控制儀表與計(jì)算機(jī)裝置

1、控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目目 錄錄1控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目目 錄錄2一一.計(jì)算機(jī)控制基礎(chǔ)知識(shí)計(jì)算機(jī)控制基礎(chǔ)知識(shí)二二.實(shí)用計(jì)算機(jī)控制技術(shù)實(shí)用計(jì)算機(jī)控制技術(shù)(1)PLC* (2)DCS 面向：小型對(duì)象、大型對(duì)象、大型復(fù)雜對(duì)象面向：小型對(duì)象、大型對(duì)象、大型復(fù)雜對(duì)象三三.網(wǎng)絡(luò)通信、信息集成和利用網(wǎng)絡(luò)通信、信息集成和利用(1)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)(2)工業(yè)以太網(wǎng)工業(yè)以太網(wǎng)(3)多總線(xiàn)系統(tǒng)及信息集成多總線(xiàn)系統(tǒng)及信息集成 控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目目 錄錄3控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置控制儀表

2、和計(jì)算機(jī)控制裝置上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目目 錄錄4控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目目 錄錄5前言前言進(jìn)進(jìn)料料口口出出料料口口H玻璃管液位計(jì)玻璃管液位計(jì) 進(jìn)進(jìn)料料口口執(zhí)執(zhí)行行器器變變送送器器調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)器器控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目目 錄錄6通常安裝通常安裝于控制室于控制室通常安裝通常安裝于于 現(xiàn)場(chǎng)現(xiàn)場(chǎng)控制器(調(diào)節(jié)器)被控對(duì)象測(cè)量變送裝置（檢測(cè)儀表）+SP執(zhí)行器顯示儀表閥門(mén)：調(diào)節(jié)閥、電磁閥、氣動(dòng)蝶閥閥門(mén)：調(diào)節(jié)閥、電磁閥、氣動(dòng)蝶閥泵：開(kāi)關(guān)泵、變頻泵泵：開(kāi)關(guān)泵、變頻泵控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目目

3、錄錄7現(xiàn)場(chǎng)儀表：主要指安裝在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的各種現(xiàn)場(chǎng)儀表：主要指安裝在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的各種變送器變送器、 執(zhí)行器執(zhí)行器及其他及其他測(cè)量?jī)x表測(cè)量?jī)x表。變送器選型變送器選型：量程、安裝方式、材質(zhì)（耐壓、防腐）、防爆：量程、安裝方式、材質(zhì)（耐壓、防腐）、防爆執(zhí)行器選型執(zhí)行器選型：口徑、流量特性、安裝方式、材質(zhì)（耐壓）：口徑、流量特性、安裝方式、材質(zhì)（耐壓）使用使用：零點(diǎn)調(diào)整、量程調(diào)整、零點(diǎn)遷移以及其它日常維護(hù)和維修等：零點(diǎn)調(diào)整、量程調(diào)整、零點(diǎn)遷移以及其它日常維護(hù)和維修等控制室儀表：主要指安裝在控制室內(nèi)的各種控制室儀表：主要指安裝在控制室內(nèi)的各種控制器控制器 （調(diào)節(jié)器）（調(diào)節(jié)器）、顯示儀表等。、顯示儀表等?？刂苾x

4、表和計(jì)算機(jī)控制裝置控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目目 錄錄8進(jìn)進(jìn)料料口口執(zhí)執(zhí)行行器器變變送送器器 進(jìn)進(jìn)料料口口執(zhí)執(zhí)行行器器變變送送器器控制站：數(shù)字調(diào)節(jié)器、控制站：數(shù)字調(diào)節(jié)器、IPC、PLC（可以廣義地理解為帶有（可以廣義地理解為帶有CPU的各種控制設(shè)備）的各種控制設(shè)備）控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目目 錄錄9進(jìn)進(jìn)料料口口執(zhí)執(zhí)行行器器變變送送器器控控制制站站 AIAI、DIDIAOAO、DODO控制站A/D（AI）：模）：模/數(shù)轉(zhuǎn)換（模擬量輸入）數(shù)轉(zhuǎn)換（模擬量輸入）DI ：開(kāi)關(guān)量輸入（數(shù)字量輸入）：開(kāi)關(guān)量輸入（數(shù)字量輸入）D/A（AO）：數(shù)）：數(shù)/模

5、轉(zhuǎn)換（模擬量輸出）模轉(zhuǎn)換（模擬量輸出）DO ：開(kāi)關(guān)量輸出（數(shù)字量輸出）：開(kāi)關(guān)量輸出（數(shù)字量輸出）控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目目 錄錄10I/O模塊模塊控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目目 錄錄11管理層管理層控制層控制層現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層操作站操作站控制站控制站I/O系統(tǒng)系統(tǒng)高級(jí)控制器高級(jí)控制器數(shù)據(jù)服務(wù)器數(shù)據(jù)服務(wù)器WEB服務(wù)器服務(wù)器管理計(jì)算機(jī)管理計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器服務(wù)器Internet/IntranetEthernetEthernet/專(zhuān)用總線(xiàn)專(zhuān)用總線(xiàn)網(wǎng)關(guān)網(wǎng)關(guān)FF、ProfiBus等現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)等現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)典型的計(jì)算機(jī)控制

