工业以太网冗余技术的特点
工业控制网络与通信技术考核试卷
D. SCADA系统
二、多选题（本题共20小题，每小题1.5分，共30分，在每小题给出的四个选项中，至少有一项是符合题目要求的）
1.工业控制网络的通信协议主要包括以下哪些？（）
A. Modbus
B. Profinet
C. HTTP
D. OPC
2.工业控制网络的物理层介质主要包括以下哪些？（）
A.交换机
B.路由器
C.集线器
D.网桥
10.以下哪种技术可实现工业控制网络的远程监控？（）
A. VPN
B. DNS
C. DHCP
D. FTP
11.在工业控制网络中，以下哪种通信方式适用于传输距离较近的场景？（）
A.光纤通信
B.无线通信
C.有线通信
D.同轴电缆通信
12.关于工业控制网络的可靠性，以下哪项描述是正确的？（）
8.工业控制网络的冗余设计是为了提高网络的传输速率。（）
9.工业控制网络的远程监控可以通过公共互联网实现。（）
10.在工业控制网络中，所有的智能设备都可以直接与上级系统进行通信。（）
五、主观题（本题共4小题，每题5分，共20分）
1.请简述工业控制网络与普通数据网络的主要区别，并说明工业控制网络在实时性、可靠性和安全性方面的要求。
B. CAN
C. DeviceNet
D. TCP/IP
9.以下哪些技术可以用于工业控制网络的远程访问？（）
A. VPN
B. SSH
C. Telnet
D. VNC
10.工业控制网络中的时间同步技术主要包括以下哪些？（）
A. NTP
B. IEEE 1588
C. SNTP
D. GPS
工业以太网通信协议研究及应用
工业以太网通信协议研究及应用摘要：在绝大多数工业控制通信方面都是采用现场总线技术方式来实现的。
但长期以来现场总线种类繁多、同时又没有统一标准而导致互不兼容，使得系统集成和信息集成面临着巨大挑战，所以引入了应用广泛、高速率、低成本的以太网技术。
但以太网的可靠性和实时性比较差，难以适应工业控制的要求，故相关组织对以太网进行了一些扩展，称为工业以太网。
随着工业4.0的发展，相信工业以太网技术将越来越重要。
本文就常见工业以太网通信协议简介及应用作出阐述。
关键词：现场总线技术、工业以太网、EtherCat、Ethernet/IP、ProfiNet、Modbus/TCP、Ethernet/PowerLink、MechatroLink1常见工业以太网通信协议1.1、Modbus/TCPModbus/TCP是用于控制和管理自动化设备的Modbus系列通讯协议的派生产品。
由此可见，它覆盖了使用TCP/IP协议的Intranet企业内部网和Internet互联网环境中Modbus报文的用途。
该协议的最常见用途是为例如I/O、PLC模块以及连接其它简单域总线或I/O模块的网关服务的。
Modbus/TCP协议是作为一种实际的自动化标准发行的。
既然Modbus已经广为人知，该规范只将别处没有收录的少量信息列入其中。
然而该规范力图阐明Modbus中哪种功能对于普通自动化设备的互用性有价值，哪些部分是Modbus作为可编程的协议交替用于PLC的多余部分。
Modbus/TCP 在美国比较流行，它由两部分组成，即IDA分散式控制系统的结构与Modbus/TCP 的信息结构的结合。
Modbus/TCP定义了一个简单的开放式又广泛应用的传输协议网络用于主从通讯方式。
1.2.、Ethernet/IPEthernet/IP是一个面向工业自动化应用的工业应用层协议，这里的IP表示Industrial-Protocal。
它建立在标准UDP/IP与TCP/IP协议之上，利用固定的以太网硬件和软件，为配置、访问和控制工业自动化设备定义了一个应用层协议。
