第三章 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的基本構(gòu)成

1、 高高 校校 教教 材材 網(wǎng)網(wǎng)http:/http:/第第3 3章章 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的基本構(gòu)成工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的基本構(gòu)成 3.1 3.1 工業(yè)網(wǎng)絡(luò)概述工業(yè)網(wǎng)絡(luò)概述3.1.1 3.1.1 工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)生和發(fā)展工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)生和發(fā)展3.1.2 3.1.2 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)與工業(yè)企業(yè)網(wǎng)工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)與工業(yè)企業(yè)網(wǎng)工業(yè)企業(yè)網(wǎng)具有下列特性工業(yè)企業(yè)網(wǎng)具有下列特性 ：范圍確定性范圍確定性集成性集成性安全性安全性相對開放性相對開放性http:/http:/第第3 3章章 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的基本構(gòu)成工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的基本構(gòu)成 3.2 3.2 典型的工業(yè)企業(yè)網(wǎng)典型的工業(yè)企業(yè)網(wǎng)3.2.1 3.2.1 工業(yè)企業(yè)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)工業(yè)企業(yè)網(wǎng)的體系結(jié)

2、構(gòu)3-1 CIM-OSA3-1 CIM-OSA模型模型http:/http:/第第3 3章章 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的基本構(gòu)成工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的基本構(gòu)成 1.1.工業(yè)企業(yè)網(wǎng)的功能體系結(jié)構(gòu)工業(yè)企業(yè)網(wǎng)的功能體系結(jié)構(gòu)2.2.信息網(wǎng)絡(luò)與控制網(wǎng)絡(luò)互連的意義及邏輯結(jié)構(gòu)信息網(wǎng)絡(luò)與控制網(wǎng)絡(luò)互連的意義及邏輯結(jié)構(gòu)3.2.1 3.2.1 工業(yè)企業(yè)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)工業(yè)企業(yè)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)3.2 3.2 典型的工業(yè)企業(yè)網(wǎng)典型的工業(yè)企業(yè)網(wǎng)http:/http:/第第3 3章章 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的基本構(gòu)成工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的基本構(gòu)成 3.2.2 3.2.2 建立工業(yè)企業(yè)網(wǎng)的策略建立工業(yè)企業(yè)網(wǎng)的策略3-4 3-4 通過互連構(gòu)建一體化的企業(yè)網(wǎng)通過互連構(gòu)建一體

3、化的企業(yè)網(wǎng)http:/http:/第第3 3章章 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的基本構(gòu)成工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的基本構(gòu)成 3.2.2 3.2.2 建立工業(yè)企業(yè)網(wǎng)的策略建立工業(yè)企業(yè)網(wǎng)的策略3-5 3-5 通過控制網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建一體化的企業(yè)網(wǎng)通過控制網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建一體化的企業(yè)網(wǎng) http:/http:/第第3 3章章 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的基本構(gòu)成工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的基本構(gòu)成 3.2.2 3.2.2 建立工業(yè)企業(yè)網(wǎng)的策略建立工業(yè)企業(yè)網(wǎng)的策略3-6 3-6 現(xiàn)場總線控制網(wǎng)絡(luò)與現(xiàn)場總線控制網(wǎng)絡(luò)與InternetInternet信息網(wǎng)絡(luò)的集成方案信息網(wǎng)絡(luò)的集成方案http:/http:/第第3 3章章 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的基本構(gòu)成工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的基本構(gòu)成 3.2

