計算機控制系統 主講教師:李振華 山東大學控制科學與工程學院 Email:;Tel:88395821,2019/4/14,2,第8章現場總線與工業以太網控制網絡技術,本章要點：,1.現場總線的現狀與發展 2.企業網絡信息集成系統,2019/4/14,3,設備之間傳輸1-5V或4-20mA直流模擬信號，精度低，易受干擾,傳輸數字信號。風險高度集中，可靠性低，任務增加，會使系統性能下降。,集中管理分散控制。DCS廠家采用專用的控制通訊網絡。不同廠家的DCS系統之間難以網絡互聯。價格昂貴。 用戶需求：開放性和降低成本。,2019/4/14,4,2019/4/14,5,FCS是一種開放的、可以互聯的、低成本的、徹底分散的分布式控制系統。,2019/4/14,6,2019/4/14,7,隨著控制技術、計算機技術和通信技術的飛速發展，數字化作為一種趨勢正在從工業生產過程的的決策層、管理層、監控層和控制層一直滲透到現場設備。現場總線的出現，是數字通信技術迅速占領工業過程控制系統中模擬量信號的最后一塊領地。一種全數字化、全分散式、可互操作的和全開放式的新型控制系統現場總線控制系統（FCS）已經成為當今的熱點。,8.1 現場總線的現狀與發展,2019/4/14,9,現場總線是用于現場儀表與控制系統和控制室之間的一種全分散、全數字化、智能、雙向、多變量、多點、多站的通信網絡。 IEC對現場總線的定義：是應用于生產現場，在現場設備之間、現場設備與控制裝置之間實行雙向、串行、多節點數字通信的技術。 是當今自動化領域發展的熱點之一，被譽為自動化領域的計算機局域網。,2019/4/14,10,現場總線的產生 縱觀控制系統的發展史，不難發現，每一代新的控制系統的推出都是針對老一代控制系統存在的缺陷而給出的解決方案，現場總線和現場總線控制系統也不例外。 模擬儀表控制系統 集中式數字控制系統 集散控制系統 現場總線控制系統,2019/4/14,11,模擬儀表控制系統 在上世紀六七十年代占主導地位； 顯著缺點：模擬信號精度低，極易受干擾。,2019/4/14,12,集中式數字控制系統 在上世紀七八十年代占主導地位； 采用單片機、PLC或微機作為控制器，控制器內部傳輸的是數字信號； 優點：在控制方式、控制機時的選擇上可以統一調度、安排； 缺點：對控制器本身要求高。,2019/4/14,13,集散控制系統(DCS) 在上世紀八九十年代占主導地位； 核心是集中管理、分散控制； 優點：有力地克服了集中式數字控制系統對控制器要求高地缺陷； 缺點：封閉專用、不具備可互操作性、造價昂貴。,2019/4/14,14,現場總線控制系統(FCS) 數據傳輸采用總線方式； 控制功能徹底下放到現場，安裝成本和維護費用得以降低； 是一種開放的、具備可互操作性、徹底分散的分布式控制系統。,2019/4/14,15,現場總線的本質: 現場通信網絡 現場設備互連 互操作性 分散功能塊 通信線供電 開放式互連網絡,1 現場通信網絡 現場總線作為一種數字式通信網絡一直延伸到生產現場中的現場設備，使以往（包括DCS）采用點到點式的模擬量信號傳輸或開關量信號的單向并行傳輸變為多點一線的雙向串行數字式傳輸。,2 現場設備互連 現場設備是指連接在現場總線上的各種儀表設備，按功能可分為變送器、執行器、服務器和網橋、輔助設備等，這些設備可以通過一對傳輸線即現場總線直接在現場互連，相互交換信息，這在DCS中也是不可以的?，F場設備如下：,（1）變送器 常用的變送器有溫度、壓力、流量、物位、分析等，每類又有多個品種。這種智能型變送器既有檢測、變換和補償功能，又有PID控制和運算功能。,（2）執行器 常用的執行器有電動和氣動兩大類，每類又有多個品種。執行器的基本功能是控制信號的驅動和執行，還內含調節閥的輸出特性補償、PID控制和運算，另外還有閥門特性自動校驗和自動診斷功能。 （3）服務器和網橋 服務器下接 H1和 H2，上接局域網 LAN（Local Area Network）；網橋上接H2，下接H1。 （4）輔助設備 輔助設備有 H1/氣壓轉換器、H1/電流轉換器、電流/H1轉換器、安全柵、總線電源、便攜式編程器等。,2019/4/14,20,3互操作性,現場設備種類繁多，沒有任何一家制造廠可以提供一個工廠所需的全部現場設備。所以，不同廠商產品的交互操作與互換是不可避免的。用戶不希望為選用不同的產品而在硬件或軟件上花力氣，而希望選用各廠商性能價格比最優的產品集成在一起，實現“即接即用”，能對不同品牌的現場設備統一組態，構成所需要的控制回路。,4分散功能塊 FCS廢棄了傳統的DCS輸入/輸出單元和控制站，把DCS控制站的功能塊分散地分配給現場儀表，從而構成虛擬控制站。由于功能分散在多臺現場儀表中，并可統一組態，用戶可以靈活選用各種功能塊構成所需控制系統，實現徹底的分散控制，,現場總線除了傳輸信息之外，還可以完成為現場設備供電的功能。總線供電不僅簡化了系統的安裝布線，而且還可以通過配套的安全柵實現本質安全系統 ，為現場總線控制系統在易燃易爆環境中應用奠定了基礎。,5現場總線供電,6開放式互連網絡 現場總線為開放式互連網絡，既可與同層網絡互連，也可與不同層網絡互連?，F場總線協議不象DCS那樣采用封閉專用的通信協議，而是采用公開化、標準化、規范化的通信協議，只要符合現場總線協議，就可以把不同制造商的現場設備互連成系統。開放式互連網絡還體現在網絡數據庫的共享，通過網絡對現場設備和功能塊統一組態。,2019/4/14,25,現場總線的特點和優點: 現場總線的結構特點 打破了傳統控制系統的結構形式。 不依賴控制室的計算機或控制儀表，直接在現場完成，實現了徹底的分散控制。 采用數字信號代替模擬信號，可以實現一對電線上傳輸多個信號。,1一對N 結構 FCS采用一對傳輸線，N臺儀表，雙向傳輸多個信號。這種一對N結構使得接線簡單、工程周期短、安裝費用低、維護容易。如果增加現場設備或現場儀表，只需并行掛接到電纜上，無需架設新的電纜。而傳統的控制是一對一模擬信號的傳輸結構，即一臺儀表，一對傳輸線，單向傳輸一個信號。這種一對一結構造成接線龐雜、工程周期長、安裝費用高、維護困難。,2可靠性高,FCS是數字信號傳輸，因而抗干擾強、精度高，由于無需采用抗干擾和提高精度的措施，從而減少了成本。而傳統的模擬信號傳輸，易受干擾精度低，為此采用各種抗干擾措施和提高精度的方法，其結果增加了成本。,3可控狀態,FCS的操作員在控制室既能了解現場設備或現場儀表的工作狀況，也能對其進行參數調整，還可預測或尋找故障，始終處于操作員的遠程監視與可控狀態，提高了系統的可靠性、可控性和可維護性。而傳統控制的操作員在控制室既不了解模擬儀表的工作狀況，也不能對其進行參數調整，更不能預測尋找故障，導致操作員對其處于“失控”狀態。,4互換性,FCS用戶可以自由選擇不同制造商所提供的性能價格比最優的現場設備或現場儀表進行互連互換。即使某臺儀表出現故障，換上其他品牌的同類儀表照常工作，實現“即接即用。”而模擬儀表盡管統一了信號標準，但大部分技術參數仍由制造廠商自定，致使不同廠商的儀表無法互換。,5互操作性,FCS用戶可把不同制造商的各種品牌的儀表集成在一起，進行統一組態，構成所需的控制回路，不必為集成不同品牌的產品而在硬件或軟件上花費力氣或增加額外投資。,6綜合功能 FCS現場儀表既有檢測、變換和補償功能，又有控制和運算功能。實現一表多用，不僅方便了用戶，也節省了成本。,7分散控制,FCS的控制站功能分散在現場儀表中，通過現場儀表就可構成控制回路，實現了徹底的分散控制，提高了系統的可靠性、自治性和靈活性。,8統一組態 由于FCS中的現場設備或現場儀表都引入了功能塊的概念，所有制造商都使用相同的功能塊，并統一組態方法。這樣就使組態變得非常簡單，不必因為現場設備種類不同，而進行不同組態方法的培訓或學習。