工业以太网技术在延长气田建设中的应用
信 息 通 信
Ｉ ＮＦ ＯＲＭＡ Ｔ １ ０Ｎ ＆ ＣＯＭ Ｍ ＵＮＩ ＣＡＴ１ ０ＮＳ
２ ０ １ ４
（ Ｓ ｕ ｍ ．Ｎ ｏ １ ３ ４ ）
工业 以太 网技术在延 长气 田建设 中的应用
刘 彬
（ 中石化石油工程设计有限公 司， 山东 东营 ２ ５ ７ ０ ２ ６ ）
与控制 器或远程采集单元连接：采用 Ｃ Ｐ通讯卡件扩展 以 太 网接 口。 连接接 口可为 １ ０ ／ １ ０ ０ Ｍｂ ｉ ｔ ／ ｓ Ｉ Ｌ １ ４ ５ 接 口。 基于该方式， 可将总线系统或其他协 议的控制器系 统耦合至 以太 网接 口。 与非 以太 网系统连接 ：对于不存在 以太 网通讯卡 的控制 器 或其他系统 ，可采 用协议转换器进行耦合 连接 。使用 Ｉ Ｅ ／ Ｐ ｂ ｌ ｉ ｎ ｋ或 Ｉ ＷＬ Ａ Ｎ ／ Ｐ Ｂ Ｌ ｉ ｎ ｋ将非 以太 网系统 以有线或无线的方 式与工业 以太 网平 台进行对接 。
２延 长气 田传 输 业务 需求
延长气 田 目前处于先期开发阶段 ，须重 点夯实通信 网络 基础设施建设 。通过工业级 以太 网络构建 “ 公 司总部一 前指 基地一处理站一 各工艺站场一各井场”的完整信息网络 ， 传输 业务主要为 自动化采集和远程控制 、Ｗｅ ｂ数据 的链接和生产 生活信息的远程浏览 、 视频数据的采集和传输 、 办公 自动化、
描） ， 以便 网络安全管理部 门针对 网内的各个 网段进行网络安
１工业 以太 网技 术 分析
以太 网络 是一种适用于局部地区 的分布式包交换网 ，它 基于 以太 网技 术（ Ｅ ｔ ｈ ｅ ｍｅ ｔ ） 协议 ， 遵循 Ｉ Ｅ Ｅ Ｅ ８ ０ ２ ＿ ３标准 。以工 业 以太 网交换机为基础 的工业用数据传输交换网络 ，其开放
工业以太环网在煤矿信息化中的应用与研究
工业以太环网在煤矿信息化中的应用与研究在新时期下，煤矿开采工作有了新的变化，特别是在安全生产管理方面，提高煤矿开采综合自动化网络平台的建设逐渐成为了煤矿工业发展的重点内容之一。
构建完整的煤矿大型设备实时监测系统，把煤矿安全生产中的各类实时信息进行及时的整合，已经成为了一种发展趋势。
标签：工业以太网；煤矿；自动化网络由于矿山目前存在许多不符合系统发展的问题，需要引起重视并逐步改正，就目前来说，我国许多煤矿资源处于没有进行完善的管理和合理开发阶段。
[1]这是对相应的资源的浪费，也是我们目前能源紧张急需解决的问题之一，对此，需要进行多方面的综合考虑。
我国的矿产资源需要进行科学统一的管理，使现阶段的现存资源得到很好的应用和加工，对现有的所有信息进行资源聚焦于有效整合。
1 工业以太网的基本信息和发展趋势1.1 工业以太网的定义和现状以太网是一门具有较高的技术含量的网络技术，这种技术是近几年才广泛出现在大众生活中的，但是因为互联网技术的支持，这门特殊的技术目前已经是一种在我国具有很高成熟特点的网络技术。
[2]工业以太网有自身的技术特点，同时也对相关的数据进行了合理的规划和利用，比如哦工业以太网主要采目前存在的客观技术对当下非常具有效应的多媒体技术进行探索。
工业以太网主要被用于工业发展，就目前来说，我国许多技术人员在相应的工作中对设备和材质进行了较为严格的检查和选用，在此基础上完成对产品的强度和适用性的鉴定。
工业以太网对工业材料和其他工业工具的实时性的鉴定具有很高的精准性。
1.2 我国以太网在具体的实践应用中存在的问题分析一是存在通信不稳定现象，这种现象间接导致通讯条件的不确定性，在一些偏远地区，这一不稳定现象也导致了以太网的实时性差。
