2016工业数据通信与控制网络知识点总结
工业数据通信和控制网络(现场总线)
工业数据通信和控制网络（现场总线）现场总线技术现场总线控制系统（简称FCS）其结构模式为“工作站――现场总线智能仪表”二层结构，成本低、可靠性高，可实现真正的开放式互连系统结构。
操作站LANH2H1服务器H1现场总线现场设备124H1网桥H1H132现场设备H1现场总线现场总线FCS控制层32现场设备原理图控制系统应用图示例使用控制系统分布确定现场总线的接线H1现场总线#3网段控制室PCGreenLiquorStorageLT111LT112H1现场总线#2网段LT101Re-BurnedPurchasedLimeLimeDT109FT11019SC11124IP102IP104AIP104BCoolerSC11225SC1102320FT102AT10321TT104HeaterCV-101A/OAT106AT107AAT107BLT108SC10822H1现场总线#1网段TT105现场总线定义现场总线是连接智能现场设备和自动化系统的数字式、双向传输、多分支结构的通信网络。
它的关键标志是能支持双向、多节点、总线式的全数字通讯。
网络节点网络体系包括IPC、PLC以及各种智能化的现场控制设备基于统一、规范的通信协议通过同一总线实现相互间的数据传输与信息共享位于生产控制的底层网络结构通信总线在现场设备中的延伸现场总线的发展1996年到1998年，国际性组织FF（现场总线基金会）和PNO（Profibus国际组织）先后发布了适于过程自动化的现场总线标准H1、H2（HSE）和Profibus-PA,H1和PA都在实际工程中开始应用。
1999年底，包含8种现场总线标准在内的国际标准IEC-61158开始生效，除H1、HSE和PA外，还有WorldFIP、Interbus、ControlNet、P-NET、SwiftNet等五种。
Profibus较适合于工厂自动化，CAN适用于汽车工业，FF总线(FoundationFieldbus)主要适用于过程控制现场总线的网络结构现场总线的星形网络结构现场总线的网络结构特点Ethernet/HighwayFiledbusIPC、PLC。
完整版数据通信与网络重点总结
《数据通信与计算机网络》复习要点第1章概述1.以数字信号来传送消息的通信方式称为数字通信，而传输数字信号的通信方式称为数字通信系统。
2.数据通信包括数据传输、数据交换和数据处理。
3.数据通信网络按照覆盖的物理范围可分为广域网、局域网和城域网。
4.计算机网络是通信技术与计算机技术密切结合的产物。
5.计算机网络已经历了由单一网络向互联网发展的过程。
6.计算机网络具有三个主要的组成部分（三大组成要素），即①能向用户提供服务的若干主机；②由一些专用的通信处理机（即通信子网中的结点交换机）和连接这些结点的通信链路所组成的一个或数个通信子网；③为主机与主机、主机与通信子网，或者通信子网中各个结点之间通信而建立的一系列协议。
7.计算机网络按通信方式分为广播网络和点到点网络。
8.计算机网络主要性能指标，包括速率、带宽、吞吐量、时延、时延带宽积和利用率。
9. OSI模型有七个层次，分别是：（7）应用层；（6）表示层；（5）会话层；（4）运输层；（3）网络层；（2）数据链路层；（1）物理层10.因特网使用的TCP/IP参考模型的四个层次是：应用层、传输层、互联网层、网络接入层。
11.协议是控制两个对等实体进行通信的规则的集合。
协议的语法定义了所交换信息的结构或格式；协议的语义定义了源端和目的端所要完成的操作。
12.服务指同一开放系统中某一层向它的上一层提供的操作，但不涉及这些操作的具体实现。
13.面向连接服务具有连接建立、数据传输和连接释放三个阶段。
14.标准是由标准化组织、论坛以及政府管理机构共同合作制订的。
标准可分为两大类：法定标准和事实标准。
一 .数据通信网络由哪些部分组成？答：从系统设备级的构成出发，可以认为数据通信系统由下面三个子系统组成：（1）终端设备子系统，由数据终端设备及有关的传输控制设备组成。
（2）数据传输子系统，由传输信道和两端的数据电路终接设备组成。
（3）数据处理子系统，指包括通信控制器在内的电子计算机。
2016年工业网络与通信技术复习题11.25
网络控制系统复习题一，填空题1.现场总线PROFIBUS决定数据通信的是(主站)PROFIBUS-PA总线两端各有一个（无源的总线终端器）MBP数据传输技术可以用于（PROFIBUS-FMS、PROFIBUS-DP、PROFIBUS-PA）S7-300CPU最多可以扩展到（8）个模板。
2.主站发送同步命令后,将所编址的(从站的输出数据)锁定在当前状态下. 在一条总线上的设备比经过网桥或路由的设备具有( 更好的)实时性。
3.主站发送锁定命令后,将(从站的输入数据)锁定在当前状态下。
4 PROFIBUS协议主要由3部分组成 DP, PA, FMS。
5 MPI网络的通信速率为：19.2 kbit/s-12Mbit/s。