6、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖典型的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目目 錄錄12內(nèi)內(nèi) 涵涵：生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化* * *（過(guò)程控制、優(yōu)化控制（過(guò)程控制、優(yōu)化控制） 信息管理自動(dòng)化信息管理自動(dòng)化( +( +客戶(hù)管理、物流管理客戶(hù)管理、物流管理，這是今后，這是今后的發(fā)展方向的發(fā)展方向) ) （即計(jì)算機(jī)綜合自動(dòng)化）（即計(jì)算機(jī)綜合自動(dòng)化）重重 要要 性性：是實(shí)現(xiàn)安全、高效、優(yōu)質(zhì)、低耗生產(chǎn)的基本條件和重是實(shí)現(xiàn)安全、高效、優(yōu)質(zhì)、低耗生產(chǎn)的基本條件和重 要保證，是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中不可替代的要保證，是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中不可替代的神經(jīng)中樞神經(jīng)中樞。 相關(guān)技術(shù)相關(guān)技術(shù)

7、：涉及計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、檢測(cè)和傳感技術(shù)、涉及計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、檢測(cè)和傳感技術(shù)、先進(jìn)控制技術(shù)、智能儀表技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)等。先進(jìn)控制技術(shù)、智能儀表技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)等。 發(fā)展過(guò)程發(fā)展過(guò)程：直接數(shù)字量控制（直接數(shù)字量控制（DDCDDC） 集中型計(jì)算機(jī)控制集中型計(jì)算機(jī)控制 分布式計(jì)算機(jī)控制（分布式計(jì)算機(jī)控制（DCSDCS） 現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)（工現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)（工業(yè)以太網(wǎng)）控制業(yè)以太網(wǎng)）控制 ？控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目目 錄錄136.1 計(jì)算機(jī)控制概述計(jì)算機(jī)控制概述 6.2 網(wǎng)絡(luò)通信基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)通信基礎(chǔ)6.3 開(kāi)放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型開(kāi)放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型6.4 TC

8、P/IP協(xié)議協(xié)議 控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目目 錄錄14調(diào)節(jié)器被控對(duì)象測(cè)量變送裝置+SP執(zhí)行器4 420mA20mA4 420mA20mA控制器被控對(duì)象測(cè)量變送裝置+SP執(zhí)行器4 420mA20mA4 420mA20mAD/AA/D數(shù)字信號(hào)數(shù)字信號(hào)例如例如 420mA 信號(hào)經(jīng)信號(hào)經(jīng)12位位A/D轉(zhuǎn)換以后的結(jié)果為轉(zhuǎn)換以后的結(jié)果為040954 mA輸入輸入0000 0000 000020mA輸入輸入1111 1111 111112mA輸入輸入？.1什么是計(jì)算機(jī)控制什么是計(jì)算機(jī)控制典型單回路控制系統(tǒng)方塊圖典型單回路控制系統(tǒng)方塊圖控制儀表和計(jì)算機(jī)

9、控制裝置控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目目 錄錄15工作過(guò)程工作過(guò)程控制器被控對(duì)象測(cè)量變送裝置+SP執(zhí)行器4 420mA20mA4 420mA20mAD/AA/D工作過(guò)程：工作過(guò)程：數(shù)據(jù)采集：數(shù)據(jù)采集：實(shí)時(shí)檢測(cè)來(lái)自于測(cè)量變送裝置的被控變量瞬時(shí)值； 控制決策：控制決策：根據(jù)采集到的被控變量按一定的控制規(guī)律進(jìn)行分析和處理，決定控制行為，產(chǎn)生控制信號(hào)；如PID運(yùn)算 控制輸出：控制輸出：根據(jù)控制決策實(shí)時(shí)地向執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出控制信號(hào)，完成控制任務(wù)。 控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目目 錄錄16過(guò)程輸入輸出設(shè)備外部設(shè)備主機(jī)系統(tǒng)CPURAMROMCRT通訊接口人機(jī)接口

