變頻器與現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)復(fù)習(xí)提綱

1、變頻器和現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)復(fù)習(xí)要點(diǎn)第一章 變頻調(diào)速技術(shù)的基礎(chǔ)知識(shí)一、學(xué)習(xí)內(nèi)容1三相交流異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速問(wèn)題2變頻技術(shù)的概念、主要類(lèi)型、變頻技術(shù)的發(fā)展3變頻調(diào)速的工作原理4. 各種電力電子器件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、工作原理5. 電力電子器件的驅(qū)動(dòng)電路和保護(hù)電路6. 電力電子器件的工程使用實(shí)例二、學(xué)習(xí)目的1了解變頻技術(shù)定義、分類(lèi)2了解變頻技術(shù)的主要類(lèi)型、變頻技術(shù)的發(fā)展3掌握變頻調(diào)速的工作原理4. 掌握各種電力電子器件基本電路和工作特點(diǎn)5. 了解電力電子器件的驅(qū)動(dòng)和保護(hù)技術(shù)三、自我測(cè)試1 名詞（1）（ 2）交流變頻調(diào)速技術(shù)？ 晶閘管的浪涌電流？( 3)GTO 的電流關(guān)斷增益？2簡(jiǎn)述題(1)怎樣實(shí)現(xiàn)變頻技術(shù)？( 2)變

2、頻技術(shù)的類(lèi)型有哪幾種？( 3)試說(shuō)明 GTR 三種緩沖電路的特點(diǎn)？3案例(1)如何判斷晶閘管管腳極性？( 2)功率 MOSFET 的保護(hù)技術(shù)有哪些？( 3)使用 IGBT 時(shí)，為什么要考慮過(guò)電流和過(guò)電壓保護(hù)？四、參考答案：1名詞（ 1） 交流變頻調(diào)速技術(shù)就是將工頻交流電通過(guò)不同的技術(shù)手段變換成不同頻率的交流電。（ 2） 浪涌電流 ITSM 是一種由于電路異常情況（如故障）引起的并使結(jié)溫超過(guò)額定結(jié)溫 的不重復(fù)性最大正向過(guò)載電流。浪涌電流有上下限兩個(gè)級(jí)，這些不重復(fù)電流定額用來(lái)設(shè)計(jì)保護(hù)電 路。（ 3） 最大可關(guān)斷陽(yáng)極電流 IATO 和門(mén)極負(fù)電流最大值 IGM 之比被稱為電流關(guān)斷增益。一 般B off

3、只有5左右。3 off是GTO的一個(gè)重要參數(shù)，其值愈大，說(shuō)明門(mén)極電流對(duì)陽(yáng)極電流的控制 能力愈強(qiáng)。2簡(jiǎn)述題（1）變頻技術(shù)，簡(jiǎn)單的說(shuō)就是把直流電逆變成為不同頻率的交流電，或是把交流變成直 流再逆變成不同頻率的交流，或是把直流變成交流再把交流變成直流。在這些變化過(guò)程中，一般 只是頻率發(fā)生變化。（ 2） 變頻技術(shù)主要有以下幾種類(lèi)型：1）交 直變頻技術(shù)（即整流技術(shù)） 。它通過(guò)二極管整流、二極管續(xù)流或晶閘管、功率晶體管 可控整流實(shí)觀交 直流轉(zhuǎn)換。2）直直變頻技術(shù)（即斬波技術(shù)） 。它通過(guò)改變功率半導(dǎo)體器件的通斷時(shí)間，即改變脈沖的 頻率（定寬變頻） ，或改變脈沖的寬度（定頻調(diào)寬） ，從而達(dá)到調(diào)節(jié)直流平均電壓的

4、目的。3）直交變頻技術(shù)（即逆變技術(shù)） 。振蕩器利用電子放大器件將直流電變成不同頻率的交流 電（甚至電磁波） 。逆變器則利用功率開(kāi)關(guān)將直流電變成不同頻率的交流電。4）交交變頻技術(shù)（即移相技術(shù)） 。它通過(guò)控制功率半導(dǎo)體器件的導(dǎo)通和關(guān)斷時(shí)間，實(shí)現(xiàn)交 流無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)、調(diào)壓、調(diào)光、調(diào)速等目的。（3）RC 緩沖電路較簡(jiǎn)單，它對(duì)關(guān)斷時(shí)集電極-發(fā)射極間電壓上升有抑制作用，適用于小容量的GTR （電流10A以下）。R-C-VD 緩沖電路增加了緩沖二極管 VD2 ，可以用于大容量的 GTR 。但緩沖電路的電阻 較大，不適合用于高頻開(kāi)關(guān)電路。阻止放電型 R-C-VD 緩沖電路，常用于大容量 GTR 和高頻開(kāi)關(guān)電路緩沖

5、器。最大的優(yōu)點(diǎn) 是緩沖產(chǎn)生的損耗小。3案例(1) 用萬(wàn)用表 RX 1k Q擋測(cè)量晶閘管的任意兩管腳電阻，其中有一管腳對(duì)另外兩管腳正反向電阻都很大，在幾百千歐以上，此管腳是陽(yáng)極A。再用萬(wàn)用表RX 10Q擋測(cè)量另外兩個(gè)管腳的電阻值，應(yīng)為數(shù)十歐到數(shù)百歐，但正反向電阻值不一樣，阻值小時(shí)黑表筆所接的管腳為控制極 G,另一管腳就是陰極 K。( 2) 柵源過(guò)壓保護(hù)，漏源過(guò)壓保護(hù)，峰值電流保護(hù)，有效值電流保護(hù)，過(guò)熱保護(hù)和靜電 保護(hù)。( 3)1)過(guò)電流保護(hù)。若 IGBT 用于 VVVF 逆變器，當(dāng)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)將產(chǎn)生突變電流，如果控制回路、 驅(qū)動(dòng)回路的配線欠合理， 將會(huì)引起誤動(dòng)作， 導(dǎo)致橋臂短路、 輸出短路等事故

6、， 使 IGBT 流過(guò)過(guò)電流。其中，發(fā)生短路事故時(shí)，電流變化非常迅速，而且元件要承受極大的電壓和電流， 所以必須快速檢測(cè)出過(guò)電流，在元件未被損壞之前，使其自動(dòng)斷開(kāi)。2) 過(guò)電壓保護(hù)。 IGBT 關(guān)斷時(shí)，由于主回路電流的急劇變化，由主回路雜散電感引起 高壓，產(chǎn)生開(kāi)關(guān)浪涌電壓。設(shè)計(jì)緩沖器為最佳方案，把動(dòng)態(tài)軌跡限制在安全范圍之內(nèi)。第二章交 -直-交變頻技術(shù)和脈寬調(diào)制技術(shù)一、學(xué)習(xí)內(nèi)容1 實(shí)現(xiàn)交 直交變頻的基本電路2脈沖調(diào)制型變頻定義及主電路原理分析 3諧振型變頻定義及三相諧振直流環(huán)節(jié)逆變器原理電路分析4. 脈寬調(diào)制調(diào)制方法和控制技術(shù)5. 脈寬調(diào)制變頻技術(shù)在調(diào)速控制系統(tǒng)中的使用二、學(xué)習(xí)目的 (一)識(shí)記1

7、 了解電壓型和電流型逆變器的特點(diǎn)2理解脈沖調(diào)制和脈寬調(diào)制技術(shù)的基本概念 3理解諧振直流環(huán)節(jié)逆變電路工作原理4. 掌握 PWM 控制的基本原理和 PWM 型逆變電路的控制方式5. 在調(diào)速控制系統(tǒng)中使用 PWh變頻技術(shù)三、自我測(cè)試1 名詞( 1 ) 軟開(kāi)關(guān)技術(shù)，硬開(kāi)關(guān)技術(shù) ?( 2) 電壓型和電流型逆變器？(3) PWM意義？2簡(jiǎn)述題( 1) 試述諧振型變頻器的使用意義。(2) PWM控制方式？(3) PWM逆變器消除諧波的一般方法是什么？(4) SPWM勺控制方式有幾種？3案例( 1) 什么叫異步調(diào)制？什么叫同步調(diào)制？?jī)烧吒饔惺裁刺攸c(diǎn)？(2) 串聯(lián)二極管式電流型逆變電路中，二極管的作用是什么？試