4、.3 3.2.3 工業(yè)企業(yè)網(wǎng)的應(yīng)用工業(yè)企業(yè)網(wǎng)的應(yīng)用1 1、管理信息系統(tǒng)（、管理信息系統(tǒng)（MISMIS）2 2、辦公自動化系統(tǒng)（、辦公自動化系統(tǒng)（OAOA）3 3、計算機集成制造系統(tǒng)（、計算機集成制造系統(tǒng)（CIMSCIMS）4 4、決策支持系統(tǒng)（、決策支持系統(tǒng)（DSSDSS）5 5、客戶關(guān)系管理（、客戶關(guān)系管理（CRMCRM）6 6、電子商務(wù)（、電子商務(wù)（EBEB）http:/http:/第第3 3章章 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的基本構(gòu)成工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的基本構(gòu)成 3.3 3.3 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)3.3.1 3.3.1 集散控制系統(tǒng)集散控制系統(tǒng)DCSDCS大致經(jīng)歷了大致經(jīng)歷了3 3個發(fā)展階段，相應(yīng)地有三

5、代的基本結(jié)構(gòu)。個發(fā)展階段，相應(yīng)地有三代的基本結(jié)構(gòu)。3 311 11 第一代第一代DCSDCS結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)http:/http:/第第3 3章章 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的基本構(gòu)成工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的基本構(gòu)成 3 312 12 第二代第二代DCSDCS基本結(jié)構(gòu)基本結(jié)構(gòu)http:/http:/第第3 3章章 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的基本構(gòu)成工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的基本構(gòu)成 3 313 13 第三代第三代DCSDCS的的4 4個層次個層次http:/http:/第第3 3章章 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的基本構(gòu)成工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的基本構(gòu)成 DCSDCS的特點：的特點： 1 1、松耦合的多處理機系統(tǒng)，可實現(xiàn)硬件積木化。、松耦合的多處理機系統(tǒng)，可實現(xiàn)硬件積木化。

6、 2 2、軟件模塊化。、軟件模塊化。 3 3、控制系統(tǒng)用組態(tài)方法生成。、控制系統(tǒng)用組態(tài)方法生成。 4 4、通信網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用。、通信網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用。 5 5、可靠性高。、可靠性高。 http:/http:/第第3 3章章 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的基本構(gòu)成工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的基本構(gòu)成 3.3.2 3.3.2 現(xiàn)場總線現(xiàn)場總線1.1.現(xiàn)場總線的定義現(xiàn)場總線的定義: : 現(xiàn)場總線是一種互聯(lián)現(xiàn)場自動化現(xiàn)場總線是一種互聯(lián)現(xiàn)場自動化設(shè)備及其控制系統(tǒng)的雙向串行數(shù)字通信協(xié)議。也就是設(shè)備及其控制系統(tǒng)的雙向串行數(shù)字通信協(xié)議。也就是說，現(xiàn)場總線是控制系統(tǒng)中底層的通信網(wǎng)絡(luò)，具有雙說，現(xiàn)場總線是控制系統(tǒng)中底層的通信網(wǎng)絡(luò)，具有雙向數(shù)字傳輸功能，

7、在控制系統(tǒng)中允許智能現(xiàn)場裝置全向數(shù)字傳輸功能，在控制系統(tǒng)中允許智能現(xiàn)場裝置全數(shù)字化、多變量、雙向、多節(jié)點，并通過一條物理媒數(shù)字化、多變量、雙向、多節(jié)點，并通過一條物理媒體互相交換信息?，F(xiàn)場總線的結(jié)構(gòu)遵循國際標(biāo)準(zhǔn)化組體互相交換信息?，F(xiàn)場總線的結(jié)構(gòu)遵循國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（織（ISOISO）的開放系統(tǒng)互聯(lián)（）的開放系統(tǒng)互聯(lián)（OSIOSI）模型，而不同的現(xiàn)）模型，而不同的現(xiàn)場總線的結(jié)構(gòu)又不盡相同。場總線的結(jié)構(gòu)又不盡相同。http:/http:/第第3 3章章 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的基本構(gòu)成工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的基本構(gòu)成 2.2.現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)3 314 14 現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)與傳統(tǒng)控