6.利用OLM模块（只支持总线型、冗余环型、星型）网络拓朴结构.发送同步命令后,将所编址的(从站的输出数据)锁定在当前在的状态下。
7.一个S7-300在最多可以有一个主机架和(3)扩展机架FC和FB的临时变量存储在系统的( 本地数据堆栈)中PROFIBUS总线每个段上最多可接多少个站（ 32）。
8.PROFIBUS-DP用了OSI模型中的( 第一、二层和用户接口)。
9. FB有静态变量存储在（背景数据块）中。
一个多主系统中,下面哪个说法正确(主站之间采用令牌方式 )。
RS485 的数据传输采用（NRZ(不归零）编码。
10. PROFINET是基于(工业以太网技术)的自动化总线标准。
局部符号可以在(对其进行定义的块)使用。
PROFIBUS－DP总线两端有（有源的总线终端电阻）每个数字量模块的地址寄存器自动按(4)个字节分配。
背景数据块可以被(所有块)使用。
11. PROFIBUS-DP总线站地址最大可为（126）。
一类主站典型的是（中央控制器）。
主站和从站之间循环通信采用（点对点）通信。
12 点对点连接，严格地来说，点对点连接并不是网络技术。
13 10Base-5使用粗同轴电缆，最大网段长度为500 米，基带传输方法。
数据通信与工业控制网络知识点总结
数据通信与工业控制网络知识点总结关键信息项：1、数据通信的基本概念和原理定义：＿___________________________特点：＿___________________________重要性：＿___________________________2、工业控制网络的类型和特点类型：＿___________________________各自特点：＿___________________________3、数据传输方式串行传输：＿___________________________并行传输：＿___________________________优缺点比较：＿___________________________4、通信协议常见协议：＿___________________________协议的作用和功能：＿___________________________5、网络拓扑结构总线型：＿___________________________星型：＿___________________________环型：＿___________________________优缺点分析：＿___________________________ 6、工业控制网络中的数据交换技术电路交换：＿___________________________分组交换：＿___________________________报文交换：＿___________________________ 7、差错控制技术纠错编码：＿___________________________检错编码：＿___________________________重传机制：＿___________________________ 8、网络安全与防护威胁类型：＿___________________________防护措施：＿___________________________ 9、工业控制网络的应用案例案例介绍：＿___________________________效果评估：＿___________________________11 数据通信的基本概念和原理数据通信是指在不同设备之间通过传输介质进行数据的传递和交换。
工业控制网络知识点总结
工业控制网络知识点总结一、工业控制网络的概念工业控制网络是指用于工业自动化领域的数据通信系统，其目的是实现对生产设备、工艺过程和生产信息的监控和控制。
工控网络主要包括传感器、执行器、PLC、DCS、SCADA系统等组成部分。
工控网络的设计目标是提高生产效率、降低生产成本和提高生产安全性。
二、工业控制网络的特点1. 实时性：工控网络需要能够实时响应生产过程的变化，及时更新数据和控制设备。
2. 可靠性：工控网络对通信的可靠性要求非常高，因为生产过程中可能会遇到各种干扰和故障，需要能够确保数据传输的准确性和完整性。
3. 安全性：工业控制网络需要能够防范各种网络攻击和恶意操作，保证生产过程的安全性和稳定性。
4. 实时性：工控网络需要能够实时响应生产过程的变化，及时更新数据和控制设备。
5. 可扩展性：工控网络需要能够根据生产需求进行扩展和升级，灵活适应不同的生产环境和设备组合。
三、工业控制网络的组成部分1. 传感器和执行器：传感器用于采集环境参数，例如温度、压力、流量等；执行器用于对生产设备进行控制，例如电动阀门、马达、启动器等。
2. PLC（可编程逻辑控制器）：PLC是工控网络的核心设备，用于实现对生产过程的自动控制。
PLC能够根据预先编制的程序对输入信号进行处理，并输出控制指令，实现对执行器的控制。
