1、工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)與通信,天津工程師范學(xué)院,劉玉亮,聯(lián)系方式,聯(lián)系方式：手機件：辦公：7樓206室（自動化學(xué)院A樓）,能夠?qū)W到那些知識？Whattolearn？,工業(yè)網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)通信的概念、原理主要工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)簡介網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)案例,Howtolearn?,上課注意聽講，記好筆記下課多復(fù)習(xí)和預(yù)習(xí)認(rèn)真完成作業(yè)多學(xué)多問，交流溝通,本課程擬采用的教學(xué)方法（1）,課堂教學(xué)為主,部分章節(jié)考慮由同學(xué)查閱資料、登臺講授，討論交流（提問較多）倡導(dǎo)討論,鼓勵質(zhì)疑以教材為主，但不拘泥于教材提倡擴(kuò)大知識面,廣泛閱讀參考書籍與參考文獻(xiàn)，包括上網(wǎng)查資料,本課程擬采用的教學(xué)方法（2）,提倡自己動手編程仿

2、真、設(shè)計實驗提倡撰寫綜述性文章、研究性或技術(shù)性學(xué)術(shù)論文（設(shè)計作業(yè)）對教學(xué)有任何意見，歡迎隨時提出,本課程擬采用的教學(xué)方法（3）,開放性的教學(xué)方式不要盲目認(rèn)為教師講的就一定正確應(yīng)是能者為師，平等地交流討論、共同提高多看、多思、多干、多討論積極主動地學(xué)習(xí)一方面虛心請教,一方面技術(shù)上不要保密學(xué)習(xí)上要大氣，不要糾纏太多的細(xì)節(jié),要求,實事求是的學(xué)習(xí)態(tài)度具有創(chuàng)新意識與挑戰(zhàn)精神在浩如煙海的信息中保持清醒的頭腦注意到專業(yè)課與基礎(chǔ)課的學(xué)習(xí)方法有很大不同問題20世紀(jì)與21世紀(jì)的最大區(qū)別？,教學(xué)要求,學(xué)習(xí)方面認(rèn)真學(xué)習(xí)、循序漸進(jìn)、及時總結(jié)。注意課后復(fù)習(xí)，課前預(yù)習(xí)。按時完成課外作業(yè)，學(xué)會查閱資料、利用網(wǎng)絡(luò)。實驗課提前準(zhǔn)

3、備紀(jì)律方面按時上課。上課時，同學(xué)的座位相對穩(wěn)定。在上課的過程中，請將手機的聲音關(guān)閉?？梢圆宦牐荒芨蓴_別人，否則扣除平時成績，直至不允許參加考試,作業(yè)注意事項,凡抄襲作業(yè)者，無論抄襲與被抄，成績均為0！謹(jǐn)記！,主要參考源,有關(guān)書籍比較慢，但理論相對上系統(tǒng)與成熟一些有關(guān)會議論文集快，新思想與新方法多，但較為粗糙有關(guān)期刊、報紙期刊要慢一些,報紙快,但不易保存有關(guān)自動化類、IT類、綜合及相關(guān)行業(yè)類的書報雜志，以及相關(guān)網(wǎng)站(工控網(wǎng)、電子工程專輯）,主要參考源,常見的國內(nèi)自動化類雜志自動化學(xué)報、控制理論與應(yīng)用、系統(tǒng)工程理論與實踐、儀器儀表學(xué)報、模式識別與人工智能、電子學(xué)報等信息與控制、控制與決策、自動

4、化儀表等化工自動化及儀表、冶金自動化、工業(yè)控制計算機等等在這里推薦一本科學(xué)方法論的書控制論與科學(xué)方法論金觀濤華國凡，新星出版社,怎樣理解“大學(xué)生”？,大大地學(xué)習(xí)生存-技能生活-真諦生命-意義,大學(xué)學(xué)什么？,知識：直接知識（實踐經(jīng)驗）、間接知識（書本）學(xué)生活的知識學(xué)生存的本領(lǐng)學(xué)生命的意義香港大學(xué)前校長金耀基先生：學(xué)會怎樣讀書怎樣做事怎樣與人相處怎樣做人,引用毛主席的一句話：課程是你們（學(xué)生）的，也是我們（教師）的，但歸根結(jié)底是你們的，你們就像早晨八九點鐘的太陽，命運掌握在你們自己手上。平時多努力，考試少掛彩！,中國傳統(tǒng)中推崇做學(xué)問的人,王國維：人間詞話中三種境界“昨夜西風(fēng)凋碧樹。獨上高樓，望盡天

