级工业控制组网与组态技术
《工业控制网络与人机界面组态技术》电子教案 第五章网络互联设备
（3）网络的互操作 指网络中的计算机具有透明地访问对方资源的 能力，这种能力是建立在互联接和互通基础之 上，通过高层软件实现的。 注意：互联接、互通和互操作分别表示了不同 层次的内涵，互联接是网络连接的物质基础， 互通是通信手段，互操作是网络互联的最终目 的，只有解决好这三个层次上的问题才能真正 实现网络的“互联”。
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✓ 10BASET：100m ✓ 10BASE2：185m ✓ 10BSEE5：500m 2. 网络分段
在组建局域网时，往往需要进行网络分段。所 谓网络分段是指将一个大的网络系统分解成几 个小的局域网，然后通过网络互联设备（交换 机、网桥或路由器）将各个子网连接成一个整 体网络。
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3. 网络互联的类型
（1）网络互联的应用类型 局域网之间的互联 局域网与广域网之间的互联 局域网通过广域网与Internet之间的互联 多个远程局域网之间互联为广域网
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（2）互联局域网的类型 同构网络 所谓同构网络是指具有相同特性和性质的网络，也就
是说它们具有相同的通信协议，呈现给接入设备的 界面也相同。 异构网络 所谓异构网络是指具有完全不同的传输性质和通信协 议的网络。
有目的地转发数据帧。 网络层的互连设备 ✓ 主要设备有：路由器。 ✓ 功能：路径选择、拥塞控制和控制广播信息 ✓ 主要用于：不同网络之间的互连。如，当一个局域
网通过广域网与远程局域网连接时，就应当使用这 层设备。
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高层互连设备 ✓ 主要设备：网关。 ✓ 当互连的网络的传输层及以上层协议不同
时就需要网关进行协议转换。 ✓ 目前使用最多的是：应用层网关。
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2. 网间互连设备的层次
物理层的设备
✓ 主要设备有：中继器和集线器。
✓ 物理层互连设备的主要功能：对不同电缆段 之间的信号进行复制、整形、再生和转发位 信号。
工控机及组态控制技术原理与应用
工控机及组态控制技术原理与应用
工控机及组态控制技术原理与应用是一门涵盖计算机、控制理论、电子技术、通讯技术等多个学科的交叉学科，主要研究工业生产过程中的自动控制和远程监控技术。
该技术以工控机为核心，通过组态软件对工业生产过程进行监控和控制，实现生产过程的自动化、智能化和高效化。
工控机是一种专门用于工业控制的计算机，与普通的个人电脑相比，其具有更高的稳定性、更低的功耗、更强的抗干扰能力和更强的计算能力。
工控机通常采用工业级主板、固态硬盘、防尘防水的机箱以及各种接口，以满足在恶劣环境下的长时间运行和各种输入输出控制需求。
组态软件是一种用于监控和控制工业自动化系统的软件，它可以实现对生产过程的数据采集、处理、分析和控制。
组态软件具有图形化用户界面，操作简单直观，可以通过拖拽、复制、粘贴等方式快速搭建生产过程的控制界面，同时还提供了丰富的控制逻辑和算法，可以满足各种复杂的控制需求。
工控机及组态控制技术的应用广泛，涉及到工业领域的各个方面，如机械制造、自动化生产线、物流仓储、能源化工、交通运输等。
通过工控机及组态控制技术的应用，可以实现生产过程的自动化、智能化和高效化，提高生产效率和产品质量，降低生产成本和能耗。
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基于项目化教学的《工业网络和组态控制技术》课程改革
掌握报警参数的设定及实时修 5.4 水塔监控系统的调
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改方法；完成仿真调试
