工业控制网络的区别
PLC、DCS、FCS三大工业控制系统的区别
PLC›DCS、FCS三大工业控制系统的区别随着工业技术的快速发展，相继出现了集散控制系统和现场总线控制系统，一些行业当中有的人认为FCS是由PLC发展而来的；另一些行业的人认为FCS又是由DCS发展而来的。
FCS与PLC及DCS之间既有密不可分的关联，又存在着本质的区别。
在工业过程控制中的三大控制系统，分别是PLC、DCS、FCSoPLC控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为工业环境下的应用而设计。
它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序、执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字式或模拟式输入或输出，控制各种类型的机械或生产过程。
DCS集散控制系统，又叫计算机分布式控制系统，它是20世纪70年代中期迅速发展起来的，它把控制技术、计算机技术、图像显示技术以及通信技术结合起来，也称作4C技术，实现了对生产过程的监视、控制和管理。
它既打破了常规控制仪表功能的局限性，又较好的解决了早期计算机系统对于信息、管理和控制作用过于集中带来的危险性。
FCS现场总线控制系统的核心是总线协议，基础是数字智能现场设备，本质是信息处理现场化。
1、大型PLC构成的过程控制系统的基本特点⑴从上到下的结构，PLC既可以作为独立的DCS,也可以作为DCS的子系统。
(2)PID放在控制站中，可实现连续PID控制等各种功能。
⑶可用一台PC为主站，多台同类型PLC为从站；也可用一台PLC为主站，多台同类型PLC为从站，构成PLC网络。
⑷主要用于工控中的顺序控制，新型PLC也兼有闭环控制功能。
2、DCS控制系统的基本特点⑴从上到下的树状系统，其中通信是关键。
(2)PID在控制器中，连接计算机与现场仪器仪表。
⑶是树状拓扑和并行连续的链路结构，有大量电缆从中继站并行到现场仪器仪表。
⑷信号系统包括开关量信号和模拟信号。
(5)DCS一般是由现场仪表层、控制装置单元层、工厂(车间)层、和企业管理层构成。
传统DCS-现场级设备与控制器之间连接采用一对一I/O连线方式3、FCS控制系统的基本特点(I)FCS是3C技术的融合。
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。
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
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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
工业控制网络
工控机用CP通讯器
CP5613和CP5611的区别： 1、前者有处理器，后者没有。 2、前者可以带更多的负载。
光纤的分类
按照制造光纤所用的材料分类，有石英系光纤， 多组分玻璃光纤，塑料包层石英芯光纤，全塑 料光纤和氟化物光纤等。 按照光在光纤中的传输模式不同，可分为单模 光纤和多模光纤。 多模光纤：中心玻璃芯较粗，可以传输多种模 式的光，但因为其模间色散较大，所以传输距 离比较短，只有几千米。 单模光纤：中心玻璃芯较细，只能传输一种模 式的光，因为其模间色散较小，所以传输距离 比较长，适用于远程通讯。
PROFINET – 获得权威用户的 高度认可
优 势
获得认可
通过使用久经考验的 技术实现安全性
在生产线中应用PROFINET技术的生 在生产线中应用PROFINET技术的生 PROFINET 产企业中的一部分
Profinet
Profinet支持三种通信模 式： 1、TCP/IP标准通信：响 应时间大概在100ms量级， 对于工厂控制级来说已经 足够了。 2、实时通信（RT） ：响 应时间大概在5~10ms左 右。 3、等时同步实时通信 （IRT）：主要用于运动 控制，在100个节点下， 响应时间小于1ms，抖动 误差小于1µs，保证响应 的及时性和确定性。
Profinet
PROFINET 由PROFIBUS国际组织 （PROFIBUS International— PI）推出 新一代基于工业以太网技术的自动化总 线标准。 PROFINET为自动化通信领域提供了一 个完整的解决方案，囊括了诸如：实时 以太网、运动控制、分布式自动化、故 障安全以及网络安全等当前自动化领域 的热点话题。 作为跨供应商的技术，可以完全兼容工 业以太网和现有的现场总线（如： PROFIBUS）技术，保护现有投资。 过程 自动化
工业控制网络
