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2009年5月4日工业网络技术东北大学秦皇岛分校第一章绪论2009年5月4日工业网络技术课程安排•应用研究型课程•24学时讲授（10-15）•8学时实验2009年5月4日工业网络技术为什么？•计算机集成管理信息系统（CIMS）•企业资源规划（ERP）•现场总线与传统硬接线相比的其他优势2009年5月4日工业网络技术十七大报告详解中的叙述•对工业制造业而言,信息技术改造生产制造过程及装备,实现生产信息化：推广应用CAD/CAM/CAE/CAPP以及并行工程、虚拟设计制造等先进技术，包括数控（CNC）、可编程序控制（PLC）、分布式控制（DCS）、现场总线控制（FCS）、柔性制造单元和柔性制造系统（FMC、FMS）等先进加工控制技术，计算机控制技术，推广精益生产、敏捷制造、虚拟制造、网络化制造。2009年5月4日工业网络技术为什么？P&G宝洁－RA全球大客户2009年5月4日工业网络技术为什么？企业资源规划层制造执行层现场控制层互联网企业局域网控制网络2009年5月4日工业网络技术工业企业网络结构（现有）电机,驱动设备、执行器机器人技术传感器及其他输入输出设备可编程控制器(PLC)基于PC的控制器办公室主机、服务器(ERP、MES、PDM等）控制网网关办公室应用、互联网作业、数据服务器、存储器信息网络设备层网络控制层网络信息层网络(Ethernet)2009年5月4日工业网络技术未来基于以太网的结构HMI发动机、传送器驱动设备,执行器机器人传感器及其他输入输出设备可编程控制器(PLC)基于PC的控制器办公室主机、服务器(ERP,MES,PDM,等）办公室应用、互联网作业、数据服务器、存储器与IT网络结合介绍Ethernet设备层网络2009年5月4日工业网络技术本课程主要内容工业网络信息网络计算机网络基础局域网技术控制网络现场总线（485、CAN、DeviceNet、ControlNet等）网络集成现有集成技术工业以太网2009年5月4日工业网络技术第一章绪论控制系统与控制网络现场总线控制系统工业网络技术2009年5月4日工业网络技术控制系统在生产中的位置输入输出工艺流程/机械控制系统2009年5月4日工业网络技术控制系统与控制网络工业控制系统的发展现场总线技术现场总线国际标准几种典型的现场总线2009年5月4日工业网络技术控制系统的发展•20世纪50年代前，气动仪表控制系统。•20世纪50年代，模拟仪表控制系统。•20世纪60－70年代，集中式数字控制系统。•20世纪80－90年代，集散控制系统（DCS）+可编程序控制器（PLC）。2009年5月4日工业网络技术基地式气动仪表2009年5月4日工业网络技术模拟仪表2009年5月4日工业网络技术集中式数字控制系统2009年5月4日工业网络技术集散控制系统典型结构设计校核审定日期图号页审核项目编号页数肇家浜路排水系统控制网络结构示意图CADEthernet/IPSLC/ControlLogixOpenDeviceNetVendorAssociation,Inc.DVACHINACEEIAFieldbusWorkingCommittee中国电器工业协会现场总线工作委员会ACDriverEthernet/IPProjectorHostComputer1PrinterHostComputer2PostComputerforSubstationEthernet/IPTheTotalElectricalMeasuredObjectsYT1PY1PY2PY3PY4PY5PY6PY7PY8PY9LS2FTFTFTFTMMMMMMMMMSeweragePumpsetAreaSubstationAreaRainwaterPumpsetAreaZM1ZM2ZM3ZMA1ZMA2ZMB2ZMA3ZMB1ZMCFJ1LTLTGZ1MYZ1MLS1HS1QC1PW1PW2PW3PW4DeviceNetCPUCPUSLC/ControlLogixCPUSLC/ControlLogix2009年5月4日工业网络技术目前现场总线系统典型结构2009年5月4日工业网络技术控制系统与控制网络工业控制系统的发展现场总线技术现场总线国际标准几种典型的现场总线2009年5月4日工业网络技术现场－青海盐湖钾肥项目2009年5月4日工业网络技术现场－GM汽车制造车间2009年5月4日工业网络技术现场－操作箱2009年5月4日工业网络技术现场－操作箱内部2009年5月4日工业网络技术现场－控制柜2009年5月4日工业网络技术现场有什么？