这样Ethernet技术一般采用会对其他的CD进行学习和引用，在此基础上形成自己的科学机制。
但在此过程中，依然存在有通信延迟等现象，这类现存问题带来的不确定和其他技术的缺陷导致以太网在发展壮大的过程中成为工业环境和其他一些实验基地的现场漏洞，这样缺陷忠厚会形成一系列的衍生问题，进一步对实时环境进行破坏。
EtherCAT冗余技术在多轴网络运动控制系统中的应用研究
络性能 、 较低 的构 建成 本 和 较 高 的开放 性 等 特 点 ， 适
合于运 动控 制领 域 。工业 以太 网 中冗 余 技术 是 提 高
Ｅ １０ Ｔ １０和 Ｔ ３ ０ ２ ３ ５开 发 了 Ｅｈｒ Ａ ＭＳ ２ Ｆ ８ ３ ｔｅＣ Ｔ从 站设 备 ， 建 了一主 多从 的 Ｅｈ ｒ Ａ 网络 结 构 ， 给 构 ｔｅＣ Ｔ 并
出 了 系统 硬 件 和 软 件 的设 计 方 案 ， 实现 伺 服 控 制 和 实 时 数 据 传 输 。 以 关 键 词 ： ｔｅＣ Ｅ ｈ ｒ ＡＴ； 余 ； Ｔ１ ０ 多 轴 运 动 控 制 器 ； ＭＳ ２ Ｆ ８ ３ 冗 Ｅ １ ０； Ｔ ３ ０ ２３５
（ ｃ ｏ ｌｏ ｃ ａ ｉａ ＆ Ａｕｏ ｔ ｅ ｎ ｉｅ ｒ ｇ Ｓ ｕｈ ｈｎ ｉｅｓｔ ｆ Ｔ ｃ ｎ ｌｇ ， Ｇｕ ｎ ｚ ｏ Ｓ ｈ ｏ ｆ Ｍｅｈ ｎｃ ｌ ｔｍｏｉ Ｅ ｇｎ ｅｉ ， ｏ ｔ Ｃ ｉａ Ｕｎｖ ｒｉ ｏ ｅ ｈ ｏｏ ｙ ｖ ｎ ｙ ａｇｈｕ
５０４ １ ６ ０，Ｃ ｉａ ｈｎ ）
第 １期
组 合 机 床 与 自 动 化 加 工 技 术
Ｍ ｏ ｕｌ ｒ Ｍ ａ ｈｉ ｄ ａ ｃ ｎｅ Ｔｏｏ ｌ＆ Ａｕ ｏ ａ ｉ ａ ｕｆ ｔ ｉ ｃ ｎｉ ｕｅ ｔ ｍ ｔｃ Ｍ ｎ ａｃｕｒｎｇ Ｔｅ ｈ ｑ
Ｎｏ． １
２１ ０ ２年 １月
Ｊｎ Ｔ ２ ３ Ｔ ２ ； Ｐ ７
文 献 标 识 码 ： Ａ
Ｔｈｅ Ａｐｐ ｉａ ｉｎ ｎ ｓ ａ ｃ ｆＥｔ ｒ ｌｃ ｔｏ ａ ｄ Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ｈｅ ＣＡＴ ｅ ｎｄ ｎｃ ｎ Ｍ ｕｌｉａ ｉ ｔ ｒ ｏ ｉ ｎ Ｃｏ ｒ ｌＳ ｓｅ ｒ ｄｕ ａ ｙ ｉ ｔ— ｘ ｓ Ｎｅ ｗｏ ｋ Ｍ ｔｏ ｎｔ ｏ ｙ ｔｍ Ｗ ＡＮＧ ｏ ｈ Ｇｕ — ｅ，Ｌ ｅ－ ｕ ｎ ＩＷ ｉｇ ａ ｇ
各种工业以太网的区别
各种工业以太网的区别其实就是协议的区别,其中最主要的还是应用层协议的区别.都是以太网通讯,只是每个公司的叫法不一样,西门子用PROFINET、AB用EthernetIP、施耐德的MODBUSTCP/IP.取个例子,以太网就像高速公路,Ethernet/IP、Profinet、ModbusTCP/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.EtherCAT以太网控制自动化技术是一个以以太网为基础的开放架构的现场总线系统,EterCAT名称中的CAT为ControlAutomationTechnology控制自动化技术首字母的缩写.最初由德国倍福自动化有限公司BeckhoffAutomationGmbH研发.EtherCAT为系统的实时性能和拓扑的灵活性树立了新的标准,同时,它还符合甚至降低了现场总线的使用成本.EtherCAT的特点还包括高精度设备同步,可选线缆冗余,和功能性安全协议SIL3. Ethernet/IP是一个面向工业自动化应用的工业应用层协议.