8、分析其換相過(guò)程。( 3) 用霍爾傳感器測(cè)取電壓和電阻反饋信號(hào)的優(yōu)點(diǎn)有哪些 ?四、參考答案：1 名詞( 1) 開(kāi)關(guān)元件在零電壓或零電流下進(jìn)行開(kāi)關(guān)狀態(tài)轉(zhuǎn)換，即軟開(kāi)關(guān)技術(shù)。 功率元件在大電流、高電壓狀態(tài)下的開(kāi)關(guān)狀態(tài)轉(zhuǎn)換是硬開(kāi)關(guān)技術(shù)。(2) 電壓型逆變器。這種變頻器由整流器和逆變器兩部分組成，在逆變器的直流側(cè)并聯(lián)有大電容，用來(lái)緩沖無(wú)功功率。電流型逆變器。 這種變頻器在直流電源上串聯(lián)了大電感來(lái)進(jìn)行濾波。 由于大電感的限流作用， 為逆變器提供的直流電流波形平直、脈動(dòng)很小，具有電流源特性，能有效地抑制故障電流的上升率，實(shí)現(xiàn)較理想的保護(hù)功能( 3) PWM 是脈寬調(diào)制技術(shù)的簡(jiǎn)稱。2簡(jiǎn)述題(1) 諧振型變頻是利

9、用諧振原理使 PWM逆變器的開(kāi)關(guān)元件在零電壓或零電流下進(jìn)行開(kāi)關(guān)狀 態(tài)轉(zhuǎn)換，即軟開(kāi)關(guān)技術(shù)。在諧振型變頻中，由于各功率器件的開(kāi)關(guān)損耗近似為零，有效地防止了 電磁干擾，大大提高了器件的工作頻率，且減少了裝置的體積和重量。(2) PWM控制方式就是對(duì)逆變電路開(kāi)關(guān)器件的通斷進(jìn)行控制，使輸出端得到一系列幅值相 等而寬度不等的脈沖，用這些脈沖來(lái)代替正弦波或所需要的波形。也就是在輸出波形的半個(gè)周期 中產(chǎn)生多個(gè)脈沖，使各脈沖的等值電壓為正弦波狀，所獲得的輸出平滑且低次諧波少。按一定的 規(guī)則對(duì)各脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)制，既可改變逆變電路輸出電壓的大小，也可以改變輸出頻率。(3) 有兩電平PWM逆變器消除諧波和三電平 P

10、WM逆變器消除諧波兩種方法。(4) SPW啲控制方式有三種：一是采用模擬電路。其優(yōu)點(diǎn)是完成三角載波信號(hào)u和正弦波 參考信號(hào) uR 的比較和確定脈沖寬度所用的時(shí)間非常短，二是采用數(shù)字電路。它可使用以軟件為 基礎(chǔ)的控制模式。三是采用模擬和數(shù)字電路相結(jié)合的控制方式。3案例( 1) 載波信號(hào)和調(diào)制信號(hào)不保持同步關(guān)系的調(diào)制方式稱為異步調(diào)制方式。在該調(diào)制方式 中，調(diào)制信號(hào)頻率fr變化時(shí)，通常保持載波頻率 fc固定不變，因而載波比 N是變化的。這樣， 在調(diào)制信號(hào)的半個(gè)周期內(nèi)，輸出脈沖的個(gè)數(shù)不固定，脈沖相位也不固定，正負(fù)半周期的脈沖不對(duì) 稱，同時(shí)，半周期內(nèi)前后 14周期的脈沖也不對(duì)稱。載波比N等于常數(shù)，并在變

11、頻時(shí)使載波信號(hào)和調(diào)制信號(hào)保持同步的調(diào)制方式稱為同步調(diào)制方 式。在該調(diào)制方式中，調(diào)制信號(hào)頻率變化時(shí)載波比N不變。調(diào)制信號(hào)半個(gè)周期內(nèi)輸出的脈沖數(shù)是固定的，脈沖相位也是固定的。( 2) 串聯(lián)二極管式電流型逆變電路中，二極管的作用是使換相電容和負(fù)載隔離，防止電 容充電電荷的損失。( 3)對(duì)于直流及非正弦的交流電壓和電流信號(hào)的隔離傳送，最好的方法是采用霍爾電壓和電流傳感器?；魻杺鞲衅鞑粌H可實(shí)現(xiàn)被測(cè)電路和反饋電路的有效隔離，還具有以下一些優(yōu)點(diǎn)：1) 可以測(cè)量任意波形的電壓和電流信號(hào)，且頻帶寬；2) 線性好，測(cè)量區(qū)間寬，測(cè)量精度高；3) 響應(yīng)速度快；4) 過(guò)載能力強(qiáng)，使用安全。第三章 交交變頻技術(shù)一、學(xué)習(xí)內(nèi)

12、容1 交交變頻的工作原理 2交交變頻的主電路型式 3交交變頻類(lèi)型二、學(xué)習(xí)目的1 了解交交變頻的主要特點(diǎn)，交交變頻電路的運(yùn)行方式2掌握交交變頻的工作原理 3掌握正弦波交交變頻器的控制電路結(jié)構(gòu)三、自我測(cè)試1 名詞(1) 交 -交變頻電路？2簡(jiǎn)述題( 1) 試述交交變頻的主要特點(diǎn)？( 2) 交交變頻電路的運(yùn)行方式有哪幾種？( 3) 正弦波交交變頻器的控制有哪兩種？3案例( 1) 正弦波交交變頻器的控制有何特點(diǎn)？四、參考答案：1 名詞( 1) 交- 交變頻電路是不通過(guò)中間直流環(huán)節(jié)，而把電網(wǎng)固定頻率的交流電直接變換成不同頻 率的交流電的變頻電路。2簡(jiǎn)述題（ 1） 交 - 交變頻電路的主要特點(diǎn)為：1）因?yàn)?/p>

13、是直接變換，沒(méi)有中間環(huán)節(jié)，所以比一般的變頻器效率要高；2）由于其交流輸出電壓是直接由交流輸入電壓波的某些部分包絡(luò)所構(gòu)成，因而其輸出頻率 比輸入交流電源的頻率低得多，輸出波形較好；3）因受電網(wǎng)頻率限制，通常輸出電壓的頻率較低，為電網(wǎng)頻率的三分之一左右；4）功率因數(shù)較低，特別是在低速運(yùn)行時(shí)更低，需要適當(dāng)補(bǔ)償。（ 2） 運(yùn)行方式主要有無(wú)環(huán)流運(yùn)行方式、自然環(huán)流運(yùn)行方式和局部環(huán)流運(yùn)行方式。（3）正弦波交交變頻器的控制也有電壓控制型和電流控制型兩種。3案例（ 1） 電壓型變頻器的輸出是電壓， 其輸出電壓跟隨給定信號(hào)變化， 受負(fù)載電流變化影響小。 電流型變頻器的輸出是電流，其輸出電流跟隨給定信號(hào)變化，受負(fù)載

14、電壓變化影響小。第四章 變頻器的選擇和容量計(jì)算一、學(xué)習(xí)內(nèi)容1 變頻器的控制方式2變頻器的選擇3變頻器容量計(jì)算二、學(xué)習(xí)目的1了解變頻器的基本概念、變頻調(diào)速的優(yōu)點(diǎn)、變頻器的分類(lèi)2掌握變頻器各種控制方式的工作原理3掌握負(fù)載系統(tǒng)變頻器的選擇要點(diǎn)三、自我測(cè)試1名詞（ 1）（ 2）變頻器的定義負(fù)負(fù)載的定義（ 3）變頻器的容量定義2簡(jiǎn)述題（ 1）變頻調(diào)速的優(yōu)點(diǎn)有哪些？（ 2）簡(jiǎn)述變頻器的分類(lèi)。（ 3）簡(jiǎn)述開(kāi)環(huán)速度控制和閉環(huán)速度控制。（ 4）簡(jiǎn)述變頻器容量選擇的注意事項(xiàng)。3案例（ 1）張力控制變頻器的特點(diǎn)有哪些？（ 2）對(duì)于只需在短時(shí)間內(nèi)能進(jìn)行加減速響應(yīng)系統(tǒng)選擇變頻器的要點(diǎn)。（ 3）變頻器的選擇要點(diǎn)有四、參考

