s。1998年， 千兆以太网标准的发布将其速度提高到最初速度的100倍。最初的以 太网需要1.2毫秒才能传送一个1518字节大小数据；现在，快速以太 网已经将这一时间减少到120秒；如果采用千兆以太网，这一时间只 需12微秒。
带宽预留式调度方式的缺点是，当现场环境中一个 网段包含大量的网络节点，节点间随机性通信频繁时， 调度算法的效率不高。
(2) 基于时间片的分时调度方式
以太网帧结构
Ethernet Header
Data Field
PA SFD DA SA Type Data Packet
7 1 66 2
46-1500 bytes
采用以太网与TCP/IP相结合的方法
标准：HSE、EtherNET/IP和Modbus/TCP 说明：它们是建立在以太网和TCP/IP协议基础上的数 据传递。提高实时性的主要手段包括提高通信速率,控 制网络负荷以及采用全双工交换技术。 然而,交换式以太网并不是实时通信最终的解决方 案, 当多个数据流同时到达交换机时,需要将其缓存后 从目的端口顺序输出,此时多路转换和缓存的时间取决 于不同交换机的具体实现方式和网络的负载情况,其值 仍是一个不确定的数值。在许多工业应用环境中,需要 一个设备同时向多个设备发送数据(如广播或发布/预定 关系)。交换式以太网更适合于点对点的数据交换，当 广播或多播报文同时传递到一个端口时会造成数据传 递的时延。
(2) 解决带宽需求问题。
以太网最初的数据传输速度只有10Mbit/s，随着1996年快速 以太网标准的发布。以太网的速度提高到了100Mbit/s。1998年， 千兆以太网标准的发布将其速度提高到最初速度的100倍。最初的以 太网需要1.2毫秒才能传送一个1518字节大小数据；现在，快速以太 网已经将这一时间减少到120秒；如果采用千兆以太网，这一时间只 需12微秒。
带宽预留式调度方式的缺点是，当现场环境中一个 网段包含大量的网络节点，节点间随机性通信频繁时， 调度算法的效率不高。
(2) 基于时间片的分时调度方式
《工业通信网络》课件
5G技术在工业通信网络中的应用场景 包括智能制造、智能物流、智能农业 等，能够提升生产效率、降低运营成 本，推动工业互联网的发展。
物联网技术与工业通信网络融合
物联网技术通过实现设备间的互联互通，推动了工业通信网 络的智能化和自动化。
物联网技术在工业通信网络中的应用包括设备监测、数据采 集、远程控制等，能够提升设备的运行效率和可靠性，降低 维护成本。
安全工具
包括漏洞扫描、安全加固 、日志分析等工具，帮助 管理员及时发现和处理安 全问题。
培训与意识提升
提高员工的安全意识和技 能水平，减少因误操作和 滥用权限导致的安全问题 。
05
工业通信网络发展趋势与展望
5G技术与工业通信网络融合
5G技术为工业通信网络提供了更高 的数据传输速度、更低的延迟和更高 的可靠性，为工业自动化、远程控制 和实时监测等应用提供了更好的支持 。
无线通信技术
Wi-Fi技术
Wi-Fi是一种无线局域网技术，具有高速、可靠和灵活的特点，广泛应用于工 业自动化领域。
ZigBee技术
ZigBee是一种低功耗、低成本的无线通信技术，适用于需要低速率、低功耗和 低成本的工业环境。
通信协议与标准
Modbus协议
Modbus是一种串行通信协议，广泛应用于工业自动化领域，支持主从设备之间 的数据交换。
人工智能技术在工业通信网络中的应用包括故障预测、智 能调度、优化控制等，能够提升系统的自适应性和可靠性 。
THANK YOU
未来工业通信网络
未来工业通信网络将朝着更加智能 化、安全化和高效化的方向发展， 支持更多的应用场景和更高的性能 要求。
02
工业通信网络技术基础
有线通信技术
以太网技术
物联网技术与工业通信网络融合
物联网技术通过实现设备间的互联互通，推动了工业通信网 络的智能化和自动化。
物联网技术在工业通信网络中的应用包括设备监测、数据采 集、远程控制等，能够提升设备的运行效率和可靠性，降低 维护成本。
安全工具
包括漏洞扫描、安全加固 、日志分析等工具，帮助 管理员及时发现和处理安 全问题。
培训与意识提升
提高员工的安全意识和技 能水平，减少因误操作和 滥用权限导致的安全问题 。
05
工业通信网络发展趋势与展望
5G技术与工业通信网络融合
5G技术为工业通信网络提供了更高 的数据传输速度、更低的延迟和更高 的可靠性，为工业自动化、远程控制 和实时监测等应用提供了更好的支持 。
无线通信技术
Wi-Fi技术
Wi-Fi是一种无线局域网技术，具有高速、可靠和灵活的特点，广泛应用于工 业自动化领域。
ZigBee技术
ZigBee是一种低功耗、低成本的无线通信技术，适用于需要低速率、低功耗和 低成本的工业环境。
通信协议与标准
Modbus协议
Modbus是一种串行通信协议，广泛应用于工业自动化领域，支持主从设备之间 的数据交换。