3. DCS（分布式控制系统）：DCS是用于对生产过程进行集中监控和控制的系统，通常包括多个控制节点和界面站，能够实现对整个生产线的远程控制。
4. SCADA系统：SCADA系统是用于对生产现场进行实时监控和数据采集的系统，能够通过图形界面对生产现场进行动态显示和实时数据查询。
四、工业控制网络的通信协议工业控制网络使用的通信协议通常包括有线和无线两种类型，其中有线协议主要用于固定式设备的数据通信，无线协议主要用于移动设备和无线传感器网络的数据通信。
1. 有线通信协议（1）Profibus：Profibus是一种用于工业自动化领域的现场总线通信协议，适用于实时数据传输和设备控制。
工业数据通信与控制网络
Ch1 绪论1．什么是工业数据通信，现场总线，控制网络？数据通信是指在两点或多点之间以二进制形式进行信息交换的过程。
在工业生产过程中，除了计算机及其外围设备，还存在大量检测工艺参数数值与状态的变送器和控制生产过程的控制设备。
这些设备的个功能单元之间、设备与设备之间以及这些设备与计算机之间遵照通信协议，利用数据传输技术传递数据信息的过程，称之为工业数据通信。
按照IEC对现场总线（fieldbus）一词的定义，现场总线是一种应用于生产现场，在现场设备之间、现场设备与控制装置之间实行双向、串行、多节点数字通信的技术。
这是由IEC/TC65负责和控制系统数据通信部分国际标准化工作的SC65C/WG6定义的。
因此“现场总线”一词被定位于生产现场的数据通信技术。
工业数据通信是控制网络的基础和支撑条件，是控制网络技术的重要组成部分。
在这个意义上也可以把工业数据通信与控制网络一并简称为控制网络。
2．企业网络系统的层次结构是什么？如图1.4。
按网络连接结构。
一般将企业的网络系统划分为3层：他以底层控制网（infranet）为基础，中间为企业的内部网（intranet），并通过他伸向外部世界的互联网（internet），形成internet-intranet-infranet的网络结构按网络的功能结构分：企业资源规划层EPR（enterprise resource planning）、制造执行层MES(manufacturing excurtion system)以及现场控制层FCS(field control system)。
3．控制网络企业管理的网络层相连方案是什么？P12Ch2 数据通信基础工业数据通信系统的组成是什么？数据通信系统由数据信息的发送设备、接收设备、传输介质、传输报文、通信协议等几部分组成。
Ch3 控制网络基础1．控制网络的特点是什么？控制网络不同于普通数据网络的最大特点在于，他必须满足对控制的实时性要求，实时控制往往要求对某些变量的数据准确时刷新。
工业数据通信与控制网络课件
自动化生产线应用
01
自动化生产线概述
自动化生产线是指通过自动化设备和技术实现生产过程的 自动化和高效化的生产线。
02 03
工业数据通信与控制在自动化生产线中的作 用
工业数据通信与控制网络为自动化生产线提供了实时、可 靠的数据传输和控制功能，支持生产线的自动化、信息化 和智能化。
自动化生产线应用场景
目前市场上存在多种不同的工业数据通信与控制网络技术和 标准，导致不同系统之间的互操作性较差。为了解决这一问 题，需要推动标准统一和技术规范化，促进不同厂商之间的 合作和共同发展。
新技术与新应用的发展趋势
总结词
随着技术的不断进步和应用需求的不断变化，工业数据通信与控制网络的新技术与新应 用将不断涌现。
特点
实时性、可靠性和安全性要求高， 能够支持多种通信协议和数据格 式，具有灵活的网络拓扑结构和 可扩展性。
工业数据通信与控制网络的重要性
提高生产效率
通过实时数据传输和控制，优化生产流程， 减少故障和停机时间，提高生产效率。
增强设备监控与管理
实现对工业设备的远程监控和管理，及时 发现和解决设备故障，提高设备利用率。
无线通信协议的特点 无线通信协议具有灵活、便捷、可移动等特点， 适用于需要无线连接的工业控制场合。
03
工业数据通信与控制网络技术
数据传输技术
数据传输速率
描述数据传输的速度，通常以比特率（ bit per second）表示。
数据传输方式
包括串行传输和并行传输，根据不同的应 用场景选择合适的方式。
数据同步原理：解释数据同步的基本原理 和工作方式。
时间同步技术：如NTP协议、PTP协议等， 用于实现网络中设备的时间同步。
工业数据通信和控制网络(无线局域网)
工业数据通信和控制网络(无线局域网)工业数据通信和控制网络(无线局域网)工业现场的数据通信和控制网络在过去几十年中经历了快速的发展和演变。
传统的有线网络在很多情况下存在布线复杂、成本高昂以及容易受到外界干扰的问题。
为了解决这些问题，无线局域网在工业自动化领域逐渐得到了广泛应用。
无线局域网技术的引入为工业数据通信和控制网络带来了许多优势。
首先，无线网络的建立相对简单，不需要复杂的布线过程，极大地减少了网络建设的成本和时间。
其次，无线网络具有较高的灵活性和可扩展性，可以根据实际需求方便地增加或减少网络节点。