,9開放式系統 對相關標準的一致性、公開性、強調對標準的共識與遵從。,2019/4/14,34,2019/4/14,35,分散控制系統體系結構,2019/4/14,37,現場總線控制系統（FCS）與傳統控制系統（如DCS）結構對比如圖8-1所示。,DeviceNet現場總線,傳統的模擬儀表,圖8-1 FCS與DCS結構比較,2019/4/14,38,現場總線的技術特點: 系統的開放性； 互可操作性與互用性； 現場設備的智能化與功能自治性； 系統結構的高度分散性； 對現場環境的適應性。,2019/4/14,39,現場總線的優點: 節省硬件數量與投資； 節省安裝費用； 節約維護開銷； 用戶具有高度的系統集成主動權； 提高了系統的準確性與可靠性。,2019/4/14,40,現場總線網絡的實現: 現場總線的基礎是數字通信，通信就必須有協議，現場總線是一個定義了硬件接口和通信協議的標準。各個公司的現場總線沒有一個統一的協議標準，但都參考OSI7層協議標準，大都采用了第1（物理層）、2（數據鏈路層）、7層（應用層），并增設了第8層（用戶層）。,2019/4/14,41,物理層 物理層定義了信號的編碼與傳送方式、傳送介質、接口的電氣及機械特性、信號傳輸速率等?，F場總線有兩種編碼方式：Manchester和NRZ（ No Return Zero-Inverse 非歸零反相編碼），前者同步性好，但頻帶利用率低，后者剛好相反。Manchester編碼采用基帶傳輸，而NRZ編碼采用頻帶傳輸。 調制方式主要有CPFSK和COFSK。 現場總線傳輸介質主要有有線電纜、光纖和無線介質。,2019/4/14,42,數據鏈路層 數據鏈路層又分為兩個子層，即介質訪問控制層（MAC）和邏輯鏈路控制層（LLC）。MAC功能是對傳輸介質傳送的信號進行發送和接收控制，而LLC層則是對數據鏈進行控制，保證數據傳送到指定的設備上?，F場總線網絡中的設備可以是主站，也可以是從站，主站有控制收發數據的權力，而從站則只有響應主站訪問的權力。 關于MAC層，目前有三種協議： （1）集中式輪詢協議 其基本原理是網絡中有主站，主站周期性地輪詢各個節點，被輪詢的節點允許與其他節點通信。 （2）令牌總線協議 這是一種多主站協議，主站之間以令牌傳送協議進行工作，持有令牌的站可以輪詢其他站。 （3）總線仲裁協議 其機理類似于多機系統中并行總線的管理機制。,2019/4/14,43,應用層 應用層可以分為兩個子層，上面子層是應用服務層（FMS層），它為用戶提供服務；下面子層是現場總線存取層（FAS層），它實現數據鏈路層的連接。 應用層的功能是進行現場設備數據的傳送及現場總線變量的訪問。它為用戶應用提供接口，定義了如何應用讀、寫、中斷和操作信息及命令，同時定義了信息、句法（包括請求、執行及響應信息）的格式和內容。應用層的管理功能在初始化期間初始化網絡，指定標記和地址。同時按計劃配置應用層，也對網絡進行控制，統計失敗和檢測新加入或退出網絡的裝置。,2019/4/14,44,用戶層 用戶層是現場總線標準在OSI模型之外新增加的一層，是現場總線控制系統開放與可互操作性的關鍵。 用戶層定義了從現場裝置中讀、寫信息和向網絡中其他裝置分派信息的方法，即規定了供用戶組態的標準“功能模塊”。事實上，各廠家生產的產品實現功能塊的程序可能完全不同，但對功能塊特性描述、參數設定及相互連接的方法是公開統一的。信息在功能塊內經過處理后輸出，用戶對功能塊的工作就是選擇“設定特征”及“設定參數”，并將其連接起來。功能塊除了輸入輸出信號外，還輸出表征該信號狀態的信號。,2019/4/14,45,現場總線技術的發展趨勢: 發展現場總線技術已成為工業自動化領域廣為關注的焦點。具有發展前景的現場總線技術有： 智能儀表與網絡設備開發的軟硬件技術； 組態技術； 網絡管理技術； 人機接口和軟件技術； 現場總線系統集成技術。