15、答案：1名詞（1）變頻器是使用變頻技術(shù)制造的一種靜止的頻率交換器，它是利用半導(dǎo)體器件的通斷作 用將頻率固定（通常為工頻50Hz）的交流電（三相或單相）變換成頻率連續(xù)可調(diào)的交流電的電能控 制裝置。（2）幾乎所有電機(jī)都是要克服來(lái)自負(fù)載的阻礙旋轉(zhuǎn)的反抗轉(zhuǎn)矩。使負(fù)載向著所要求的方向 旋轉(zhuǎn)。此時(shí)電機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩，其方向同旋轉(zhuǎn)方向一致。反之，要求電機(jī)產(chǎn)生和其轉(zhuǎn)向相反轉(zhuǎn)矩的 負(fù)載時(shí)稱為負(fù)負(fù)載。（3）變頻器的容量一般用額定輸出電流（A）、輸出容量（kVA）、適用電動(dòng)機(jī)功率（kW）來(lái)表示。其中，額定輸出電流為變頻器可以連續(xù)輸出的最大交流電流的有效值。輸出容量是決定于額定輸 出電流和額定輸出電壓的三相視在輸出功率。

16、2簡(jiǎn)述題（ 1）變頻調(diào)速主要有以下的優(yōu)點(diǎn)：1）控制電機(jī)的啟動(dòng)電流；2）降低電力線路電壓波動(dòng)，啟動(dòng)時(shí)需要的功率更低；3）可控的加速功能和可調(diào)的運(yùn)行速度；4）受控的停止方式；5）節(jié)能；6）減少機(jī)械傳動(dòng)部件。（ 2）變頻器的分類(lèi)：1）按變換環(huán)節(jié)分為交一交變頻器和交一直一交變頻器；2）按直流環(huán)節(jié)的儲(chǔ)能方式分為電流型變頻器和電壓型變頻器；3）按工作原理分為 Uf 控制變頻器、轉(zhuǎn)差頻率控制變頻器、矢量控制變頻器和直接轉(zhuǎn)矩 控制變頻器；4 ） 按用途分為通用變頻器、高性能專(zhuān)用變頻器和高頻變頻器。（ 3） 如果籠型電機(jī)的電壓、頻率一定，因負(fù)載變化引起的速度變化是非常小的。額定轉(zhuǎn)矩 下的轉(zhuǎn)差率決定于電機(jī)的轉(zhuǎn)矩特

17、性，轉(zhuǎn)差率大約為1%- 5%對(duì)于平方轉(zhuǎn)矩負(fù)載（如風(fēng)機(jī)、泵等）并不太要求快速響應(yīng)，常用開(kāi)環(huán)控制。為了補(bǔ)償電機(jī)速度的變化，將可以檢測(cè)出的物理量作為電氣信號(hào)負(fù)反饋到變頻器的控制回 路，這種控制方式稱為閉環(huán)控制。速度反饋控制方式是以速度為控制對(duì)象的閉環(huán)控制。（ 4）變頻器容量選擇的注意事項(xiàng)：1）變頻器并聯(lián)追加投入起動(dòng)時(shí)，其容量和同時(shí)起動(dòng)時(shí)相比要大些。2）根據(jù)負(fù)載的種類(lèi)往往需要過(guò)載容量大的變頻器。3）電機(jī)的實(shí)際負(fù)載比電機(jī)的額定輸出功率小時(shí)，可選擇和實(shí)際負(fù)載相稱的變頻器容量。4）用選定的變頻器和電機(jī)不能滿足負(fù)載所要求的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和低速區(qū)轉(zhuǎn)矩時(shí)，變頻器和電機(jī) 的容量還需要再加大。3案例（ 1 ）一般張力控制多

18、以轉(zhuǎn)矩控制為基礎(chǔ)，而其他控制對(duì)象多以速度控制為基礎(chǔ)。另外，不 管哪一種控制方式，通常都是以滾筒和被加工物之間不產(chǎn)生滑動(dòng)為前提條件。（2）1）電機(jī)和機(jī)械的puGD2要??；2）選用過(guò)負(fù)載容量大的機(jī)器；3）選用具有完全的限流功能的變頻器。（ 3）簡(jiǎn)述負(fù)負(fù)載系統(tǒng)變頻器的選擇要點(diǎn)。1）考慮制動(dòng)轉(zhuǎn)矩和負(fù)載轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系；2）為了確保變頻器跳閘時(shí)的安全，要并用機(jī)械式制動(dòng)器；3）使用制動(dòng)單元時(shí)，必須使再生過(guò)壓失速的防止控制無(wú)效，或者使制動(dòng)單元的動(dòng)作直流電 壓的給定值確實(shí)低于再生過(guò)壓失速防止的值；4）注意散熱。第五章 變頻器的安裝接線、調(diào)試和維修一、學(xué)習(xí)內(nèi)容1 變頻器的原理框圖及接線第三節(jié)變頻器的控制電路接線及

19、注意事項(xiàng)2 變頻調(diào)速系統(tǒng)的主電路接線及面板操作3 .可編程控制器和變頻器的連接及 PLC控制梯形圖編寫(xiě)方法4. 變頻器的保護(hù)功能及故障診斷二、學(xué)習(xí)目的1 .了解變頻器的基本結(jié)構(gòu)，掌握變頻器輸入輸出控制端子功能及使用。2. 掌握變頻器操作方法和功能參數(shù)碼設(shè)定值的對(duì)應(yīng)關(guān)系。3. 掌握可編程控制器和變頻器的連接方法，及PLC程序設(shè)計(jì)方法。4. 了解變頻器的維修和檢查一般方法變頻調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)試三、自我測(cè)試1 .名詞（ 1）電抗器的作用。（ 2）濾波器的作用。（3）西門(mén)子MM44C變頻器，參數(shù)中以字母 P開(kāi)頭的是意義。2. 簡(jiǎn)述題（ 1） 變頻器輸入側(cè)接觸器的功用有哪些？（2）用MM440變頻器怎樣設(shè)定

20、電動(dòng)機(jī)的最小頻率和最大頻率？（3）MM420變頻器為了把變頻器的全部參數(shù)復(fù)位為工廠的缺省設(shè)定值，應(yīng)怎樣設(shè)定參數(shù)？3. 案例( 1) 變頻器接線時(shí)應(yīng)注意哪些問(wèn)題？(2) MM42C變頻器固定頻率的設(shè)定。( 3) 變頻器的控制電路的設(shè)計(jì)。四、參考答案：1名詞( 1) 變頻器的輸入電流中含有許多高次諧波成分，這些高次諧波電流都是無(wú)功電流，使變 頻調(diào)速系統(tǒng)的功率因數(shù)降低到 075 以下。所以，在容量較大的變頻調(diào)速系統(tǒng)中，應(yīng)考慮接入電 抗器，以提高功率因數(shù)。( 2) 濾波器就是用來(lái)削弱變頻器的輸入和輸出電流中都含有的較高頻率的諧波電流，以防 止變頻器對(duì)其他設(shè)備的干擾。(3) 西門(mén)子MM44C變頻器，參數(shù)

21、中以字母 P開(kāi)頭的是功能參數(shù)。2簡(jiǎn)述題( 1)1)可通過(guò)按鈕開(kāi)關(guān)方便地控制變頻器的通電和斷電；2) 當(dāng)變頻器發(fā)生故障時(shí)，可自動(dòng)切斷電源。3) 選擇接觸器時(shí)，觸點(diǎn)的額定電流應(yīng)大于變頻器的額定電流。(2) 用參數(shù)P1080來(lái)設(shè)定電機(jī)的最小頻率，用參數(shù) P1082來(lái)設(shè)定電機(jī)的最大頻率。(3) 1)設(shè)定 P0010= 30 2 )設(shè)定 P0970= 13案例( 1) 接線時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)，以防接錯(cuò)：1) 輸入電源必須接到 R、S、T上，輸出電源必須接到端子 U、V、W上，若錯(cuò)接，會(huì)損壞變 頻器。2) 為了防止觸電、火災(zāi)等災(zāi)害和降低噪聲，必須連接接地端子。3) 通電后，需要改接線時(shí)，即使已經(jīng)關(guān)斷電源，也