它建立在标准UDP/IP与TCP/IP协议之上,利用固定的以太网硬件和软件,为配置、访问和控制工业自动化设备定义了一个应用层协议西蒙公司开发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由PROFIBUS国际组织PROFIBUSInternational,PI推出,是新一代基于工业以太网技术的自动化总线标准.作为一项战略性的技术创新,PROFINET为自动化通信领域提供了一个完整的网络解决方案,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,并且,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.PROFINET是适用于不同需求的完整解决方案,其功能包括8个主要的模块,依次为实时通信、分布式现场设备、运动控制、分布式自动化、网络安装、IT标准和信息安全、故障安全和过程自动化.MODBUS/TCP是简单的、中立厂商的用于管理和控制自动化设备的MODBUS系列通讯协议的派生产品.显而易见,它覆盖了使用TCP/IP协议的“Intranet”和“Internet”环境中MODBUS 报文的用途.协议的最通用用途是为诸如PLC’s,I/O模块,以及连接其它简单域总线或I/O 模块的网关服务的.MODBUS/TCP协议是作为一种实际的自动化标准发行的.既然MODBUS已经广为人知,该规范只将别处没有收录的少量信息列入其中.然而,本规范力图阐明MODBUS中哪种功能对于普通自动化设备的互用性有价值,哪些部分是MODBUS作为可编程的协议交替用于PLC’s的“多余部分”.它通过将配套报文类型“一致性等级”,区别那些普遍适用的和可选的,特别是那些适用于特殊设备如PLC’s的报文.ModbusTCP/IP由ModbusIDA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,ModbusTCP/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.POWERLINK=CANopen+Ethernet鉴于以太网的蓬勃发展和CANopen在自动化领域里的广阔应用基础,EthernetPOWERLINK融合了这两项技术的优点和缺点,即拥有了Ethernet的高速、开放性接口,以及CANopen在工业领域良好的SDO和PDO数据定义,在某种意义上说POWERLINK就是Ethernet上的CANopen,物理层、数据链路层使用了Ethernet介质,而应用层则保留了原有的SDO和PDO对象字典的结构虽然这些工业以太网都是国际标准,但是指的是IEC61784里的标准,但是这些工业以太网不都是标准的以太网.即这些工业以太网并不都是符合IEEE802.3U的标准,这当中只有Modbus-TCP和EtherNet/IP是符合IEEE802.3U的,只有符合IEEE802.3U标准的,才能与IT 和以太网将来的发展相兼容.而不符合IEEE802.3U标准的,基本上可以讲不是以太网,它们都对以太网进行了修改,或者是硬件或者是软件,已经不是以太网了.a.ModbusTCP和EtherNet/IP的区别主要是应用层不相同,ModbusTCP的应用层采用Modbus 协议,而EtherNet/IP采用CIP协议,这两种工业以太网的数据链路层采用的是CSMA/CD,因此是标准的以太网,另外,这两种工业以太网的网络层和传输层采用TCP/IP协议族.还有一个区别是,Modbus协议中迄今没有协议来完成功能安全、高精度同步和运功控制等,而EtherNet/IP有CIPSafety、CIPSync和CIPMotion来完成上述功能,所以才有Schneider 加入ODVA,成为ODVA的核心成员来推广EtherNet/IP.