,FCS的組態技術：對用戶而言，FCS中有三種軟件模塊：功能塊、轉換塊和資源塊。當用一些功能塊組成了某一裝置的控制策略時，就把這些功能塊的有序集合稱為一個“功能應用塊”。一個功能塊應用可以和另一個功能塊應用互連在一起，一個功能塊應用也可以包含另一個功能塊應用。,2019/4/14,47,現場總線屬于尚在發展的技術，我國在這一技術領域還剛剛起步。了解國際上該項技術的現狀與發展動向，對我國相關行業的發展，對自動化技術、設備的更新，無疑具有重要的作用。 總體說來，自動化系統與設備將朝著現場總線體系結構的方向前進，這一發展趨勢是肯定的。既然是總線，就要向著趨于開放統一的方向發展，成為大家都遵守的標準規范，但這一技術所涉及的應用領域十分廣泛。,2019/4/14,48,大千世界，眾多領域，需求各異，一個現場總線體系下可能不止容納單一的標準。另外，從以上介紹也可以看出，幾大技術均具有自己的特點，已在不同應用領域形成了自己的優勢。加上商業利益的驅使，它們都正在十分激烈的市場競爭中求得發展。 有理由認為：在從現在起的未來10年內，可能出現幾大總線標準共存，甚至在一個現場總線系統內，幾種總線標準的設備通過路由網關互連實現信息共享的局面。,現場總線是FCS的核心。目前，世界上出現了多種現場總線的企業或國家標準。這些現場總線技術各具特點，已經逐漸形成自己的產品系列，并占有相當大的市場份額。由于技術和商業利益的原因，尚沒有統一。以下就是目前流行的幾種著名的現場總線。,8.2 現場總線簡介,2019/4/14,50,比較流行的現場總線 基金會現場總線 CAN Devicenet LonWorks PROFIBUS RS-485,2019/4/14,51,1 基金會現場總線(Foundation Fieldbus) FF是現場總線基金會Fieldbus Foundation的縮寫?，F場總線基金會是國際公認的、惟一不附屬于某企業的、非商業化的國際標準化組織。其宗旨是制定單一的國際現場總線標準。FF協議的前身是以美國Fisher-Rosemount公司為首，聯合 Foxboro、Yokogawa、ABB、Siemens等80家公司制定的ISP協議，和以Honeywell公司為首、聯合歐洲等地的150家公司制定的 Word FIP協議。迫于用戶的壓力，支持ISP和World FIP的兩大集團于1994年9月握手言和，成立了現場總線基金會Fieldbus Foundation。,2019/4/14,52,分低速H1和高速H2兩種通信速率； FF總線分為低速現場總線和高速現場總線兩種通信速率。低速現場總線H1的傳輸速率為31.25kbps，高速現場總線HSE的傳輸速率為100Mbps，H1支持總線供電和本質安全特性，最大通信距離為1900m（如果加中繼器可延長至9500m，最多可直接連接32個節點（非總錢供電）、13個節點（總線供電）、6個節點（本質安全要求）。如果加中繼器最多可連接240個節點。通信介質為雙絞線、光纜或無線電。,2019/4/14,53,物理媒介的傳輸信號為曼徹斯特編碼。 FF總線以OSI參考模型為基礎，取其物理層、鏈路層和應用層為FF通信模型的相應層次，并在此基礎上增加了用戶層。,2019/4/14,54,FF采用可變長幀結構，每幀的有效字節數為 0251個。目前已經有 Smar、 Fuji、National、Semiconductor、Siemens、Yokogawa等12家公司可以提供FF的通信芯片。,2019/4/14,55,目前，全世界已有120多個用戶和制造商成為現場總線基金會的成員?；饡聲依耸澜缟献钪饕淖詣踊O備供應商?；饡蓡T所生產的自動化設備占世界市場的90以上?；饡娬{中立與公正。所有的成員均可以參加規范的制訂和評估，所有的技術成果由基金會擁有和控制。由中立的第三方負責產品的注冊和測試等。因此，基金會現場總線具有一定的權威性、廣泛性和公正性。