工业自动化工程师、工业互联网架构师、工厂网络规划人员、工业控制网络研发人员。
理解工业互联网的网络需求(确定性、实时性、可靠性、互操作性)。
掌握工业以太网(PROFINET、EtherNet/IP、EtherCAT)与时间敏感网络(TSN)技术。
能够独立完成工业网络方案的规划与配置。
工业互联网概述:工业互联网的定义与体系架构(网络、平台、安全);工业互联网与消费互联网的对比(实时性要求、环境恶劣性、可靠性要求);工业互联网的网络分层(现场层、控制层、车间层、企业层)。
工业网络需求分析:实时性与确定性需求(循环周期、抖动、延迟);可靠性与可用性要求(冗余、自愈);工业环境适应性(电磁干扰、温度、震动);互操作性与标准化要求。
工业以太网基础:工业以太网与商用以太网的对比;工业以太网的物理层(M12连接器、PoE);工业以太网的实时性挑战(CSMA/CD的不确定性);工业以太网协议演进。
PROFINET:PROFINET的架构(PROFINET IO、PROFINET CBA);PROFINET的通信通道(RT实时通信、IRT等时同步通信);PROFINET的设备模型(GSD文件);PROFINET的诊断与网络管理。
EtherNet/IP:EtherNet/IP的协议栈(TCP/IP + CIP);CIP(通用工业协议)的对象模型;隐式报文(I/O数据)与显式报文(配置、诊断);EtherNet/IP的设备描述(EDS文件)。
EtherCAT:EtherCAT的技术原理(飞镖式处理、集总帧);EtherCAT的拓扑结构(线型、树型、星型);分布时钟(DC)的同步机制;EtherCAT的从站控制器(ESC)与应用层(CoE、FoE、SoE)。
时间敏感网络(TSN)基础:TSN的产生背景(工业控制的确定性需求);TSN的标准体系(IEEE 802.1 TSN任务组);TSN的核心组件(时间同步、调度、可靠性)。
TSN核心技术:IEEE 802.1AS(时间同步)的机制(gPTP);IEEE 802.1Qbv(时间感知整形器)的门控调度;IEEE 802.1Qbu/802.3br(帧抢占);IEEE 802.1CB(帧复制与消除)的可靠性增强;IEEE 802.1Qci(流过滤与监管)。
OPC UA:OPC UA的架构(客户端/服务器、发布/订阅);OPC UA的信息模型;OPC UA的安全机制;OPC UA TSN的结合(OPC UA over TSN实现端到端确定性通信)。
工业无线网络:工业无线网络的需求(移动性、灵活性);WirelessHART协议;ISA100.11a标准;WIA-PA技术;5G在工业互联网中的应用(uRLLC、mMTC)。
工业网络安全:工业网络安全面临的威胁(病毒、勒索软件、攻击);工业防火墙与网闸;工业网络的纵深防御体系;工控系统的安全等级保护要求。
综合实战项目:典型工业互联网网络方案的设计与配置,包含现场层设备连接、工业以太网协议配置、TSN交换机设置、OPC UA数据采集与云端对接。