由于这两种网络都是标准的TCP/IP 以太网,所以所有标准以太网节点都可以接入这两种网络.b.PROFINET分为原来划分为v1,v2,v3,现在一般称为ProfiNetCBA、ProfiNetIO和ProfiNetIRT.也就是通过以太网来实现对等通讯、实时控制和运动控制.v1采用TCP/IP协议,采用标准的以太网,而V2和V3不采用tcp/ip协议,这两种都绕过tcp/ip协议,采用另外的网络层和传输层协议,开发ProfiNet采用开发人员人员认为tcp/ip协议增加了数据在网络中的传输延迟,其实这是一种误解,据美国密歇根大学的教授研究后认为数据在TCP/IP 中的传输延迟很小,他们研究得出数据在经过TCP,IP栈时延迟只有不到100微秒,如果采用UDP/IP时就更小,同时他们研究也得出数据在不同应用层延时比较大,不同的协议延迟不一样,但是相差不是很大,从200us-800us不等,他们经过实验后认为以太网的基础设施指交换机、网卡等和TCP/IP协议并不是影响工业以太网实时性的主要原因,而认为应用层协议才是主要原因.所以密歇根大学的教授认为绕开TCP/IP协议没有丝毫的意义,反而由于缺少了TCP/IP协议,使得设备也就缺少了IT功能,与其它现场总线没有区别.ProfiNetV3就更特别了,它不完全采用标准以太网的数据链路层,有一不时间采用以太网的数据链路层CSMA/CD,而另外一部分时间采用自己的数据链路层,通过一个高精度的时间来完成.所以ProfiNetV3也就不是标准的以太网了,也就给Profinetv3带来如下的问题：不能采用标准的交换机、不能采用标准的以太网芯片、与企业网相连可能会出现问题,与标准以太网相连还要特殊的网关、添加和删除一个节点都需要重新组态网络和重新启动网络、至今没有千兆网络,还有最重要的是,当标准以太网以后发展了后,它不能与标准以太网相兼容,不具有将来以太网所应具有的功能.c.EtherCat这种工业以太网也很奇怪,它们不使用标准的芯片,一般不使用交换机,软件也不是标准的,对以太网的数据帧进行了一些修改,我们知道一个数据帧只有一个源节点,但是对于EtherCat一个数据可能有多个源节点,即一个数据是由多个节点发送的数据组合而成的.所以对于这样的网络,标准的以太网设备也不能接入这样的网络.我认为Ethernet/IP和ProfiNet这两种工业以太网都适合各个行业.首先这两种工业以太网都用于传输非实时数据,还可传输实时数据,即可以用于离散控制,也可用于过程控制当然现在还不能用于本安应用.其次,这两种工业以太网都可用于网络功能安全传输,Ethernet/IP有CIPSafety协议,而ProfiNet有Profisafe协议,还有在运动控制方面ProfiNet有ProfiNetIRT,而EtherNet/IP则有CIPSafety,二者都可以用于中高端的运动控制.最后两者都有基于IEEE1588的高精度时钟同步.而ModbusTCP,EtherCat和PowerLink,都只能完成部分控制任务,如ModbusTCP一般只作常规IO实时和非实时数据.而EtherCat 和PowerLink则更象是为运动控制而开发的,这二者好像没有功能安全、在PLC和DCS控制方面也没有得到大自动化公司的支持,况且这两者又对以太网进行修改,一个在软件,另一个在软件和硬件方面都进行了修改,都不能兼容标准的以太网设备,个人认为这样做得不偿失,为满足运动控制而不能兼容已有的标准的以太网设备而开发的工业以太网并不是以太网,与其说是工业以太网还不如说是另一种现场总线.