此外，无线网络还能够适应在复杂环境下的数据通信和控制要求。
不受布线限制的优势使得工业现场的各个设备更加灵活地连接在一起，实现高效的信息交互和实时控制。
然而，与传统有线网络相比，无线局域网也存在一些挑战和问题需要克服。
首先是无线信号的不稳定性和受干扰的可能性。
在工业现场，存在许多可能干扰无线信号的因素，如大型设备的电磁辐射、金属结构的阻挡等。
这些干扰可能导致无线信号的丢失和传输速率的下降，进而对数据通信和控制的可靠性产生影响。
为了解决这个问题，工程师们不断研发新的无线信号传输技术，提高无线网络的稳定性和抗干扰能力。
另一个挑战是网络安全性的问题。
与传统有线网络相比，无线局域网更容易受到网络入侵和数据泄露的威胁。
在工业场景下，保护关键数据和系统的安全至关重要。
因此，工程师们需要采取适当的措施，如加密技术和访问控制，确保无线网络的安全性和可靠性。
为了应对这些挑战，工程师们在无线局域网的设计和实施中采取了一系列的措施。
首先，他们通过合适的信号强度调节和信道选择，优化无线信号的传输质量和稳定性。
其次，他们采用了高级的加密技术来保护网络和数据的安全性。
此外，他们还使用了物理层和网络层的冗余机制，提高网络的容错能力和可用性。
总而言之，工业数据通信和控制网络的发展离不开无线局域网技术的推动。
无线网络的引入为工业现场带来了布线简单、灵活性高以及适应复杂环境的优势。
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一. 基础部分 1
1. 控制网络与计算机网络相比主要特点有： 2. 信号所含频率分量的集合称为 。
。
；频谱所占的频率宽度称之为
3. 局域网常用的拓外结构有_____ _三种。
4. 按交换方式来分类，可以分为 _ _三种。
5. 按照信息的传输方向，通信方式可分为_ _三种。
6. 开放系统互连参考模型 OSI 中，共分七个层次，分别是 7.常用的有线通信介质主要有 。
。
。
。
8. PROFIBUS 由以下三个兼容部分组成: 9. Profibus 中报文的海明距离是指 10. LonWorks 采用了
，从而使网络通信的设计简化成为参数设置，增加了通信的可靠性。
。
。
11.LonWorks 的现场控制节点的典型功能块包括： 12. LonWorks 拥有三个处理单元的神经元芯片 13. LonTalk 协议提供了
四种类型的报文服务。
电平和 电平。
。
_传送。
14. CAN 总线上具有两种互补的逻辑数值：
15. 按照地理分布距离和覆盖范围来看，计算机网络可以分为
16.PROFIBUS 的总线存取方式有：主站之间采用_ _传送，主站和从站之间采用_ 17. PROFIBUS 的 OSI 模型由_ _组成三层模型。
。
18. CAN 的 ISO/OSI 参考模型的层次结构分为 20. CAN 总线上用
两个互补的逻辑值表示“0”和“1” 。
方法来编码。
。
位标识符的 和 。
位标识符的 。
21. CAN 报文的位流根据 23.多路复用技术有 24. CAN 报文帧格包含
25. 局域网 LAN 必须具备 5 种基本部件，分别是 26. 在环形拓扑结构的网络中，通常拥有 27. 在令牌环网络中，令牌被定义为
的节点允许在网络中传送信息。
，只有得到令牌的站点才可以发送信息。
。
。
28. 德国的工业 4.0 项目主要分为三大主题： 29、工业以太网中实现实时性的机制主要包括 30、工厂自动化网络的分层结构为
三个层次。
。
。
31、交换式控制网络中，交换技术常采用两种工作方式： 32、现场总线的通信系统中，常用的通信介质主要有 33、Profibus 由以下三个兼容部分组成: 34、本质安全技术是指保证电气设备在 35、现场总线控制系统的主要特征是采用 36、控制网络与计算机网络相比主要特点有： 。
环境下安全使用的一种技术。
方式取代 。
。
信号。
37、LonWorks 神经元芯片内部有三个微处理器，分别是 38、CAN 总线存在 5 种错误类型，包括 。
第 1 页 共 4 页
40、Rockwell 推出的 3 种 CIP 网络分别是。
。
。
。
。
。
，它是以 为基础设计的。
41、CAN 总线对应 ISO/OSI 参考模型的层次结构分别为 42、局域网 LAN 必须具备 5 种基本部件，分别是 43、CAN 的直接通信距离最远达 ，通信速率最高可达
44、Profibus 有三种可选的传输技术，分别是: 46、TCP/IP 协议模型中，第 3、4 层分别是
47、专门为 LonWorks 的神经元芯片设计的编程语言叫 48、在 CIP 网络中， 是以 CAN 作为底层网络协议。
，其中，地址
49、Modbus 总线的寻址空间为 50. 光纤分为
为广播地址。
。
，二是得益于 。
两种类型，其传输原理都是基于光的
