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第三章工业控制网络的基本构成1、从网络结构形式简述工业企业网的发展过程答：首先从“分层递阶式”向“分布化”、“扁平化”发展，其次将进一步向“网络化”和“动态重构化”的方向发展。
2、简述工业企业网的功能体系结构。
答：在功能上，工业企业网的结构分为信息网络和控制网络上下两层。
信息网络位于工业企业网的上层，是企业数据共享和传输的载体。
控制网络位于下层，与信息网络紧密联系集成在一起，服从信息网络的操作，同时又具有独立性和完整性。
3、简述工业控制网络与工业企业网之间的关系。
答：工业企业网络一般包括处理企业管理与决策信息网络和处理现场实时测控信息的工业控制网络两部分。
工业控制网络作为工业企业网络的重要组成部分，多于企业的生产具有重要作用，是现代化工业企业发展的必然趋势。
4、工业企业网的典型应用有哪些简述它们的主要应用领域。
答：工业企业网支持的应用有管理信息系统（MIS）、办公自动化（OA）、计算机集成制造系统（CIMS）、决策支持系统（DSS）、客户关系管理（CRM）、电子商务（EB）等。
管理信息系统辅助企业进行决策，利用信息控制企业的行为，帮助企业实现其规划目标，完成企业日常结构化的信息处理任务。
办公自动化利用先进的科学文化技术，使人们借助各种设备解决一部分办公业务问题。
计算机集成制造系统借助计算机硬件及软件，综合应用现代管理技术，制造技术等，将企业生产全过程有机的集成并有效地运行。
决策支持系统是以管理科学，运筹学等科学为基础，针对半结构化的决策问题，支持决策活动的具有智能作用的人机系统。
客户管理系统实施于企业的市场营销、销售、服务与技术支持等与客户相关的领域。
电子商务是整个贸易活动的自动化和电子化。
5、简述DCS控制系统的特点。
答：DCS具有以下特点，1）松耦合的多处理机系统，可实现硬件积木化。
2）软件模块化。
3)控制系统用组态方法组成。
4）通信网络应用。
5）可靠性高。
6、现场总线控制系统是在怎样的背景下发展起来的简述其特点。
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。
工业控制网络安全解决方案数据采集与监控（SCADA）、分布式控制系统（DCS）、过程控制系统（PCS）、可编程逻辑控制器（PLC）等工业控制系统广泛运用于工业、能源、交通、水利以及市政等领域，用于控制生产设备的运行。
一旦工业控制系统信息安全出现漏洞，将对工业生产运行和国家经济安全造成重大隐患。
随着计算机和网络技术的发展，特别是信息化与工业化深度融合以及物联网的快速发展，工业控制系统产品越来越多地采用通用协议、通用硬件和通用软件，以各种方式与互联网等公共网络连接，病毒、木马等威胁正在向工业控制系统扩散，工业控制系统信息安全问题日益突出。
2010年发生的“震网”病毒事件，充分反映出工业控制系统信息安全面临着严峻的形势。
2011年工信部发布了《关于加强工业控制系统信息安全管理的通知》，通知要求，各地区、各部门、各单位务必高度重视工业控制系统信息安全管理，增强风险意识、责任意识和紧迫感，切实加强工业控制系统信息安全管理。
加强数据采集与监控安全（SCADA安全）、分布式控制系统安全（DCS安全）、过程控制系统安全（PCS安全）、可编程逻辑控制器安全（PLC安全）等工业控制系统信息安全管理的重点领域包括核设施、钢铁、有色、化工、石油石化、电力、天然气、先进制造、水利枢纽、环境保护、铁路、城市轨道交通、民航、城市供水供气供热以及其他与国计民生紧密相关的领域。
通知特别要求：“1.断开工业控制系统同公共网络之间的所有不必要连接。
2.对确实需要的连接，系统运营单位要逐一进行登记，采取设置防火墙、单向隔离等措施加以防护，并定期进行风险评估，不断完善防范措施。
”要实现高安全的工控网安全防护保障,还是必须采用网络安全隔离,也就是使用隔离网闸,这也是为什么国家电网强制要求使用安全隔离网闸的原因。