试
作者简介：谭燕（1983.02—），女，汉族，重庆人，讲师，研究方向：自动化控制、机电一体化技术。
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三、教学方式与教学方法的改革 本课程采用项目化教学，将工业控制网络和人机界面 技术相关的知识内容融入 5 个学习情境中，每个学习情境 分为若干个子情境，得学生在学习过程中能够将理论知识 和技能操作融合在一起。课程内容选取了西门子工业自动 化网络和组态控制技术的典型案例。 课堂教学采用“教中学、学中做”的形式，既方便教 师对课堂及教学进度、教学效果的把握，又有效提高了学 生课堂参与的积极性。同时，在子情境设置时也考虑到学 生认知和接受的特点，采用搭积木的方式完成整个学习情 境，当学生在简单学习情境中一步一步地将“两站电机控 制系统”完成之后，他们对工业控制网络和人机界面的系 统设计能有初步的认识和了解；按照知识由浅入深、由易 到难，循序渐进的原则，5 个学习情境全部完成之后，学 生可从最初的模仿操作变为技能熟手，而他们对工控网络
一、前言 《工业网络和组态控制技术》课程（以下简称本课程） 是我院机电一体化、计算机控制技术、电子信息工程技术 等专业开设的一门专业课程。在现代工业自动化和自动化 发展的今天，利用上位机软件和触摸屏通过工业自动化网 络对生产现场进行实时管理和控制是非常必要的，本课程 通过对组态软件、触摸屏和工业网络的学习，让学生了解 和掌握现代工业控制和数据管理的相关知识。 二、教学情境设计 本课程在开设之前，调查并走访了学院的校企合作企 业和行业，邀请了企业和行业的能工巧匠一起探讨本课程 的项目设置。通过对典型工作任务进行分析，提炼了 5 个 具有代表性的工作任务，经过整合得出了本课程的学习情 境。5 个学习情境内容由浅入深、循序渐进，基本涵盖了 工业网络和人机界面设计的相关内容。学习情境设计与学 时分配见表 1.
《工业控制网络与人机界面组态技术》电子教案 第八章+工业以太网技术与应用
首选，并且有逐渐向下延伸直接应用于工业现场设备间的 通信的趋势。
工业以太网应具有的特性：
工业以太网与商业以太网在技术上兼容，但在 产品设计时，在材质的选用、产品强度和适用性方 面应能满足工业现场的需要。工业以太网产品需具 有一下特性：
因此，以太网成为“确定性”网络，为它应 用于自动化控制领域消除了主要障碍。
与其他现场总线或工业通信网络相比，以太 网具有一下优点：
以太网技术的优点：
（1）应用广泛。
（2）成本低廉
（3）通信速率高 （4）软硬件资源丰富 （5）可持续发展，潜力大 （6）易与Internet连接，能实现办公自动化网络与工业控
第六章 工业以太网技术与应用
近几年来，随着互联网技术的普及与推广，以太网得 到了飞速的发展，特别是以太网通信速率的提高、以太网 交换技术的发展，给以太网的非确定性问题的解决带来了 新的契机。
首先，以太网通信速率的一再提高，从10M到100M到 1000M甚至10Gbps，在相同通信量的条件下，通信速率的 提高意味着网络负荷的减轻和碰撞的减少，也就意味着确 定性的提高；
控制与信息协议（CIP）
CIP的主要特点 （1）基于生产者/消费者的网络模型
目前市场上的总线通信模型有较大的区别，根据所基于的模 型不同，可以把工业网络分为两类： 1） 基于源/目的地模型 2） 基于生产者/消费者模型（生产者是发送报文的节 点，而消费者是接受报文的节点。 基于生产者消费者模型的网络除了CIP网络外，还有 基金会现场总线（FF）。而PROFIBUS等是基于源/目的地 模型的。
（1）环境适应性。具体包括机械环境适应性 （如耐振动、耐冲击）、气候环境适应性（工业温 度要求为－40～85℃，并要耐腐蚀、防尘、防水）、 电磁环境适应性或电磁兼容性（EMC应符合 EN50081-2、 EN50082-2 ）。
工业网络与组态知识点总结
工业网络与组态知识点总结一、概述工业网络与组态是指在工业控制系统中用来实现控制和监测的网络和软件系统。
随着工业自动化程度的不断提高，工业网络与组态的应用也越来越广泛。