22、應(yīng)等充電指示燈熄滅后，用萬(wàn)用表確認(rèn)直流電壓降到安全電壓(DC25V以下)后再操作。若還殘留有電壓就進(jìn)行操作，會(huì)產(chǎn)生火花，這時(shí) 先放完電后再進(jìn)行操作。(2)進(jìn)行MM42C變頻器固定頻率的設(shè)定需設(shè)定值：P1000=3, P0701=17, P0702=17, P0703=17。固定頻率值從-650KHz +650 KHz最多可設(shè)定 7 個(gè)固定頻率。( 3)變頻器控制電路主要由以下部分組成：1) 運(yùn)算電路。運(yùn)算電路的主要作用是將外部的速度、轉(zhuǎn)矩等指令信號(hào)同檢測(cè)電路的電流、 電壓信號(hào)進(jìn)行比較運(yùn)算，決定變頻器的輸出頻率和電壓。2) 信號(hào)檢測(cè)電路。將變頻器和電動(dòng)機(jī)的工作狀態(tài)反饋至微處理器，并由微處理器按事

23、先確 定的算法進(jìn)行處理后為各部分電路提供所需的控制或保護(hù)信號(hào)。3) 驅(qū)動(dòng)電路。驅(qū)動(dòng)電路的作用是為變頻器中逆變電路的換流器件提供驅(qū)動(dòng)信號(hào)。4) 保護(hù)電路。保護(hù)電路的主要作用是對(duì)檢測(cè)電路得到的各種信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算處理，以判斷變 頻器本身或系統(tǒng)是否出現(xiàn)異常。當(dāng)檢測(cè)到出現(xiàn)異常時(shí)，進(jìn)行各種必要的處理，如使變頻器停止工 作或抑制電壓、電流值等。第六章 變頻技術(shù)綜合使用一、學(xué)習(xí)內(nèi)容1 西門(mén)子MM440變頻器調(diào)速技術(shù)的使用技能2變頻技術(shù)在空調(diào)設(shè)備上的使用3. 變頻技術(shù)在電梯設(shè)備上的使用二、學(xué)習(xí)目的1. 了解高頻照明特點(diǎn)、變頻電源的定義。2. 掌握變頻技術(shù)在空調(diào)設(shè)備上的使用。3. 掌握中央空調(diào)系統(tǒng)的構(gòu)成及變頻控制原

24、理4. 變頻技術(shù)在電梯設(shè)備上的使用技能。三、自我測(cè)試1 名詞(1) 變頻電源( 2) 不間斷電源( UPS)( 3) 基本頻率和頻率分辨率2簡(jiǎn)述題( 1) 變頻電源有哪些類(lèi)型？(2) MM44C變頻器的參數(shù) P0003具有什么功能？( 3) 變頻器的 PID 控制具有的調(diào)節(jié)功能包括哪些環(huán)節(jié)？3案例( 1) 分析中央空調(diào)變頻控制的使用。( 2) 分析家用空調(diào)的組成及工作過(guò)程。(3) 西門(mén)子MM440主站方式設(shè)定。四、參考答案：1名詞( 1) 變頻電源就是從動(dòng)力電或市電轉(zhuǎn)換為所需要的直流電或交流電的電源轉(zhuǎn)換裝置。(2) UPS是一種恒壓型不間斷電源，有交流工頻式，也有直流輸出式。主要用于瞬時(shí)斷電

25、或事故停電即時(shí)輔助供電，并維持一定的時(shí)間，以免停電損失。( 3) 當(dāng)變頻器的輸出電壓等于額定電壓時(shí)所對(duì)應(yīng)的輸出頻率，成為基本頻率。2簡(jiǎn)述題(1) 變頻式電源主要是開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓式電子電源，有工頻式(50Hz) 、中頻式 (15kHz 以下) 、高頻式 (16kHz 以上 )之分。具有體積小、重量輕、效率高、功率因數(shù)高等優(yōu)點(diǎn)，是電源裝置發(fā)展的方向。( 2) 參數(shù) P0003 有三個(gè)用戶訪問(wèn)級(jí)即標(biāo)準(zhǔn)訪問(wèn)級(jí) (P0003=1) ；擴(kuò)展訪問(wèn)級(jí) (P0003=2) 和專(zhuān)家 訪問(wèn)級(jí) (P0003=3) 。(3) 變頻器的PID控制包含比例(P)環(huán)節(jié)、積分(I )環(huán)節(jié)、微分(D)環(huán)節(jié)。3案例( 1) 中央空調(diào)系統(tǒng)

26、的變頻控制主要體現(xiàn)在變風(fēng)量控制和冷水泵控制通過(guò)變頻器對(duì)空調(diào)機(jī)的 送風(fēng)機(jī)進(jìn)行風(fēng)量控制，即改變風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速來(lái)調(diào)節(jié)風(fēng)量，以達(dá)到節(jié)能的目的。利用變頻器控制空調(diào)設(shè)備的冷水，在負(fù)荷較小時(shí)，可使泵的轉(zhuǎn)速下降一些，調(diào)節(jié)冷水泵控制 送風(fēng)溫度，以達(dá)到節(jié)電的目的。( 2) 家用空調(diào)分為室內(nèi)機(jī)和室外機(jī)其工作過(guò)程為：室內(nèi)機(jī)的溫傳感器將設(shè)定溫度和運(yùn)行情 況等信息傳送給室外部分。室外機(jī)分析這些信息，了解溫差和室溫變化的時(shí)間等，然后計(jì)算并指 定壓縮機(jī)電機(jī)的頻率。開(kāi)始運(yùn)行時(shí)，如果室溫和設(shè)定溫差很大，采用高頻運(yùn)行，隨著溫差的減小 而采用低頻運(yùn)行。在室溫急劇變化時(shí)，使頻率變化幅度大，緩慢時(shí)使頻率變化范圍小，并在平衡 冷暖氣負(fù)載

27、和壓縮機(jī)輸出的同時(shí)，以最短的時(shí)間使室溫達(dá)到所希望的值。(3) 西門(mén)子MM44C主站方式：在“ Master (主站)”操作方式下， AOP最多可以控制按多 站配置連接的 31 臺(tái)變頻器。通過(guò)對(duì)變頻器常規(guī)參數(shù)和AOP 內(nèi)部參數(shù)的訪問(wèn)，各臺(tái)變頻器仍然可以完全由操作員來(lái)控制。第七章 網(wǎng)絡(luò)通信基礎(chǔ)一、學(xué)習(xí)內(nèi)容1. 現(xiàn)場(chǎng)總線的特點(diǎn)和分類(lèi)、現(xiàn)場(chǎng)總線的現(xiàn)狀、現(xiàn)場(chǎng)總線的標(biāo)準(zhǔn)、總線的基本概念和操作。2. 數(shù)據(jù)的調(diào)制和編碼技術(shù)3. 數(shù)據(jù)交換技術(shù)4. 差錯(cuò)控制技術(shù)二、學(xué)習(xí)目的1了解現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的網(wǎng)路通信知識(shí)和原理 2掌握現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、硬件選用、安裝、檢修和編程調(diào)試方法。3掌握運(yùn)行過(guò)程中的數(shù)據(jù)處理方法三、自

28、我測(cè)試1名詞( 1)現(xiàn)場(chǎng)總線定義。( 2)互操作性定義。( 3)開(kāi)發(fā)式互聯(lián)網(wǎng)定義。( 4)基金會(huì)總線定義。(5) CAN總線定義。( 6) 總線協(xié)議定義。(7) 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涠x。( 8) Profibus 現(xiàn)場(chǎng)總線定義。(9) INTERBUS現(xiàn)場(chǎng)總線定義。( 10 )總線主設(shè)備和從設(shè)備定義。( 11)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)定義。( 12)總線操作定義。( 13)電路交換定義。( 14 )計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)概念。( 15 ) 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)差錯(cuò)控制編碼概念。( 16)總線控制信號(hào)定義。( 17)串行通信定義。2簡(jiǎn)述題(1) 現(xiàn)場(chǎng)總線的本質(zhì)含義表現(xiàn)在那幾方面？( 2)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信方式按照信息的傳輸方向

29、分哪幾類(lèi)？(3)現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)最顯著的特征。(4)現(xiàn)場(chǎng)總線的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是什么？( 5)現(xiàn)場(chǎng)總線的分類(lèi)？(6) CAN總線分類(lèi)？( 7)怎樣進(jìn)行總線的數(shù)據(jù)傳送？( 8)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)差錯(cuò)控制法是怎樣進(jìn)行的？( 9)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)怎樣執(zhí)行令牌訪問(wèn)控制方式？(10)總線操作的基本內(nèi)容有哪些？( 11)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信的傳輸模式分哪幾類(lèi)？(12)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞帜膸最?lèi)？( 13 )計(jì)算機(jī)樹(shù)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)特點(diǎn)？( 14 ) 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)在數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)中，通常采用哪幾種數(shù)據(jù)交換方式 ?( 15 )計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)在載帶傳輸中常用的數(shù)據(jù)方式？( 16)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)在載帶傳輸中常用的數(shù)據(jù)表示方法？(17) FCS作用和特點(diǎn)？3案例(

