工业控制网络发展

工业控制网络知识点总结一、工业控制网络的概念工业控制网络是指用于工业自动化领域的数据通信系统，其目的是实现对生产设备、工艺过程和生产信息的监控和控制。

工控网络主要包括传感器、执行器、PLC、DCS、SCADA系统等组成部分。

工控网络的设计目标是提高生产效率、降低生产成本和提高生产安全性。

二、工业控制网络的特点1. 实时性：工控网络需要能够实时响应生产过程的变化，及时更新数据和控制设备。

2. 可靠性：工控网络对通信的可靠性要求非常高，因为生产过程中可能会遇到各种干扰和故障，需要能够确保数据传输的准确性和完整性。

3. 安全性：工业控制网络需要能够防范各种网络攻击和恶意操作，保证生产过程的安全性和稳定性。

4. 实时性：工控网络需要能够实时响应生产过程的变化，及时更新数据和控制设备。

5. 可扩展性：工控网络需要能够根据生产需求进行扩展和升级，灵活适应不同的生产环境和设备组合。

三、工业控制网络的组成部分1. 传感器和执行器：传感器用于采集环境参数，例如温度、压力、流量等；执行器用于对生产设备进行控制，例如电动阀门、马达、启动器等。

2. PLC（可编程逻辑控制器）：PLC是工控网络的核心设备，用于实现对生产过程的自动控制。

PLC能够根据预先编制的程序对输入信号进行处理，并输出控制指令，实现对执行器的控制。

3. DCS（分布式控制系统）：DCS是用于对生产过程进行集中监控和控制的系统，通常包括多个控制节点和界面站，能够实现对整个生产线的远程控制。

4. SCADA系统：SCADA系统是用于对生产现场进行实时监控和数据采集的系统，能够通过图形界面对生产现场进行动态显示和实时数据查询。

四、工业控制网络的通信协议工业控制网络使用的通信协议通常包括有线和无线两种类型，其中有线协议主要用于固定式设备的数据通信，无线协议主要用于移动设备和无线传感器网络的数据通信。

1. 有线通信协议（1）Profibus：Profibus是一种用于工业自动化领域的现场总线通信协议，适用于实时数据传输和设备控制。

⾃学⼯业控制⽹络之路1.1-⼯业控制系统发展历程CCSDCSFCS ⾃学⼯业控制⽹络之路1.1-⼯业控制系统发展历程CCS DCS FCS⼯业控制系统是对诸如图像、语⾳信号等⼤数据量、⾼速率传输的要求，⼜催⽣了当前在商业领域风靡的以太⽹与控制⽹络的结合。

这股⼯业控制系统⽹络化浪潮⼜将诸如嵌⼊式技术、多标准⼯业控制⽹络互联、⽆线技术等多种当今流⾏技术融合进来，从⽽拓展了⼯业控制领域的发展空间，带来新的发展机遇。

随着计算机技术、通信技术和控制技术的发展，传统的控制领域正经历着⼀场前所未有的变⾰，开始向⽹络化⽅向发展。

1. ⼯业控制系统发展历程控制系统的结构从最初的CCS（计算机集中控制系统），到第⼆代的DCS（分散控制系统），发展到现在流⾏的FCS（现场总线控制系统）。

2. DCS分散控制系统/分布式控制系统DCS是分布式控制系统的英⽂缩写（Distributed Control System），在国内⾃控⾏业⼜称之为集散控制系统。

是相对于集中式控制系统⽽⾔的⼀种新型计算机控制系统，它是在集中式控制系统CCS的基础上发展、演变⽽来的。

DCS它是⼀个由过程控制级和过程监控级组成的以通信⽹络为纽带的多级计算机系统，综合了计算机，通信、显⽰和控制等4C技术，其基本思想是分散控制、集中操作、分级管理、配置灵活以及组态⽅便。

