过程自动化基础工业网络培训讲义

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1、过程自动化基础工业网络培训讲义自控处王谦2008年11月工业网络培训讲义---目录12过程自动化网络拓扑与设备（21-51）3网络体系与架构过程自动化网络基础知识（2-21）4过程自动化网络设计实例工业网络培训讲义---序言现代化的控制系统在世界钢铁工业领域得到了普遍应用，过程自动化控制系统在钢铁冶金行业也愈来愈发挥重要的作用。计算机网络技术的发展，也为过程自动化控制系统得以全面、完善的应用创造了条件。在过程自动化的培训中分为过程自动化系统与过程自动化网络两部分。本篇为过程自动化网络的培训讲义。过程自动化网络又可称

2、作工业计算机网络，其实质是基于工业现场应用的局域网、以太网（IEEE802.3标准）；本次培训的目标是网络基础知识普及、介绍工业网络发展历史与架构组成，并通过实例的讲解使得参加培训员工了解过程自动化网络的知识，具备搭建工业级别过程自动化网络的能力。计算机网络的概念计算机网络是由两台或两台以上的计算机通过网络设备连接起来组成的一个系统，在这个系统中计算机与计算机之间可以进行数据通讯、数据共享及协同完成某些数据处理工作。随着网络技术的发展以及网络应用范围的扩展，计算机网络的概念也在发展。这并不是最权威的定义，只是计算机

3、网络定义中的一种。不同的书上，计算机网络的定义也各不相同。关键不是记住计算机网络的定义，而是通过对概念的正确理解把握它的内涵。一网络基础知识对于计算机网络的理解需要把握以下两点：组成网络的计算机要求是独立的。每台计算机核心的基本部件，如处理器、系统总线等要求存在并且是独立的。有的计算机系统不满足这一要求，在80年代末期，有的学校的图书馆采用的图书查询系统，就是采用一台小型机带几十台查询终端的体系结构，如图1.1所示。这种系统不是计算机网络，因为整个系统中除了有一台主机具有处理器外，其他的终端都只有输入/输出设备，不

4、是完整、独立的计算机，所以该系统属于具有一台主机的计算机系统，而不是计算机网络。一网络基础知识图1.1一网络基础知识我们这里所讲述的过程自动化网络，就是由服务器、客户端、网络设备与线路组成的计算机网络（如下图1.2所示）一网络基础知识对于计算机网络的理解需要把握以下两点：计算机网络通信的目的是实现信息共享。因此，一个多处理机系统，如双CPU的计算机系统不是计算机网络。在科学计算、天气预报等领域广泛应用的多处理机系统可以看作是处理能力很强的计算机，而不是计算机网络。判断计算机系统是不是计算机网络的一个必要标准，就是系

5、统是否以实现信息共享作为数据通信的目的。一网络基础知识计算机网络的产生早期的计算机系统都是相互独立的，要想实现软件或硬件的共享十分困难，需要在人力、物力和时间等方面有很多的投入。例如，用户甲要将自己计算机上的一个文档的打印稿交给乙，而甲的计算机没有连接打印机，乙的计算机连接了打印机，那么甲有以下3种方案可以解决该问题。一网络基础知识方案1：甲可以买一台打印机，连接到自己的计算机上，打印自己的文档并交给乙。这是最直接的方案。方案2：甲可以把要打印的文档复制到软盘、U盘或光盘等存储介质上，把这个存储介质交给乙，乙再把甲

6、的文档复制到自己的计算机上，打印甲的文档。这种方案适合于甲的文档比较少的情况。方案3：甲可以把乙的打印机拿过来，连接到自己的计算机上，打印自己的文档，再把打印机和打印好的文档一起交给乙。这种方案适合于甲的文档比较多的情况。一网络基础知识计算机网络的产生计算机网络产生以前的情况如果甲和乙之间距离很远，以上解决办法都会有更多的困难。在没有计算机网络时，人们把一台计算机中存储的数据传送给另外一台计算机，一般要经过很繁琐的步骤和比较长的时间，并且需要人作为数据传输的“交通工具”。这种处理方式曾经被戏称为“运动鞋网络（Sne

7、aknet）”，如上图1.3所示。一网络基础知识计算机网络的产生计算机网络产生以前的情况直到目前，在工业现场仍有类似的尴尬应用，例如在炼钢厂，废钢操作工通过电话或者对讲机接收转炉主控室的备料指令后，进行废钢的准备工作（种类、重量），完成工作后电话或者对讲机通知转炉主控室、混铁炉操作室等工序，同时需要作回忆式的手工记录。高炉与炼钢厂为了确定铁水的去向、重量，一般的流程是：高炉安排每炉次铁水均有跟包工，在铁水衡说明去向后，跟随铁水进入炼钢厂或者铸铁场地，回皮后再拿磅单找炼钢厂操作工确认刚才的铁水接收情况（回忆式的手工记

8、录）。一网络基础知识计算机网络的产生计算机网络产生的冶金现场情况随着技术的发展，人们把独立的计算机通过通信线路连接成小范围的计算机网络，经济地实现了计算机之间的软、硬件共享。这时，对于前面的例子，甲就可以很容易地解决，如下图1.4所示。一网络基础知识过程自动化网络的解决方案方案1：甲可把要打印的文档共享给乙，乙用自己的打印机直接打印甲的文档，乙得到了甲的文档