我认为工业以太网的竞争将会在Ethernet/IP和ProfiNet间进行,其中EtherNet/IP以后将由罗克韦尔自动化、Omron、施耐德和思科公司来推动,而ProfiNet将由业界老大西门子公司带领,不知谁将引导未来.最后一定是大西洋两岸的两大巨人之间的角力,就像以前的现场总线战争,最后还不是Profibus和DeviceNet,别的都只能当陪衬的角色当然,现在大家都在看中国这个大西洋两岸以外的单一最大市场,中国把砝码放在谁这一边,可能会使天平倾斜一点.但最后,肯定两者都会存在的.现实中选择什么厂家的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ModbusTCP/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.。
工业网闸为何物？是如何应用的？
近年来，工业企业面临的网络安全威胁形势日益严峻，尤其在工业环境中，工控主机遭到破坏的影响尤为深远。
工业网闸是专门为工业网络应用设计的安全隔离设备，用于解决控制网络如何安全接入信息网络的问题以及控制网络内部不同安全区域之间安全防护的问题。
本文将介绍工业网闸技术的概念、特点、发展历程、技术原理及功能，并分析对比工业网闸与工业防火墙之间的优劣。
引言近年来，勒索软件成为OT环境中常见的攻击手段，勒索病毒已成为工业互联网安全最大的威胁之一，工业制造已成为最容易被勒索病毒攻击的行业；同时，工业现场的网络环境非常重要，对网络干扰、恶意代码和病毒渗入非常敏感，一旦遭到破坏、对生产环境可能造成巨大损害，甚至会造成灾难性的事故。
工业网闸是专门为工业网络应用设计的安全隔离设备，用于解决控制网络如何安全接入信息网络的问题以及控制网络内部不同安全区域之间安全防护的问题。
本文将介绍工业网闸技术的概念、特点、发展历程、技术原理和功能，以及应用案例，并分析对比工业网闸与工业防火墙之间的优劣。
工业网闸为何物工业网闸的概念及特点公安部第三研究所起草，全国信息安全标准化技术委员会归口管理的《信息安全技术工业控制网络安全隔离与信息交换系统安全技术要求》中提到了对工业网闸的定义：工业控制网络安全隔离与信息交换系统部署于工业控制网络中不同的安全域之间，采用协议隔离技术实现两个安全域之间访问控制、协议转换、内容过滤和信息交换等功能的产品。
图1工业网闸（图源：英塞克铁牛智能）在工业控制系统层次结构模型中，工业网闸可部署于工业控制网络边界、生产管理层与过程监控层之间，能够保护工业控制网络、过程监控层网络及现场控制层网络。
除了具备域间边界隔离的功能，工业网闸还具备传统网闸最基本的访问控制和应用层过滤防护功能，并且支持如OPC、Modbus等主流工业控制协议的深度解析，能够实现规约合法性检查和深度功能码、操作码过滤等功能，从而能够实现对工业网络数据的安全传输。
工业自动化中的工业以太网通信考核试卷
B. HTTP
C. FTP
D. Modbus TCP
18.以下哪些技术可以用于提高工业以太网的安全性：（）
A.端口安全
B. VLAN隔离
C.防病毒软件
D.物理隔离
19.工业以太网通信系统中，以下哪些设备可以用于网络管理：（）
A.网络分析仪
B. SNMP管理软件
C.串行通信接口
D.网络交换机
工业自动化中的工业以太网通信考核试卷
考生姓名：__________答题日期：_______年__月__日得分：_________判卷人：_________
一、单项选择题（本题共20小题，每小题1分，共20分，在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的）