1、工业控制网络技术的特点：（1）具有实时性和时间确定性（2）、信息多为短帧结构且交换频繁 3可靠性和安全性较高 4网络协议简单实用 5网络结构具有分散性 6易于实现与信息网络的集成1、工业控制网络技术包括：1.现场总线技术：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 2.工业以太网技术：采用与商用以太网兼容的技术，选择适应工业现场环境的产品构建的工业网络2、自动控制系统的发展主要经历了那几个阶段：1 气动信号控制阶段 2 模拟信号控制阶段3 集中式数字控制 4 集散式数字控制 5网络控制3、网络控制系统的优点；1结构简单、安装维护方便 2 信息集成度高3 现场设备测控功能强 4 易于实现远程控制4、控制网络与信息网络的区别：1 控制网络具有较高的数据传输实时性和系统响应实时性2控制网络具有较强的环境适应性和较高的可靠性 3 控制网络必须解决多家公司产品和系统在同一网络中的相互兼容问题5、控制网络和信息网络集成的实现方式：1 采用硬件实现 2采用DDE实现 3采用统一的协议标准实现 4采用数据库访问技术实现 5采用OPC实现第二章CAN （控制器局域网）1、CAN总线特点：1.AN为多主方式工作 2.AN网络上的节点信息分成不同的优先级3.CAN 采用非破坏性总线仲裁技术 4.采用报文滤波 5.直接通信距离可达10km 6结点取决于总线驱动电路 7.采用短帧结构传输时间段抗干扰能力强，有较好的检错结果 8.每次信息都有CRC检验及其他检错措施 9.通信介质可为双绞线，同轴电缆或光线选择灵活 10.CAN节点在错误严重的情况下具有自动关闭输出功能2、CAN通信模型：遵循ISO/OSI标准模型，分为数据链路层和物理层。
数据链路层包括逻辑链路控制子层和媒体访问控制子层3、报文传送类型：数据帧、远程帧、错误帧和超载帧4、报文结构：1.帧的组成：由7个不同位场组成：帧起始、仲裁场、控制场、数据场、CRC 场、应答场、帧结束5、错误类型：位错误、填充类型、CRC错误、格式错误、应答错误6、正常位时间组成：分为几个互不重叠的时间段，包括：同步段、传播段、相位缓冲段1、相位缓冲段27、显性隐性类：显性“0”状态以大于最小阀值的差分电压表示隐形“1”8、CAN通信控制器：（1）sja1000通信控制器实现了can总线物理层和数据链路成的所有功能。
工业4.0与工业互联网的区别
工业4.0 与工业互联网的区别
摘要: 工业4.0 旨在推进生产或服务模式由集中式控制向分散式增强型控制转变，帮助实现高度灵活的个性化和数字化生产或服务。
工业互联网+更加注重软件、网络和大数据，目的是实现通信、控制和计算的集合，二者在应用范围、强调重点和实现方式...
工业4.0 旨在推进生产或服务模式由集中式控制向分散式增强型控制转变，帮助实现高度灵活的个性化和数字化生产或服务。
工业互联网+更加注重软件、网络和大数据，目的是实现通信、控制和计算的集合，二者在应用范围、强调重点和实现方式等方面存在一定差异。
本文在总结二者差异的基础上，把握各自重点和特征，总结出对我国推进制造业智能化发展的启示和建议，为政府决策提供参考。
一、工业4.0 与工业互联网的相同点
从推动力量上看，二者都体现了由大企业主导的产学研密切配合。
工业4.0 是由德国工程院、弗劳恩霍夫协会、西门子公司等联合发起的，并由德国政府纳入《高技术战略2020》，成为国家十大未来项目之一。
工业互联网则是由美国通用电气公司发起的，并由AT T、思科、通用电气、IBM 和英特尔成立工业互联网联盟进行推广的。
由于两大战略都是由企业提出的，企业具有内在动力去宣传、推广和实施，市场亲和度较高。
因此，在推行过程中都。
工业以太网技术的介绍和比较
杜品圣（德国普世电源公司上海代表处， 上海市 ２００２３３）Du Pinsheng(Germany Puls Power Supplies GmbH Shanghai Office, Shanghai 200233)Introduction and Comparison of the Different Industrial Ethernet TechnologyAbstract: Due to more than 20 years rapid development of IT communication and computer-technology, the industrial automation control system has obtained very quickly enhancement. Lots of engineers have not only used this technology