工业控制网络和IT计算机网络的主要区别是什么
2022年秋季学期《工业控制网络》课程综合练习题及答案
《工业控制网络》课程综合练习题及答案一、判断题1.工业控制网络是计算机网络技术、通信技术与控制技术相结合的产物。
（√）2.工业控制网络从上向下依次为现场设备网、过程控制网、管理信息网等几个层次。
（×）3.在整个工业通信网络模型中，现场设备层是整个网络模型的基础和核心。
（√）4.模拟信号传输的优点是精度高，但易受干扰。
（×）5.实时性表现在对外部事件能及时地响应并做出相应的处理，不丢失信息、不延误操作。
（×）6.现场总线是综合运用微处理器技术、网络技术、通信技术和自动控制技术的产物。
（√）7.在涉及系统实际数据传送能力时，使用比特率。
（√）8.曼彻斯特码属于不归零码。
（×）9.基带网的线路工作方式一般只能为双工方式。
（×）10.网络层负责将逻辑地址和名字转化为物理地址，交给数据链路层处理。
（√）11.在异步TDM中，时间片是预先分配好的。
（×）12.共享式局域网是各站点共享传输媒介的带宽。
（√）13.以太网的介质访问控制方式采用CSMA/CD，所以没有冲突。
（×）14.100BASE-T快速以太网的MAC帧结构与10BASE-T的MAC帧结构不同。
（×）15.划分VLAN后，交换机的所有端口一定在一个广播域内。
（×）16.IP协议提供的是可靠、面向连接的IP数据报传送服务。
（×）17.划分子网可以解决IP地址面临枯竭的问题。
（×）18.地址转换协议ARP的作用是将物理地址转换为IP地址。
（×）19.拥塞控制与流量控制不是一回事。
（√）20.安装在制造或过程区域的现场装置与控制室内自动控制装置之间的数字式、串行双向、多点的数据通信总线称为现场总线。
（√）21.现场总线通信的关键特征主要有点对点分布、全数字化、双向传输。
（×）22.现场总线的基本结构有星型、总线型。
（√）23.现场总线的核心与基础是总线协议。
工业数据通信与控制网络
PLC
工业数据通信系统
• 工业数据通信
– 在测量、控制设备的各功能单元之间、设备与设备之间、 以及这些设备与计算机之间传递数据信息的过程。
– 工业数据通信:
• 多个工业控制设备之间二进制数据的交换过程
• 它区别于电话、电报通信，也有别于计算机通信
PLC
工业数据通信与控制网络
清华大学自动化系
yangxh@ 62783125-252
阳宪惠
现场设备1 现场设备2
现场设备n
PLC 第1讲 工业数据通信与控制网络概述
主要内容
• 控制网络与现场总线 • 控制网络与计算机网络的区别 • 数据通信系统(网络) • 网络化控制系统 • 全分布式控制系统 • 传感器总线、设备总线和现场总线
现场设备1 现场设备2 现场设备n
PLC 控制系统对网络的要求
• 开放性、互可操作性、通信的实时性、对环境的适应性
– 开放性：通信协议公开，能与任一遵守相同标准的其它厂商设备 互连为系统
– 互可操作性： • 互连设备间的信息传送与沟通； • 互用：不同生产厂家性能类似的设备可实现相互替换
– 通信的实时性：具有严格的时序和定时要求 • 达不到实时性要求或因时间同步等问题影响了网络节点间的 动作时序，甚至会造成灾难性的后果。
– 对控制器的输入包括按钮、传感器、接触器的位置状态与数值，
– 控制器的输出用于驱动信号灯、接触器、开关、调节阀门等。
• 第一个设备层现场总线：
– 上世纪70年代，在PLC出现的同时，Culter-Hammer推出了第一个设 备层现场总线系统。
• 早期(80年代)出现至今还在应用的几种现场总线
工业控制系统信息安全防护技术
中科院网络与控制系统重点实验室 中国科学院沈阳自动化研究所 2014. 11.05
Shenyang Institute of Automation, Chinese Academy of Science.