30、1) 現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備互聯(lián)。( 2) 現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的基本內(nèi)容。(3) 現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)。 (4)現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)的數(shù)字化信號(hào)傳輸。( 5)現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性。( 6) FF 體系結(jié)構(gòu)。( 7) Profibus 現(xiàn)場(chǎng)總線的組成。(8) INTERBUS遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)和本地網(wǎng)絡(luò)工作方式。(9) 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)的現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)。(10) 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)的互聯(lián)分類(lèi)及實(shí)現(xiàn)方法。( 11 )計(jì)算機(jī)環(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。( 12)計(jì)算機(jī)星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)。( 13)總線的尋址。( 14)計(jì)算機(jī)總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)特點(diǎn)、優(yōu)點(diǎn)。( 15)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交換技術(shù)提供的功能及分類(lèi)。( 16)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)虛電路分組交換( 1

31、7 ) 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)奇偶校驗(yàn)碼定義及分類(lèi)。四、參考答案：1 名詞( 1)現(xiàn)場(chǎng)總線是連接智能現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和自動(dòng)化系統(tǒng)的數(shù)字式、雙向傳輸、多分支結(jié)構(gòu)的通信 網(wǎng)絡(luò)。( 2)所謂互操作性是指來(lái)自不同廠家的設(shè)備可以相互通信，并且可以在多廠家的環(huán)境中完 成功能的能力。( 3)現(xiàn)場(chǎng)總線為開(kāi)放式互聯(lián)網(wǎng)，即可和同層網(wǎng)絡(luò)互連，也可和不同層網(wǎng)絡(luò)互連?，F(xiàn)場(chǎng)總線 協(xié)議是一個(gè)完全開(kāi)放的協(xié)議。(4) 現(xiàn)場(chǎng)總線基金會(huì)(FF)是一個(gè)國(guó)際性的協(xié)會(huì)組織，該組織是一個(gè)以非盈利為目的的機(jī)構(gòu)，它的前身是以前國(guó)際上的兩大現(xiàn)場(chǎng)總線陣營(yíng) ISP 和 World FIP 。 ISP 是互相可操作系統(tǒng)協(xié)議。 World FIP 是世界工廠儀表協(xié)議。(5

32、) CAN總線是控制局域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的簡(jiǎn)稱，是由德國(guó)Bosch公司推出的，CAN總線采用ISO/OSI 參考模型中的物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和使用層。它是一種具有高可靠性、支持分布式實(shí)時(shí)控制的串 行數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)。( 6) 總線協(xié)議：管理主、從設(shè)備使用總線的一套規(guī)則稱為“總線協(xié)議” 。這是一套事先規(guī)定 的、必須共同遵守的規(guī)約。( 7) 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涫峭ㄟ^(guò)網(wǎng)中節(jié)點(diǎn)或節(jié)點(diǎn)和通信線路之間的幾何關(guān)系來(lái)表示網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的 反映同網(wǎng)絡(luò)中各實(shí)體的結(jié)構(gòu)關(guān)系。( 8) Profibus 現(xiàn)場(chǎng)總線是基于 OSI 模型的，采用了 OSI 模型的物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、使用 層。 Profibus 是一種用于工廠自動(dòng)化車(chē)間級(jí)監(jiān)控和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層

33、數(shù)據(jù)通信和控制的現(xiàn)場(chǎng)總線技 術(shù)，可實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層到車(chē)間級(jí)監(jiān)控的分散式數(shù)字控制和現(xiàn)場(chǎng)通信網(wǎng)絡(luò)。(9) INTERBUS采用ISO/OSI參考模型中的物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和使用層。INTERBUS網(wǎng)絡(luò)可分為遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)和本地網(wǎng)絡(luò)。兩種網(wǎng)絡(luò)傳送相同的信號(hào)，但電平不同。INTERBUS采用整體幀協(xié)議方式來(lái)傳播循環(huán)過(guò)程數(shù)據(jù)和非循環(huán)數(shù)據(jù)，共有 16 個(gè)二進(jìn)制過(guò)程數(shù)據(jù)同時(shí)被集成在循環(huán)協(xié)議 中。( 10) 可在總線上發(fā)起信息傳輸?shù)脑O(shè)備叫做“總線主設(shè)備” 。不能在總線上主動(dòng)發(fā)起通信、 只能掛接在總線上、對(duì)總線信息進(jìn)行接收查詢的設(shè)備稱為“總線從設(shè)備”( 11)我們將計(jì)算機(jī)通信子網(wǎng)中的通信處理機(jī)和其他通信設(shè)備稱為節(jié)點(diǎn)，通

34、信線路成為鏈 路。將節(jié)點(diǎn)和鏈路連接而成的幾何圖形稱為該網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。( 12)總線操作?？偩€上命令者和響應(yīng)者之間的“連接t數(shù)據(jù)傳送t脫開(kāi)”這一操作序列稱為一次總線“交易”， 或者叫做一次總線操作。( 13) 在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)交換技術(shù)的數(shù)據(jù)傳送開(kāi)始之前必須先設(shè)置一條專(zhuān)用的通路。在線路釋 放之前，該通路由一對(duì)用戶完全占有，稱為電路交換。( 14) 網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)是指將分布在不同地理位置的網(wǎng)絡(luò)、 設(shè)備連接起來(lái)， 以構(gòu)成更大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)， 最大程度地實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源的共享。局域網(wǎng)和局域網(wǎng)互聯(lián)：同型局域網(wǎng)互聯(lián)，異型局域網(wǎng)互聯(lián)。( 15) 在發(fā)送數(shù)據(jù)之前，先按照某種規(guī)劃在數(shù)據(jù)位之外附加一定的冗余位后再發(fā)送，稱為 差錯(cuò)控

35、制編碼過(guò)程。(16) 總線上的控制信號(hào)通常有 3 種類(lèi)型。一類(lèi)用于控制連在總線上的設(shè)備，讓它進(jìn)行所規(guī) 定的操作。另一類(lèi)用于改變總線操作的方式，還有一些控制信號(hào)用于表明地址和數(shù)據(jù)的含義。(17) 串行通信是指在傳輸過(guò)程中，同一個(gè)字節(jié)中的各個(gè)位按順序先后發(fā)送，在同一個(gè)信 道上傳輸。在串行通信中，按數(shù)據(jù)傳輸方向又分為單工通信、半雙工通信、全雙工通信。 2簡(jiǎn)述題( 1)現(xiàn)場(chǎng)總線的本質(zhì)含義表現(xiàn)在一下幾方面：1) 現(xiàn)場(chǎng)通信網(wǎng)絡(luò)2) 現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備互聯(lián)3) 互操作性4) 分散功能塊5) 現(xiàn)場(chǎng)總線供電7) 開(kāi)放式互聯(lián)網(wǎng)( 2)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信方式按照信息的傳輸方向分為單工方式；半雙工方式；全雙工方式。( 3)現(xiàn)場(chǎng)總線

36、控制系統(tǒng)最顯著的特征是具有開(kāi)放統(tǒng)一的通信協(xié)議，肩負(fù)著生產(chǎn)一線測(cè)量控 制的特殊任務(wù)。( 4)現(xiàn)場(chǎng)總線的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：傳統(tǒng)的模擬控制系統(tǒng)按控制回路分別進(jìn)行連接，位于現(xiàn)場(chǎng)的測(cè) 量變送器和位于控制室點(diǎn)控制器之間，控制器和位于現(xiàn)場(chǎng)的執(zhí)行器、開(kāi)關(guān)、電動(dòng)機(jī)之間均為一對(duì) 一的物理連接。( 5) 現(xiàn)場(chǎng)總線按傳輸數(shù)據(jù)的大小來(lái)分類(lèi)，一般可分為 3 類(lèi)：即傳感器總線，它的數(shù)據(jù)寬度 為位；設(shè)備總線，它的數(shù)據(jù)寬度為字節(jié)；數(shù)據(jù)流現(xiàn)場(chǎng)總線。(6) 有兩種CAN總線一一低速CAN總線和高速CAN總線,一般在談到CAN總線時(shí)，大都指高 速CAN總線。( 7) 總線的數(shù)據(jù)傳送方式為：一旦某一命令者于一個(gè)或多個(gè)響應(yīng)者連接上，就可以開(kāi)始數(shù)

