數(shù)字化時(shí)代工業(yè)通信與識(shí)別技術(shù)和應(yīng)用
定 價(jià)：139 元
叢書(shū)名：西門(mén)子工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)叢書(shū)
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- 作者：吳博劉姝琦
- 出版時(shí)間：2023/7/1
- ISBN：9787111729211
- 出 版 社：機(jī)械工業(yè)出版社
- 中圖法分類(lèi)：TN915
- 頁(yè)碼：
- 紙張：膠版紙
- 版次：
- 開(kāi)本：16開(kāi)
在制造型企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的進(jìn)程中，企業(yè)的各業(yè)務(wù)系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)通信的速度和質(zhì)量是數(shù)字化轉(zhuǎn)型的重要組成部分，數(shù)字化企業(yè)需要從分級(jí)分層、縱深防御、智慧互聯(lián)、遠(yuǎn)程運(yùn)維、網(wǎng)絡(luò)管理等多個(gè)維度，綜合業(yè)務(wù)的需求建設(shè)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)，這需要建設(shè)者具備專(zhuān)業(yè)的知識(shí)和能力。
本書(shū)由西門(mén)子（中國(guó)）有限公司數(shù)字化互聯(lián)與電源部門(mén)的各位資深技術(shù)工程師撰寫(xiě)，從工業(yè)通信、工業(yè)識(shí)別與實(shí)時(shí)定位的技術(shù)、產(chǎn)品和典型應(yīng)用多個(gè)維度，結(jié)合多年的項(xiàng)目實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，系統(tǒng)地為讀者呈現(xiàn)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)、識(shí)別和定位技術(shù)的原理、常見(jiàn)功能組態(tài)、標(biāo)準(zhǔn)方案等，并力圖闡述工業(yè)5G、邊緣計(jì)算等創(chuàng)新技術(shù)，使讀者能夠系統(tǒng)而快速地學(xué)以致用，在數(shù)字化的浪潮中從容應(yīng)對(duì)。
本書(shū)適合從事工業(yè)通信的工程師、從事工業(yè)控制且希望拓展通信技術(shù)的工程師、工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)和維護(hù)者，以及高等院校相關(guān)專(zhuān)業(yè)的師生閱讀。相信本書(shū)能夠成為讀者手邊頗有價(jià)值的參考書(shū)籍。
我國(guó)數(shù)字經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，對(duì)經(jīng)濟(jì)社會(huì)和民生的影響程度越來(lái)越深，推動(dòng)著生產(chǎn)、生活方式發(fā)生深刻的變革。尤其是在國(guó)家“十四五”規(guī)劃中，特別將“加快數(shù)字化發(fā)展、建設(shè)數(shù)字中國(guó)”單列成篇，提出“以數(shù)字化轉(zhuǎn)型整體驅(qū)動(dòng)生產(chǎn)方式、生活方式和治理方式變革”，為新時(shí)期數(shù)字化轉(zhuǎn)型指明了方向。以數(shù)據(jù)資源為關(guān)鍵要素，以現(xiàn)代信息網(wǎng)絡(luò)為主要載體，以信息通信技術(shù)融合應(yīng)用、全要素?cái)?shù)字化轉(zhuǎn)型為重要推動(dòng)力的數(shù)字經(jīng)濟(jì)，正在成為很多地區(qū)的重點(diǎn)戰(zhàn)略方向，由此也帶來(lái)很多企業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型需求。
企業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型建立在高度發(fā)達(dá)的自動(dòng)化和信息化基礎(chǔ)之上，西門(mén)子公司作為深耕自動(dòng)化領(lǐng)域多年的行業(yè)領(lǐng)先者，具備全集成自動(dòng)化（TIA)體系架構(gòu)。在TIA系統(tǒng)中，體現(xiàn)了技術(shù)和業(yè)務(wù)流程的標(biāo)準(zhǔn)層級(jí)，現(xiàn)場(chǎng)層設(shè)備如分布式I/O、RFID、RTLS（實(shí)時(shí)定位系統(tǒng)）、智能儀表、電源等處在第一級(jí)，控制系統(tǒng)如PLC、CNC（計(jì)算機(jī)數(shù)控）等處在第二級(jí)，操作系統(tǒng)如SCADA（監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)）、DCS（集散控制系統(tǒng)）、NMS(網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)）等處在第三級(jí)，制造管理系統(tǒng)如MES（制造執(zhí)行系統(tǒng)）等處在第四級(jí)，而隨著各種云服務(wù)和IoT（物聯(lián)網(wǎng)）平臺(tái)在工業(yè)中應(yīng)用范圍的擴(kuò)大，典型的層級(jí)模型已經(jīng)擴(kuò)展到第五級(jí)，包括如Mindsphere、Edge APP、Digital Twin（數(shù)字孿生）等。在TIA工業(yè)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中，各層級(jí)之間的數(shù)據(jù)通信應(yīng)用最廣的是各種工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議，如Profinet，支撐各層級(jí)間以及系統(tǒng)內(nèi)部的數(shù)據(jù)通信。