人工智能技术在工业通信网络中的应用包括故障预测、智 能调度、优化控制等，能够提升系统的自适应性和可靠性 。
THANK YOU
未来工业通信网络
未来工业通信网络将朝着更加智能 化、安全化和高效化的方向发展， 支持更多的应用场景和更高的性能 要求。
02
工业通信网络技术基础
有线通信技术
以太网技术
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Winacslot
Winacbasis/rtx
S7-200
通讯技术
*only ppi *
S7ba(sta2 as server xput/xget S7 basis global data S7 base S7 basis global data S7 basis global data
S7-300
全局数据包通讯方式 无组太连接通信方式 组太连接通信方式 PLC与HMI间的MPI通讯 PLC与TP/OP通信 PLC与WINCC通信
北京进步时代科技有限公司
西门子工业网络通讯
MPI(MultiPoint Interface)通讯 sta1 S7S7-300 200 sta2
通讯设备
S7-400
概述
应用实例
S7-400
*
global data Winacslot *
S7 basis global
Winacbasis/rtx
*
*
北京进步时代科技有限公司
西门子工业网络通讯
PROFIBUS 通讯
概述 通讯设备 现场总线PROFIBUS覆盖了传感器/执行器领域的通信要求，又具有 单元级领域的所有网络通信功能 从用户角度看，PROFIBUS提供了三种通信协议类型：
通讯技术 应用实例
北京进步时代科技有限公司
西门子工业网络通讯
北京进步时代科技有限公司
通讯技术 应用实例
西门子工业网络通讯
1.SIMATIC S7 系统接口 • PROFIBUS
概述 通讯设备 EM277,CP342-5,CP443-5
•工业以太网
CP243-1,CP343-1,CP443-1
通讯技术 应用实例
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Count属性 Add方法 Remove方法 Item方法
28
使用VB开发OPC应用程序
OPC应用程序首先生成OPC服务器支持 的OPC对象，然后可以使用OPC对象支 持的属性和方法对其进行操作。
一个OPC程序可以和多个OPC服务器连 接。
29
OPC对象的层次结构
30
开发OPC应用程序的步骤
工业以太网数据交换简介
1
企业信息化网络架构
2
数据交换问题
工业现场不同的控制系统间数据如何进行 通讯？
3
常用的解决方案
DDE（Dynamic Data Exchange） 设备或软件提供方专有的通信接口 OPC（OLE for Process Control）
4
OPC的目的
企业信息化网络系统中，从处理设备数据 的现场总线层，到进行过程处理的监控层， 以至生产管理层，建立一个有效的数据交 换工业标准。
5
利用驱动程序的数据
6
利用OPC的数据通讯系统
7
OPC的历史
OPC标准是由提供工业制造软件的5家公司 所组成的OPC工作小组1995年开发的。
Fisher-Rosement Intellution Rockwell SoftWare Intuitive Technology Opto22
微软作为技术顾问给予支持。
8
OPC的历史
1996年9月OPC基金会在美国达拉斯举行 第一次理事会，同年10月在美国的芝加哥 举行第一次全体大会上正式宣告成立。
1996年8月完成OPC数据访问标准版本 1.0。
9
OPC的历史
目前OPC基金会的理事由如下公司组成：
Fisher-Rosement Honeywell Intellution Rockwell SoftWare National Instrument Siements（欧洲代表） 东芝（远东代表）
版本
内容
1.0A、2.0 正在开 数据访问标准 发3.0
1.0 正在开发2.0 报警和事件的标准
1.0
历史数据访问标准
1.0 1.0 1.0 正在开发 正在开发
批处理的标准 安全性标准 数据访问标准的测试工具 过程数据的XML标准 服务期间数据交换标准
13
OPC简介
微软公司的组件对象模型（Component Object Model COM ）技术。其特点是：
具，不必特别开发接口，使设备接口的开 发简单易行。 用户：可以使用各种商业软件包，降低系 统构成的成本。同时可以方便的使用不同 设备厂商的设备。
17
OPC好处
在OPC技术出现前，DDE在控制系统中 使用最多的数据交换技术。DDE是基于 Windows的消息传递建立的技术，所以 DDE技术存在以下问题。