37、 據(jù)的讀寫(xiě)操作。 “讀”數(shù)據(jù)操作時(shí)讀來(lái)自響應(yīng)者的數(shù)據(jù)； “寫(xiě)”數(shù)據(jù)操作時(shí)向相應(yīng)者寫(xiě)數(shù)據(jù)。讀寫(xiě)操作都需要在命令者和相應(yīng)者之間傳遞數(shù)據(jù)。( 8) 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)差錯(cuò)控制法：對(duì)于發(fā)生的錯(cuò)誤，有兩種處理方法：檢錯(cuò)法和糾錯(cuò)法。檢錯(cuò) 法是指檢測(cè)傳遞信息的改變，當(dāng)檢測(cè)到錯(cuò)誤時(shí)，將該信息丟棄，同時(shí)通知發(fā)送者，重發(fā)該信息。 糾錯(cuò)法是指當(dāng)檢測(cè)到錯(cuò)誤時(shí)，接受方糾正錯(cuò)誤而無(wú)須發(fā)送者重發(fā)，發(fā)送者并不知道該信息在傳送 過(guò)程中出現(xiàn)差錯(cuò)了。相應(yīng)的差錯(cuò)控制技術(shù)有兩種：自動(dòng)重發(fā)請(qǐng)求和前向糾錯(cuò)技術(shù)。( 9) 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)令牌訪問(wèn)控制方式：介質(zhì)訪問(wèn)控制方式之一的令牌訪問(wèn)控制方式是一種按 一定順序在各站點(diǎn)傳遞令牌 (Token) 的方法。誰(shuí)

38、得到令牌，誰(shuí)才有發(fā)報(bào)權(quán)。(10)現(xiàn)場(chǎng)總線操作的基本內(nèi)容：總線操作，數(shù)據(jù)傳送，通信請(qǐng)求，尋址，總線仲裁，出錯(cuò) 檢測(cè)，容錯(cuò)，多段總線操作?？偩€仲裁操作和數(shù)據(jù)傳送操作是完全分開(kāi)且并行工作的， 因此總線操作占有權(quán)的交接過(guò)程不 會(huì)耽誤總線操作。( 11)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信的傳輸模式分：基帶傳輸；載波傳輸；寬帶傳輸；異步轉(zhuǎn)移模式ATM。( 12) 計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)一般分為總線型結(jié)構(gòu)、環(huán)形結(jié)構(gòu)、星形結(jié)構(gòu)和樹(shù)形結(jié)構(gòu)等。( 13) 計(jì)算機(jī)樹(shù)形結(jié)構(gòu)是星形結(jié)構(gòu)的擴(kuò)展，樹(shù)形網(wǎng)絡(luò)是分層結(jié)構(gòu)，具有根節(jié)點(diǎn)和分支節(jié)點(diǎn)。 樹(shù)形拓?fù)溥m用于分級(jí)管理和控制系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)正向多元化方向發(fā)展，一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中可以包含多種 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)形式，如全

39、部互聯(lián)結(jié)構(gòu)。( 14) 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)在數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)中，通常采用以下幾種數(shù)據(jù)交換方式：1) 線路交換方式 ，2) 報(bào)文交換方式，3) 報(bào)文分組換式通信的傳輸模式。(15) 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)在載帶傳輸中常用的數(shù)據(jù)方式有：調(diào)幅方式；調(diào)頻方式；調(diào)幅方式。(16) 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)在載帶傳輸中常用的數(shù)據(jù)表示方法有：調(diào)幅方式；調(diào)頻方式；調(diào)幅方式。(17) FCS作用和特點(diǎn)是：現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)將構(gòu)成自動(dòng)化系統(tǒng)的各種傳感器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)及 控制器通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)控制網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系起來(lái)， 通過(guò)網(wǎng)絡(luò)上的信息傳輸來(lái)完成傳統(tǒng)系統(tǒng)中需要硬件連接才能 傳遞的信號(hào)，實(shí)現(xiàn)各設(shè)備之間的協(xié)調(diào)，并實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制?，F(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)既是一個(gè)開(kāi)放的通 信網(wǎng)絡(luò)，又是一個(gè)

40、全分布式的控制系統(tǒng)。3案例( 1 ) 現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備是指位于現(xiàn)場(chǎng)的傳感器、變送器和執(zhí)行器等。這些現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備可以通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線直 接在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)， 相互交換信息。 而在集散控制系統(tǒng)中， 現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備之間是不能直接交換信息的。(2) 現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的基本內(nèi)容包括：以串行通信方式取代傳統(tǒng)的420mA的模擬信號(hào)，一條現(xiàn)場(chǎng)總線可分為眾多的可尋址現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)連接，并且支持底層的現(xiàn)場(chǎng)智能設(shè)備和高層的 系統(tǒng)利用公用傳輸介質(zhì)交換信息。( 3)現(xiàn)場(chǎng)總線是一種用于智能化現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和自動(dòng)化系統(tǒng)的開(kāi)放式、數(shù)字式、雙向串行、多 節(jié)點(diǎn)的通信總線。采用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)可實(shí)現(xiàn)一種具有開(kāi)放式、數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化結(jié)構(gòu)的新型計(jì)算機(jī) 控制系統(tǒng)，即現(xiàn)場(chǎng)總線

41、控制系統(tǒng)( FCS)。( 4)現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)的數(shù)字化信號(hào)傳輸意味著無(wú)論是現(xiàn)場(chǎng)底層傳感器、執(zhí)行器、控制器之間 的信號(hào)傳輸，還是和上層工作站及高速網(wǎng)之間的信息互換，全部使用數(shù)字信號(hào)。( 5) 現(xiàn)場(chǎng)總線能采用兩線制來(lái)實(shí)現(xiàn)供電和通信，并可滿足本質(zhì)安全防爆要求等。(6)現(xiàn)場(chǎng)總線基金會(huì)(FF)體系結(jié)構(gòu)參照ISO/OSI模型，由物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、使用層 和用戶層組成。就可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備的互操作性和可互換性，而且可以做到即插即用。FF現(xiàn)場(chǎng)總線分低速H1總線和高速HSE總線。高速HSE總線適用于過(guò)程控制，高速 HSE總線 適用于先進(jìn)制造技術(shù)。( 7) Profibus 由 3 個(gè)兼容部分組成，即 Profibus-

42、DP 、 Profibus-PA 、 Profibus- FMS 。Profibus-DP 是一種高速低成本通信。 Profibus-PA 是專(zhuān)為過(guò)程自動(dòng)化設(shè)計(jì)，可使傳感器和執(zhí)行 機(jī)構(gòu)連在一根總線網(wǎng)絡(luò)， 并有本征安全規(guī)范。 Profibus-FMS 用于車(chē)間級(jí)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)， 是一個(gè)令牌結(jié) 構(gòu)，實(shí)時(shí)多主網(wǎng)絡(luò)。(8) INTERBUS遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)和本地網(wǎng)絡(luò)工作方式：遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)用于遠(yuǎn)距離傳送數(shù)據(jù)，采用RS-485傳輸，網(wǎng)絡(luò)本身不供電。遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)采用全雙工方式進(jìn)行通信，通信速率為500kps。本地總線網(wǎng)絡(luò)連接到遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)上，網(wǎng)絡(luò)上的總線BT上的BK模塊負(fù)責(zé)將遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為本地網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)。(9) 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織(I

43、SO)的現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)：國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)為信息處理系統(tǒng)制訂 了開(kāi)放式系統(tǒng)互聯(lián)基本參數(shù)模型，簡(jiǎn)稱為OSI。 OSI 將通信任務(wù)劃分為 7 層，即物理層、數(shù) 據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層、會(huì)話層、表示層、使用層。(10) 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)的互聯(lián)分類(lèi)及實(shí)現(xiàn)方法：1)局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)也是常見(jiàn)的一種方式，它們之間的連接可以通過(guò)路由器或者網(wǎng)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)。2）局域網(wǎng) -廣域網(wǎng) -局域網(wǎng)互聯(lián)是指將兩個(gè)分布在不同地理位置的局域網(wǎng)通過(guò)廣域網(wǎng)實(shí)現(xiàn)互 聯(lián)，也可以通過(guò)路由器或者網(wǎng)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)。3）廣域網(wǎng)和廣域網(wǎng)互聯(lián)也可以通過(guò)路由器或者網(wǎng)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)。廣域網(wǎng)是通過(guò)專(zhuān)用的或交換式 的連接將地域分布廣泛的計(jì)算機(jī)或者局域網(wǎng)互聯(lián)的網(wǎng)