2.1 DCS 发展历程第⼀阶段 1975-1980年，在这个时期集散控制系统的技术特点表现为：采⽤微处理器为基础的控制单元，实现分散控制，有各种各样的算法，通过组态独⽴完成回路控制，具有⾃诊断功能采⽤带CRT显⽰器的操作站与过程单元分离，实现集中监视，集中操作采⽤较先进的冗余通信系统第⼆阶段 1980—1985，在这个时期集散控制系统的技术特点表现为：微处理器的位数提⾼，CRT显⽰器的分辨率提⾼强化的模块化系统强化了系统信息管理，加强通信功能第三阶段 1985年以后，集散系统进⼊第三代，其技术特点表现为：采⽤开放系统管理操作站采⽤32位微处理器采⽤实时多⽤户多任务的操作系统进⼊九⼗年代以后，计算机技术突飞猛进，更多新的技术被应⽤到了DCS之中。

工业控制计算机网络技术发展与应用在当今高度工业化和信息化的时代，工业控制计算机网络技术正以前所未有的速度发展，并在各个领域得到了广泛的应用。

它不仅改变了传统工业生产的模式，还极大地提高了生产效率和质量，为企业带来了显著的经济效益和竞争优势。

工业控制计算机网络技术的发展历程可以追溯到上世纪六十年代。

当时，计算机技术刚刚兴起，人们开始尝试将其应用于工业控制领域。

早期的工业控制系统主要采用集中式控制方式，即由一台大型计算机对整个生产过程进行控制。

这种方式虽然在一定程度上提高了生产效率，但由于计算机的可靠性和稳定性不足，以及系统的灵活性和扩展性较差，很快就无法满足工业生产的需求。

随着计算机技术和通信技术的不断发展，分布式控制系统逐渐取代了集中式控制系统。

分布式控制系统采用多台计算机分别对生产过程中的不同环节进行控制，通过网络将这些计算机连接起来，实现数据的共享和协同工作。

这种方式不仅提高了系统的可靠性和稳定性，还增强了系统的灵活性和扩展性，使得工业控制系统能够更好地适应复杂多变的生产环境。

进入二十一世纪以来，工业控制计算机网络技术更是取得了长足的进步。

以太网技术的引入使得工业控制系统的通信速度和带宽得到了极大的提升，为实现实时控制和大数据传输提供了有力的支持。

同时，无线通信技术的发展也为工业控制带来了新的机遇。

无线传感器网络、蓝牙技术和 WiFi 技术等在工业现场的应用，使得工业控制系统的布线更加简洁，安装和维护更加方便，同时也提高了系统的灵活性和可移动性。

在工业控制计算机网络技术的发展过程中，相关的标准和协议也不断完善。

OPC（OLE for Process Control）技术的出现，实现了不同厂家设备之间的数据交换和互操作，大大降低了系统集成的难度和成本。

此外，IEC 61158、IEC 61784 等国际标准的制定，为工业控制网络的通信协议和接口规范提供了统一的标准，促进了工业控制网络技术的国际化和规范化发展。

中国工控系统行业发展前景展望一、工控系统概述工业控制系统是对诸如图像、语音信号等大数据量、高速率传输的要求，又催生了当前在商业领域风靡的以太网与控制网络的结合。

这股工业控制系统网络化浪潮又将诸如嵌入式技术、多标准工业控制网络互联、无线技术等多种当今流行技术融合进来，从而拓展了工业控制领域的发展空间，带来新的发展机遇。

1、结构从生产控制类工业软件图谱来看，其种类丰富，主要包括过程控制系统、先进过程控制与优化以及生产执行与管理三类，国产化布局相对充分，且处于企业经营管理的关键位置。

生产控制类工业软件分类示意图生产控制类工业软件分类示意图数据来源：公开资料，产业研究院整理2、发展历程我国工控系统行业是伴随着改革开放起步的，从发展路径上看，大部分企业是在引进成套设备和各种工业自动化系统的同时进行消化吸收，然后进行二次开发和应用；也有一部分企业通过引进国外技术，与外商合作合资生产工控自动化产品。

经过多年的技术积累和应用实践，我国工业自动化控制技术、产业和应用有了很大发展。

中国工控系统行业发展历程示意图中国工控系统行业发展历程示意图数据来源：公开资料，产业研究院整理二、发展背景1、政策因素站在当前时点，我国经济已经步入新常态新阶段，由高速增长阶段转向高质量发展。

由此，2017年中央经济工作会议提出“推动高质量发展是当前和今后一个时期确定发展思路、制定经济政策、实施宏观调控的根本要求”，要深化供给侧结构性改革，推进中国制造向中国创造转变，中国速度向中国质量转变，制造大国向制造强国转变。