1.工业以太网在工业自动化中主要用于：（）
A. Modbus TCP
B. EtherCAT
C. Profinet
D. OPC UA
18.以下哪个因素不会影响工业以太网的通信质量：（）
A.网络带宽
B.网络延迟
C.温度
D.湿度
19.在工业以太网通信系统中，以下哪种设备主要用于实现时钟同步：（）
A.交换机
B. PLC
C.网络时钟服务器
D.路由器
20.以下哪个选项不属于工业以太网的安全措施：（）
9. AB
10. ABCD
11. ABC
12. AB
13. ABCD
14. ABCD
15. ABCD
16. ABD
17. BD
18. ABCD
19. AB
20. D
三、填空题
1. 1冗余
4.硬件时间戳
5.交换机
6.网络时钟服务器
工业通信中的Profinet技术
工业通信中的Profinet技术工业通信是指在工业环境中实现设备之间的数据交换和通信传输的技术。
在工业领域中，数据的快速、可靠和安全传输对于生产过程的控制和监测至关重要。
Profinet技术作为一种先进的工业通信协议，已经得到了广泛应用。
一、Profinet技术简介Profinet（Process Field Net）是由西门子公司推出的工业通信技术，是基于以太网的通信协议。
它使用常见的以太网硬件和TCP/IP协议，能够提供快速、可靠的实时通信。
Profinet技术结构灵活，可适用于各种工业环境和自动化应用。
它支持多种通信模式，包括实时通信、非实时通信和工程信息通信。
二、Profinet技术的特点1. 高性能：Profinet技术采用了实时性能优化和网络管理机制，能够实现微秒级的通信响应时间。
这对于工业自动化过程中的实时控制非常重要。
2. 可靠性：Profinet技术能够提供可靠的通信连接和数据传输，通过冗余机制和网络监测，能够保证数据的完整性和稳定性。
这使得在高噪声、干扰和故障环境下，Profinet仍然能够保持稳定的通信。
3. 灵活性：Profinet技术支持多种拓扑结构和网络配置方式，可以适应各种工业应用场景。
它可以与现有的工业以太网、PROFIBUS和其他自动化系统集成，提供灵活的扩展和迁移路径。
4. 安全性：Profinet技术提供了各种安全功能和机制，包括数据加密、访问控制和身份验证。
工业网络中的数据可以被安全地传输和存储，防止机密信息泄露和非法访问。
三、Profinet技术的应用1. 工业自动化：Profinet技术广泛应用于工业自动化领域，用于设备控制和监测。
它可以连接各种工业设备和传感器，实现实时数据的采集和处理。
2. 机器人控制：Profinet技术可用于机器人系统中的高速通信和数据交换。
它可以实现机器人的准确控制和协调运动，提高生产效率和质量。
3. 过程控制：Profinet技术在化工、制药和能源行业中得到广泛应用。
工业控制网络考试试题
工业控制网络考试试题一、填空题（每空 2 分，共 20 分）1、工业控制网络的主要特点包括（）、（）和（）。
2、常见的工业控制网络协议有（）、（）等。
3、在工业控制网络中，数据传输的实时性要求通常分为（）、（）和（）三个级别。
4、工业以太网的拓扑结构主要有（）、（）等。
二、选择题（每题 3 分，共 30 分）1、以下哪种工业控制网络拓扑结构具有较高的可靠性？（）A 星型B 总线型C 环型D 树型2、工业控制网络中，用于保证数据传输准确性的机制是（）A 流量控制B 差错控制C 拥塞控制D 路由选择3、下列哪个不是工业控制网络的性能指标？（）A 带宽B 延迟C 成本D 吞吐量4、工业以太网中，MAC 地址的长度是（）位。