44、絡(luò)。（ 11） 計(jì)算機(jī)環(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：在環(huán)形網(wǎng)絡(luò)中，每臺(tái)計(jì)算機(jī)都有一個(gè)入口和出口，它使用電 纜將各臺(tái)計(jì)算機(jī)連接起來(lái)，在環(huán)形網(wǎng)絡(luò)中，各個(gè)節(jié)點(diǎn)通過(guò)點(diǎn)到點(diǎn)通信線路連接成閉合回路。每個(gè) 中繼器都和兩條鏈路相連。這種鏈路是單向的，數(shù)據(jù)在一個(gè)方向上圍繞著環(huán)進(jìn)行循環(huán)。（ 12） 計(jì)算機(jī)星形拓?fù)鋬?yōu)點(diǎn)：配置方便；每個(gè)連接點(diǎn)直接一個(gè)設(shè)備，單個(gè)連接點(diǎn)的故障只 影響一個(gè)設(shè)備，不會(huì)影響全網(wǎng)；集中控制和故障診斷容易，容易檢測(cè)和隔離故障，可方便地將有 故障的節(jié)點(diǎn)從系統(tǒng)中刪除；簡(jiǎn)單的訪問(wèn)協(xié)議，很容易在網(wǎng)絡(luò)中增加新的站點(diǎn)，數(shù)據(jù)的安全性和優(yōu) 先級(jí)容易控制，易實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控。（13）總線的尋址過(guò)程是命令著于一個(gè)或多個(gè)從設(shè)備建立起聯(lián)系的

45、一種總線操作。通常有以 下 3 種尋址方式。 （1）物理尋址； （2）邏輯尋址；（3）廣播尋址（ 14）總線形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是局域網(wǎng)中最主要的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)之一。他將所有計(jì)算機(jī)連接到同一條 總線上?？偩€拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)采用單根傳輸線作為傳輸介質(zhì)，所有站點(diǎn)都通過(guò)相應(yīng)的硬件接口直接連接到 傳輸介質(zhì)上。任何一個(gè)站點(diǎn)發(fā)送的信號(hào)都可以沿著機(jī)制雙向傳遞，而且能被其他所有站點(diǎn)接受?？偩€形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝方便，需要鋪設(shè)的線纜最短，成本低，某個(gè)站點(diǎn)自身的故障一 般不會(huì)影響整個(gè)網(wǎng)絡(luò)。總線拓?fù)涞膬?yōu)點(diǎn)：電纜長(zhǎng)度短，容易布線；可靠性高；易于擴(kuò)充。（ 15） 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交換技術(shù)提供一種交換功能，是數(shù)據(jù)從一個(gè)節(jié)點(diǎn)傳到另一個(gè)節(jié)點(diǎn)， 直至到

46、達(dá)目的地為止。通常把作為信源或信宿的一批設(shè)備成為網(wǎng)絡(luò)站，而將提供中間通信的設(shè)備 稱為節(jié)點(diǎn)。按所用的數(shù)據(jù)傳送技術(shù)劃分， 交換網(wǎng)絡(luò)又可分為電路交換網(wǎng)， 報(bào)文交換網(wǎng)和報(bào)文分組交換網(wǎng)。 （16）計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)虛電路分組交換：在虛電路VC 中，未進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，網(wǎng)絡(luò)的源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)之間先要建立一條邏輯通路。無(wú)論何時(shí)，一個(gè)站都能和任何站建立虛電路。這種傳輸數(shù)據(jù) 的邏輯通路就是虛電路。（ 17） 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)奇偶校驗(yàn)碼定義及分類(lèi)：最簡(jiǎn)單、最實(shí)用的差錯(cuò)校驗(yàn)編碼方法就是奇偶校 驗(yàn)碼。奇偶校驗(yàn)碼是指將數(shù)據(jù)分組，每一組數(shù)據(jù)后附加一個(gè)校驗(yàn)位，使得該數(shù)組數(shù)據(jù)中 1 的個(gè)數(shù) 為偶數(shù)或奇數(shù)。奇數(shù)校驗(yàn)分為 3 種：垂直奇偶校驗(yàn)，水

47、平奇偶校驗(yàn)和水平垂直奇偶校驗(yàn)。第八章 開(kāi)放系統(tǒng)互聯(lián)（ OSI ）參考模型一、學(xué)習(xí)內(nèi)容1 OSI 參考模型2OSI 參考模型中 7 個(gè)層次的關(guān)系和工作原理。 3現(xiàn)場(chǎng)總線通信模型。二、學(xué)習(xí)目的 1了解現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的通信模型知識(shí)。 2理解 OSI 參考模型中 7 個(gè)層次的關(guān)系。 3掌握低 3 層的基本概念、主要功能及其在總線數(shù)據(jù)通信中的作用。三、自我測(cè)試 1名詞（1）鏈路的概念。（2）數(shù)據(jù)鏈路層的差錯(cuò)控制。（3）數(shù)據(jù)鏈路層的透明傳輸。（4）數(shù)據(jù)鏈路層的尋址。（5）網(wǎng)絡(luò)層定義：（ 6）路由選擇。（7）靜態(tài)路由。（ 8）動(dòng)態(tài)路由。2簡(jiǎn)述題（1）ISO/OSI 參考模型為哪 7 層？各層的主要功能是什么？

48、（2）OSI 采用這種層次結(jié)構(gòu)可以帶來(lái)哪些好處？（3）物理層具有哪些作用？（4）常見(jiàn)的物理層信號(hào)線分哪幾類(lèi)？（5）數(shù)據(jù)鏈路控制協(xié)議分類(lèi)？（6）數(shù)據(jù)鏈層的網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備？（7）網(wǎng)卡結(jié)構(gòu)及主要功能？（8）網(wǎng)橋的主要功能。3案例（1）常用的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備有哪些？各自對(duì)應(yīng)OSI 參考模型的哪一層？（2）數(shù)據(jù)鏈路層具有哪些功能？（3）物理層傳輸介質(zhì)分哪幾類(lèi)？在信號(hào)傳輸中是怎樣使用的？（4）常見(jiàn)物理層設(shè)備有哪些？（5）交換機(jī)的基本操作。（6）網(wǎng)絡(luò)層功能：（7）路由選擇算法。（8）路由器功能。四、參考答案：1名詞（1）所謂鏈路就是指數(shù)據(jù)傳輸中任何兩相鄰節(jié)點(diǎn)間的點(diǎn)到點(diǎn)的物理線路 （ 2）差錯(cuò)控制是指在數(shù)據(jù)通信過(guò)程

49、中能檢測(cè)或糾正差錯(cuò)，并將差錯(cuò)限制在盡可能小的允許范圍內(nèi)。差錯(cuò)檢測(cè)可通過(guò)差錯(cuò)控制編碼來(lái)實(shí)現(xiàn)；而差錯(cuò)糾正則通過(guò)差錯(cuò)控制方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。產(chǎn)生差錯(cuò) 主要是在通信線路上噪聲干擾的結(jié)果。根據(jù)噪聲類(lèi)型不同，可將差錯(cuò)分為隨機(jī)錯(cuò)和突發(fā)錯(cuò)。（ 3）數(shù)據(jù)鏈路層的透明傳輸就是指不管所傳數(shù)據(jù)時(shí)什么樣的比特組合，都應(yīng)該能夠在鏈路上傳送。（4）數(shù)據(jù)鏈路層的尋址在多點(diǎn)連接的情況下，保證每一幀都能送到正確的目的站。（5）網(wǎng)絡(luò)層是 OSI 參考模型中的第三層， 是通信子網(wǎng)的最高層。網(wǎng)絡(luò)層關(guān)系到通信子網(wǎng)的運(yùn) 行控制，體現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)使用環(huán)境中資源子網(wǎng)訪問(wèn)通信子網(wǎng)的方式。（ 6）路由選擇也叫路徑選擇， 是指根據(jù)一定的原則和路由選擇算法在多節(jié)點(diǎn)