數(shù)字化企業(yè)需要一套綜合了互聯(lián)互通、快速恢復(fù)、網(wǎng)絡(luò)安全、靈活擴(kuò)展等多個(gè)因素的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)需要考慮分級(jí)分層、鏈路冗余、縱深防御、智慧互聯(lián)、遠(yuǎn)程運(yùn)維、網(wǎng)絡(luò)管理等多個(gè)維度。
各種業(yè)務(wù)系統(tǒng)、數(shù)字化應(yīng)用APP、云服務(wù)、低代碼APP等實(shí)時(shí)地與生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的控制器和智能設(shè)備進(jìn)行通信，以獲取數(shù)據(jù)、發(fā)送指令，這使得IT和OT之間的互通性、交互性更強(qiáng)，傳統(tǒng)的IT和OT各自獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)顯然無(wú)法適應(yīng)這種發(fā)展，IT/OT融合的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)才能滿(mǎn)足需求，但作者根據(jù)多年的從業(yè)經(jīng)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，從IT角度出發(fā)建設(shè)工廠(chǎng)的OT生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)并不能滿(mǎn)足生產(chǎn)的需求，如實(shí)時(shí)性、安全性、高靈活性、可擴(kuò)展性等，只有從OT的需求出發(fā)建設(shè)的網(wǎng)絡(luò)才能滿(mǎn)足生產(chǎn)需求，只有高度集成化的網(wǎng)絡(luò)通信才能夠支持企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型。同時(shí)，在工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)中，除了要考慮各業(yè)務(wù)系統(tǒng)間的互聯(lián)外，還必須考慮信息安全，以便實(shí)現(xiàn)安全可控的系統(tǒng)應(yīng)用。
西門(mén)子公司在工業(yè)通信和識(shí)別領(lǐng)域擁有幾十年的發(fā)展歷程，具備全系列工業(yè)通信產(chǎn)品，以及使現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備實(shí)現(xiàn)智能化的工業(yè)識(shí)別和定位產(chǎn)品，在多個(gè)行業(yè)（如汽車(chē)、冶金、制藥、物流、化工等）積累了非常多的應(yīng)用案例，致力于為工業(yè)客戶(hù)實(shí)現(xiàn)IT/OT融合、構(gòu)建數(shù)字化轉(zhuǎn)型提供支持和保障。面向未來(lái)，西門(mén)子公司在關(guān)鍵創(chuàng)新技術(shù)(如工業(yè)5G、TSN、云連接、網(wǎng)絡(luò)管理和網(wǎng)絡(luò)安全等)方面做出了多項(xiàng)創(chuàng)新，不斷地推出更多的新產(chǎn)品和解決方案，滿(mǎn)足工業(yè)客戶(hù)在構(gòu)建全連接工廠(chǎng)方面的需求。
總之，為了滿(mǎn)足工業(yè)客戶(hù)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的需要，建設(shè)穩(wěn)定可靠、可擴(kuò)展的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)是重中之重，而高質(zhì)量的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、豐富的行業(yè)經(jīng)驗(yàn)和解決方案、專(zhuān)業(yè)的服務(wù)和培訓(xùn)是支撐架構(gòu)的重要因素。作者發(fā)現(xiàn)，很多行業(yè)客戶(hù)對(duì)于工業(yè)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)還停留在初級(jí)的認(rèn)識(shí)階段，重視不足，設(shè)計(jì)和使用人員也不具備豐富的網(wǎng)絡(luò)通信的基礎(chǔ)知識(shí)和項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，自行設(shè)計(jì)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)往往無(wú)法滿(mǎn)足業(yè)務(wù)需要，導(dǎo)致通信成為阻礙數(shù)據(jù)交互的瓶頸，甚至頻繁出現(xiàn)斷網(wǎng)等事故而影響生產(chǎn)，給企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型帶來(lái)了挑戰(zhàn)。
