9.6 上网与工业网络

一、常用网络连接硬件

（一）网卡

网卡是电脑上网的接口，一般电脑都可以配置独立的网卡，或者在主板上集成网卡。

现在流行的电脑都把有线、无线网卡做为标准配置。

没有网卡的老电脑，可以使用外挂的网卡。如USB插接的无线网卡，在安装驱动后，也可以无线上网。

（二）猫（MODEM）

通常所说的猫是经由电话线把个人PC转接到网络的设备，由于专用网络线在新建楼宇中作为标准配置，猫现在已经很少使用。

（三）路由器

所谓路由器，就是在两个不同网络下进行转接的设备。比如我们的局域网、家里的专用宽带线的接入并转接多台电脑等，都要用到。路由器主要完成不同网络协议的转换。作为不同网络之间互相连接的枢纽，路由器系统构成了基于 TCP/IP 的国际互联网络 Internet 的主体脉络，也可以说，路由器构成了 Internet 的骨架。我们的互联网中，有大量的路由器，它们的性能很大程度决定了网络的速度。

（四）HUB：

也叫集线器，实现多台电脑共用一个网络接口线的设备。

它的特点是多台电脑共用一个通道的带宽，因此会出现冲突，需要互相等待。

HUB是纯硬件设备，不需要软件支持。

（五）交换机

交换机与HUB最大的区别是，不同端口都可以保证固定的带宽，如100M的交换机，每个通道都可以达到100M的速度。

交换机比集线器更加先进，允许连接在交换机上的设备并行通讯，好比高速公路上的汽车并行行驶一般，设备间通讯不会发生冲突。

稍微高端一点的交换机需要操作系统支持，可以拓展更多的功能。

按网络层次，由上到下依次是服务器——交换机——路由器——HUB——网卡——电脑终端。

二、IP基本操作

（一）查询IP的方法

IP查询方法：

1、方法1：

1）打开“网络连接”（XP）或“网络共享中心”（WIN7以上）。

2）（WIN7以上先进入“更改适配器配置”），双击你在用的连接。

3）（XP）打开“支持”卡，WIN7以上为“详细信息”，可以看到你的“IP地址”、“默认网关”IP。

2、方法2：

1）开始/运行。

2）输入cmd，回车，或运行附件/“命令提示符”。

3）进入DOS命令方式后，输入ipconfig回车。

显示内容中：

IP Address（WIN7为IPv4地址）项为你当前操作电脑的IP

Default Gateway（WIN7为默认网关）项为前端网关的IP。

（二）拼IP的方法

1、开始/运行。

2、输入cmd，回车，或运行附件/“命令提示符”。

3、ping +IP地址，如“ping 192.168.1.1”。

4、看运行后的显示：

WIN XP系统中，如显示：“Replay from IP地址：bytes=32 time<1ms TTL=XX，说明网络畅通；如显示：“Request timed out”，则为不通。

WIN7则直接显示上述网络是否可以访问的中文提示信息。

图9-2：WIN7下拼网络IP的显示

如不通则显示“请求超时”后，显示“数据包已发送4，已接收0，丢失4”等信息。

三、PC终端设置

（一）进入本地网络设置

1、打开“网络连接”（WIN7为“打开网络共享中心”）页面。

2、在你使用的连接上，用右键选择“属性”（WIN7先点开左侧“更改适配器配置”）。

3、用鼠标把滚动条拉到“Internet协议（TCP/IP）” （WIN7为Internet协议版本4(TCP/IPv4)）。

4、按右下方“属性”。就进入了设置画面。

（二）PC本地IP和DNS的设置

在打开的画面中，不熟悉电脑设置的，尽量选择“自动获得IP地址”和“自动获得DNS服务器设置”（默认）。

如果需要手工设置，可以切到“使用下面的IP地址”或“使用下面的DNS服务器地址”，然后手工输入你想要的IP地址后DNS服务器地址。

通过这样的方法来得到特定的地址，把速度快的地址绑定，可以提高本机上网速度。地址资源的获取，有的可以通过本地电脑反复测试后，优选快的，也可以从网络上查到。这个方法吸引了一批网游族，通过快速的DNS服务器选择和IP选择来提升游戏性能。毕竟，现在各地电信、网通、联通等的设备性能反映差异很大。笔者测试过电信和网通的服务器速度，前者不到200，后者居然都在1000上下。

