一、 工业互联网实验平台的功能需求分析

　　1、工业互联网实验演示平台按行业划分为几大子模块，主要包括智能制造、石油、石化、电力、轨道交通等行业的设备部署方案模块。各子系统之间可以建立必要的通讯联系，这里不详述，根据客户需求再详细完善相关设计。

　　2、实验演示平台应包含工业控制中常用的工业互联网通讯协议，这些协议包括DNP3、Ethernet/IP、FINS、Modbus-TCP/UDP、S7、OPC-DA/UA、IEC104、IEC61850-MMS/GOOSE/SV、Profinet通讯，FF通讯。而这些协议主要依靠工业行业内的知名工控品牌，主要包括工西门子、三菱、欧姆龙、AB、施耐德等工业器件。

　　3、实验演示平台还需依赖可靠的网络设备和高速的有效网络，要建立有线网络、无线网络等。

　　4、实验演示平台还要根据使用的工业控制元件配套相应的组态开软件，能够演示要实验展示的各种功能示意。

　　5、实验演示平台要建立接近实战的攻击环境，满足模拟攻击的研究需求。

　　6、实验室演示平台各模块建立相应的沙盘实物模型，与各控制系统相互配合，展示各工业互联网受到网络攻击时的状况。

　　二、 实验演示平台结构

　　三、 实验平台相关协议介绍1、 DNP协议介绍

　　DNP(Distributed Network Protocol，分布式网络规约)是一种应用于自动化组件之间的通讯协议，常见于电力、水处理等行业。SCADA可以使用DNP协议与主站、RTU、及IED进行通讯。

　　DNP协议有一定的可靠性，这种可靠性可以用来对抗恶劣环境中产生的电磁干扰、元件老化等信号失真现象，但不保证在的攻击下、或者恶意破坏控制系统的情况下的可靠性。

　　DNP3可通过TCP/UDP进行封装，以便在以太网上运行，支持DNP3协议的从设备默认会开放TCP的20000端口用于通信。

　　2、 工业以太网协议Ethernet/IP

　　工业以太网协议(Ethernet/IP)是ODVA开发并得到了罗克韦尔自动化的强大支持。它使用已用于ControlNet和DeviceNet的控制和信息协议(CIP)为应用层协议。

　　以太网工业协议(Ethernet Industrial Protocol)。它定义了一个开放的工业标准，将传统的以太网与工业协议相结合。该标准是由国际控制网络(CI, ControlNet International)和开放设备网络供应商协会(ODVA)在工业以太网协会(IEA, Industrial Ethernet Association)的协助下联合开发的，EtherNet/IP是基于TCP/IP系列协议，因此采用以原有的形式OSI层模型中较低的4层。所有标准的以太网通信模块，如PC接口卡、电缆、连接器、集线器和开关都能与EtherNet/IP一起使用。

　　4、 欧姆龙FINS协议

　　FINS（factoryinterface network service）通信协议是欧姆龙公司开发的用于工业自动化控制网络的指令/响应系统。使用FINS指令可实现各种网络间的无缝通信，包括用于信息网络的Ethernet（以太网），用于控制网络的ControllerLink和SYSMAC LINK。通过编程发送FINS指令，上位机或PLC就能够读写另一个PLC数据区的内容，甚至控制其运行状态，从而简化了用户程序。FINS协议支持工业以太网，这就为OMRON PLC与上位机以太网通信的实现提供了可能。

　　5、 西门子S7通讯协议

　　S7以太网通信协议，主要用于将PLC连接到(i)pc站(PG/PC - PLC通信)。大多数情况下，西门子通信遵循传统的主从模式(master-slave)或者CS模式(client-server )。其中PC（master/client）将S7请求发送到现场设备（slave/server)。这些请求用于从设备查询或向设备发送数据或发出某些命令。当PCL作为通信主站时（master）有一些例外，通过FB14/FB15设备可以向其他设备发起GET和PUT请求。

　　6、 会现场总线FF

　　会现场总线FF(Fieldbus Foundation)是针对过程自动化而设计的，是通过数字、串行、双向的通信方法来连接现场装置的。FF通信不是简单的数字4~20mA信号，而是使用复杂的通信协议，它可连接能执行简单的闭环算法（如PID）的现场智能装置。一个通信段可配置32个现场装置，通信速度为31.25kbit/s，每段通信距离为1900m。

　　会现场总线的主要技术内容包括FF通信协议、用于完成开放互联模式中第2-7层通信协议的通信栈、用于描述设备特性、参数、属性及操作接口的DDL设备描述语言、设备描述字典、用于实现测量、控制、工程量转换等功能的功能块、实现系统组态、调度、管理等功能的系统软件技术以及构筑集成自动化系统、网络系统的系统集成技术。由于这些公司是该领域现场自控设备发展方向的能力，因而由它们组成的会所颁布的现场总线规范具有一定的权威性。

　　四、 仿真系统介绍

　　根据控制系统结构，在仿真模拟系统中综合各系统功能，按照控制系统层次建立局部详细仿真动画，已满足对工业互联网的深入研究需求。仿真动画使用Flash平台描述工艺过程。

　　沙盘通过串行总线技术与仿真控制系统对应连锁，实现仿真和沙盘一对一同步。沙盘按技术要求尺寸布置，分割并安装轮系，以满足运输需求。