,2019/4/14,56,2 CAN (Controller Area Network) 它是由德國Bosch公司推出、最早用于汽車內部監測部件與控制部件的數據通信網絡。現在已經逐步應用到其它控制領域。 CAN協議也是建立在OSI模型基礎上的，它采用了OSI底層的物理層、數據鏈路層和高層的應用層，其信號傳輸介質為雙絞線； 最高通信速率為1Mbps（通信距離40m），最遠通信距離可達10km（通信速率為5kbps），節點總數可達110個。,2019/4/14,57,信號傳輸采用短禎結構，有效字節為8個；因而傳輸的時間短，受干擾的概率低，每幀信息均采用循環冗余校驗CRC及其它檢錯措施，通信誤碼率極低。CAN節點在錯誤嚴重的情況下，具有自動關閉總線的功能，這時故障節點與總線脫離，使其它節點的通信不受影響。,2019/4/14,58,支持多主工作方式； 被ISO制定為國際標準。,2019/4/14,59,3 DeviceNet 是一個開放式網絡標準； 購買者將得到真正免費的開發該產品的許可； 特點為：基于CAN總線、通信模式為生產者/客戶、設備可互換性、網絡設備可隨時連接或斷開、設備安裝費用少、可方便對網絡上的設備進行配置、測試和管理。,CAN本身并未指出流量控制、節點地址分配、通信建立、設備連接標準等具體的細則。后來在CAN總線協議的基礎上，產生了DeviceNET和CANopen協議標準。 DeviceNET沿用了CAN 協議標準所規定的ISO參考模型中物理層和數據鏈路層的一部分，并補充了不同的報文的傳送格式，總線訪問仲裁規則及故障檢測和隔離的發法。,2019/4/14,60,4 LonWorks Lon Works是局部操作網絡Local Operating Network的縮寫。它是由美國 Echelon公司研制、于1990年正式公布的現場總線網絡。 采用ISO/OSI模型的全部七層協議； 采用面向對象的設計方法；,2019/4/14,61,其最高通信速率為1.25MbpS（通信距離不超過130m），最遠通信距離為27000m（通信速率為78kbps），節點總數可達32000個。網絡的傳輸介質可以是雙絞線、同軸電纜、光纖、射頻、紅外線、電力線等，被譽為通用控制網絡。,2019/4/14,62,其技術的不斷推廣促成了神經元芯片的低成本； 已經被定義為建筑自動化協議的一個標準。,2019/4/14,63,5 PROFIBUS PROFIBUS是過程現場總線Process Field Bus的縮寫。它是德國國家標準 DIN 19245和歐洲標準 EN 50170所規定的現場總線標準。 PROFIBUS由三個兼容部分組成，即PROFIBUSDP、PROFIBUSPA和 PROFIBUSFMS。其中 PRMUSDP是一種高速低成本通信系統； 參考模型為ISO/OSI模型，定義了物理層、鏈路層和應用層；,2019/4/14,64,支持主-從系統、純主站系統、多主多從混合系統等傳輸方式； 傳輸速率范圍寬，傳輸介質可以是雙絞線、光纜。最高通信速率為12Mbps（通信距離不超過100m），最大通信距離為 1200m（通信速率為9.6kbps）。如果采用中繼器可延長至10km ，其傳輸介質可以是雙絞線或光纜。每個網絡可掛32個節點，如帶中繼器，最多可掛127個節點。,2019/4/14,65,5 CC-Link 控制與通信鏈路系統的簡稱； 以設備層為主的網絡，也可以覆蓋較高層次的控制層和較低層次的傳感器層； 很多汽車行業成為其用戶。,2019/4/14,66,6 RS-485總線 不能稱為現場總線，但是鼻祖； 通信設備簡單，成本低。,2019/4/14,67,8.3 現場總線與企業網絡,企業網絡：由信息網絡和控制網絡組成。 信息網絡：處理企業管理與決策信息。處于企業的上層，處理大量的、變化的和多樣的信息，其特點是高速、綜合。 控制網絡處理企業現場實時測控信息。