这也促进我国工控系统行业快速发展。

中国工控系统行业相关政策梳理中国工控系统行业相关政策梳理数据来源：各政府门户网站，产业研究院整理2、社会因素工控安全事件频发，存在较大威胁。

2017年中国工业信息安全高、超危漏洞数量占比为53.6%，根据数据显示，2021年该数据已超过60%，工业信息安全问题形势严峻，涉及到国家安全和各行各业发展，因此工控系统发展势在必得。

工业控制计算机的现状与发展一、前言工业控制计算机是一种专用计算机，其任务是控制生产过程中的机器和设备，实现对自动化生产和制造过程的控制和管理。

工业控制计算机在工业生产过程中起着非常重要的作用，其技术发展与进步也对工业生产的效率和质量产生了深远的影响。

本文将介绍工业控制计算机的现状与发展，分析其面临的挑战与机遇。

二、工业控制计算机的概述工业控制计算机是一种计算机，它的特点是集中控制、分散执行，能够实现对工业自动化生产过程的控制。

工业控制计算机可以进行数据采集、数据处理、控制指令生成和发送、实时监视等功能。

工业控制计算机一般包括硬件和软件两部分。

硬件包括主机、输入输出设备、通信设备、存储设备等。

软件包括操作系统、应用软件、控制程序等。

工业控制计算机的发展经历了从单机到网络化的过程。

最早的工业控制计算机采用的是单机结构，设备之间没有联网，控制指令需要人工输入。

后来，随着计算机和通信技术的发展，工业控制计算机逐渐实现了联网，具备了远程监视、远程控制等功能，大大提高了自动化生产的效率和精度。

三、工业控制计算机的应用领域工业控制计算机广泛应用于工业自动化生产领域，涉及汽车制造、电子制造、机械制造、食品加工等多个行业。

工业控制计算机在此领域的主要应用有以下几个方面：1.生产线控制：工业控制计算机可以实现生产线的自动化控制和管理，通过对生产线传感器数据的采集和处理，产生合适的控制指令，使生产线保持高效稳定的运转状态。

2.数据采集与监视：利用工业控制计算机进行生产数据的收集与监视，可以监控整个生产过程中的各种参数和状态变化，以便及时处理出现的问题，提高生产线的制造效率和品质。

3.质检及配料控制：利用工业控制计算机，进行质检和配料控制，可以保证产品的质量，提高生产效率。

4.人机界面和数据处理：工业控制计算机可以实现人机交互和数据处理，使现场人员可以通过工控机直接与生产设备进行互动，更加方便实用。

5.物流配送产品追踪：工业控制计算机可以实现对生产过程中的物流运输进行追踪和监视，更好地控制物流和配送的过程，提高货物配送的效率和精度。

关于工业控制网络的发展现状及趋势的研究传感器技术、通信技术和计算机技术是现代信息技术的三大基础。

随着这些技术不断被应用，工业控制网络凭借其速度快，紧跟时代的步伐，具有较好的开放性等优点深受大家喜爱，这就奠定了工业控制网络的重要位置，目前很多通信和先进的行业中，我们都可以发现工业控制网络的影子。

文章重点讨论工业控制网络的特点及其发展趋势，以及对工业以太网的研究。

工业控制网络就是将自控系统与设备之间建立联系，让它们之间可以沟通信息，通过网络来对它们进行管理，这就给管理带来很大的便利，这一连接构成了企业网络的主体。

随着工信行业的发展，使整个社会生产发生转型，发展方向是自动控制、智能控制，这样就可以很好地早办公室里就可以通过网络控制工业自动化，目前使用的最普遍的就是以太网，现场总线的类型已经不能满足现在的需要。

工业控制网络作为一种新技术去适应新形势。

工业控制网络的出现，推动着控制技术的前进，将这个领域推动到另一个新的台阶。

标签：工业控制网络；以太网；现状；发展趋势1 工业控制网络的研究现状以前的工业控制网络计算机系统为集散控制系统DCS，已经弃用了原始的计算机集成系统CCS，后来又升级到现场总线控制系统，一步一个脚印，到现在以太网步入工业控制领域，使大量的起源于以太网的工业控制网络应运而生。