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提 纲
工业控制系统的脆弱性 工业控制系统信息安全需求
工业控制系统安全管控技术 工业控制系统安全产品形式 沈自所研究基础与开展工作
Shenyang Institute of Automation, Chinese Academy of Science.
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一、工业控制系统的脆弱性
正向复杂化、IT化和通用化趋势发展 基于PC+Windows的工业控制网络面临安全挑战
国外：
2011年，黑客入侵数据采集与监控系统，使美国伊利诺伊州城市供水 系统的供水泵遭到破坏； 2011年，微软警告称最新发现的“Duqu”病毒可从工业控制系统制造 商收集情报数据； 2012年，两座美国电厂遭USB病毒攻击，感染了每个工厂的工控系统 ，可被窃取数据； 2012年，发现攻击多个中东国家的恶意程序Flame火焰病毒，它能收 集各行业的敏感信息。
工业控制系统安全管控技术 工业控制系统安全产品形式 沈自所研究基础与开展工作
Shenyang Institute of Automation, Chinese Academy of Science.
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二、工业控制系统的安全需求
工控系统与传统IT系统的不同
对比项
体系结构
操作系统
工业控制系统ICS
主要由传感器、PLC、RTU、DCS、 SCADA等设备及系统组成
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《工业控制网络》课程教学大纲
《⼯业控制⽹络》课程教学⼤纲《⼯业控制⽹络》课程教学⼤纲课程编码：T1060260课程中⽂名称：⼯业控制⽹络课程英⽂名称：INDUSTRIAL CONTROL NETWORK总学时：40讲课学时：28实验学时：12学分:2.5授课对象：电⽓⼯程及其⾃动化专业先修课程：电路集成电⼦技术嵌⼊式系统原理及应⽤⼀、课程教学⽬的⼯业控制⽹络即现场总线是3C（Computer,Communication and Control）技术发展汇集成的结合点，是信息技术、数字化智能化⽹络发展到现场的结果。
现场总线是⾃动化及电⽓⼯程领域当前和今后的发展热点。
现场总线已在国民经济各个领域和国防领域中获得了⼴泛应⽤，⽽且应⽤得越来越普遍。
例如，对于电⽓⼯程领域，在现代电机驱动与控制装置（如变频器）中、在数字化变电站、配电系统/继电保护装置中、在智能电器中、在楼宇⾃动化装置中，⼏乎均要求配置现场总线通信接⼝；对于国防领域，在航空航天设备、舰船、装甲车辆中均使⽤了现场总线系统。
本课程以现场总线基本技术及其节点设计为主要内容，⽬的是使学⽣掌握现场总线通信与⽹络基本知识，学会阅读并理解现场总线协议/规范，能够设计⼀般设备的现场总线通信接⼝，掌握典型现场总线系统的基本应⽤技术，并为学⽣进⾏现场总线系统设计和现场总线分析奠定⼀定的基础。
⼆、教学内容及基本要求本课程的主要内容包括计算机⽹络与现场总线的基础知识、国际标准现场总线及其它主流现场总线协议/规范、现场总线节点设计以及现场总线系统应⽤技术基础。
第1章绪论现场总线的发展历程、概念、组成、技术特点与优点，标准及应⽤领域。
第2章数据通信与计算机⽹络基础数据编码⽅式、信号传输⽅式、通信⽅式等数据通信基础知识；⽹络拓扑结构、传输介质、硬件组成与介质访问控制⽅式等计算机⽹络基础知识；协议分层、接⼝和服务、服务原语等计算机⽹络基本理论；OSI参考模型和TCP/IP参考模型及其优缺点，OSI参考模型与TCP/IP参考模型的⽐较。
边缘计算练习(习题卷2)
边缘计算练习(习题卷2)第1部分：单项选择题，共48题，每题只有一个正确答案,多选或少选均不得分。
