工业数据通信和控制网络(概述)
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3
4
举例
一个一般过程控制系统
控制器2
控制器1
执行器
流量
液位
流量变送器
液位变送器
5
1.1.1
工业自动化技术及发展趋势
工业控制自动化技术：是工业自动化的核心，它是一种 运用控制理论、仪器仪表、计算机和其它信息技术，对工业 生产过程实现检测、控制、优化、调度、管理和决策，达到 增加产量、提高质量、降低消耗、确保安全等目的的综合性 技术，主要包括工业自动化软件、硬件和系统三大部分。
电动信号模拟控制系统
1-5V直流电压信号等模拟信号向集中控制室传输信号，
为模拟式电子仪表与电动单元组合的自动控制系统
缺点：线缆较多，信号变化缓慢，信号传输的抗干扰能 力差
年代： 20世纪50年代
8
1.3
工业控制系统的发展历程
集中式数字控制系统
经历了直接数字控制、集中型计算机控制和分层计算机控制
它主要解决生产效率与一致性问题。虽然自动化系统本 身并不直接创造效益，但它对企业生产过程有明显的提升作 用。目前，工业控制自动化技术正在向智能化、网络化和集 成化方向发展。
6
1.3
工业控制系统的发展历程
工业控制系统的发展经历了以下5个阶段：
气动信号控制系统（Pneumatic Control System，PCS ）
人工控制阶段，使用3～5psi（压力单位，每平方英寸几
磅）的标准气动信号，操作人员通过对生产现场的巡视 来了解生产过程，并在现场直接把被控对象的参数调整
在预定值上。
缺点：仪表信号不能传送给别的仪表或系统 年代： 20世纪50年代以前
7
1.3
工业控制系统的发展历程
使用0.002-0.01MPa的气压信号，4-20mA电流模拟信号或
11
12
1.3
工业控制系统的发展历程
FCS（Fieldbus Control System）现场总线控制系统 代表工业自动化控制发展的最新阶段，沟通了生产过
程现场控制设备之间及其与更高控制管理层之间的联系：
向下深入到现场的每一台仪表与执行结构，把控制功能彻 底下放到现场，依靠现场智能设备本身便可实现基本控制 功能；向上连接到生产管理、企业经营的方方面面，为企 业提供全面的解决方案。 年代：20世纪80年代中后期 特点：使模拟和数字混合控制系统最终转变为全数字 控制系统。
Hale Waihona Puke 21.1工业数据通信和控制网络技术概述
定义：工业数据通信与控制网络是近年来发展形成的自控 领域的网络技术。是计算机网络、通信技术与自控技术结合的 产物。
必要性: (1) 随着自动控制、计算机、通信、网络等技术的发展，企业 的信息集成系统正在迅速壮大，将覆盖从现场控制到监控、市 场、经营管理的各个层次以及从原料采购、生产加工的各个环 节，并将一直延伸到成品储运销售乃至世界各地市场的供需链 全过程，以适应企业管理控制一体化的应用需求。 (2) 企业信息系统的发展对工业数据通信的开放性、对底层控 制网络的功能及性能都提出了更高的要求。
工业控制网络技术
—— 概述
1.1
工业控制网络的特点
工业控制网络指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。
工业控制网络是应用于企业信息系统现场控制层和过程
监控层的网络通信技术，属于一种特殊类型的计算机网络。 工业控制网络特别强调数据传输的完整性、可靠性和实 时性。
制系统/分布式控制系统
把当时的微处理器、计算机数字通信等技术应用到工业控 制领域，分为过程控制级、控制管理级和生产管理级，把 控制功能分散到若干台控制站，在监控操作站进行集中监 控操作。
年代：20世纪70年代中期
特点：充分体现了管理的集中性和控制的分散性，但不同 厂家的设备不能互连在一起，互换和互操作性较 差，难以组成大范围信息共享的网络系统。
13
三个发展阶段，开始用数字信号代替模拟信号，并且企图用
一台计算机取代控制室的几乎所有仪表盘。
年代：20世纪60年代
特点：控制集中，危险集中，因此对中央控制计算机要求 高，一旦计算机出现某种故障，就会造成所有控制回 路瘫痪、生产停产的严重局面。
9
10
1.3
工业控制系统的发展历程
DCS（Distributed Control System）集散控制系统/分散控
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举例
一个一般过程控制系统
控制器2
控制器1
执行器
流量
液位
流量变送器
液位变送器
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1.1.1