in the praxis, but also discussed very intensively: how to successful integration of modern communication to the industrial automation. The fact is regrardless of the fieldbus or the industry Ethernet, modern communication is the decisive function to influence the development direction of industry control system.The paper made the simple introduction and comparison of the different industrial Ethernet technology. This will be clear about the future of industry ethernet technology.Key words: Industrial Ethernet Fieldbus Controller Based on PC IEC 61158 International Standard EtherCat EtherNet/IP EtherNet PowerLink Modbus/TCP Profinet【摘 要】【关键词】工业以太网 现场总线 基于ＰＣ的控制器 ＩＥＣ ６１１５８的国际标准 ＥｔｈｅｒＣａｔ ＥｔｈｅｒＮｅｔ／ＩＰ ＥｔｈｅｒｔＮｅｔ ＰｏｗｅｒＬｉｎｋ Ｍｏｄｂｕｓ／ＴＣＰ Ｐｒｏｆｉｎｅｔ工业以太网技术的介绍和比较前言近二十多年由于通信技术、计算机技术、网络技术的迅速发展，工业自动化控制领域也随之得到了迅速的提高和改革，自动化工程师不仅将这种新技术大胆地运用到工业实践中去，同时学术上也进行了激烈的争论，其焦点无外乎于：＊ 各种现场总线技术之争＊ 基于ＰＣ的控制器与ＰＬＣ控制器的技术之争＊ 现场总线和工业以太网技术之争经过近二十年的争论，现场总线已有了定论，八种总线归纳于一个ＩＥＣ ６１１５８的国际标准，这个标准的产生不仅仅是技术的应用的比较，更主要是顾及各国的经济利益，八个标准互相不兼容， 成为一个无统一标准的国际标准，看来ＯＰＣ这类纯技术的标准，在ＴＣ ６５委员会显然行不通了。
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AB用Ethernet IP网络。
<BR>SIEMENS则是PROFINET网络，还有TCP/IP网络,<BR>请问3者有什么区别
Ethernet/IP（以太网工业协议）是主推ControlNet现场总线的Rockwell Automation公司对以太网进入自动化领域做出的积极响应。
Ethernet/IP网络采用商业以太网通信芯片、物理介质和星形拓扑结构，采用以太网交换机实现各设备间的点对点连接，能同时支持10Mbps 和100Mbps以太网商用产品，Ethernet/IP的协议由IEEE 802.3物理层和数据链路层标准、TCP/IP协议组和控制与信息协议CIP(Control Information Protocol)等3个部分组成，前面两部分为标准的以太网技术，其特色就是被称作控制和信息协议的CIP部分。
Ethernet/IP 为了提高设备间的互操作性，采用了ControlNet和DeviceNet控制网络中相同的CIP，CIP 一方面提供实时I/O通信，一方面实现信息的对等传输，其控制部分用来实现实时I/O通信，信息部分则用来实现非实时的信息交换。
profinet：(实时以太网)基于工业以太网,具有很好的实时性,可以直接连接现场设备(使用PROFINET IO),使用组件化的设计,PROFINET支持分布的自动化控制方式(PROFINET CBA,相当于主站间的通讯).PROFINET同样是西门子SIMATIC NET中的一个协议，具体说是众多协议的集合，其中包括PROFINET IO RT, CBA RT, IO IRT等等的实时协议。
所以说PROFINET和工业以太网不能比，只能说PROFINET是工业以太网上运行的实时协议而以。
不过现在常常称有些网络是PROFINET网络，那是因为这个网络上应用了PROFINET协议而已。
TCP/IP：不过对于Step7 TCP的连接可以有两种方式，一种是通过Open IE的方法，通过功能块确定Server/Client的关系来实现动态的一种连接，也可以断开这个连接。
PLC对于这个连接个数同样是有限制的。