图9-3：本地IP地址设置

但有个最大的问题，如果你的电脑移动了，比如出差中带到外地，由于各地地址不一样，你的电脑可能就上不了网。还有就是，如果你在关机状态，你的IP地址被别人先获取了，那你的电脑就上不了网。这时，方法就是改回自动获得就可以了。

四、设置路由器

（一）有线连接设置

现在说说路由器怎么连接和设置。具体的设置因各种品牌型号不同而有差异，要读产品说明书，下面只是一个实例：

1、把进户网线插到路由器的进口上，这个口一般是第一个，颜色和连接电脑设备的网口有区别。

2、插上路由器电源。

3、用一台电脑，一根网线，连接到路由器的电脑网口。家用路由器扩展网口一般有4个。

4、打开电脑，启动操作系统，并进入IEexplorer。以下以TP-LINK路由器为例说明。

5、用上述IP查询操作的方法，找到“Default Gateway”，后面的IP地址就是当前的路由器地址。

6、现在可以进入路由器设置页面了。把上面的网址输入到浏览器地址栏，确认，进入一个设置网页。

7、输入用户名和密码，默认的用户名和密码都是admin。一般按照向导提示，一步步地设置就可以了。

8、如果需要手工设置，可以进入“网络参数”下的“WAN口设置”。

9、“WAN口连接类型”项选择PPPoE（虚拟拨号上网）。

10、输入上网帐号和口令（密码），这些是你办理宽带时，电信公司给你的。

11、保存后退出。

此时，连接到路由器端口上的电脑即可上网了。有线连接一般可以接4台电脑。

当然，页面中还有许多其它设置，比如安全过滤、DHCP等，一般使用默认的出厂设置就可以了。

由上可以看出，以往的由电话线上网对猫的设置是在电脑上完成的，而现在的宽带则是设置路由器的内置参数。

（二）无线连接设置

1、进入“无线参数”。

2、在“基本设置”里，勾选“开启无线功能”、“允许SSID广播”。

3、设置无线密码：85980439，这个密码是为了防止他人利用你的无线网而设置的，需要在无线终端登录时一次性输入。

（三）恢复出厂参数

1、网页恢复出厂参数：

有的时候，如果你实在搞乱了，不知道该怎么做，可以恢复出厂参数。使用“系统工具”中的“恢复出厂设置”。这时系统出厂参数全部恢复。

2、硬件恢复出厂参数：

路由器上有个很小的按扭，要用圆珠笔尖才能按到，是用来复位的，可以在带电情况下，按一次，路由器就重新恢复出厂设置并重新启动。

（四）设置路由器IP

自动状态下，由网络给你的路由器分配动态IP。

路由器IP也是可以手工设置的，方法有两个：

1、可以通过“三”中方法，在本地TCP/IP属性设置画面中设置“默认网关”的IP。

2、也可以在进入浏览器的路由器设置页面，在“网络参数”页面直接写入IP地址。

这个地址是internet分配给你的路由器的IP，不是你电脑的IP。你电脑的IP是在你路由器下面局域网的二次分配地址。

有些人喜欢人工设置IP，多数情况下是为了玩游戏、下载等获得比较高的速度。

五、工业控制网络的结构

（一）网络分层（传统的C/S架构）

传统的工业网络，是C/S，即客户端/服务器架构。如MES系统都是典型的三层结构。

1、现场设备层

即现场的单机、工位、工装等作业设备实体，处理的大量的输入、输出级传感器/开关信号与输出控制等。

底层设备与控制器之间普遍使用总线控制或点对点接线。

一般每个设备层的集合都有一台PLC或工控机。

2、过程监控层

过程控制层建立在底层控制器之上，如连接控制器之间HMI、终端等设备，一般使用速度快的总线连接。

3、信息管理层

现场主控制器通过以太网协议连接到服务器，实现信息的集中管理。

图9-4：工业控制网络的分层结构例（安东系统）

以上架构有独立的服务器，客户端需要安装专用的客户端软件，是典型的“孤岛式”架构，各系统相对独立，信息沟通需要专门搭接硬件、软件接口。

（二）拓扑结构

计算机网络主要的拓扑结构有总线型拓扑、环型拓扑、树型拓扑、星型拓扑、混合型拓扑以及网状拓扑。其中环形拓扑、星形拓扑、总线拓扑是三个最基本的拓扑结构。在局域网中，使用最多的是星型结构。

1、总线型拓扑

总线拓扑结构使用一条所有PC都可访问的公共通道，每台PC只要连一条线缆即可，网上微机通过相应的硬件接口直接连在总线上，信息可以沿着总线向两个方向传输，并被总线中任何一个结点接收。总线有一定的负载能力，因此总线长度有一定限制，一条总线只能连接一定数量的结点。

