工业自动化网络课件：第1章 概述

1、第第1章章 概述概述 1.1 工业控制系统与控制网络工业控制系统与控制网络 1.2 工业控制网络发展历程与特点工业控制网络发展历程与特点 1.3 常见工业控制网络常见工业控制网络 2/131.1 工业控制系统与控制网络工业控制系统与控制网络图图1 实例实例13/131.1 工业控制系统与控制网络工业控制系统与控制网络图图2 实例实例24/131.1 工业控制系统与控制网络工业控制系统与控制网络图3 企业综合自动化系统网络架构图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。5/131.1 工业控制系统与控制网络工业控制系统与控制网络从企业综合自动化控制系

2、统角度：底部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。过程控制网又称过程监控网，用于连接控制室设备的网络，连接在过程控制网上的设备从现场设备中获取数据，完成各种运算、运行参数监测、报警和趋势分析、历史记录、过程报表等。特点：较好的网络带宽、可靠性及网络可用性。现场设备网又称现场总线，是系统控制器与现场输入输出设备或者卡件之间信息交换的通道。特点：可靠性、时延确定性、容错性、安全性。6/131.2 工业控制网络发展历程与特点工业控制网络发展历程与特点196019701980199020002010t (年年)模拟

3、信号传输模拟仪表控制系统占主导地位，缺点：模拟信号精度低、易受干扰数字信号传输DCS（集散控制系统）是一种典型的运用数字传输技术的控制系统，其核心思想是集中管理、分散控制。由于利益冲突，其实质上是一种封闭或专用的不具互操作性的分布式控制系统，造价高。现场总线（FCS）FCS实质上是一种开放的、具有可操作性的、彻底分散的分布式控制系统。工业以太网特点：开放、高速、低成本、软硬件丰富。工业无线通信无线局域网技术可以便捷地以无线方式连接网络设备，在一些禁止或限制使用电缆的工业现场得以使用。7/131.2 工业控制网络发展历程与特点工业控制网络发展历程与特点工业控制网络特点：工业控制网络特点： 控制系

4、统在较短并且可以预测确定的时间内，完成过程参数的采集、加工处理、控制运算、反馈执行等完整过程，并且执行时序满足过程控制对时间限制的要求。系统响应的实时性 指协议的开放，也指相关标准的一致性、公开性，强调对标准的共识与遵从。开放性 可靠性通常包括三个方面：可使用性好，网络自身不易发生故障；容错能力强；可维护性强极高的可靠性 工业控制网络必须具有机械环境适应性、气候环境适应性、电磁环境适应性或EMC，并满足耐腐蚀性、防尘、防水等要求。良好的恶劣环境适应能力 生产安全：控制设备具有本质的安全性能 信息安全：网关、加密技术安全性8/131.3 常见工业控制网络常见工业控制网络现场总线现场总线Field

5、bus Control System现场总线是一种应用于生产现场，在现场设备之间、现场设备与控制装置之间实现双向、串行、多节点数字通信的技术。它由IEC（国际电工技术委员会）的国际标准化小组SC65C/WG6定义。图4 现场总线的体系结构9/131.3 常见工业控制网络常见工业控制网络与传统的控制设备相比，与传统的控制设备相比，FCS有如下特点：有如下特点：全数字化可实现分布式测量与控制双向的数据传输自诊断节省布线及控制室空间仪表功能的多重化开放性互操作性智能化与自治性10/131.3 常见工业控制网络常见工业控制网络 工业以太网是指在工业环境的自动化控制及过程控制中应用以太网的相关组件及技术。工业以太网会采用TCP/IP协议，和IEEE802.3标准兼容，但在应用层会加入各自特有的协议。图5 实例31.3 常见工业控制网络常见工业控制网络与现场总线相比，以太网有以下优点： 应用广泛 成本低廉 通信速率高 控制算法简单 软硬件资源丰富 不需要中央控制站 可持续发展潜力大 易于与Internet连接11/131.3 常见工业控制网络常见工业控制网络12/13图6 实例413/131.3 常见工业控制网络常见工业控制网络新型控制网络技术工业无线通信新型控制网络技术工