5、涯路?！标淌猓旱麘倩ā耙聨u寬終不悔，為伊消得人憔悴?！绷溃壶P棲梧“眾里尋他千百度，驀然回首，那人卻在燈火闌珊處。”辛棄疾：青玉案（元夕）,補充,發(fā)現(xiàn)問題疑似山窮水盡，苦思不得其解上下苦苦求索不綴頓悟?qū)嵶C“絕頂聰明的人，不是在賣弄聰明，而是肯下苦工夫、笨工夫?！?胡適,信息時代則有所不同，提醒大家注意學(xué)習(xí)方法,在學(xué)習(xí)與工作中，保持清醒而智慧的頭腦比掌握知識本身更為重要。在學(xué)生時代就養(yǎng)成獨立思考、敢于并善于質(zhì)疑，探索新思想、新技術(shù)的好習(xí)慣，將會受益一生。,信息時代不能被信息所淹沒,到哪里去找回我們在信息中丟失的知識又到哪里去找回我們在知識中丟失的智慧英國詩人愛略特的一句詩,在我們所處的信息時代

6、，一代會比一代強，這是歷史的必然。不敢奢望一門課的作用有多大，但只求這門課能起到一點拋磚引玉的作用，能在相關(guān)的專業(yè)領(lǐng)域給同學(xué)們一點啟發(fā)。預(yù)祝大家一帆風(fēng)順。,青出于藍(lán)而勝于藍(lán),晏殊：蝶戀花,檻菊愁煙蘭泣露。羅幕輕寒，燕子雙飛去。明月不諳離恨苦。斜光到曉穿朱戶。,昨夜西風(fēng)凋碧樹。獨上高樓，望盡天涯路。欲寄彩箋兼尺素。山長水闊知何處。,柳永：鳳棲梧,佇倚危樓風(fēng)細(xì)細(xì)。望極離愁，黯黯生天際。草色山光殘照里。無言誰會憑闌意。,擬把疏狂圖一醉。對酒當(dāng)歌，強樂還無味。衣帶漸寬終不悔，為伊消得人憔悴。,辛棄疾：青玉案（元夕）,東風(fēng)夜放花千樹。更吹落，星如雨。寶馬雕車香滿路。風(fēng)蕭聲動，玉壺光轉(zhuǎn)，一夜魚龍舞。,蛾兒

7、雪柳黃金縷，笑語盈盈暗香去。眾里尋他千百度，驀然回首，那人卻在，燈火闌珊處。,SolutionValue-added,Ethernet,AD-CIFXX,Ethernet,Ethernet,Fieldbus,UNO-2058,Internet,GSM/GPRS/CDMA,WLANI/O,WLANEDG,3rdDevice,TPC-60SN,A-Studio,GPS,ADAM-457x,ADAM-6520,ControlCenter,FieldController,I/OModule,KWSoftLogic,WLAN,WLAN,GPS/GSM/GPRS/CDMA,ERP,MES,PlantHis

8、torian,WebServerSystem,SupervisoryPackageServer,FieldSensor&Equipment,VisionSensor,工廠自動化全面解決方案,ManageCenter,Ethernet,嵌入式&網(wǎng)絡(luò)技術(shù)帶動自動化技術(shù)發(fā)展,eAutomation,人機界面一體化工作站,數(shù)據(jù)采集板卡,遠(yuǎn)程監(jiān)控模塊,工業(yè)通訊,WebTechnologyTCP/IPWirelessWebapplication,EmbeddedTechnologyHowardEmbeddedSoftwareEmbeddedSemiconductor,CompactPCISystemCon

9、trollerCPUModulesBackplanes,IndustrialDataComm.,行業(yè)應(yīng)用,電力,環(huán)保,設(shè)施監(jiān)控,客戶化定制,機臺自動化,交通,軍工,工廠自動化,智能交通鐵路,工業(yè)網(wǎng)絡(luò),控制網(wǎng)絡(luò)與信息網(wǎng)絡(luò)的融合,新加坡機場-地面管理系統(tǒng),為什么要采用工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)？,工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大自動化程度的提高管控一體化的需要全球化生產(chǎn)降低成本、提高效率提高核心競爭力的需要技術(shù)進(jìn)步使然,為什么學(xué)習(xí)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)？,就業(yè)的需要技術(shù)發(fā)展的需要知識更新的需要開拓視野的需要,控制網(wǎng)絡(luò)和現(xiàn)場總線,控制網(wǎng)絡(luò)是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在工業(yè)數(shù)據(jù)通信中的應(yīng)用，是計算機網(wǎng)絡(luò)、通信與自動控制技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物?？刂凭W(wǎng)絡(luò)是企業(yè)網(wǎng)絡(luò)的重