凭借雄厚的技术实力，北京数码星辰为了解决工业控制网和公共网络之间的物理隔离，控制网和管理网（MIS网），以及控制网与企业内部网之间的隔离，专门研制针对控制网和MIS连接保护的宇宙盾网络安全隔离产品，并以此提出了数码星辰的控制网安全防护解决方案。
《工业控制网络》教学大纲课程名称：工业控制网络课程代码：建议课时数：40 学分: 2.5适用专业：电气工程及其自动化专业制定人：一、课程性质与任务课程性质：《工业控制网络》课程是电气自动化专业选修课程。
本大纲根据电气自动化专业专业2015年教学计划的要求制订，可作为高中后大专学生的教学参考。
课程的任务：本课程以现场总线基本技术及其节点设计为主要内容，目的是使学生掌握现场总线通信与网络基本知识，学会阅读并理解现场总线协议/规范，能够设计一般设备的现场总线通信接口，掌握典型现场总线系统的基本应用技术，并为学生进行现场总线系统设计和现场总线分析奠定一定的基础。
二、课程教学目标1、知识目标（1）通过课程学习要求学生在西门子S700平台学会使用工业以太网络协议完成设备间数据传输。
（2）对RS232/485串行总线协议、工业以太网ethernet、控制器局域网CAN等常用工业协议有系统概念认识。
（3）初步掌握使用工业组态软件工具完成SCADA数据采集监控系统上位机监控界面设计。
2、能力目标（1）使学生具备在PLC、单片机平台掌握2-3种不同工业控制网络协议在自动化设备控制中的应用。
（2）掌握在工业现场网络通讯故障检测与判断的方法，使用特定仪器对网络性能进行测试。
三、教学内容及基本要求本课程的主要内容包括计算机网络与现场总线的基础知识、国际标准现场总线及其它主流现场总线协议/规范、现场总线节点设计以及现场总线系统应用技术基础。
第一章绪论现场总线的发展历程、概念、组成、技术特点与优点，标准及应用领域。
第二章数据通信与计算机网络基础数据编码方式、信号传输方式、通信方式等数据通信基础知识；网络拓扑结构、传输介质、硬件组成与介质访问控制方式等计算机网络基础知识；协议分层、接口和服务、服务原语等计算机网络基本理论；OSI参考模型和TCP/IP参考模型及其优缺点，OSI 参考模型与TCP/IP参考模型的比较。
第三章控制器局域网——CANCAN总线的产生及其发展历程，CAN总线的技术特点，CAN节点的分层结构，CAN 的一些基本概念，报文传送及其帧类型，错误类型及其界定，位定时要求，CAN总线基本技术阐释与分析，CAN控制器及接口芯片：SJA1000、82C250，CAN节点设计，CAN 系统应用实例。
《工业控制网络及组态技术》课程教学大纲课程代码：010132053课程英文名称：Industrial Control Network and HMI Technology课程总学时：16 讲课：16 实验：0 上机：0适用专业：机械电子工程机械设计制造及自动化大纲编写（修订）时间：2010.7一、大纲使用说明（一）课程的地位及教学目标1.本课程是机电一体化专业的专业选修课。
2.现场总线/工业以太网技术是当今工业控制系统的主流组网技术，是控制向分散化、网络化、智能化方向发展的技术基础。
本课程主要包括：现场总线/工业以太网的网络通讯基本原理，面向底层PLC控制，构建控制网络，人机交互界面HMI（Human Machine Interface）实现远程监视及优化控制，并以工程实践为例，从整体上掌握现代大中型自动化系统的实施过程。
（二）知识、能力及技能方面的基本要求1.掌握大中型自动化系统的控制网络基本原理、设计方法、实施方法；2.掌握HMI的设计方法；3.结合S7-300 PLC工程实例，达到一定运用能力。
（三）实施说明本课程应重点讲授工业控制网络原理、设计方法、结合PLC系统，以实例为主线，以作业、讲解等互动形式，调动学生的积极性。
（四）对先修课的要求本课程的先修课有：计算机基础、机电传动控制、电工及电子技术、控制工程基础。
（五）对习题课、实践环节的要求1.习题要求：习题应促进学生消化、巩固所学内容。
习题要密切配合教师的讲授内容，注意要使概念类、分析类和设计类习题并存，培养学生的分析和设计能力。
教师通过习题发现问题，改进教学，同时习题也是考核学生的依据之一。
