基于以太网的工业网络控制系统研究

摘要

传统的工业控制网络是基于现场总线的。由于现场总线的通讯标准尚未统一，使得现场总线的标准各种各样，这必将使以各自利益为目标的各厂商的仪表设备难以在不同的现场总线控制系统(FCS)中兼容。此外，现场总线目前尚处于低速阶段，难以满足数据高速传输的需要。因此，我们提出了本课题：基于以太网的工业网络控制系统的研究。 基于以太网的工业网络控制系统具有数据传输率高、可靠性好、易维护、可远程传输、互操作性好等优点。所以随着互联网技术的普及与推广、以太网通信速率的提高、交换技术的发展，基于以太网的工业控制网络系统受到了全球的拥护和软硬件支持，并得到了迅速发展和普及。因此，基于以太网的工业控制网络是工业控制系统的发展趋势。 本课题系统介绍了工业网络发展的主要过程，比较了工业以太网与传统工业网络的优缺点，从工业以太网的关键技术的入手，着重对工业以太网的“不确定性”产生原因、如何提高通信响应实时性和安全性以及如何实现远程传输等问题进行了深入的探讨、分析，给出了比较理想的工业以太网解决方案。根据工业控制领域对网络支持系统的要求，借鉴商业以太网的设计原则和方法，设计了基于分层结构化工业以太网结构，拟为工业控制系统提供了一个安全、稳定、互操作性好的通信平台；同时，按照该设计思路和原则，我们设计了一个基于Internet的工业以太网远程监控系统。该监控系统已经过测试，目前已在我校某部门投入实际应用。

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学位论文的主要创新点

第一章绪论

1.1网络控制系统简介

1.2网络控制系统研究现状

1.2.1集散控制系统(DCS)

1.2.2现场总线控制系统(FCS)

1.2.3工业以太网

1.3课题的背景和任务

第二章工业以太网关键技术研究

2.1通信的确定性

2.1.1“不确定性”产生的原因

2.1.2“不确定性”的避免措施

2.1.3传榆通信协议

2.1.4提高以太网通信响应实时性的方法

2.2现场总线供电

2.3互可操作技术

2.4网络生存性

2.4.1概述

2.4.2提高以太网系统网络生存性的方法

2.5网络安全性

2.6本质安全与安全防爆技术

2.7远程传输和控制技术

第三章工业以太网的总体设计

3.1工业以太网标准

3.1.1 HSE工业以太网

3.1.2 PROFInet工业以太网

3.1.3 Ethernet/IP工业以太网

3.1.4 LonWorks系统中的i.LON1000

3.1.5工业以太网在工业控制领域实际应用现状

3.2工业以太网系统设计

3.2.1以太网与控制网络的集成系统

3.2.2专用工业以太网

3.2.3基于通用以太网的控制系统

3.3基于INTERNET的工业以太网远程监控系统

3.3.1实时远程监控系统的结构体系

3.3.2以太网远程监控的数据流程

3.3.3以太网远程监控系统的实现

第四章基于工业以太网的监控平台

4.1设备配置及其技术指标

4.2接口及其连接方式

4.2.1接口说明

4.2.2串口的连接与扩展方法

4.2.3 RS485接口的连接方法

4.3主要功能

4.4远程监控与维护

4.4.1登录

4.4.2录像查询

4.4.3系统设置

第五章结论与展望

参考文献

致谢

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