10、要組成部分，它和信息網(wǎng)絡(luò)共構(gòu)成企業(yè)網(wǎng)絡(luò)?，F(xiàn)場總線是控制網(wǎng)絡(luò)的一個重要組成部分，控制網(wǎng)絡(luò)的含義更加廣泛。,現(xiàn)場總線名稱的局限性,現(xiàn)場總線技術(shù)的不斷發(fā)展和其內(nèi)容的不斷豐富各種控制、應(yīng)用功能與功能塊、控制網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)管理、系統(tǒng)管理等內(nèi)容的不斷擴(kuò)充現(xiàn)場總線超出了原有的定位范圍，不再只是通信標(biāo)準(zhǔn)與通信技術(shù)，而成為網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)與控制系統(tǒng)。,現(xiàn)場總線的定義,IEC（InternationalElectrotechnicalCommission，國際電工技術(shù)委員會）將現(xiàn)場總線（Fieldbus）定義為：安裝在制造或過程區(qū)域的現(xiàn)場裝置之間、以及現(xiàn)場裝置與控制室內(nèi)的自動控制裝置之間的數(shù)字式、串行、雙向和多點通信的數(shù)據(jù)總

11、線?，F(xiàn)場總線以測控設(shè)備為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，以雙絞線等傳輸介質(zhì)為紐帶，將位于生產(chǎn)現(xiàn)場、具備數(shù)字就是和數(shù)字通信能力的測控設(shè)備連接成網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，按公開、規(guī)范的通信協(xié)議，在多個測控設(shè)備之間、現(xiàn)場設(shè)備與遠(yuǎn)程監(jiān)控計算機之間，實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸與交換，進(jìn)而形成適應(yīng)各種應(yīng)用的自動控制系統(tǒng)。打破“信息孤島”,網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)的發(fā)展,控制系統(tǒng)的變遷基地式氣動儀表-單表體內(nèi)電動組合儀表控制-4-20mA直流信號，集中控制，按需組合DDCDCS-集散控制系統(tǒng)。模擬數(shù)字混合系統(tǒng)FCS-現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)NCS-網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng),氣動基地式儀表,是對生產(chǎn)過程中介質(zhì)的壓力、溫度、差壓(流量)、液位等工藝參數(shù)進(jìn)行檢測和控制的儀表。在一臺儀表中具有

12、測量、顯示和調(diào)節(jié)功能，可對單個被調(diào)參數(shù)構(gòu)成一個調(diào)節(jié)回路?？稍谏a(chǎn)現(xiàn)場進(jìn)行就地調(diào)節(jié)，故稱為“基地式”儀表。氣動基地式儀表具有防塵、防水、防寒、防爆、不受電磁場、射線的干擾，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)牢靠，維護(hù)簡便，以及可直接操縱氣動執(zhí)行機構(gòu)等優(yōu)點，幾十年來一直在自動控制領(lǐng)域中發(fā)揮重要的作用。即使在當(dāng)今電子技術(shù)、計算機技術(shù)和自動化技術(shù)高度發(fā)展的年代，在大型的生產(chǎn)裝置中（如300MW、600MW大力發(fā)電機組，30萬噸乙烯裝置）對單變量的簡單自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)就采用基地式儀表實現(xiàn)對各種參數(shù)的就地調(diào)節(jié)，從而為大系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、高效運行創(chuàng)造條件。,控制網(wǎng)絡(luò)的作用,控制網(wǎng)絡(luò)將多個分散在生產(chǎn)現(xiàn)場，具有數(shù)字通信能力的測量控制儀表作為