2．实验要求：根据课时较短，同时仿真系统在脱离实验设备亦能进行的实际情况，实验环节以作业形式安排在课后，以实例、作业、互动来完成实践过程，不单独设置实验课。
（六）课程考核方式1.考核方式：课程大作业。
2.考核目标：在考核学生对控制网络基本知识和方法掌握的基础上，重点考核学生实际运用能力。
一、概念题1、现场总线答：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。
2、模拟数据编码答：分别用模拟信号的不同幅度、不同频率、不同相位来表达数据的0，1状态的，称为模拟数据编码。
3、数字数据编码答：用高低电平的矩形脉冲信号来表达数据的0，1状态的，称为数字数据编码。
4、单极性码答：信号电平是单极性的数字数据编码。
5、双极性编码答：信号电平为正、负两种极性的数字数据编码。
6、归零码（RZ）答：在每一位二进制信息传输之后均返回零电平的数字数据编码。
7、非归零码（NRZ）答：在整个码元时间内维持有效电平的数字数据编码。
8、差分码用电平的变化与否来代表逻辑“1”和“0的数字数据编码。
9、基带传输答：就是在数字通信的信道上按数据波的原样进行传输，不包含有任何调制10、载波传输答：采用数字信号对载波进行调制后实行传输。
11、单工通信答：就是指传送的信息始终是一个方向，而不进行与此相反方向的传送。
12、半双工通信答：是指信息流可在两个方向上传输，但同一时刻只限于一个方向传输13、全双工通信是指能同时作双向通信。
14、广播式网络答：仅有一条通信信道，由网络上的所有机器共享。
短的消息，即按某种语法组织的分组或包，可以被任何机器发送并被其它所有的机器接收。
分组的地址字段指明此分组应被哪台机器接收。
一旦收到分组，各机器将检查它的地址字段。
如果是发送给它的，则处理该分组，否则将它丢弃。
15、点到点网络由一对对机器之间的多条连接构成。
为了能从源到达目的地，这种网络上的分组可能必须通过一台或多台中间机器。
16、类一组表示同种系统组件的对象。
一个类是一个对象的一种概括。
一个类中所有的对象在形式和行为上是相同的，但是它们可以包含不同的属性值。
17、实例一个对象的一个明确的真实（物理）事件。
18、属性一个对象的一个外部可视特性或特点的一种描述。
19、仅限组2服务器一个UCMM非能力的和必须使用预定义主/从连接组来建立通信的从站。
工业控制系统信息安全-PPT课件（全）1. 引言随着信息技术的快速发展，工业控制系统（Industrial Control System，简称ICS）逐渐成为各个行业的重要组成部分。
然而，与其它领域的信息系统相比，工业控制系统面临着更加严峻的信息安全挑战。
本课程将介绍工业控制系统信息安全的重要性、相关的安全威胁以及保护工业控制系统安全的策略和方法。
2. 工业控制系统简介2.1 工业控制系统的定义工业控制系统是指用于实时监控、控制和管理工业生产过程的系统，其中包括了传感器、执行器、数据采集和处理设备、控制逻辑、通信网络以及人机界面等组件。
2.2 工业控制系统的分类根据控制对象的不同，工业控制系统可以分为过程控制系统和离散控制系统两大类。
过程控制系统被广泛应用于化工、制药等行业，而离散控制系统则常用于汽车制造、电子设备生产等行业。
3. 工业控制系统信息安全威胁3.1 网络攻击网络攻击是工业控制系统面临的主要安全威胁之一。
黑客可以通过网络渗透、拒绝服务攻击、恶意软件等手段，对工业控制系统进行未授权访问、干扰或破坏。
3.2 内部威胁内部威胁是指对工业控制系统造成威胁的内部人员。
这些人员可能是工作人员、供应商或顾问，他们可能滥用权限、窃取机密信息或故意破坏系统。
3.3 物理安全威胁物理安全威胁包括对工业控制系统硬件设备的破坏、改变或拆卸，以及对终端设备和通信线路的非法访问。
4. 工业控制系统信息安全保护策略4.1 安全生命周期管理安全生命周期管理是指在工业控制系统的设计、开发、部署和维护过程中，持续关注和管理系统的安全性。
这包括制定安全策略、风险评估、安全培训等措施。
4.2 网络安全防护工业控制系统应采用网络安全防护措施，包括网络隔离、入侵检测和防御系统、安全审计等，以确保系统的网络安全性。
