自动化系统网络结构I

配置管理 电源 端口 接口 指示灯 指示灯
24个以太网口 （RJ45）
4个光纤口
• TP-Link TL-SG3424型交换机特性主要包括： TPTL-SG3424型交换机特性主要包括 型交换机特性主要包括： • 1. 提供丰富的接口，灵活接入：24个10/100/1000M自适 提供丰富的接口，灵活接入：24个10/100/1000M自适 RJ45端口 端口， 个千兆SFP SFP（ GBIC） 应RJ45端口，4个千兆SFP（mini GBIC）光纤模块扩展插 槽，1个配置管理接口 • 2. 支持存储转发，交换容量48Gbps，支持8K bits地址表 支持存储转发，交换容量48Gbps 支持8K bits地址表 48Gbps， • 3. 全面的安全防护体系，保障网络长期稳定运行丰富的 全面的安全防护体系， QoS策略和ACL访问控制功能 策略和ACL访问控制功能， QoS策略和ACL访问控制功能，多业务高效融合运作 • 4. 支持端口汇聚和多种生成树协议，提高链路冗余备份 支持端口汇聚和多种生成树协议， 的能力 • 5. 提供Web网管，CLI命令行，SNMP等安全灵活的方式;提 提供Web网管，CLI命令行 SNMP等安全灵活的方式 Web网管 命令行， 等安全灵活的方式; 供环回检测、线缆检测、系统日志等功能，维护简单。 供环回检测、线缆检测、系统日志等功能，维护简单。
• 防火墙产品中，国外主流厂商为思科（Cisco）、 防火墙产品中，国外主流厂商为思科（Cisco）、 CheckPoint、NetScreen等 国内主流厂商为东软、 CheckPoint、NetScreen等，国内主流厂商为东软、天融 山石网科、网御神州、联想、方正等， 信、山石网科、网御神州、联想、方正等，它们都提供不 同级别的防火墙产品 • 以CISCO ASA5505型防火墙为例，简单介绍常用企业级防 ASA5505型防火墙为例 型防火墙为例， 火墙的基本特性： 火墙的基本特性：
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环形拓扑缺点主要有： 环形拓扑缺点主要有： 1. 节点的故障会引起全网故障 2. 故障检测困难 3. 环形拓扑结构的媒体访问控制协议都采用令牌 传达式传递的方式，在负载很轻时， 传达式传递的方式，在负载很轻时，信道利用率 相对来说就比较低。 相对来说就比较低。
• （3）总线拓扑 • 总线拓扑结构采用一个信道作为传输媒体，所有站点都通 总线拓扑结构采用一个信道作为传输媒体， 过相应的硬件接口直接连到这一公共传输媒体上， 过相应的硬件接口直接连到这一公共传输媒体上，该公共 传输媒体即称为总线。有些总线设有通讯控制器， 传输媒体即称为总线。有些总线设有通讯控制器，采取集 中控制方式；而有些把通讯控制功能分设在各通讯接口中， 中控制方式；而有些把通讯控制功能分设在各通讯接口中， 称为发散控制方式
• （3） 路由器 • 路由器能将不同网络或网段之间的数据信息进行“翻译”， 路由器能将不同网络或网段之间的数据信息进行“翻译” 以使它们能够相互“ 懂对方的数据， 以使它们能够相互“读”懂对方的数据，从而构成一个更 大的网络 • 选择路由器时，应把握几个原则： 选择路由器时，应把握几个原则： 确定连接方式 明确应用定位 选择合适端口 明确传输速率 关注控制管理功能 考虑可靠性和安全性
双绞线有两 较短，一 种基本类型：般不要超 屏蔽双绞线 过100m （STP）、 非屏蔽双绞 线（UTP）， 均由两根绞 在一起的导 线来形成传 输电路
传输介质 特
输 速度 点 传 输 距 离 传 输速 度 通 信 容 传 输 质 适 用 范 围 量 量
光纤
光纤具有 距离长，
速度高， 频带宽， 传输衰减 长距离的 支持大的 小、能电 高速通讯
拓扑结构 环形
结构特点 网络上所
优点 结构和控
缺点 节点的故
应用领域 适应于令
有结点都通 制逻辑简单： 会引起全 牌型局域网、 障 过 点 对 点 链 系 统 为 所 有 网 故 障 、 故 FDDI 或 CDDI 。 路连接，并 节点提供相 障检测困难； 控制系统 在 构成一个封 同接入；用 网络重新配 中，常应用 闭环 户数据较多 置将终止正 于要求通讯 时 ， 仍 能 保 常操作 持适当性能 可靠性高、 冗余或容错 的网络
