《工业网络技术与应用（微课版）》 课件 第1、2章 工业网络概述、工业网络设备基础.pptx

·工业网络是一种用于连接工业设备、传感器、控制器和计算机的通信基础设施。它在工业自动化领域中起到关键作用，允许设备之间实现数据传输、控制和监控，从而支持工业过程的高效运行和管理。

工业网络的主要目标是实现设备之间的实时通信、数据交换和控制

●这些网络可以覆盖各种工业应用，包括制造、能

源、物流、交通等领域。工业网络的特点包括高实时性、可靠性、安全性和适应多种通信需求。工业网络可以采用不同的通信协议和技术，包括传统的工业总线协议、工业以太网协议以及专门为工业自动化设计的通信协议。这些网络可以用于从简单的数据收集和监测到复杂的控制和协调操作。

工业以太网是指技术上与“商用以太网”兼容，同时能够满足工业现场对网络实用性、适用性、可靠性、实时性、环境适应性等方面需要的工业网络。工业以太网是以太网技术在工业自动化领域中的应用，是继现场总线之后发展起来的，最具有发展前景的一种工业通信网络。

1.1现场总线与工业以太网

现场总线是迅速发展起来一种工业数据总线，是自动化领域中生产现场所使用的数据通信网络，主要解决智能现场设备和自动化测量系统的数字式、双向传输、分支结构的

连接与通信问题。

1.1现场总线与工业以太网

工业总线到工业以太网的发展历史可以追溯到上个世纪80年代，这段历程涵盖了从传统的串行通信和并行总线发展到现代高速以太网通信的转变。以下是这一发展历程的主要阶段：

1.传统串行通信和并行总线(1980s):

在工业自动化起步阶段，采用了传统的串行通信和并行总线协议，如

Modbus、ProfibusDP等。这些协议用于设备之间的基本通信，但受限于传输速率和距离，无法满足日益复杂的工业自动化需求。

2.工业总线的出现(1990s):

随着工业自动化系统的扩展，出现了一系列用于实现分布式控制和通信的工业总线协议，如ProfibusPA、DeviceNet、CANopen等。这些总线协议具有更高的实时性和可靠性，但仍然受限于带宽和速率

1.1现场总线与工业以太网

3.以太网的引入(1990s-2000s):

为了满足工业自动化中对更高带宽、更快速率和更广覆盖范围的需求，工业界开始将以太网引入工业通信领域。最初，工业以太网的应用主要集中在数据采集和监控领域，如监测设备和传感器。不同的制造商推出了自己的工业

以太网标准，如Ethernet/IP、Profinet、EtherCAT等。

4.工业以太网的发展(2000s-至今):

随着技术的不断发展，工业以太网在工业自动化领域中得到了广泛应用。这些协议不仅提供了更高的速率和带宽，还具备实时性、可靠性和安全性。工业以太网不断演进，引入了各种实时通信和控制协议，以满足不同应用场景的需求。

5.统一标准的推动(近年):

为了解决不同工业以太网协议之间的互操作性问题，一些倡导者开始提倡将不同协议整合为更统一的标准。例如，工业以太网联盟(IndustrialEthernetConsortium)提出了一些通用的工业以太网标准，以促进不同设备的互联和通信。

1.2现场总线

现场总线(Fieldbus)是20世纪80年代末期随着计算机、通信、控制和模块化集成等技术发展而出现的一门新兴技术。

国际电工委员会(EC)对现场总线的定义为：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。

现场总线作为工业数据通信网络的基础，打通了生产过程中现场级控制设备之间、控制设备与更高控制管理层之间的联系。

目前流行的现场总线已达40多种，在不同的领域各自发挥重要的作用。

1.2现场总线

1.PROFIBUS总线

2.CAN总线

3.DeviceNet

4.ControlNet

5.CC-Link

1.3工业以太网

工业以太网是按照工业控制的要求，发展适当的应用层和用户层协议，使以太网和TCP/IP技术真正能应用到控制层，延伸至现

场层，而在信息层又尽可能采用IT行业一切有效而又最新的成果。因此，工业以太网与以太网在工业中的应用全然不是同一个概念

当前工业自动化系统按照应用领域分为离散制造控制和连续过程控制，工业网络分层为设备层、I/O层、控制层和监控层。各种工业以太网与工业总线的关系如图所示。

FFH1PROFIBUS-PA

连续过程控制

用领域

监控层

控制层

I/O层Interbus

设备层

Modbus,ORG

Asic

离散制

OPC

EtherNet/