4.3 身份认证与访问控制通过身份认证和访问控制机制，可以限制只有授权人员才能访问工业控制系统，并确保其权限合理、可控。
《工业控制网络》课程标准课程代码：31331Z18学时数：42学时（其中：理论30学时实践12学时）课程类型：理论+实践开课学期：（第4学期）适用专业：机电一体化高职开课单位：汽车工程学院]一、课程定位和目标课程定位：《现场总线与工业控制网络》课程是机电一体化专业的一门专业基础课，通过本课程的学习使学生掌握现场总线网络拓扑结构，掌握现场总线主要技术指标，掌握掌握主要连接件和接口设备使用和维护，了解硬件和软件组态操作，了解现场总线工程与设计。
教学目标：是使学生建立现场总线的概念、基本特点，建立DNS和FCS概念，了解DCS和FCS 系统设备和系统结构，了解计算机网络及工业网络体系结构、网络模式、工业网络通信概念、开放式系统互连参考模型、TCP/IP参考模型，了解PP的主要连接件和接口设备以及硬件连接、组态技术，PRDPIBUS的主要技术、CAN总线技术协议、工业以太网的通信方案。
理解现场总线控制技术的基本概念和原理，理解PP通信模型及其主要技术、PP功能块及PP工业组态，理解PRDPIBUS通信技术，理解CAN物理层以及总线器件工作原理，理解工业以太网的实时通信技术，控制器工作原理。
要求学生具备现场总线控制系统正常运行的维护和故障检修能力，具有一定的团队精神和解决问题能力。
具体目标包括知识目标、技能目标、素质目标，如表1所示。
二、课程内容规划本课程的内容规划如表2所示。
表2 《现场总线与工业控制网络》课程内容规划表三、学习情境设计本课程的学习情境设计如表3所示。
表3 《现场总线与工业控制网络》学习情境设计四、学业评价本课程考核为考试课。
考核方式：笔试（开卷）60%+ 平时考核40%。
记分制：100分制记分。
该课程的考核方式采用“笔试（开卷）+ 平时考核”的评定方法，学生在学完该课程规定的内容后，教师根据学生期末考试成绩（占总成绩60%）、平时考核（占总成绩40%）进行综合评定，成绩合格者予以通过。
页眉内容一、概念题1、现场总线答：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。
2、模拟数据编码答：分别用模拟信号的不同幅度、不同频率、不同相位来表达数据的0，1状态的，称为模拟数据编码。
3、数字数据编码答：用高低电平的矩形脉冲信号来表达数据的0，1状态的，称为数字数据编码。
4、单极性码答：信号电平是单极性的数字数据编码。
5、双极性编码答：信号电平为正、负两种极性的数字数据编码。
6、归零码（RZ）答：在每一位二进制信息传输之后均返回零电平的数字数据编码。
7、非归零码（NRZ）答：在整个码元时间内维持有效电平的数字数据编码。
8、差分码用电平的变化与否来代表逻辑“1”和“0的数字数据编码。
9、基带传输答：就是在数字通信的信道上按数据波的原样进行传输，不包含有任何调制10、载波传输答：采用数字信号对载波进行调制后实行传输。
11、单工通信答：就是指传送的信息始终是一个方向，而不进行与此相反方向的传送。
12、半双工通信答：是指信息流可在两个方向上传输，但同一时刻只限于一个方向传输13、全双工通信是指能同时作双向通信。
14、广播式网络答：仅有一条通信信道，由网络上的所有机器共享。
短的消息，即按某种语法组织的分组或包，可以被任何机器发送并被其它所有的机器接收。
分组的地址字段指明此分组应被哪台机器接收。
一旦收到分组，各机器将检查它的地址字段。
如果是发送给它的，则处理该分组，否则将它丢弃。
15、点到点网络由一对对机器之间的多条连接构成。
为了能从源到达目的地，这种网络上的分组可能必须通过一台或多台中间机器。
16、类一组表示同种系统组件的对象。
一个类是一个对象的一种概括。
一个类中所有的对象在形式和行为上是相同的，但是它们可以包含不同的属性值。
17、实例一个对象的一个明确的真实（物理）事件。
18、属性一个对象的一个外部可视特性或特点的一种描述。
19、仅限组2服务器一个UCMM非能力的和必须使用预定义主/从连接组来建立通信的从站。