在工业生产中，通过工业网络与组态技术可以实现对生产过程的远程监测、控制和调度，提高生产效率和质量。
本文将从工业网络和组态两个方面进行知识点总结。
二、工业网络知识点总结1. 工业网络的概念和特点工业网络是指用于工业自动化控制系统中的网络。
与一般的办公网络相比，工业网络有着以下特点：（1）实时性要求高，需要能够快速响应传感器和执行器的信号。
（2）稳定性要求高，工业生产环境中受到电磁干扰、温度变化等环境因素的影响要比办公环境复杂。
（3）安全性要求高，工业网络需要保护工业控制系统的信息安全和系统稳定运行。
2. 工业网络的组成工业网络一般由控制网络、现场总线和工业以太网组成。
其中，控制网络用于连接PLC、DCS等控制设备，现场总线用于连接传感器和执行器，工业以太网则是控制网络和现场总线之间的连接，用于实现工业网络与企业网络的通信。
3. 工业网络的通信协议工业网络中常用的通信协议包括以太网、Modbus、Profibus、CANopen等。
以太网是一种常用的工业网络通信协议，它可以支持TCP/IP协议，实现工业网络与企业网络的互联。
Modbus是一种常用的串行通信协议，用于连接PLC和控制设备。
Profibus是一种用于现场总线的通信协议，用于连接传感器和执行器。
4. 工业网络的安全保护工业网络的安全保护包括物理安全和网络安全两个方面。
在物理安全方面，需要采取防雷、防水、防尘等措施，保护工业网络设备不受环境因素的影响。
在网络安全方面，需要采取防火墙、入侵检测系统等措施，保护工业网络不受黑客攻击和病毒感染。
5. 工业网络的监测和管理工业网络的监测和管理是保证工业网络正常运行的重要手段。
通过网络监测系统可以实时监测工业网络设备的运行状态，发现故障并及时处理。
工业控制网络与人机界面组态课件 以太网技术
10BASE5 粗缆
以太网媒体接入控制 MAC
10BASE2 细缆
10BASE-T 双绞线
10BASE-F 光缆
❖铜缆或铜线连接到以太网的示意图
主机箱
网卡
主机箱
DB-15 连接器
收发器电缆
收发器
内导体
MAU
插入式 分接头
MDI
BNC 连接器 插口
外导体屏蔽层
保护外层
（3）总线拓扑
基 将所有站点通过硬件接口连接到单根传输介质——共 本 享总线上。 特 性
与星型拓扑相比，所需电缆长度较短；
优 点
结构简单，可靠性高；
扩充(如增加站点、延长电缆等)较容易。
缺 故障检测不很容易，如总线有故障需分段查找，如站点 点 有故障需一个一个查。
❖ 常用的局域网传输媒体
❖ 双绞线：价格便宜、安装方便，在局域网中使用最多。但抗 干扰能力较差，传输距离较短。适用于建筑物内部的布线系统。 ❖ 同轴电缆：分为粗缆和细缆，价格中等、安装较方便，有较 高的数据传输率，在早期的局域网中使用较多。抗干扰能力较好， 传输距离较远。 ❖ 光缆：损耗低、抗干扰能力强，传输率高，传输距离远，是 环型网或主干网的主要传输媒体。但价格贵，技术复杂。 ❖ 无线传输：采用无线电波、红外线、微波等作为媒体，传输 距离远，不受空间限制。但设备价格昂贵，技术复杂。
❖ 小知识
❖ 拓扑学（Topology）是一种研究与大小、距离无关的几 何图形特性的方法。 ❖ 在计算机网络中，采用拓扑的方法，抛开网络中的具体 设备，把工作站、服务器等网络设备抽象为“点”，把网 络中的传输介质抽象为“线”，这样从拓扑学的观点看计 算机网络系统，就形成了由点、线组成的几何图形，我们 称这种采用拓扑学方法抽象出的网络结构为计算机网络的 拓扑结构。
工业网络与组态技术实训计划
工业网络与组态技术实训计划
工业网络与组态技术实训计划是一种培养学生在工业网络和组态技术方面实践能力的教学计划。
该计划旨在帮助学生掌握工业网络的基础原理、网络规划与设计、设备配置与调试、网络安全与维护等知识，以及组态技术的基本原理、工程设计与实施、故障排除与维护等技能。
在实训计划中，学生会通过理论学习和实践操作相结合的方式进行培训。
他们将学习和了解各种工业网络协议、设备和技术平台，通过实际搭建网络环境、配置软硬件、进行网络测试和故障排除等操作，掌握工业网络的建设与维护流程。