采用現場總線技術，處于企業的底層，其特點是：協議簡單、安全可靠、容錯性強、成本低。過程控制層、制造執行層、企業資源規劃層。,2019/4/14,68,8.2.1 企業網絡,企業網絡： 企業網絡一般是指在一個企業范圍內將信號檢測、數據傳輸、處理、存儲、計算、控制等設備或系統連接在一起，將企業范圍內的網絡、計算、存儲等資源連接在一起，提供企業內的信息共享、員工間的便捷通信和企業外部的信息訪問，提供面向客戶的企業信息查詢及業務伙伴間的信息交流等多方面功能的一個計算機網絡。,2019/4/14,69,企業網絡能夠實現企業內部的資源共享、信息管理、過程控制、經營決策，并能夠訪問企業外部的信息資源，使得企業的各項事務能協調運作，實現企業集成管理和控制。,企業網絡是眾多新技術綜合的結果。企業網絡組成技術、企業網絡實現技術是構成企業網絡應用的基礎。,2019/4/14,70,圖8-2 企業網絡結構,2019/4/14,71,企業網絡組成技術包括：計算機技術，數據庫技術，網絡與通信技術，控制技術，現場總線技術，多媒體技術和管理技術。 企業網絡實現技術包括：局域網，廣域網，網絡互連，系統集成，Internet，Intranet和Extranet。,2019/4/14,72,8.2.2 企業網絡技術,企業網絡技術的需求： 目前，企業網絡已滲透到國民經濟的各個領域，對企業的產業結構、產品結構、經營管理、服務方式等帶來了革命性的影響，并成為衡量一個企業科技水平和綜合力量的重要指標。企業網絡的應用不僅可以改造傳統產業，提高產品的附加值，而且對推動企業的發展，促進產業經濟信息化也將起到關鍵性的作用。,2019/4/14,73,企業網絡的特性： 范圍確定性：企業網絡是在有關企業范圍內為實現企業的集成管理和控制而建成的網絡環境，具有特定的地域和服務范圍，并能實現從現場實時控制到管理決策支持的功能。 集成性：企業網絡通過對計算機技術、信息與通信技術和控制技術等技術的集成，達到了現場信號監測、數據處理、實時控制到信息管理、經營決策等功能上的集成，從而構成了企業信息基礎設施的基本骨架。,2019/4/14,74,安全性：企業網絡區別于Internet和其他網絡。它作為相對獨立單位的某個企業的內部網絡，在企業信息保密和防止外部入侵方面要求高度的安全性，要確保企業能通過企業網絡獲取外部信息和發布內部公開信息，相對獨立和安全地處理內部事務。 相對開放性：企業網絡是連接企業各部門的橋梁和紐帶，它是一個廣域網，并與Internet連通，以實現企業對外聯系的職能。,2019/4/14,75,企業信息化與自動化的層次模型： 設備層：設備層的設備種類繁多，有傳感器、啟動器、驅動器、I/O部件、變送器、執行機構、變換器、閥門等。設備的多樣性要求設備層滿足開放性要求，各廠商遵循公認的標準，保證產品滿足標準化；來自不同廠家的設備在功能上可用相同功能的同類設備互換，實現可互換性；不同廠家的設備可以相互通信，在多廠家的環境中完成功能，實現可互操作性。,2019/4/14,76,自動化層：自動化層實現控制系統的網絡化，控制網絡遵循開放的體系結構與協議；對設備層的開放性，允許符合開放標準的設備方便地接入；對信息層的開放性，允許與信息層互連、互通、互操作。 自動化層控制網絡的出現與發展，為實現自動化層開放性策略打下了良好的基礎。 信息層：信息層較好地實現開放性策略，各類局域網滿足IEEE 802標準，信息網絡的互連遵循TCP/IP協議。,2019/4/14,77,8.2.3 企業網絡的體系結構,企業的控制管理層大致分為5層,2019/4/14,78,CIM-OSA體系結構（CIM Open System Architecture)復雜系統建模分析所用的一組多視圖、多層次模型的集合，稱為體系結構。CIM-OSA是 歐共體ESPRIT計劃中研究“計算機集成制造開放系統體系結構”的一 個課題名稱。