50、的通信子網(wǎng)中選 擇一條最佳路徑。確定路由選擇的策略稱為路由算法。（7）所謂的靜態(tài)路由是指網(wǎng)絡(luò)管理員根據(jù)其所掌握的網(wǎng)絡(luò)連通信息以手工配置方式創(chuàng)建的路 由表表項(xiàng)。（ 8）動(dòng)態(tài)路由是指路由協(xié)議通過(guò)自主學(xué)習(xí)而獲得的路由信息，通過(guò)在路由器上運(yùn)行路由協(xié)議并進(jìn)行相應(yīng)的路由協(xié)議配置即可保證路由器自動(dòng)生成并維護(hù)正確的路由信息。2簡(jiǎn)述題（1）ISO/OSI 的 7 層參考模型包括：物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層、會(huì)話層、表示 層和使用層。物理層 （physical layer） 主要是處理機(jī)械的、電氣的和過(guò)程的接口，以及物理層下的物理傳 輸介質(zhì)等問(wèn)題。數(shù)據(jù)鏈路層 （data link layer）的主要任務(wù)是

51、加強(qiáng)物理層傳輸原始比特的功能，使之對(duì)網(wǎng)絡(luò)層顯現(xiàn)為一條無(wú)錯(cuò)線路。網(wǎng)絡(luò)層 （network layer） 關(guān)系到子網(wǎng)的運(yùn)行控制，其中一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題是確定分組從源端到目 的端如何選擇路由。傳輸層 （transport layer） 的基本功能是從會(huì)話層接收數(shù)據(jù)，并且在必要時(shí)把它分成較小的 單元，傳遞給網(wǎng)絡(luò)層，并確保到達(dá)對(duì)方的各段信息正確無(wú)誤。會(huì)話層 （Session layer） 允許不同機(jī)器上的用戶建立會(huì)話 （session） 關(guān)系。表示層 （presentation layer） 完成某些特定功能，例如用一種大家一致同意的標(biāo)準(zhǔn)方法對(duì) 數(shù)據(jù)編碼。使用層 （application layer） 包含大

52、量人們普遍需要的協(xié)議。（2）OSI 采用這種層次結(jié)構(gòu)可以帶來(lái)的好處：各層之間是獨(dú)立的；靈活性好；結(jié)構(gòu)上可分 隔開(kāi)；易于實(shí)現(xiàn)和維護(hù)；能促進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)化工作。（ 3）物理層是 OSI 參考模型的最低層，它利用傳輸介質(zhì)為數(shù)據(jù)鏈路層提供物理連接。（4）物理層信號(hào)線按功能可分為數(shù)據(jù)線、 控制線、 定時(shí)線和接地線等。 信號(hào)的傳輸采用單工、 半雙工還是全雙工方式等。（5）數(shù)據(jù)鏈路控制協(xié)議也可分為異步協(xié)議和同步協(xié)議兩類(lèi)。 異步協(xié)議是以字符為獨(dú)立的信息傳輸單位， 在每個(gè)字符的起始處都對(duì)字符內(nèi)的比特實(shí)現(xiàn)同步。 同步協(xié)議是以許多字符或許多比特組織成的數(shù)據(jù)塊幀為傳輸單位的， 在幀的起始處同步。 （ 6）數(shù)據(jù)鏈層的網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)

53、備： 1）網(wǎng)卡； 2）網(wǎng)橋； 3）交換機(jī)。（7）網(wǎng)卡結(jié)構(gòu)：網(wǎng)卡又稱網(wǎng)絡(luò)接口卡，是主機(jī)和網(wǎng)絡(luò)的接口部件，網(wǎng)卡上有收發(fā)器、介質(zhì)訪 問(wèn)控制邏輯和設(shè)備接口。完成的主要功能是：1）控制數(shù)據(jù)傳送、具備串 - 并轉(zhuǎn)換和緩存功能。2）網(wǎng)卡是能發(fā)出和接收數(shù)據(jù)幀、計(jì)算幀檢驗(yàn)序列、執(zhí)行編碼譯碼轉(zhuǎn)換的，以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn) 件數(shù)據(jù)交換的集成電路卡。（8）網(wǎng)橋主要有如下功能：1）在物理上擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)； 2）數(shù)據(jù)過(guò)濾功能； 3）邏輯劃分網(wǎng)絡(luò)的功能；4）數(shù)據(jù)推進(jìn)功能； 5）幀格式轉(zhuǎn)換功能。3案例（ 1）1）物理層使用中繼器 （Repeater） ，通過(guò)復(fù)制位信號(hào)延伸網(wǎng)段長(zhǎng)度2）數(shù)據(jù)鏈路層使用網(wǎng)橋 （bridge） ，在局域網(wǎng)之間存儲(chǔ)

54、或轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀 3）網(wǎng)絡(luò)層使用路由器 （Router） 在不同網(wǎng)絡(luò)間存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)分組信號(hào)4）傳輸層及傳輸層以上，使用網(wǎng)關(guān) （gateway） 進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換，提供更高層次的接口（2）數(shù)據(jù)鏈路層是 OSI參考模型的第2層，數(shù)據(jù)鏈路層是為網(wǎng)絡(luò)層提供服務(wù)的，解決兩個(gè)相 鄰節(jié)點(diǎn)之間的通信問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)相鄰節(jié)點(diǎn)鏈路上無(wú)差錯(cuò)的協(xié)議數(shù)據(jù)單元傳輸。傳送的協(xié)議數(shù)據(jù) 單元稱為數(shù)據(jù)幀。數(shù)據(jù)幀中包含物理地址、控制碼、數(shù)據(jù)及校驗(yàn)碼等信息。在局域網(wǎng)中，數(shù)據(jù)鏈路層又被劃分為邏輯鏈路控制子層和介質(zhì)訪問(wèn)控制子層。數(shù)據(jù)鏈路層采 用了被稱為幀的協(xié)議數(shù)據(jù)單元作為數(shù)據(jù)鏈路層的數(shù)據(jù)傳輸邏輯單元。（ 3）無(wú)論是模擬數(shù)據(jù)傳輸還是數(shù)字傳輸，最普通的傳

55、輸介質(zhì)就是雙絞線。 同軸電纜分為兩類(lèi)：基帶同軸電纜和寬帶同軸電纜。 光纖是光纜的纖芯，光纖由光纖芯、包層和涂覆層 3 部分組成。 無(wú)線傳輸介質(zhì)通過(guò)空間傳輸，不需要架設(shè)或鋪埋地電纜或光纖，給施工帶來(lái)很大方便。目前 常用的無(wú)限傳輸技術(shù)有：微波通信和衛(wèi)星通信。微波通信的載頻通常為 240GHz, 衛(wèi)星通信是微波通信的一種特殊形式，衛(wèi)星通信利用地球同步衛(wèi)星作為中繼來(lái)轉(zhuǎn)發(fā)微波信 號(hào),（ 4）將具備物理上拓展網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍功能的設(shè)備稱為網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備,在物理層通常提供兩種類(lèi)型的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備，即中繼器和集線器,中繼器的主要優(yōu)點(diǎn)是安裝簡(jiǎn)單、 使用方便、價(jià)格相對(duì)低廉,它不僅起到延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)距離的作用， 而且還可以鏈接不同傳輸介質(zhì)的網(wǎng)絡(luò),集線器具有多個(gè)接口，不僅用于集中網(wǎng)絡(luò)連接，而且還可以重發(fā)數(shù)字信號(hào),（ 5）在數(shù)據(jù)通信中，所有的交換設(shè)備都執(zhí)行兩個(gè)基本的操作：1）交換數(shù)據(jù)幀，將從輸入介質(zhì)上收到的數(shù)據(jù)幀發(fā)至相應(yīng)的輸出介質(zhì)上；2）維護(hù)交換操作，構(gòu)造和維護(hù)交換地址表,（ 6）網(wǎng)絡(luò)層是為傳輸層提供服務(wù)的，傳送的協(xié)議數(shù)據(jù)單元成為數(shù)據(jù)包或分組,該層的主要作用是解決如何使數(shù)據(jù)包通過(guò)各節(jié)點(diǎn)傳送的問(wèn)題，即通過(guò)路徑選擇算法將數(shù)據(jù)包送到目的地, 網(wǎng)絡(luò)層提