52. 现场总线之所以具有较高的测控性能，一是得益于 53. 一个 CAN 数据帧最多可以发送 54. 在数据通讯系统中，通常采用 55. CAN 总线的数据链路层包括： 56. 集线器和路由器分别运行于 OSI 模型的 57. 交换机和路由器分别运行与 OSI 模型的 个字节数据。
等3种数据交换方式。
。
。
58. 在不同的网络之间实现分组的存贮和转发，并在网络层提供协议转换的网络互连器称为 59. CAN2.0A 和 CAN2.0B 的主要区别是 。
。
二. 基础部分 2
1．现场总线 2.工业以太网 3.本质安全技术 4.控制网络 5. 计算机网络 6. 总线仲裁：7.多路复用：8. 网桥：9.网络协议：10. 基带传输：11. 载波传输：12.宽带 传输 13.工业系统中的 DDE 通信
三．基础部分 3
1.中继器与放大器的区别。
2.请简述现场总线技术的特点 3.现场总线通信模型有哪些主要特点？ 4.CAN 总线的通信模型包括哪些层次，各自的作用是什么？ 5.工业以太网络有哪些特点？ 6．简述什么是总线仲裁？ 8. 简述工业以太网面临的两大问题？ 9. 针对目前商业以太网协议不提供面向工业应用的应用层协议的问题，解决办法是什么？ 10.工业企业网的特性有哪些？ 11. 简述三层交换机的基本原理和优点。
12. 什么是控制网络？简述工业控制网络的几个发展阶段。
13. 什么是现场总线及现场总线的技术特点是什么？ 14. 简要分析 OSI 参考模型和 TCP/IP 参考模型两者的异同之处。
15. 什么是工业以太网？简述以太网进入工业应用中面临的主要问题。
16、简述 OPC 在工业控制系统中的作用。
17. 与 DCS 系统相比，FCS 有哪些特点？有哪些优越性？ 18. 一个典型的工厂自动化系统应该分为几层网络结构？ 19、简述 CIP 网络中生产者/消费者模型的基本原理。
20、 CAN 总线的主要特点？ 第
2
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21、 PROFIBUS 的总线存取控制机制是什么？ 22、简述 Lonworks 网络中，网络变量和显式报文的区别？ 23. 简述工业 4.0。
24. 工业控制系统信息安全领域中的 DPI 技术是什么？ 25. NCS 系统的优点是什么？ 26. 影响网络控制系统 NCS 稳定性的因素有哪些？ 27、简述光纤的组成和基本工作原理。
四、基础部分 4
1.CRC 校验码是网络通信中普通采用的形式，假设待发送的消息为 1000100101，生成多项式选用 G=X +X +X +1，CRC 校验码为多少，发送方发出的信息是什么？ 解: CRC 基本原理：
5 4 2
所以，根据待发送的消息 10 0010 0101,可得 信息字段代码:
m( x ) = x 9 + x 5 + x 2 + 1
代码为: 10 0010 0101
生成多项式:
G ( x) = x5 + x 4 + x 2 + 1 m( x) x5 = x14 + x10 + x 7 + x5
代码为:11 0101
代码为:100 0100 1010 0000
m( x) x5 再与 G ( x) 进行模 2 的除法运算，相当于按位异或，即
1 0 0 0 1 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 1 -----------------------------------0 1 0 1 1 1 0 1 0 1 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 1 -----------------------------------0 0 1 1 0 1 1 1 0 1 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 1 -----------------------------------0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 1 -----------------------------------0 1 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 1 第 3 页 共 4 页
-----------------------------------0 1 0 1 1 1 0 0 1 1 0 1 0 1 -----------------------------------0 1 1 0 1 1 0 1 1 0 1 0 1 -----------------------------------0 0 0 0 1 1 发送方发出的信息：100010010111 <--------------余数 即校验码
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