,CIM-OSA模型：,2019/4/14,79,CIM-OSA體系結構將企業的管理與生產過程視為一個由生命周期維、視圖維和通用維組成的三維模型。生命周期維是指CIM系統開發的整個生命周期中，從“需求定義”到“設計說明”，再到“實施描述”的三個階段，每一個階段都有適合其需要和特點的模型；視圖維是指系統需要建模的各個方面及其相互關系，在這里它提出了功能、信息、資源和組織四個視圖；通用維則是指一個由一般到特殊的發展過程。,2019/4/14,80,與其他CIM體系結構相比，CIM-OSA具有全面性、完整性、開放性、標準化和形式化等優點，因而成為國際標準化組織的一項預標準。目前許多建模框架是基于CIM-OSA衍生出來的，或在很大程度上借鑒了CIM-OSA的思想。但其不足之處在于還沒有一種真正意義上的方法論指導建模過程的實施，且模型框架的部分內容尚不完善，因此尚無一種完全遵循CIM-OSA體系結構的商用軟件。,2019/4/14,81,體系結構 應用需求的提高和相關技術的發展，要求企業網絡能同時處理數據、聲音、圖像、視頻等多媒體信息，滿足企業從管理決策到現場控制自上而下的應用需求，實現對多種媒體、多種功能的集成。 企業網絡的結構按功能可分為信息網絡和控制網絡上下兩層，其體系結構如圖8-4所示。,2019/4/14,82,圖8-4 企業網絡的體系結構,2019/4/14,83,（1）信息網絡 信息網絡位于企業網絡的上層，是企業數據共享和傳輸的載體。 （2）控制網絡 控制網絡位于企業網的下層，與信息網絡緊密地集成在一起，服從信息網絡的操作，同時又具有獨立性和完整性。它的實現既可以用工業以太網，也可以采用自動化領域的新技術現場總線技術，或者工業以太網與現場總線技術的結合。,2019/4/14,84,（3）信息網絡與控制網絡互連的邏輯結構 傳統的企業模型具有分層結構，然而隨著信息網絡技術的不斷發展，企業為適應日益激烈的市場競爭的需要，已提出分布化、扁平化和智能化的要求。,2019/4/14,85,（4）信息網絡和控制網絡互連主要基于以下目的： 將測控網絡連接到更大的網絡系統中，如Intranet，Extranet和Internet。 提高生產效率和控制質量，減少停機維護和維修的時間。 實現集中管理和高層監控。 實現遠程異地診斷和維護。 利用更為及時的信息，提高控制管理及決策的水平。,2019/4/14,86,信息網絡與控制網絡互連的邏輯結構如圖8-5所示。,圖8-5 信息網絡與控制網絡互連的邏輯結構,2019/4/14,87,信息管理系統,知識發現,數據組織,控制網絡系統,系統維護,資源調度,生產監控,優化決策,信號監控,信息收集,狀態監視,運行控制,局部優化,系統協調,圖8-6 控制網絡系統與信息管理系統的關系,控制網絡系統與信息管理系統的關系,2019/4/14,88,8.2.4 企業網絡的實現,企業網絡的建立 將信息網絡與自動化層的控制網絡統一組網，融為一體，然后通過路由器（R）與設備層的現場總線控制網絡進行互連，從而形成一體化的工業企業網，如圖8-7所示；,2019/4/14,89,2019/4/14,90,企業網絡的建立 各現場設備的控制功能由嵌入式系統實現，嵌入式系統通過網絡接口接入控制網絡。該控制網絡與信息網絡統一構建，從而形成一體化的工業企業網絡，如圖8-8所示。,2019/4/14,91,圖8-8 通過控制網絡構建一體化的企業網絡,2019/4/14,92,將現場總線控制網絡與Intranet集成，如圖8-9所示。,動態數據庫處于核心位置，1、根據現場信息自動修改自身數據，為監控站提供服務；2、接受監控站的控制信息對其進行處理并送往現場。,客戶-服務器模式、動態瀏覽器技術、動態數據庫技術、Java技術,2019/4/14,93,8.2.5 企業網絡Intranet,隨著越來越激烈的企業間競爭，企業必須進行全面的策劃，加強擴大企業內部、企業合作伙伴以及企業與市場間的信息