在总线两端连接的器件称为末端阻抗匹配器，即终端电阻，用于吸收传送端部的能量，避免信号反射回总线产生不必要的干扰。

总线形网络结构是目前使用最广泛的结构，也是最传统的一种主流网络结构。

2、环型拓扑

环形网中各结点通过环路接口连在一条首尾相连的闭合线路中，就是把每台PC连接起来，数据沿着环依次通过每台PC到达目的地。环路上任何结点均可以请求发送信息，请求一旦被批准便可以发送。环形网中的数据可以是单向也可是双向传输。由于环线公用，一个结点发出的信息必须穿越所有环路接口，当信息流中的目的地址与某结点地址相符时，信息被该结点的接口接收，而后信息继续流向下一环路接口，一直流回到发送该信息的结点为止。 环网特别适合实时控制的局域网系统。

3、树型拓扑结构

树形拓扑像一棵倒置的树，顶端是树根，树根以下带分支，每个分支还可再带子分支。可有多条分支，但不形成闭合回路。树形网是一种分层网，具有一定容错能力，一般一个分支和结点的故障不影响另一分支结点的工作。信息交换主要在上下结点之间进行，同层结点之间一般不进行数据交换。优点是布局灵活，但是故障检测较为复杂。

4、星型拓扑结构

是一种以中央节点为中心，把若干外围节点连接起来的辐射式互联结构，各结点与中央结点通过点与点方式连接。中央结点执行集中式通信控制策略，因此中央结点相当复杂，负担也重。这种连接方式以双绞线或同轴电缆作连接线路，在中心放一台中心计算机，每个臂的端点放置一台PC，所有的数据包及报文通过中心计算机来通讯。除了中心机外每台PC仅有一条连接，系统需要大量的电缆。以星型拓扑结构组网，其中任何两个站点要进行通信都要经过中央结点控制。

5、混合型拓扑结构

就是两种或两种以上的拓扑结构同时使用。

网状拓扑

6、网状拓扑结点之间的联结是任意的，没有规律。就是将多个子网或多个局域网连接起来构成的网际拓扑结构。

六、云计算带来的网络架构变革

随着大数据和云计算技术的发展，企业内及企业间孤岛式网络系统逐步需要打通，形成无缝的信息和数据共享。由此，也带来IT系统架构的变革。

（一）云平台环境

各系统不再需要单独的服务器，而是统一部署在云平台服务器上，子系统的操作系统、软件环境、数据库等打包成虚拟机镜像，运行于云服务器环境中。

所谓的云服务器，它可以在地球上任何一个角落（犹如天空中的白云，可见而不可及；可见的是数据，不可及的是物理硬件）。它通常可以是一种收费的资源服务。当然，每个企业也可以建立自己的云服务器平台。

由此，对开发语言、接口标准、数据库等都有了适应于云环境的新要求。国内最有名的云平台就是“阿里云”。

案例：某公司搭建的云平台环境

图9-5：轿车公司云平台规划环境

该系统主要使用甲骨文云，技术正在逐步形成和标准化的过程中。

（二）云环境下MES系统架构

系统采用B/S（浏览器/服务器）架构，用户可以通过任何一台在网电脑的浏览器进行浏览，客户端无须安装任何专用软件，做到零安装、零维护、低成本。而传统的孤岛式系统采用的C/S（客户端/服务器）架构，在线终端都是专门设置的，需要安装客户端专用软件，且往往需要按客户端数量收费。

图9-4：某公司设备状态监测系统规划架构

七、简单了解组态软件

组态软件是服务器或电脑终端上的人机接口软件，实现人对全系统的管理，如操作、监视、查询、控制、统计等工作。

组态软件可以进行操作、控制、监视画面设计，并在电脑画面实现人与系统的交互。

组态软件也实现现场到数据库的连接交互，集中存储和处理系统的实时数据。

组态软件有点类似于我们的触摸屏软件，只是功能更强大。

典型的组态软件如INTOUCH、WIN CC、力控、WEBACESS等，不同的软件之间价格为几万到几十万不等。最经典的是用于测量系统设计的LABVIEW软件，别广泛用于自动控制系统中。

本节要点复习：

（1）掌握计算机基本原理。

（2）能够了解计算机基本硬件、软件，并掌握常用维修技能。

（3）熟练掌握网络的基本设置和拼通断方法。

（4）了解 C/S、B/S网络架构的基础概念。