1.[单选题]步进电机如果用的是 DC5V 的脉冲输入信号, 目前 PLC 有 DC24V 的脉冲输出, 应怎么办()？A)并联一个电阻,2KB)并联一个电阻,1KC)串联一个电阻,2KD)串联一个电阻,2K答案:C解析:2.[单选题]下列四项中，不属于数据库系统特点的是( )。
A)数据共享B)数据完整性C)数据冗余度高D)数据独立性高答案:C解析:3.[单选题]现在的互联网概念连接的是人和人，而工业互联网则将()连接起来。
A)机器、机器B)机器、机器C)机器人、人D)机器、机器人答案:B解析:4.[单选题]边缘计算应用于工业物联网的优势包括以下哪个？()A)改善性能B)保证数据安全和隐私C)减少操作成本D)以上都是答案:D解析:5.[单选题]边缘计算可基于应用需求灵活选择部署以下哪些位置()A)基站机房B)接入汇聚机房C)骨干汇聚机房D)以上都是答案:D解析:6.[单选题]工业互联网技术是互联网、物联网、云、边缘计算， 其定位是()。
D)其余几项都不对答案:C解析:7.[单选题]在数据管理技术的发展过程中，经历了人工管理阶段、文件系统阶段和数据 库系统阶段。
在这几个阶段中，数据独立性最高的是()阶段。
A)数据库系统B)文件系统C)人工管理D)数据项管理答案:A解析:8.[单选题]以下哪个不是《工业互联网平台白皮书》提到的工业互联网平台特点()A)平台架构B)应用创新C)数据管理D)功能下沉答案:C解析:9.[单选题]利用霍尔效应制成的传感器是()A)磁敏传感器B)温度传感器C)霍尔传感器D)气敏传感器答案:C解析:10.[单选题]不属于新一代信息技术的是()。
A)云计算B)大数据C)物联网D)个人计算机答案:D解析:11.[单选题]局域网与广域网、广域网与广域网的互联是通过() 实现的。
A)服务器B)网桥C)路由器D)交换机答案:C解析:12.[单选题]以下不是智能信息设备的发展趋势的是A)感知数据更多样化B)处理能力更强大解析:13.[单选题]哪家公司把边缘云商用作为边缘计算发展的战略型方向A)中国移动B)中国联通C)海康威视D)网宿科技答案:B解析:14.[单选题]下面选项()不是现场总线与一般计算机通信的区别。
计算机控制技术(第2版)部分课后题答案
第一章1、计算机控制系统是由哪几部分组成的？画出方框图并说明各部分的作用。
答:计算机控制系统由工业控制机、过程输入输出设备和生产过程三部分组成；框图P3。
1）工业控制机主要用于工业过程测量、控制、数据采集、DCS操作员站等方面。
2）PIO设备是计算机与生产过程之间的信息传递通道，在两者之间起到纽带和桥梁的作用。
3）生产过程就是整个系统工作的各种对象和各个环节之间的工作连接。
2、计算机控制系统中的实时性、在线方式与离线方式的含义是什么？为什么在计算机控制系统中要考虑实时性？（1）实时性是指工业控制计算机系统应该具有的能够在限定时间内对外来事件做出反应的特性；在线方式是生产过程和计算机直接相连，并受计算机控制的方式；离线方式是生产过程不和计算机相连，并不受计算机控制，而是靠人进行联系并作相应操作的方式。
（2）实时性一般要求计算机具有多任务处理能力，以便将测控任务分解成若干并行执行的多个任务，加快程序执行速度；在一定的周期时间对所有事件进行巡查扫描的同时，可以随时响应事件的中断请求。
3.计算机控制系统有哪几种典型形式？各有什么主要特点？（1）操作指导控制系统（OIS）优点：结构简单、控制灵活和安全。
缺点：由人工控制，速度受到限制，不能控制对象。
（2）直接数字控制系统(DDC) （属于计算机闭环控制系统）优点：实时性好、可靠性高和适应性强。
（3）监督控制系统（SCC）优点：生产过程始终处于最有工况。
（4）集散控制系统优点：分散控制、集中操作、分级管理、分而自治和综合协调。
（5）现场总线控制系统优点：与DOS相比降低了成本，提高了可靠性。
（6）PLC+上位系统优点：通过预先编制控制程序实现顺序控制，用PLC代替电器逻辑，提高了控制是现代灵活性、功能及可靠性。
第二章1、什么是工业控制计算机？它们有哪些特点？答：工业控制计算机是将PC机的CPU高速处理性能和良好的开放式的总线结构体系引入到控制领域，是工业自动化设备和信息产业基础设备的核心。