2009年5月4日工业网络技术现场有什么？•环境因素：温度、湿度、灰尘、腐蚀等等。•距离因素•电磁干扰•…….2009年5月4日工业网络技术现场有什么---干扰2009年5月4日工业网络技术现场总线定义•国际电工委员会IEC61158标准定义：现场总线是指安装在生产过程区域的现场设备与控制室内的自动控制装置之间数字式、串行、多点通信的数据总线。2009年5月4日工业网络技术现场总线的特点•现场总线是低带宽的局域网•现场总线是一种数字通信协议•现场总线是底层控制网络2009年5月4日工业网络技术现场总线是低带宽的局域网•现场总线中大量采用了计算机局域网技术，如网关、网桥、中继器等；•但是，现场总线传输测量控制信息，要求实时性强，可靠性高，传输速率为几kbps～几Mbps。2009年5月4日工业网络技术现场总线是一种数字通信协议•现场总线多为基带传输的数字通信方式；•现场总线通信协议是参考国际标准化组织制订的开放系统互连参考模型OSI/RM并经简化建立的。2009年5月4日工业网络技术现场总线是底层控制网络•可与因特网（Internet）和企业范围内的局域网相连。•企业网络信息系统集成。2009年5月4日工业网络技术控制系统与控制网络工业控制系统的发展现场总线技术现场总线国际标准几种典型的现场总线2009年5月4日工业网络技术现场总线的国际标准•国际电工委员会（IEC）•国际标准化组织（ISO）2009年5月4日工业网络技术用于工业控制系统的IEC61158标准•FF-H1（IEC61158技术报告）•ControlNet（罗克韦尔自动化支持）•Profibus（西门子公司支持）•P-Net（丹麦ProcessData公司支持）•FF-HSE（Fisher-Rosemount公司支持）•SwiftNet（波音公司支持）•WorldFIP（法国阿尔斯通公司支持）•Interbus（德国Phoenix公司）2009年5月4日工业网络技术IEC62026标准•用于低压开关设备与控制设备、控制器与电气设备接口标准；•执行器-传感器接口AS-i（西门子公司支持）；•设备网，即DeviceNet（罗克韦尔自动化和欧姆龙公司）；•智能分散系统（SDS）（Honeywell公司支持）；2009年5月4日工业网络技术IEC62026标准ext•串行多路控制总线（SMCB）（美国Honeywell公司支持）；•新增EtherNet/IP（罗克韦尔自动化）。2009年5月4日工业网络技术ISO现场总线标准•道路车辆数字信息交换领域•高速通信的控制器局域网（CAN）2009年5月4日工业网络技术现场总线（控制系统）的发展趋势•e网到底•On-Machine（全分布）•无线化2009年5月4日工业网络技术e网到底HMI发动机、传送器驱动设备,执行器机器人传感器及其他输入输出设备可编程控制器(PLC)基于PC的控制器办公室主机、服务器(ERP,MES,PDM,等）办公室应用、互联网作业、数据服务器、存储器与IT网络结合介绍2009年5月4日工业网络技术On-Machine（全分布）2009年5月4日工业网络技术无线传感器网络2009年5月4日工业网络技术无线传感器网络2009年5月4日工业网络技术开放现场总线技术远程I/ODeviceNet•带有诊断功能的智能设备和I/O•64节点/网络•125,250,500Kbps可调•8字节大小的分组ControlNet•实时确定性控制•冗余系统•99个节点/网络•5Mbps数据率•510字节的数据包（分组）EtherNet/IP•非时间关键的数据交换•过程监视•无限的节点•10/100Mbps•1500字节大小的数据包（分组）传感器变频器阀开关执行器马达启动器操作员接口HMITCP/IP交换机路由器网桥FlexI/OHMI变频器PLCsLgxI/O网桥操作员接口操作员站FlexI/O2009年5月4日工业网络技术NetLinx开放通讯架构信息层(EtherNet/IP)设备层(DeviceNet™)站控HMI24vdc509-BOD模块化I/O块型I/O变频器控制层(ControlNet™)集成网关或链接设备可编程设备维护用PC马达启动器微型PLC操作员界面变频器集成网关或链接设备维护PC台式PC控制器Accesstoanydata,anywhere,anytime(Design,Operate,Maintain)控制器Ultra100伺服系统