建立一个VB工程； 在工程中注册OPC的DLL
选择菜单Project/References； 得到References窗口； 在Available References列表中选中OPC
300家加入OPC标准组织。 600种以上的OPC服务器产品和OPC应用
程序产品。 目前大部分HMI软件都带有OPC服务器，
和OPC客户程序。如WinCC、iFix、 KingVIEW等。
12
OPC标准
标准 Data Access
Alarm Events Historical Data Access Batch Security Compliance OPC XML OPC Data eXchage
OPC同步数据访问处理
23
OPC异步数据访问处理
24
OPC订阅方式数据采集
25
VB的对象
VB是一个”伪OOP”开发工具； 一般VB的对象是由系统提供或其他软件
开发商提供的； 可以将对象看成作为一个单位处理的代码
和数据集合； 对象一般可以通过属性来规定自己的形状、
色彩等外貌特征；通过方法来进行交互操 作；通过事件来触发处理程序；
26
VB的对象
属性设定的一般格式： 《对象名称》.《属性名》=属性值 方法的使用类似VB的一般过程： 《对象名称》.《方法名》（参数） 事件是一段处理程序的入口：
Private Sub btnAddItem_Click() Call AddItem
End Sub
27
VB的对象集合
集合对象：VB提供的一种特殊的对象， 其为一个对象的容器。一般都有：
数据的传送速度较慢； 没有安全机制； 开发困难； 功能缺乏柔软性； 可靠性难令人满意。
18
OPC好处
与DDE相比OPC有如下的优越性：
高速的数据传送性能； 基于分布式COM的安全管理机制； 开发成本降低； 可以实现高度柔软性的系统； 高可靠性。
19
OPC好处
20
OPC问题？
10
OPC的历史
1996年10月成立日本OPC协会。 几乎同时OPC欧洲协会成立。 中国在2001年12月成立了中国OPC促进
会，由5Байду номын сангаас公司组成：
Intellution 公司 NI（中国）公司 西门子（中国）有限公司 爱默生过程管理（中国）公司 北京华富惠通技术有限公司
11
OPC的历史
15
OPC简介
COM技术的出现为控制设备与设备之间、 控制设备与控制管理系统之间的数据交 换提供了一种简单的实现方式。
但如果没有一个工业标准化的COM接口， 各设备厂家开发的COM组件间的连接依 然困难。
OPC是作为工业标准定义的特殊的 COM接口。
16
OPC好处
设备开发者：可以使设备驱动程序单一化。 应用软件开发者：可以使用通用的开发工
COM程序设计的难度较大，是否给OPC 的应用带来困难？
OPC服务器的设计确实需要深入理解和掌握 COM技术，但目前有许多开发工具包，可以 不需要多少COM知识的情况下开发OPC服务 器。
客户端的程序开发同样不需要太多的COM知 识。
大多数应用软件都带有OPC接口。
21
OPC应用的场合
22
COM是两个软件组件间数据交换的一种机制， 而不管这两个软件使用什么语言开发的；
COM服务器：提供数据的数据源，根据COM 客户的要求提供COM服务；
COM客户程序：数据的使用者。
14
OPC简介
DCOM （Distributed Component Object Model）分布 式才COM技 术。
28
使用VB开发OPC应用程序
OPC应用程序首先生成OPC服务器支持 的OPC对象，然后可以使用OPC对象支 持的属性和方法对其进行操作。
一个OPC程序可以和多个OPC服务器连 接。
29
OPC对象的层次结构
30
开发OPC应用程序的步骤
工业以太网数据交换简介
1
企业信息化网络架构
2
数据交换问题
工业现场不同的控制系统间数据如何进行 通讯？
3
常用的解决方案
DDE（Dynamic Data Exchange） 设备或软件提供方专有的通信接口 OPC（OLE for Process Control）
4
OPC的目的
企业信息化网络系统中，从处理设备数据 的现场总线层，到进行过程处理的监控层， 以至生产管理层，建立一个有效的数据交 换工业标准。
5
利用驱动程序的数据
6
利用OPC的数据通讯系统
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OPC的历史
OPC标准是由提供工业制造软件的5家公司 所组成的OPC工作小组1995年开发的。
Fisher-Rosement Intellution Rockwell SoftWare Intuitive Technology Opto22
微软作为技术顾问给予支持。
8
OPC的历史