另外一种就是在NetPro中建立TCP连接,当下载组态后，连接自动建立，但这个资源不能动态释放。
连接一旦建立，数据就开始通讯了。
不过每个包数据的大小并不是我们决定的，而是TCP的滑动窗口算法决定的。
所以使用TCP协议时，速度的快慢不是我们所能把握的。
Ethernet/IP、Profinet、Modbus TCP/IP三种协议的区别在协议层不同而已。
取个例子，以太网就像高速公路，Ethernet/IP、Profinet、Modbus TCP/IP分别像高速公路上的宝马、奔驰、奥迪车，都可以从一个城市把物品运送到另一城市。
但是每个车上安装的零件无法和另一车上的零件进行更换。
Ethernt/IP属于ODVA组织，Rockwell只是其中一个推广力度比较大的公司而已。
施耐德也是ODVA组织的成员，施耐德所有PLC都可以支持Ethernt/IP协议。
Ethernt/IP协议是十大总线之一，和Controlnet、Devicenet一起称为CIP总线。
可以实现协议间路由，但是需要Rslinx软件进行配置。
通讯时需要设置RPI参数，没有任何客户端的反馈信息，因此不管现场客户端是否收到数据，数据一致由服务器不断的发，缺少相应的检测。
Profinet也是十大总线之一，由西门子主推，Profinet在很多方面比Ethernet/IP、Modbus TCP/IP要强，比如同步，安全总线等方面，也是为了保证数据的可靠性和安全性，在开放性方面较差一些。
Modbus TCP/IP由Modbus IDA组织提出，有施耐德旗下的Modicon公司主推，在目前施耐德所有PLC产品中都支持，同时也支持Ethernet/IP协议，Modbus TCP/IP是免费的、全开放协议，可以用VB等高级编程语言调用winsock控件即可实现与PLC的数据通讯，因此，很多产品都支持该协议。
同时利用该协议进行通讯时，可以得到客户端的数据校验返回，因此可靠性和安全性较高，当然牺牲了数据量。
1; 这几种协议有什么区别和优势。
三种协议各有优缺点
2：现实工程中是考虑性价比的，那一种性格比高。
现实中楼主选择什么厂家的PLC，建议选择对应的以太网协议，除了施耐德和Rockwell的PLC都支持Ethernet和Modbus TCP/IP协议外（施耐德在两个协议支持上做的更好），目前都没有任何网关产品可以实现Profinet与其它协议的转换。
即便有相应的网关，不论成本增加了多少，还牺牲了实时性。
因此，建议选择什么PLC，选择相应的以太网即可。
性能在目前的所有控制系统中差别不大。
我们知道通信网络的核心是OSI（Open System Interconnection开放式系统互联）参考模型，共分7层，如果对此有所了解，就很容易理解通信技术。
IP（属于第三层网络层）定义设备间通过逻辑地址（Internal Protocol因特网协议地址）传输数据，连接位于不同广播域的设备；
Ethernet IP网络就是通过以太网协议地址建立通信，即通过设定IP地址和相同的子网掩码进行访问，实现比较简单经济；
TCP/IP（Transmission Control Protocol，传输控制协议）通过因特网协议地址进行允许数据进行可靠的传输，位于OSI模型的第四层（传输层），基于TCP/IP的发送和接收，使得设备在工业以太网上的通信非常容易，该协议支持大量数据的传输，数据可以通过以太网或TCP/IP网络（拨号网络或以太网）传输。
它是IT领域关于通讯协议方面事实上的标准，其响应时间大约在100ms的量级，主要用于工厂控制级；
PROFINET是PROFIBUS国际组织（PI）推出，是新一代基于工业以太网技术的自动化总线标准，它提供了一个自动化通信领域完整的网络解决方案，保证了通信的实时型，完全兼容工业以太网和现有的现场总线（PROFIBUS）技术。
PROFINET根据响应时间分为三种通信方式：基于工业以太网技术、使用TDCP/IP和IT标准的TCP/IP标准通信；实时通信（RT）应用于传感器和执行器设备之间的数据交换，响应时间为3-10ms，相当于PROFIBUS总线响应时间; 等时同步实时（IRT）通讯，应用于要求最高的运动控制、伺服控制，响应时间小于1ms。
可以看出Ethernet IP相当于常规的以太网通信，通讯响应时间长，而且数据传输不可靠；TCP/IP是IT领域关于通讯协议方面事实上的标准，数据传输可靠，应用于一般工业控制；PROFINET主要用于实时性要求高的运动控制中，响应时间小，但要求所有网络节点的同步性好，如果采用IRT通讯需要如西门子IRT同步实时ASIC芯片。
除非要求实时性高的场合，工业控制的以太网解决方案一般采用TCP/IP通讯就足够了（西门子称为S5兼容通信协议。