本書(shū)致力于從應(yīng)用的角度出發(fā)，向讀者闡釋原理、分享西門(mén)子工業(yè)通信與識(shí)別產(chǎn)品的典型應(yīng)用和配置方案，幫助讀者學(xué)以致用，幫助企業(yè)培養(yǎng)專(zhuān)業(yè)人才。
劉姝琦
2023年5月
序
Preface
前言
第1章工業(yè)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)原理和技術(shù) 1
1 .1OSI參考模型和協(xié)議分層 1
1 .1 .1OSI七層參考模型 1
1 .1 .2TCP/IP族 2
1 .1 .3UDP與TCP 2
1 .2以太網(wǎng)基礎(chǔ)知識(shí) 6
1 .2 .1以太網(wǎng)概述 6
1 .2 .2CSMA/CD 6
1 .2 .3以太網(wǎng)幀結(jié)構(gòu) 7
1 .2 .4沖突域和廣播域 7
1 .2 .5半雙工、全雙工、自協(xié)商 8
1 .2 .6MAC地址 9
1 .2 .7IP地址及子網(wǎng)掩碼 9
1 .2 .8網(wǎng)段 10
1 .2 .9IP地址的分類(lèi) 10
1 .3網(wǎng)絡(luò)傳輸中的三張表 11
1 .3 .1MAC地址表詳解 11
1 .3 .2ARP緩存表詳解 12
1 .3 .3路由表詳解 13
1 .4工業(yè)以太網(wǎng)基礎(chǔ) 15
1 .4 .1工業(yè)以太網(wǎng) 15
1 .4 .2PROFINET 15
1 .4 .3EtherNet/IP 15
1 .5網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)基礎(chǔ)及基本功能 16
1 .5 .1VPN技術(shù)工作原理 16
1 .5 .2NAT技術(shù)工作原理 20
1 .5 .3Syslog功能簡(jiǎn)介 22
1 .5 .4RADIUS功能簡(jiǎn)介 23
1 .5 .5DHCP功能簡(jiǎn)介 24
1 .5 .6NTP功能簡(jiǎn)介 24
1 .6數(shù)字化工業(yè)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計(jì) 25
1 .6 .1工業(yè)交換與路由設(shè)計(jì)思路 26
1 .6 .2工業(yè)無(wú)線(xiàn)設(shè)計(jì)思路 27
1 .6 .3工業(yè)網(wǎng)絡(luò)信息安全設(shè)計(jì)思路 27
1 .6 .4工業(yè)遠(yuǎn)程運(yùn)維設(shè)計(jì)思路27
1 .6 .5工業(yè)網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)28
第2章工業(yè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和應(yīng)用 30
2 .1工業(yè)交換機(jī)SCALANCE X技術(shù)和應(yīng)用 30
2 .1 .1工業(yè)交換機(jī)SCALANCE X產(chǎn)品
介紹 30
2 .1 .2工業(yè)交換機(jī)SCALANCE X的主要功能33
2 .1 .3交換機(jī)常用的管理功能 58
2 .1 .4交換機(jī)安全性功能 62
2 .1 .5工業(yè)交換機(jī)SCALANCE X的標(biāo)準(zhǔn)化方案 65
2 .2工業(yè)交換機(jī)RUGGEDCOM技術(shù)和應(yīng)用 74
2 .2 .1西門(mén)子RUGGEDCOM系列產(chǎn)品和功能介紹 74
2 .2 .2RUGGEDCOM系列產(chǎn)品特性74
2 .2 .3豐富的二層設(shè)備功能 79
2 .2 .4三層設(shè)備功能 79
2 .2 .5網(wǎng)絡(luò)安全方案 80
2 .3RUGGEDCOM在220kV智能變電站“三網(wǎng)合一”項(xiàng)目中的應(yīng)用 81
第3章工業(yè)無(wú)線(xiàn)技術(shù)的應(yīng)用 88
3 .1工業(yè)無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng) 88
3 .1 .1無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)基礎(chǔ)知識(shí) 88
3 .1 .2西門(mén)子工業(yè)無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)的產(chǎn)品介紹 104
3 .1 .3SCALANCE W 產(chǎn)品功能、特性 106
3 .2應(yīng)用案例 133
3 .2 .1工業(yè)無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)在物流系統(tǒng)中的應(yīng)用 133
3 .2 .2工業(yè)無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)在汽車(chē)制造中的應(yīng)用 138
3 .2 .3工業(yè)無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)在冶金料場(chǎng)的應(yīng)用 142
3 .2 .4工業(yè)無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)在鋼鐵企業(yè)無(wú)人化天車(chē)的應(yīng)用 144