1996年9月OPC基金会在美国达拉斯举行 第一次理事会，同年10月在美国的芝加哥 举行第一次全体大会上正式宣告成立。
1996年8月完成OPC数据访问标准版本 1.0。
9
OPC的历史
目前OPC基金会的理事由如下公司组成：
Fisher-Rosement Honeywell Intellution Rockwell SoftWare National Instrument Siements（欧洲代表） 东芝（远东代表）
版本
内容
1.0A、2.0 正在开 数据访问标准 发3.0
1.0 正在开发2.0 报警和事件的标准
1.0
历史数据访问标准
1.0 1.0 1.0 正在开发 正在开发
批处理的标准 安全性标准 数据访问标准的测试工具 过程数据的XML标准 服务期间数据交换标准
13
OPC简介
微软公司的组件对象模型（Component Object Model COM ）技术。其特点是：
具，不必特别开发接口，使设备接口的开 发简单易行。 用户：可以使用各种商业软件包，降低系 统构成的成本。同时可以方便的使用不同 设备厂商的设备。
17
OPC好处
在OPC技术出现前，DDE在控制系统中 使用最多的数据交换技术。DDE是基于 Windows的消息传递建立的技术，所以 DDE技术存在以下问题。
建立一个VB工程； 在工程中注册OPC的DLL
选择菜单Project/References； 得到References窗口； 在Available References列表中选中OPC
300家加入OPC标准组织。 600种以上的OPC服务器产品和OPC应用
程序产品。 目前大部分HMI软件都带有OPC服务器，
和OPC客户程序。如WinCC、iFix、 KingVIEW等。
12
OPC标准
标准 Data Access
Alarm Events Historical Data Access Batch Security Compliance OPC XML OPC Data eXchage
OPC同步数据访问处理
23
OPC异步数据访问处理
24
OPC订阅方式数据采集
25
VB的对象
VB是一个”伪OOP”开发工具； 一般VB的对象是由系统提供或其他软件
开发商提供的； 可以将对象看成作为一个单位处理的代码
和数据集合； 对象一般可以通过属性来规定自己的形状、
色彩等外貌特征；通过方法来进行交互操 作；通过事件来触发处理程序；
26
VB的对象
属性设定的一般格式： 《对象名称》.《属性名》=属性值 方法的使用类似VB的一般过程： 《对象名称》.《方法名》（参数） 事件是一段处理程序的入口：
Private Sub btnAddItem_Click() Call AddItem
End Sub
27
VB的对象集合
集合对象：VB提供的一种特殊的对象， 其为一个对象的容器。一般都有：
数据的传送速度较慢； 没有安全机制； 开发困难； 功能缺乏柔软性； 可靠性难令人满意。
18
OPC好处
与DDE相比OPC有如下的优越性：
高速的数据传送性能； 基于分布式COM的安全管理机制； 开发成本降低； 可以实现高度柔软性的系统； 高可靠性。
19
OPC好处
20
OPC问题？
10
OPC的历史
1996年10月成立日本OPC协会。 几乎同时OPC欧洲协会成立。 中国在2001年12月成立了中国OPC促进
会，由5Байду номын сангаас公司组成：
Intellution 公司 NI（中国）公司 西门子（中国）有限公司 爱默生过程管理（中国）公司 北京华富惠通技术有限公司
11
OPC的历史
15
OPC简介
COM技术的出现为控制设备与设备之间、 控制设备与控制管理系统之间的数据交 换提供了一种简单的实现方式。
但如果没有一个工业标准化的COM接口， 各设备厂家开发的COM组件间的连接依 然困难。
OPC是作为工业标准定义的特殊的 COM接口。
16
OPC好处
设备开发者：可以使设备驱动程序单一化。 应用软件开发者：可以使用通用的开发工
COM程序设计的难度较大，是否给OPC 的应用带来困难？
OPC服务器的设计确实需要深入理解和掌握 COM技术，但目前有许多开发工具包，可以 不需要多少COM知识的情况下开发OPC服务 器。
客户端的程序开发同样不需要太多的COM知 识。
大多数应用软件都带有OPC接口。
21
OPC应用的场合
22
COM是两个软件组件间数据交换的一种机制， 而不管这两个软件使用什么语言开发的；
COM服务器：提供数据的数据源，根据COM 客户的要求提供COM服务；
COM客户程序：数据的使用者。
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OPC简介
DCOM （Distributed Component Object Model）分布 式才COM技 术。