工业控制网络技术培训讲义PPT课件( 41页)
application software is written independently from the type of controller
OperatorIT
Historian (Information
Manager)
the drivers still exist, but the clients do not see them anymore
•系统的分散性 •系统的开放性 •产品的互操作性 •环境的适应性 •使用的经济性 •维护的简易性 •系统的可靠性
几种有影响的现场总线
(1)CAN总线
CAN是德国Bosch公司从20世纪80年代初为解决现代汽车中众多的控制与测试仪器之间 的数据交换而开发的一种串行数据通信协议。
(2)LonWorks控制网络和Lon总线
操作站 高速数据通道
监控机
数据采集装置
过程控制单元
其基本结构由监控机、操作 站、数据采集装置、过程控 制单元及高速数据通道等5部 分组成。
第二代DCS的基本结构
•第二代DCS的基本结构
主计算机
操作站
LLAANN
子
系
网关
统
网关
一般工业网
组成：
系统管理站 (1)局部网络 (LAN) ； (2)节点工作站，即指过程控制单元(PCU)； (3)中央操作站，它是挂接在LAN上的节点 工作站，负责对全系统的信息进行综合管 理，是系统的主操作站；
给定
检测
DDC计算机 控制
生产过程
图 SCC系统原理图
8
计算机工业网络基础
• 网络协议及其层次结构
在通信网络中，对所有的节点来说，它们都要共享网络中 的资源或相互之间要进行信息交换，但由于连接到网上的计算 机或设备可能出自不同的生产厂家，型号也不尽相同，再加上 软硬件的差异，这些都给节点之间的通信带来了困难。因此在 通信网络中所有“成员”必须遵循某种相互都能接受的一组规 则，以便实现彼此的通信和资源共享。这些规则的集合称为网 络协议。在计算机网络中各终端用户之间，用户与资源之间或 资源与资源之间的对话与合作必须按照预先规定的协议进行。
工业控制系统与传统IT信息系统差异性对比
工控网络与传统IT信息网络的对比
资源限制 变更Βιβλιοθήκη 理工业控制系统传统IT信息系统
资源受限；
指定足够的资源来支持增加的第
多数不允许使用第三方信息安全解 三方应用程序，安全解决方案是其
决方案；
中的一种；
变更前必须进行彻底的测试和部署 通常可以自动地进行软件更新，
增量；
包括信息安全的补丁的及时变更；
ICS中断必须要提前数天/数周进行
连续工作，一年365天不间断；
TCP/IP，UDP等常见协议；
在某些情况下，需要为工业控制系统环境量身定制新的安全解决方案。
修改或升时需要不同程度的专业知识；
通常可以自动地进行软件更新，包括信息安全的补丁的及时变更； 工控系统与IT系统存在明显的差别：
工业控制系统
传统IT信息系统
指定足够的资源来支持增加的第三方应用程序，安全解决方案是其中的一种；
工业控制系统
传统IT信息系统
实时通信； 响应时间很关键； 延迟和抖动都限定在一定的水平； 适度的吞吐量；
不要求实时性； 通常情况下可以忍受高时延和 延迟抖动； 高吞吐量；
15年至20年
高可用性，需要有冗余架构； 连续工作，一年365天不间断； 若有中断必须要提前进行规划 并制 定严格的时间表； 有详细的部署测试
工控网络与传统IT信息网络的对比
操作较简单；
多种类型的通信介质中，大体包括专用线和无线（无线没电和有卫安星）全两内种；置的安全功能，软件变
可以有重新启动系统等反应；
系统被设计为典型的操作系统，
人员安全是最终要的，其次是过系程的统保操护；作 更必须小心进行；
I虽并工CS然制控中安 网断定全络必严解与须格决传要的方统提时案I前T间信已数表息经天；网被/数络设周的计进对来行比处详理细这计些划典并型确的定IT时识系间统；表修安，全改系问统或题也，升要但求时是把在需再引确要进认这不作些为同相更同程新的过度解程决的的方一专案部到业分工内知业容控；制利行系用升统环自级境动等中时部系，署统必须工操采具作取特可；殊较的防为护简措施单。地进