A 16B 32C 48D 645、以下哪种协议适用于工业现场的设备级通信？（）A ProfibusB ModbusC CAND Ethernet/IP6、在工业控制网络中，用于实现网络互联的设备是（）A 交换机B 路由器C 网关D 防火墙7、工业控制网络中的实时操作系统通常具有（）特点。
A 高可靠性B 高通用性C 高复杂性D 高开发成本8、以下哪种工业控制网络技术具有较强的抗干扰能力？（）A 无线通信B 光纤通信C 蓝牙通信D 电力线通信9、工业控制网络的安全防护措施不包括（）A 访问控制B 数据加密C 病毒查杀D 系统升级10、以下哪个是工业控制网络中的现场总线？（）A TCP/IPB WiFiC DeviceNetD 蓝牙三、简答题（每题 10 分，共 30 分）1、简述工业控制网络与传统办公网络的区别。
2、说明工业控制网络中冗余技术的作用和实现方式。
3、解释工业控制网络中“一网到底”的概念及其优势。
四、综合应用题（20 分）某工厂有一个自动化生产线，包括多个传感器、执行器和控制器。
请设计一个基于工业以太网的网络架构，包括网络拓扑结构、设备选型和通信协议的选择，并说明设计的理由。
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工业以太网冗余技术的特点
由于工业环境对工业掌握网络牢靠性能的超高要求，工业以太网的冗
余功能应运而生。从快速生成树冗余(RSTP)、环网冗余（RapidRing）
到主干冗余（Trunking），都有各自不同的优势和特点，掌握工程师们
可以依据自己的要求进行选择。为了更好地关心大家了解和学习工业
以太网冗余技术的特点。
高级的管理型冗余交换机供应了一些特别的功能，特殊是针对有稳定
性、平安性方面严格要求的冗余系统进行了设计上的优化。构建冗余
网络的主要方式主要有以下几种，STP、RSTP；环网冗余RapidRing
1.STP及RSTP
STP（Spanning Tree Protocol，生成树算法，IEEE 802.1D），是一个链路
层协议，供应路径冗余和阻挡网络循环发生。它强令备用数据路径为
堵塞（blocked）状态。假如一条路径有故障，该拓扑结构能借助激活
备用路径重新配置及链路重构。网络中断恢复时间为30~60s之间。
RSTP（快速生成树算法，IEEE 802.1w）作为STP的升级，将网络中断
恢复时间，缩短到1~2s。生成树算法网络结构敏捷，但也存在恢复速
度慢的缺点。
2.环网冗余RapidRing
为了能满意工业掌握网络实时性强的特点，RapidRing孕育而生。这
是在以太网网络中使用环网供应高速冗余的一种技术。这个技术可以
使网络在中断后300ms之内自行恢复。并可以通过交换机的出错继
2
电连接、状态显示灯和SNMP设置等方法来提示用户消失的断网现象。
这些都可以关心诊断环网什么地方消失断开。
RapidRing也支持两个连接在一起的环网，使网络拓朴更为敏捷多样。
两个环通过双通道连接，这些连接可以是冗余的，避开单个线缆出错
带来的问题。
3.主干冗余Trunking
将不同交换机的多个端口设置为Trunking主干端口，并建立连接，则
这些交换机之间可以形成一个高速的骨干链接。不但成倍的提高了骨
干链接的网络带宽，增加了网络吞吐量，而且还还供应了另外一个功
能，即冗余功能。
假如网络中的骨干链接产生断线等问题，那么网络中的数据会通过剩
下的链接进行传递，保证网络的通讯正常。Trunking主干网络采纳总
线型和星型网络结构，理论通讯距离可以无限延长。该技术由于采纳
了硬件侦测及数据平衡的方法，所以使网络中断恢复时间达到了新的
高度，一般恢复时间在10ms以下。