8、制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的比較現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)與傳統(tǒng)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的比較http:/http:/第第3 3章章 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的基本構(gòu)成工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的基本構(gòu)成 3.3.現(xiàn)場總線系統(tǒng)的特點：現(xiàn)場總線系統(tǒng)的特點：（1 1）系統(tǒng)的開放性）系統(tǒng)的開放性 （2 2）互可操作性與互用性）互可操作性與互用性 （3 3）現(xiàn)場設(shè)備的智能化與功能自治性）現(xiàn)場設(shè)備的智能化與功能自治性 （4 4）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的高度分散性）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的高度分散性 （5 5）對現(xiàn)場環(huán)境的適應(yīng)性）對現(xiàn)場環(huán)境的適應(yīng)性 http:/http:/第第3 3章章 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的基本構(gòu)成工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的基本構(gòu)成 4.4.現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)對現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)對DCSDCS的挑戰(zhàn)

9、的挑戰(zhàn) （1 1）現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的信號傳輸實現(xiàn)了全數(shù)字）現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的信號傳輸實現(xiàn)了全數(shù)字化，從最底層的傳感器和執(zhí)行器就采用現(xiàn)場總線網(wǎng)化，從最底層的傳感器和執(zhí)行器就采用現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)，逐層向上直至最高層均為通信網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)；絡(luò)，逐層向上直至最高層均為通信網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)；（2 2）現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)則是全分散式，它）現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)則是全分散式，它廢棄了廢棄了DCSDCS的輸入的輸入/ /輸出單元和控制站，由現(xiàn)場設(shè)備輸出單元和控制站，由現(xiàn)場設(shè)備或現(xiàn)場儀表取而代之，即把或現(xiàn)場儀表取而代之，即把DCSDCS控制站的功能化整為控制站的功能化整為零，分散地分配給現(xiàn)場儀表，從而構(gòu)成虛擬控制站，零，分散

10、地分配給現(xiàn)場儀表，從而構(gòu)成虛擬控制站，實現(xiàn)徹底的分散控制；實現(xiàn)徹底的分散控制；http:/http:/第第3 3章章 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的基本構(gòu)成工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的基本構(gòu)成 （3 3）現(xiàn)場控制系統(tǒng)的現(xiàn)場設(shè)備具有互操作性，不同）現(xiàn)場控制系統(tǒng)的現(xiàn)場設(shè)備具有互操作性，不同廠商的現(xiàn)場設(shè)備既可互聯(lián)也可互換，并可以統(tǒng)一組廠商的現(xiàn)場設(shè)備既可互聯(lián)也可互換，并可以統(tǒng)一組態(tài)，徹底改變傳統(tǒng)態(tài)，徹底改變傳統(tǒng)DCSDCS控制層的封閉性和專用性；控制層的封閉性和專用性；（4 4）現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)為開放式因特網(wǎng)）現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)為開放式因特網(wǎng)絡(luò)，既可與同層網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，也可與不同層網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，絡(luò)，既可與同層網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，也

11、可與不同層網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，用戶可極為方便地共享網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫；用戶可極為方便地共享網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫；（5 5）現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)實現(xiàn)了全開放，）現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)實現(xiàn)了全開放，無專利許可要求，可供任何人使用，從總線標(biāo)準(zhǔn)、無專利許可要求，可供任何人使用，從總線標(biāo)準(zhǔn)、產(chǎn)品檢驗到信息發(fā)布全是公開的，面向世界任何一產(chǎn)品檢驗到信息發(fā)布全是公開的，面向世界任何一個制造商和用戶。個制造商和用戶。 http:/http:/第第3 3章章 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的基本構(gòu)成工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的基本構(gòu)成 實現(xiàn)實現(xiàn)DCSDCS和現(xiàn)場總線集成的三種方式：和現(xiàn)場總線集成的三種方式： 1 1、現(xiàn)場總線集成在、現(xiàn)場總線集成在DCSDCS