同时，随着无线技术的快速发展，这个技术也运用在工业控制网络方面，二者的结合，使得工业控制网络更加完善化，是其使用更加方便，还节省了电缆量，使得安装更加简便。

国外关于以太网控制网络的研究已经到达开发阶段，已告别了理论阶段。

NETsilicon公司使用NET+ARM体系，这个体系能够生产嵌入式Ethernet/Internet 芯片；能运行FTP/HT TP/TCP/ UDP 协议，并服务于传感器、驱动器等现场设备的具有10-Base T 以太网接口嵌入式以太网控制器，由惠普公司应用IEEE 1451. 2 标准生产。

2 工业控制网络及其特点2.1 工业控制网络在现场总线技术的基础上发展了工业控制网络，它是用具有数字通信能力并能大量分散在生产现场的测量控制仪表作为网络节点而构成的。

工业控制的应用现状和发展趋势随着计算机、通信、自动控制、微电子等技术的发展,大量智能控制芯片和智能传感器的不断出现,以及在传感器、通信和计算机领域所取得的巨大成就使人们对系统综合性能尤其是安全性能提出了越来越高的要求:希望能对系统设备的工作状况进行实时监测和控制,并在此基础上实现设备的智能维护。

对企业自动化设备而言,对其工作状况进行远程监测和控制,不仅可方便设备管理者随时了解设备工作状态,设备出现异常时主动报警,便于及时维修,还可拓宽设备服务范围,提高工作性能,延长使用寿命。

这一目标的实现对控制网络在开放性、互连性、分散性等方面提出了更高要求。

一分散控制系统(DCS)当前工业控制计算机的应用范围仍以大系统、分散对象、连续生产过程(如冶金、石化、电力)为主,采用分布式系统结构的分散控制系统仍在发展。

由于开放结构和集成技术的发展,进一步扩展了大型分散控制系统的应用。

1. 应用现状DCS自1975年问世以来,大约有3次比较大的变革,70年代操作站的硬件、操作系统、监视软件都是专用的,由各DCS厂家自己开发并没有动态流程图,通信网络基本上是轮询方式;80年代通信网络较多使用令牌方式;90年代操作站出现了通用系统,90年代末通信网络有的部分遵循TCP/IP协议,有的开始采用以太网。

20多年来,DCS已广泛应用于各工业领域并趋于成熟,成为工业控制系统的主流。

虽以现场总线为基础的FCS发展很快,最终将取代传统DCS,但其发展仍面临一些问题,如统一标准、仪表智能化等。

而传统控制系统的维护和改造还需DCS,因此FCS完全取代传统DCS尚有较长过程。

现DCS的新产品的特点为:系统开放、管控一体化及带有先进控制软件,DCS生产厂家也从事FCS的研发、生产和推广应用。

2. DCS存在的问题(1)1对1结构。

1台仪表,1对传输线,单向传输1个信号。

这种结构造成接线庞杂、工程周期长、安装费用高、维护困难。

(2)可靠性差。

模拟信号传输不仅精确度低,且易受干扰。

工业控制网络的体系结构及标准1.0 工业控制网络的发展历程机械式/液动式仪表缺点：仪表体积较大，只能实现就地检测、记录和简单的控制，适合单机控制年代：20世纪30年代气动式仪表使用统一的压力信号，带远程发送器，能在远距离外的二次仪表上重现读数，从而能集中在中心控制室进行检测、记录和控制年代：20世纪30年代末和40年代初电动仪表使用4-20mA电流环模拟信号缺点：线缆较多年代：20世纪50年代CCS（ComputerControl System）中央控制计算机系统包括2种类型：SCADA（SupervisoryControl and Data Acquisition）监视控制与计算机采集系统?DDL（Direct Digital Control）直接数字控制系统年代：约1962年特点：控制集中，危险集中，对中央控制计算机要求高DCS（DistributedControl System）集散控制系统/分散控制系统/分布式控制系统是相对于集中式控制系统而言的一种新型计算机控制系统，它是在集中式控制系统的基础上发展、演变而来的年代：约1976年FCS（FieldbusControl System）现场总线控制系统年代：约1972年总结（FCS产生的原因）：?生产力水平的发展所要求；?由简到繁、再由繁到简的螺旋式上升发展过程。

1.1 现场总线的概念国际电工委员会制定的国际标准IEC61158对现场总线（fieldbus）的定义是：安装在制造或过程区域的现场装置与控制室内的自动控制装置之间的数字式、串行、多点通信的数据总线称为现场总线。