此外，学生还将学习组态技术，包括使用组态软件进行工业自动化设备的配置、监控和控制，了解常见的组态技术方案和应用场景，并亲自参与实际项目的组态设计与实施。
通过工业网络与组态技术实训计划，学生能够提升自己的实践能力，为今后从事工业网络与组态技术相关的工作做好准备。
同时，他们还可以通过实践项目的参与，培养团队合作能力、问题解决能力和创新思维能力。
12工业控制网络及组态技术教学大纲
《工业控制网络及组态技术》课程教学大纲课程代码：010132053课程英文名称：Industrial Control Network and HMI Technology课程总学时：16 讲课：16 实验：0 上机：0适用专业：机械电子工程机械设计制造及自动化大纲编写（修订）时间：2010.7一、大纲使用说明（一）课程的地位及教学目标1.本课程是机电一体化专业的专业选修课。
2.现场总线/工业以太网技术是当今工业控制系统的主流组网技术，是控制向分散化、网络化、智能化方向发展的技术基础。
本课程主要包括：现场总线/工业以太网的网络通讯基本原理，面向底层PLC控制，构建控制网络，人机交互界面HMI（Human Machine Interface）实现远程监视及优化控制，并以工程实践为例，从整体上掌握现代大中型自动化系统的实施过程。
（二）知识、能力及技能方面的基本要求1.掌握大中型自动化系统的控制网络基本原理、设计方法、实施方法；2.掌握HMI的设计方法；3.结合S7-300 PLC工程实例，达到一定运用能力。
（三）实施说明本课程应重点讲授工业控制网络原理、设计方法、结合PLC系统，以实例为主线，以作业、讲解等互动形式，调动学生的积极性。
（四）对先修课的要求本课程的先修课有：计算机基础、机电传动控制、电工及电子技术、控制工程基础。
（五）对习题课、实践环节的要求1.习题要求：习题应促进学生消化、巩固所学内容。
习题要密切配合教师的讲授内容，注意要使概念类、分析类和设计类习题并存，培养学生的分析和设计能力。
教师通过习题发现问题，改进教学，同时习题也是考核学生的依据之一。
2．实验要求：根据课时较短，同时仿真系统在脱离实验设备亦能进行的实际情况，实验环节以作业形式安排在课后，以实例、作业、互动来完成实践过程，不单独设置实验课。
（六）课程考核方式1.考核方式：课程大作业。
2.考核目标：在考核学生对控制网络基本知识和方法掌握的基础上，重点考核学生实际运用能力。
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级工业控制组网与组态技
术
The latest revision on November 22, 2020
《工业控制组网与组态技术》教学大纲
课程代码：01ANN803适用专业：自动化专业
56学时其中实践56学时
教学时
数：
一、课程简介及基本要求
本课程主要是现场总线/工业以太网的网络通讯基本原理，面向底层PLC控制，构建控制网络，人机交互界面HMI（HumanMachineInterface）实现远程监视及优化控制，并以工程实践为例，从整体上掌握现代大中型自动化系统的实施过程。
二、课程实验目的要求
通过课程的教学与实践使学生掌握大中型自动化系统的控制网络基本原理、设计方法、实施方法；掌握HMI的设计方法；结合S7-300PLC工程实例，达到一定运用能力。
三、主要仪器设备
I／AS小型集散控制系统、过程控制实验装置
四、实验方式与基本要求
1、试验方式：综合设计
2、基本要求：掌握大中型自动化系统的控制网络基本原理、设计方法、实施方法
五、考核与报告（小四号黑体字）
1、考核方式：以平时考核（考勤、课堂组织纪律、课堂讨论发言）、平时实训完成度和期末考试(大作业)相结合的方式进行，综合评价学生的学习成绩
2、成绩评定：平时成绩（20%）+实训操作成绩（30%）+期末成绩（50%）
3、报告填写要求：不少于6次
七、教材及实践指导书
1、使用教材：陈在平．《工业控制网络与现场总线技术》第三版．机械工业出版社．2006年．
2、参考教材：
杨卫华．《工业控制网络与现场总线技术》．机械工业出版社，2008．
何衍庆，俞金寿．《工业数据通信与控制网络》．化学工业出版社．2002年.。