12、的的I/OI/O設(shè)備層上設(shè)備層上 2 2、現(xiàn)場總線通過專用網(wǎng)關(guān)與、現(xiàn)場總線通過專用網(wǎng)關(guān)與DCSDCS的集成的集成 3 3、現(xiàn)場總線通過、現(xiàn)場總線通過LANLAN集成到集成到DCSDCS的網(wǎng)絡(luò)層的網(wǎng)絡(luò)層 http:/http:/第第3 3章章 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的基本構(gòu)成工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的基本構(gòu)成 3.3.3 3.3.3 工業(yè)以太網(wǎng)工業(yè)以太網(wǎng) 所謂工業(yè)以太網(wǎng)，就是在以太網(wǎng)技術(shù)和所謂工業(yè)以太網(wǎng)，就是在以太網(wǎng)技術(shù)和TCP/IPTCP/IP技技術(shù)的基礎(chǔ)上開發(fā)出來的一種工業(yè)網(wǎng)絡(luò)。以前，以太網(wǎng)術(shù)的基礎(chǔ)上開發(fā)出來的一種工業(yè)網(wǎng)絡(luò)。以前，以太網(wǎng)一般是在商業(yè)應(yīng)用中作為辦公網(wǎng)絡(luò)使用的，目前以太一般是在商業(yè)應(yīng)用中作為辦公網(wǎng)絡(luò)使

13、用的，目前以太網(wǎng)在工業(yè)應(yīng)用中的使用已經(jīng)成為熱點，將來工業(yè)以太網(wǎng)在工業(yè)應(yīng)用中的使用已經(jīng)成為熱點，將來工業(yè)以太網(wǎng)有可能成為工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的主要形式，形成一網(wǎng)有可能成為工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的主要形式，形成一網(wǎng)到底的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。在工業(yè)應(yīng)用中使用以太網(wǎng)，符合網(wǎng)到底的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。在工業(yè)應(yīng)用中使用以太網(wǎng)，符合自動化系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)扁平化的必然趨勢。自動化系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)扁平化的必然趨勢。 http:/http:/第第3 3章章 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的基本構(gòu)成工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的基本構(gòu)成 以太網(wǎng)全面應(yīng)用于工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)中，以太網(wǎng)全面應(yīng)用于工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)中，還需要解決以下的關(guān)鍵技術(shù)問題：還需要解決以下的關(guān)鍵技術(shù)問題： 1 1、以太網(wǎng)的實時

14、性和可靠性；、以太網(wǎng)的實時性和可靠性；2 2、必須在以太網(wǎng)技術(shù)和、必須在以太網(wǎng)技術(shù)和TCP/IPTCP/IP技術(shù)的基礎(chǔ)上技術(shù)的基礎(chǔ)上做進一步的工作做進一步的工作 ；3 3、聯(lián)結(jié)部件的進一步標(biāo)準(zhǔn)化；、聯(lián)結(jié)部件的進一步標(biāo)準(zhǔn)化；4 4、以太網(wǎng)的可靠性與安全性的進一步提高、以太網(wǎng)的可靠性與安全性的進一步提高http:/http:/第第3 3章章 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的基本構(gòu)成工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的基本構(gòu)成 3.3.工業(yè)以太網(wǎng)模型及拓撲結(jié)構(gòu)工業(yè)以太網(wǎng)模型及拓撲結(jié)構(gòu) 4.4.工業(yè)以太網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建工業(yè)以太網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建 http:/http:/第第3 3章章 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的基本構(gòu)成工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的基本構(gòu)成 本本 章章 小小 結(jié)