13、網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，采用公開、規(guī)范的通信協(xié)議，以現(xiàn)場總線作為通信連接的紐帶，把現(xiàn)場控制設(shè)備連接成可以相互溝通信息，共同完成自控任務(wù)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)與控制系統(tǒng)。,簡單控制網(wǎng)絡(luò)示意圖,網(wǎng)絡(luò)構(gòu)筑溝通數(shù)據(jù)信息的通道，實現(xiàn)各種設(shè)備之間數(shù)據(jù)通信。網(wǎng)絡(luò)是整個控制系統(tǒng)的支撐。,控制網(wǎng)絡(luò)與計算機網(wǎng)絡(luò)的異同,數(shù)據(jù)通信,兩點或多點之間以二進(jìn)制形式進(jìn)行信息交換的過程。一般指計算機通信，用于計算機之間、計算機和外設(shè)之間交換信息。,工業(yè)數(shù)據(jù)通信,工業(yè)設(shè)備的各功能單元之間、設(shè)備與設(shè)備之間以及這些設(shè)備與計算機之間遵照通信協(xié)議，利用數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)傳遞數(shù)據(jù)信息的過程，稱之為工業(yè)數(shù)據(jù)通信。形式：點對點、網(wǎng)絡(luò)特點：串行總線方式（經(jīng)濟(jì)、簡便,規(guī)模可大可

14、小）分類：根據(jù)通信幀的大小劃分傳感器總線-位級（10Bit左右）ASI設(shè)備總線-字節(jié)級（10-100Byte）CAN現(xiàn)場總線-塊級（幾十Byte）FF強調(diào)實時性,工業(yè)數(shù)據(jù)通信的特點是：除計算機級外設(shè)外，還有大量檢測工藝參數(shù)和狀態(tài)的變送器和生產(chǎn)過程控制設(shè)備,早期現(xiàn)場總線-工業(yè)電話線,現(xiàn)場總線技術(shù)始發(fā)于二十世紀(jì)八十年代，但對該項技術(shù)的開發(fā)之熱是近年之舉早期的現(xiàn)場總線技術(shù)與PLC同時出現(xiàn)的、Culter-Hammer推出的DirectrolGeneralElectric的GeniusI/OPhoenix的Interbus-S，TURCK的Sensoplex丹麥ProcessData公司83年推出的P

15、-Net；德國Siemens公司84年推出的Profibus(ProcessFieldbus的簡稱)法國Alstom公司87年推出的FIP(FactoryInstrumentationProtocol)等都屬于早期推出且至今仍有較大影響的總線技術(shù),早期現(xiàn)場總線的特點,專有技術(shù)，自成系統(tǒng)，互不兼容，比較封閉規(guī)模較小通信幀短,網(wǎng)絡(luò)集成式控制系統(tǒng)的特點,改變了傳統(tǒng)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式,網(wǎng)絡(luò)集成式控制系統(tǒng)的特點,徹底改變了傳統(tǒng)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式；常用串行總線式通信，可以傳送更加豐富的控制信息。例如參數(shù)調(diào)整、自診斷、開關(guān)次數(shù)統(tǒng)計等；徹底分散控制。控制功能完全下放到現(xiàn)場；打破了控制系統(tǒng)所處的信息孤島，為管控

16、一體化創(chuàng)造了條件。,控制系統(tǒng)對網(wǎng)絡(luò)的要求,開放性互操作性實時性環(huán)境適應(yīng)性,現(xiàn)場總線系統(tǒng)的特點,結(jié)構(gòu)特點：采用網(wǎng)絡(luò)式連接，變單回路連接為總線連接技術(shù)特點：開放性、互操作性、通信的確定性與實時性、現(xiàn)場設(shè)備智能與功能自治、環(huán)境適應(yīng)性。,現(xiàn)場總線系統(tǒng)的優(yōu)勢和劣勢,節(jié)省硬件和投資節(jié)省安裝費用節(jié)省維護(hù)開銷用戶具有自主選擇權(quán)提高可靠性和確定性,底層控制網(wǎng),互聯(lián)網(wǎng),控制網(wǎng)絡(luò)在企業(yè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的地位和作用,BPS（BusinessPlanningSystem，經(jīng)營計劃系統(tǒng)）,MES(ManufacturingExecutionSystem，制造執(zhí)行系統(tǒng))PCS（ProcessControlSystem，過程控制系統(tǒng)）,PERA普度企業(yè)參考體系結(jié)構(gòu),BMP三層結(jié)構(gòu),企業(yè)內(nèi)部網(wǎng),網(wǎng)絡(luò)連接層次,1.企業(yè)網(wǎng)絡(luò)的層次結(jié)構(gòu),信息網(wǎng),控制網(wǎng),現(xiàn)場總線、工業(yè)以太網(wǎng),以太網(wǎng)