3 .3工業(yè)寬帶無(wú)線(xiàn)網(wǎng) 147
3 .4工業(yè)寬帶無(wú)線(xiàn)RUGGEDCOM WIN產(chǎn)品介紹 148
3 .4 .1工業(yè)寬帶無(wú)線(xiàn)基站 148
3 .4 .2工業(yè)寬帶無(wú)線(xiàn)終端 149
3 .4 .3PoE供電模塊 150
3 .4 .4天線(xiàn)和附件 151
3 .4 .5產(chǎn)品安裝圖 152
3 .5應(yīng)用案例 152
3 .5 .1工業(yè)寬帶無(wú)線(xiàn)網(wǎng)通用方案 152
3 .5 .2AeroMACS機(jī)場(chǎng)移動(dòng)航空通信系統(tǒng)方案 156
3 .6工業(yè)5G技術(shù)和應(yīng)用 161
3 .6 .1工業(yè)5G基礎(chǔ)知識(shí) 161
3 .6 .2工業(yè)5G路由器SCALANCE MUM856-1產(chǎn)品 165
3 .6 .3西門(mén)子工業(yè)5G標(biāo)準(zhǔn)化解決方案 167
3 .6 .4工業(yè)5G典型應(yīng)用場(chǎng)景 171
第4章工業(yè)網(wǎng)絡(luò)安全的技術(shù)和應(yīng)用 178
4 .1工業(yè)網(wǎng)絡(luò)安全背景概述 178
4 .2工業(yè)網(wǎng)絡(luò)縱深防御理念 178
4 .2 .1工廠(chǎng)安全 180
4 .2 .2網(wǎng)絡(luò)安全 181
4 .2 .3系統(tǒng)的完整性 184
4 .3產(chǎn)品介紹 185
4 .3 .1SCALANCE S系列產(chǎn)品概述185
4 .3 .2SCALANCE S系列功能特性 186
4 .3 .3產(chǎn)品功能和技術(shù)要點(diǎn) 187
4 .4標(biāo)準(zhǔn)化的應(yīng)用方案 190
4 .4 .1防火墻Layer 3路由模式技術(shù)的應(yīng)用 190
4 .4 .2防火墻Layer 2透明模式的應(yīng)用 195
4 .4 .3防火墻IPSec VPN模式的應(yīng)用 198
4 .4 .4標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)器設(shè)備的NAT技術(shù)應(yīng)用場(chǎng)景 201
第5章工業(yè)遠(yuǎn)程通信的技術(shù)和應(yīng)用 206
5 .1SINEMA Remote Connect遠(yuǎn)程通信解決方案 206
5 .2SINEMA RC服務(wù)器支持的接入設(shè)備 207
5 .3SINEMA RC客戶(hù)端軟件 209
5 .4SINEMA RC系統(tǒng)的部署和基本配置 209
5 .5SINEMA RC服務(wù)器的基本設(shè)置 210
5 .6Telecontrol遠(yuǎn)程控制解決方案 212
5 .6 .1遠(yuǎn)動(dòng)控制通信協(xié)議簡(jiǎn)介 212
5 .6 .2控制中心解決方案 213
5 .7遠(yuǎn)程通信應(yīng)用案例 219
第6章工業(yè)網(wǎng)絡(luò)管理平臺(tái)的功能和應(yīng)用 221
6 .1SINEC NMS 221
6 .1 .1SINEC NMS軟件概述 221
6 .1 .2SINEC NMS的安裝和部署 222
6 .1 .3SINEC NMS主要功能介紹 225
6 .1 .4應(yīng)用案例 239
6 .2SINEC INS 240
6 .2 .1SINEC INS軟件介紹 240
6 .2 .2Syslog功能和技術(shù)要求 241
6 .2 .3RADIUS功能和技術(shù)要點(diǎn) 245
6 .2 .4DHCP功能和技術(shù)要點(diǎn) 249
6 .2 .5NTP功能和技術(shù)要點(diǎn) 254
6 .3SINEC PNI基本功能介紹 257
第7章 工業(yè)識(shí)別的主要功能和應(yīng)用 259
7 .1工業(yè)RFID射頻識(shí)別的主要功能和應(yīng)用 259
7 .1 .1RFID基礎(chǔ)技術(shù)介紹 259
7 .1 .2西門(mén)子RFID產(chǎn)品介紹 263
7 .1 .3RFID功能和技術(shù)要點(diǎn) 268
7 .1 .4RFID的標(biāo)準(zhǔn)化解決方案 305
7 .2工業(yè)OID的主要功能和應(yīng)用 312
7 .2 .1OID基本原理和系統(tǒng)組成介紹 312
7 .2 .2西門(mén)子OID產(chǎn)品介紹 316
7 .2 .3西門(mén)子OID產(chǎn)品功能和技術(shù)要點(diǎn) 318
7 .2 .4西門(mén)子OID汽車(chē)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化解決方案 328
第8章工業(yè)實(shí)時(shí)定位的主要功能和應(yīng)用 335
8 .1UWB定位技術(shù)簡(jiǎn)介 335
8 .1 .1UWB發(fā)展歷程 335
8 .1 .2UWB定位技術(shù)簡(jiǎn)介 336
8 .2SIMATIC RTLS 340
8 .2 .1SIMATIC RTLS產(chǎn)品家族 340
8 .2 .2SIMATIC RTLS主要功能 343
8 .3SIMATIC RTLS行業(yè)應(yīng)用 347
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