工业自动化技术及发展趋势
工业控制自动化技术：是工业自动化的核心，它是一种 运用控制理论、仪器仪表、计算机和其它信息技术，对工业 生产过程实现检测、控制、优化、调度、管理和决策，达到 增加产量、提高质量、降低消耗、确保安全等目的的综合性 技术，主要包括工业自动化软件、硬件和系统三大部分。
电动信号模拟控制系统
1-5V直流电压信号等模拟信号向集中控制室传输信号，
为模拟式电子仪表与电动单元组合的自动控制系统
缺点：线缆较多，信号变化缓慢，信号传输的抗干扰能 力差
年代： 20世纪50年代
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工业控制系统的发展历程
集中式数字控制系统
经历了直接数字控制、集中型计算机控制和分层计算机控制
它主要解决生产效率与一致性问题。虽然自动化系统本 身并不直接创造效益，但它对企业生产过程有明显的提升作 用。目前，工业控制自动化技术正在向智能化、网络化和集 成化方向发展。
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工业控制系统的发展历程
工业控制系统的发展经历了以下5个阶段：
气动信号控制系统（Pneumatic Control System，PCS ）
人工控制阶段，使用3～5psi（压力单位，每平方英寸几
磅）的标准气动信号，操作人员通过对生产现场的巡视 来了解生产过程，并在现场直接把被控对象的参数调整
在预定值上。
缺点：仪表信号不能传送给别的仪表或系统 年代： 20世纪50年代以前
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工业控制系统的发展历程
使用0.002-0.01MPa的气压信号，4-20mA电流模拟信号或
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工业控制系统的发展历程
FCS（Fieldbus Control System）现场总线控制系统 代表工业自动化控制发展的最新阶段，沟通了生产过
程现场控制设备之间及其与更高控制管理层之间的联系：
向下深入到现场的每一台仪表与执行结构，把控制功能彻 底下放到现场，依靠现场智能设备本身便可实现基本控制 功能；向上连接到生产管理、企业经营的方方面面，为企 业提供全面的解决方案。 年代：20世纪80年代中后期 特点：使模拟和数字混合控制系统最终转变为全数字 控制系统。
Hale Waihona Puke 21.1工业数据通信和控制网络技术概述
定义：工业数据通信与控制网络是近年来发展形成的自控 领域的网络技术。是计算机网络、通信技术与自控技术结合的 产物。
必要性: (1) 随着自动控制、计算机、通信、网络等技术的发展，企业 的信息集成系统正在迅速壮大，将覆盖从现场控制到监控、市 场、经营管理的各个层次以及从原料采购、生产加工的各个环 节，并将一直延伸到成品储运销售乃至世界各地市场的供需链 全过程，以适应企业管理控制一体化的应用需求。 (2) 企业信息系统的发展对工业数据通信的开放性、对底层控 制网络的功能及性能都提出了更高的要求。
工业控制网络技术
—— 概述
1.1
工业控制网络的特点
工业控制网络指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。
工业控制网络是应用于企业信息系统现场控制层和过程
监控层的网络通信技术，属于一种特殊类型的计算机网络。 工业控制网络特别强调数据传输的完整性、可靠性和实 时性。
制系统/分布式控制系统
把当时的微处理器、计算机数字通信等技术应用到工业控 制领域，分为过程控制级、控制管理级和生产管理级，把 控制功能分散到若干台控制站，在监控操作站进行集中监 控操作。
年代：20世纪70年代中期
特点：充分体现了管理的集中性和控制的分散性，但不同 厂家的设备不能互连在一起，互换和互操作性较 差，难以组成大范围信息共享的网络系统。
13
三个发展阶段，开始用数字信号代替模拟信号，并且企图用
一台计算机取代控制室的几乎所有仪表盘。
年代：20世纪60年代
特点：控制集中，危险集中，因此对中央控制计算机要求 高，一旦计算机出现某种故障，就会造成所有控制回 路瘫痪、生产停产的严重局面。
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1.3
工业控制系统的发展历程
DCS（Distributed Control System）集散控制系统/分散控