• （2）交换机 • 交换机是按照通信两端需要，用自动方法把要传输的信 交换机是按照通信两端需要， 息送到符合要求网络上的设备。 息送到符合要求网络上的设备。 • 选择交换机时，应把握几个原则： 选择交换机时，应把握几个原则： 确定适当的端口数和类型 考虑工作层次 考虑性能档次
• 交换机品牌非常多，国外著名品牌有Cisco、安奈特、 交换机品牌非常多，国外著名品牌有Cisco、安奈特、 Cisco NETGEAR等 国内的如华为、 LINK、TP-LINK、 NETGEAR等，国内的如华为、D-LINK、TP-LINK、实达等 • 以TP-Link TL-SG3424型24口全千兆二层交换机为例，介 TPTL-SG3424型24口全千兆二层交换机为例 口全千兆二层交换机为例， 绍生产自动化系统常用交换机的基本特性: 绍生产自动化系统常用交换机的基本特性:
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环形拓扑优点主要有： 环形拓扑优点主要有： 电缆长度短。 1. 电缆长度短。 增加或减少工作站时， 2. 增加或减少工作站时，仅需简单的连接操作 3. 可使用光纤 4. 结构简单 5. 控制逻辑简单 6. 挂接或摘除结点也比较容易 7. 系统的初始开发成本以及修改费用较低
• 特性包括: 特性包括:
成熟的VPN解决方案 成熟的VPN解决方案 VPN 网络安全 互连协议 网络协议 应用层协议及业务特性
• 特性包括: 特性包括:
QOS 网络可靠性 系统可靠性 语音特性 简单便捷的网络检测工具 配置管理
• （4）防火墙 • 防火墙指的是一个由软件和硬件设备组合而成，在内部 防火墙指的是一个由软件和硬件设备组合而成， 网和外部网之间、 网和外部网之间、专用网与公共网之间的界面上构造的 保护屏障. 保护屏障.是一种获取安全性方法的形象说法 • 防火墙是一种计算机硬件和软件的结合，使网络之间建 防火墙是一种计算机硬件和软件的结合， 立起一个安全网关（ Gateway）， ），从而保护内 立起一个安全网关（Security Gateway），从而保护内 部网免受非法用户的侵入 • 选择防火墙时，应按照以下几个步骤来开展: 选择防火墙时，应按照以下几个步骤来开展: 做好需求分析 把握基本原则 明确常用指标
自动化系统网络结构
• • • • • 一、综述 二、现场总线 三、基础自动化网络技术 四、过程自动化网络技术 五、生产制造执行系统简介
一、综述
• 1、企业自动化系统结构 、 • 2、自动化系统常用的网络拓扑结构 、 • 3、网络设备 、
1 、企业自动化系统结构
• 企业信息化和自动化系统 是分层实现的， 是分层实现的，一般分为 五层结构： 五层结构： • • • • • 现场设备与总线级（L0） 现场设备与总线级（L0） 基础自动化级（L1） 基础自动化级（L1） 过程控制级（L2） 过程控制级（L2） 制造执行级（L3） 制造执行级（L3） 企业资源规划级（L4） 企业资源规划级（L4）
结构特殊 （多层结 构，有铜 芯、绝缘 层、屏蔽 层、外包 皮）
的通信容 传输的信 以及部分 量 号质量比 带宽要求 较好 高的局域 网等
传输介质 特
双绞线
点 传 输 距 离 传 输 速 度 通信容量 传输质量 适 用 范 围
有三种： 10Mbps、 100Mbps、 1000Mbps 与同轴电 缆相比， 其带宽受 到限制， 容量较少 UTP类传输 适合中距离 信号较差； （2Km左右） STP类传输 传输，对信 信号较好 号质量没有 过高要求的 领域，如 100Base-T 的局域网
园柱形的 可1000m以 有 形状，由 上 三部分组 成：纤芯、 包层和护 套。采用 光传输信 号
100Mbps、 通信容量 磁隔离、 领域，如 1000Mbps， 广泛用于 高速数据 通信网 误码率低 一些骨干 等，信号 网应用， 质量高， 部分可靠 适宜于要 性和速率 求高速可 要求高的 靠通讯的 的局域网 领域 等