15、結(jié) 本章簡要介紹了工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)生和發(fā)展歷程、功能本章簡要介紹了工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)生和發(fā)展歷程、功能體系結(jié)構(gòu)、建立工業(yè)企業(yè)網(wǎng)的策略，以及其中管理信息系體系結(jié)構(gòu)、建立工業(yè)企業(yè)網(wǎng)的策略，以及其中管理信息系統(tǒng)統(tǒng)MISMIS、辦公自動化系統(tǒng)、辦公自動化系統(tǒng)OAOA、計算機集成制造系統(tǒng)、計算機集成制造系統(tǒng)CIMSCIMS、決策支持系統(tǒng)決策支持系統(tǒng)DSSDSS、客戶關(guān)心管理、客戶關(guān)心管理CRMCRM、電子商務(wù)、電子商務(wù)EBEB等具體等具體應(yīng)用技術(shù)。對工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)中的集散控制系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)。對工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)中的集散控制系統(tǒng)DCSDCS、現(xiàn)場、現(xiàn)場控制系統(tǒng)、工業(yè)以太網(wǎng)進行了較為詳細的介紹。控制系統(tǒng)、工業(yè)以太網(wǎng)進行了較為詳

16、細的介紹。 集散控制系統(tǒng)集散控制系統(tǒng)DCSDCS是計算機、通信、是計算機、通信、CRTCRT顯示和控制顯示和控制技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物，它經(jīng)歷了三個發(fā)展階段，與計算機控制技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物，它經(jīng)歷了三個發(fā)展階段，與計算機控制系統(tǒng)相比，具有松耦合、軟件模塊化、控制系統(tǒng)用組態(tài)方系統(tǒng)相比，具有松耦合、軟件模塊化、控制系統(tǒng)用組態(tài)方法生成、通信網(wǎng)應(yīng)用、可靠性的方面的不同特點。法生成、通信網(wǎng)應(yīng)用、可靠性的方面的不同特點。http:/http:/第第3 3章章 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的基本構(gòu)成工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的基本構(gòu)成 本本 章章 小小 結(jié)結(jié) 現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)是當(dāng)今自動化領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展熱點之一，現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)是當(dāng)今自動化領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展

17、熱點之一，既是一個開放通信網(wǎng)絡(luò)，又是一種全分布控制系統(tǒng)。它由測量既是一個開放通信網(wǎng)絡(luò)，又是一種全分布控制系統(tǒng)。它由測量系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和管理系統(tǒng)三部分組成，與系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和管理系統(tǒng)三部分組成，與DCSDCS相比具有全數(shù)相比具有全數(shù)字化、全分散式、全開放的控制優(yōu)勢，在自動控制中現(xiàn)場總線字化、全分散式、全開放的控制優(yōu)勢，在自動控制中現(xiàn)場總線可通過可通過I/OI/O設(shè)備層、專用網(wǎng)關(guān)和設(shè)備層、專用網(wǎng)關(guān)和LANLAN實現(xiàn)與實現(xiàn)與DCSDCS的集成。的集成。 工業(yè)以太網(wǎng)是在以太網(wǎng)技術(shù)和工業(yè)以太網(wǎng)是在以太網(wǎng)技術(shù)和TCP/IPTCP/IP技術(shù)基礎(chǔ)上開發(fā)出技術(shù)基礎(chǔ)上開發(fā)出來的一種工業(yè)網(wǎng)絡(luò)，是以太網(wǎng)向工業(yè)現(xiàn)場層的延伸。工業(yè)以太來的一種工業(yè)網(wǎng)絡(luò)，是以太網(wǎng)向工業(yè)現(xiàn)場層的延伸。工業(yè)以太網(wǎng)比商用以太網(wǎng)在環(huán)境適應(yīng)性、可靠性、安全性、安裝方便等網(wǎng)比商用以太網(wǎng)在環(huán)境適應(yīng)性、可靠性、安全性、安裝方便等方面更能滿足工業(yè)環(huán)境的需要；與現(xiàn)場總線相比，又具有使用方面更能滿足工業(yè)環(huán)境的需要；與現(xiàn)場總線相比，又具有使用容易、市場空間大、技術(shù)發(fā)展迅速、開放更徹底的特點。容易、市場空間大、技術(shù)發(fā)展迅速、開放更徹底的特點。http:/http:/第第3 3章章 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的基本構(gòu)成工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的基本構(gòu)成 習(xí)習(xí) 題題1 1、從網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)形式簡述工業(yè)企業(yè)網(wǎng)的發(fā)展