第2版（Ed2.0）IEC61158-2用于工业控制系统中的现场总线标准——第2部分：物理层规范（Physical Layer Specification）与服务定义（Server definition）又进一步指出：现场总线是一种用于底层工业控制和测量设备，如变送器（transducers）、执行器（actuators）和本地控制器（local controllers）之间的数字式、串行、多点通信的数据总线。

工业控制网络发展历程
工业控制网络是指用于工业自动化系统的网络通信技术和协议。

它的发展历程可以追溯到上世纪60年代。

在早期，工业自动化系统主要采用闭环控制，即不需要网络通信的传统控制方式。

然而，随着自动化系统规模的不断扩大和技术要求的提高，工业控制网络应运而生。

上世纪70年代，以计算机为核心的自动化系统逐渐出现，从
而对网络通信提出了更高的要求。

当时主要采用串行通信和专用的传输介质，如RS-232电缆和光纤等。

但由于通信速度慢、信号干扰大等问题，限制了网络的扩展和应用范围。

上世纪80年代中期，以太网技术开始应用于工业自动化领域，标志着工业控制网络迈向了一个新的阶段。

以太网通过使用标准的网络通信协议和电缆，实现了高速、可靠的数据传输。

这使得工业自动化系统可以更加灵活地进行远程监控和控制。

随后，随着工业控制需求的不断增加，一些专用的工业以太网标准相继出现。

例如，Modbus TCP和PROFINET等工业以太
网协议，它们在以太网基础上对实时性、可靠性和安全性进行了优化，更适合工业自动化应用的特殊需求。

另外，随着物联网技术的快速发展，工业控制网络也开始与互联网相融合。

通过将工业控制网络与云计算、大数据分析等技术结合，实现了对工业设备的远程监控和故障预测，进一步提高了生产效率和质量。

总之，工业控制网络经过了从闭环控制到串行通信，再到以太网和工业以太网的演进过程。

它为工业自动化系统的发展提供了强大的支持，为实现智能制造和工业互联网奠定了基础。

工业控制网络发展历程工业控制网络是指用于工业自动化过程中的数据通信和控制的网络。

随着信息技术的不断发展，工业控制网络也在不断进步和完善。

本文将从最早的电报系统开始介绍工业控制网络的发展历程。

工业控制网络的发展可以追溯到19世纪末的电报系统。

当时工业生产的数据传输主要依靠电报线路传输，通过电报机发送和接收信息，来实现远程控制。

但由于当时通信技术的限制，电报系统的速度较慢，只能传输简单的文本信息。

到了20世纪，随着电子技术的不断发展，出现了更先进的数据传输手段。

最早的工业控制网络可以追溯到20世纪50年代的模拟信号传输系统。

该系统使用模拟信号传输数据，通过模拟调制和解调来实现数据的传输和控制。

这种模拟信号传输系统具有速度快、传输距离远的优点，但受到了传输质量不稳定、容易受到干扰等问题的限制。

20世纪60年代至70年代，随着半导体技术和计算机技术的发展，数字信号传输技术开始应用于工业控制网络中。

这种数字信号传输系统使用二进制数字信号来传输数据，通信速度更快，传输质量更稳定。

并且通过将计算机与控制设备相连接，可以实现更复杂的数据处理和控制操作。

到了20世纪90年代，以太网技术开始应用于工业控制网络中。

以太网不仅具有传输速度快、容量大的特点，还可以支持多种协议和多种网络设备的连接。

这使得工业控制网络具有了更高的灵活性和可扩展性。

近年来，工业控制网络的发展又呈现出一些新的特点。

首先是无线通信技术的应用。

通过无线通信技术，工业控制网络可以实现更广范围的通信和控制，同时也方便了工业设备的布置和维护。

其次是工业物联网的兴起。

工业物联网通过将传感器、执行器和网络技术结合起来，实现对工业设备的实时监测和控制。

这使得工业控制网络更加智能化和自动化。

总之，工业控制网络的发展经历了从模拟信号传输到数字信号传输，再到以太网和无线通信技术的应用。

随着信息技术的不断进步，工业控制网络的功能和性能也不断提升，为工业自动化提供了强有力的支撑。