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星形拓扑结构优点主要有： 星形拓扑结构优点主要有： 1. 控制简单 2. 故障诊断和隔离容易 3. 方便服务 星形拓扑结构缺点主要有： 星形拓扑结构缺点主要有： 1. 电缆长度和安装工作量可观 中央节点的负担较重， 2. 中央节点的负担较重，形成瓶颈 3. 各站点的分布处理能力较低
3 、网络设备
• （1）传输介质
传输介质 特 同轴电缆 点 传 输 距 离 传 输 速 度 通信容量 传输质量 适 用 范 围 10BASE-2 能支持 类（细缆）10Mbps， 能到185m；速度相对 10BASE-5 较低 类（粗同 轴电缆） 能到500m 支持连接 具有很强 各种视频 较多设备， 的抗干扰 传输，楼 以及较大 能力， 宇监控，
拓扑结构 星形
结构特点 依赖集线
优点
缺点
应用领域 最常用网
方便布线， 需 用 大 量
器的网络结 系统易于变 传输介质； 络拓扑结构， 构 化和扩展； 中心节点负 在控制系统 集中式监视 担较重，一 应用最为广 和管理；某 旦出问题， 泛，在对网 个节点故障， 节点连接 络没有特殊 该 不影响其它 所有设备均 要求时，一 部分 受影响 般推荐使用
• （2）环形拓扑 • 环形拓扑网上所有结点都通过点对点链路连接，并构成一 环形拓扑网上所有结点都通过点对点链路连接， 个封闭环，工作站通过结点接口单元与环相连， 个封闭环，工作站通过结点接口单元与环相连，数据沿环 单向或双向传输，其中，双向传输时须考虑路径控制问题。 单向或双向传输，其中，双向传输时须考虑路径控制问题。
• 网络拓扑结构特点的对比与总结
拓扑结构 总线型 结构特点 网络上所 优点 节 省 传 缺点 网络数 应用领域 适 应 对 等网络 或
有 节 点 连 接 输介质；系 据 大 时 性 小型（10个用户以 在 一 个 信 道 统结构简单； 下 降 ； 下）基于服务器的 能 上 总线易于扩 传 输 介 质 网络，大量用在控 展 断 开 ， 影 制系统的现场设备 响 面 广 ， 层（L0层），而很 查 找 问 题 少应用于基础自动 困难等 化层（L1层）
• 以华为Quidway AR28-31型路由器为例，简单介绍一下生 以华为Quidway AR28-31型路由器为例 型路由器为例， 产自动化系统常用路由器的基本特性: 产自动化系统常用路由器的基本特性:
• 配置包括： 配置包括： • 1. 提供丰富的接口：2个10/100M自适应RJ45端口， 提供丰富的接口： 10/100M自适应RJ45端口， 自适应RJ45端口 AUX口 备份）， 个同步/异步接口， ），1 1个AUX口（备份），1个同步/异步接口，2～3个扩 展模块接口， 展模块接口，1个配置管理接口 • 2. 基本配置为：CPU为MPC8245(300MHz),32MB 基本配置为：CPU为 Flash， SDRAM，90～100Kpps(包每秒 包每秒) Flash，256MB SDRAM，90～100Kpps(包每秒)转发性 能
自动化系统的典型网络拓扑
企业自动化系统的结构原理图
2 、自动化系统常用的网络拓扑结构
• 自动化系统常用的网络拓扑结构主要有星型、环型、总线 自动化系统常用的网络拓扑结构主要有星型、环型、 型三种 • （1）星形拓扑 • 星形拓扑是由中央节点和通过点到到通信链路接到中央节 点的各个站点组成。 点的各个站点组成。星形拓扑结构分为单星形拓扑和双星 形拓扑两种
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总线拓扑结构优点主要有： 总线拓扑结构优点主要有： 1. 总线结构所需要的电缆数量少 总线结构简单，又是无源工作， 2. 总线结构简单，又是无源工作，有较高的可靠性 易于扩充， 3. 易于扩充，增加或减少用户比较方便 总线拓扑结构优点主要有： 总线拓扑结构优点主要有： 总线的传输距离有限， 1. 总线的传输距离有限，通信范围受到限制 2. 故障诊断和隔离较困难 3. 分布式协议不能保证信息的及时传送，不具有实时 分布式协议不能保证信息的及时传送， 功能