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.
《工业控制组网与组态技术》
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
教学时数：56 学时其中实践56 学时
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(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、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S7-300 PLC工程实例，达到一定运用能力。
三、主要仪器设备
I ／A S 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
六、实验项目设置与内容（小四号黑体字）
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.。
《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。
工业组态技术 -回复
工业组态技术-回复工业组态技术是指通过软件和硬件技术，将工业设备、控制系统和人机界面等各个部分有机地结合起来，以实现自动化生产和监控的目的。
该技术在各个行业都有广泛的应用，包括制造业、能源、交通运输等领域。
本文将从以下几个方面逐步介绍工业组态技术。
第一部分：工业组态技术的概述准确地描述工业组态技术，首先需要了解其组成部分。
其中，软件部分是工业组态技术的核心，通常包括图形化编程软件、数据库、通信协议等。
而硬件部分则包括工业控制器、传感器、执行器等。
此外，人机界面也是工业组态技术的重要组成部分，其通过可视化界面让操作员能够直观地监控和控制工业过程。
第二部分：工业组态技术的优势工业组态技术相较于传统的自动化控制系统，有着诸多优势。
首先，其图形化编程软件使得控制逻辑的设计更加直观，操作员可以通过简单的拖拽和连接来实现复杂的控制功能。
其次，工业组态技术提供了丰富的图形化界面，可以清晰地展示各种工业参数的变化趋势和状态信息，使得操作员可以及时地判断和处理异常情况。
此外，工业组态技术还支持远程监控和管理，可以通过互联网将实时数据传输到远程终端，便于管理和决策。
第三部分：工业组态技术的应用领域工业组态技术在各个行业都有广泛的应用。
在制造业领域，工业组态技术可以用于流水线控制、机器人控制、质量检测等。
在能源领域，可以应用于发电厂的自动化控制和监测系统。
在交通运输领域，工业组态技术可以用于交通信号灯控制、高速公路收费系统等。
此外，还可以在石化、食品、制药等行业中应用于各种生产过程的控制和监测。
第四部分：工业组态技术的发展趋势随着技术的不断发展，工业组态技术也在不断创新和进化。
一方面，图形化编程软件将更加简化和智能化，使得控制逻辑的设计更加高效。
另一方面，人机界面也将变得更加直观和友好，提供更多个性化的定制功能。
此外，工业组态技术还将与大数据、人工智能等技术相结合，实现更高级别的自动化控制和优化。
总结：工业组态技术是一种重要的自动化技术，通过软件和硬件的有机结合，实现了自动化生产和监控的目的。
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。
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工业控制组网与组态技
术
This model paper was revised by LINDA on December 15, 2012.
《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（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、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S7-300 PLC工程实例，达到一定运用能力。
三、主要仪器设备
I／A S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
六、实验项目设置与内容（小四号黑体字）
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.。