10、打印機(jī)其它系統(tǒng)總線(xiàn)模擬量輸入（AI）模擬量輸出（AO）開(kāi)關(guān)量輸入（DI）開(kāi)關(guān)量輸入（DO）測(cè)量變送器執(zhí)行器電氣開(kāi)關(guān)電氣開(kāi)關(guān)被控生產(chǎn)對(duì)象常規(guī)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)常規(guī)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)I/O系統(tǒng)系統(tǒng)（模塊或卡件）（模塊或卡件）現(xiàn)場(chǎng)儀表現(xiàn)場(chǎng)儀表被控被控對(duì)象對(duì)象硬件組成硬件組成控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目目 錄錄17系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件支持軟件支持軟件應(yīng)用軟件應(yīng)用軟件系統(tǒng)軟件包括操作系統(tǒng)、引導(dǎo)程序、調(diào)度執(zhí)行程序等，它是系統(tǒng)軟件包括操作系統(tǒng)、引導(dǎo)程序、調(diào)度執(zhí)行程序等，它是支持軟件及各種應(yīng)用軟件的最基礎(chǔ)的運(yùn)行平臺(tái)。支持軟件及各種應(yīng)用軟件的最基礎(chǔ)的運(yùn)行平臺(tái)。如：如：WindowsWindow

11、s操作系統(tǒng)、操作系統(tǒng)、UnixUnix操作系統(tǒng)等都屬于系統(tǒng)軟件。操作系統(tǒng)等都屬于系統(tǒng)軟件。 它運(yùn)行在系統(tǒng)軟件的平臺(tái)上，是用于開(kāi)發(fā)應(yīng)用軟件的軟件。它運(yùn)行在系統(tǒng)軟件的平臺(tái)上，是用于開(kāi)發(fā)應(yīng)用軟件的軟件。例如：匯編語(yǔ)言、高級(jí)語(yǔ)言、通信網(wǎng)絡(luò)軟件、組態(tài)軟件等。例如：匯編語(yǔ)言、高級(jí)語(yǔ)言、通信網(wǎng)絡(luò)軟件、組態(tài)軟件等。對(duì)于設(shè)計(jì)人員來(lái)說(shuō)，需要了解并學(xué)會(huì)使用相應(yīng)的支持軟件，對(duì)于設(shè)計(jì)人員來(lái)說(shuō)，需要了解并學(xué)會(huì)使用相應(yīng)的支持軟件，能夠根據(jù)系統(tǒng)要求編制開(kāi)發(fā)所需要應(yīng)用軟件。不同系統(tǒng)的支能夠根據(jù)系統(tǒng)要求編制開(kāi)發(fā)所需要應(yīng)用軟件。不同系統(tǒng)的支持軟件會(huì)有所不同持軟件會(huì)有所不同 應(yīng)用軟件是系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員針對(duì)特定要求而編制的控制和管理應(yīng)用軟

12、件是系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員針對(duì)特定要求而編制的控制和管理程序。程序。不同控制設(shè)備的應(yīng)用軟件所具備的功能是不同的。不同控制設(shè)備的應(yīng)用軟件所具備的功能是不同的。軟件組成軟件組成控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目目 錄錄18 1. 1. 可靠性可靠性2. 2. 可維護(hù)性可維護(hù)性3. 3. 實(shí)時(shí)性實(shí)時(shí)性4. 4. 性能價(jià)格比性能價(jià)格比控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目目 錄錄 可靠性可靠性 定義：產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成規(guī)定功能的能力。定義：產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成規(guī)定功能的能力。它通常用它通常用概率概率來(lái)

13、表示來(lái)表示 (1)(1)可靠性指標(biāo)可靠性指標(biāo)可靠度可靠度單個(gè)零件、設(shè)備的可靠度單個(gè)零件、設(shè)備的可靠度在規(guī)定的環(huán)境溫度、濕度、振動(dòng)和在規(guī)定的環(huán)境溫度、濕度、振動(dòng)和使用方法及維護(hù)措施等條件下，在規(guī)定的工作期限內(nèi)，設(shè)備無(wú)故障地發(fā)使用方法及維護(hù)措施等條件下，在規(guī)定的工作期限內(nèi)，設(shè)備無(wú)故障地發(fā)揮規(guī)定功能（應(yīng)具備的技術(shù)指標(biāo)）的概率。揮規(guī)定功能（應(yīng)具備的技術(shù)指標(biāo)）的概率。例如：在例如：在100100只晶體管中有只晶體管中有9595只在上述規(guī)定條件下使用未出現(xiàn)故障，只在上述規(guī)定條件下使用未出現(xiàn)故障， 則其可靠度則其可靠度R R0.950.95 樣本越高，所得可靠度的準(zhǔn)確性就越高樣本越高，所得可靠度的準(zhǔn)確性就越

14、高控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目目 錄錄20(1)(1)可靠性指標(biāo)可靠性指標(biāo)可靠度可靠度系統(tǒng)的可靠度系統(tǒng)的可靠度除了與構(gòu)成系統(tǒng)的子系統(tǒng)或元器件的可靠度有關(guān)，除了與構(gòu)成系統(tǒng)的子系統(tǒng)或元器件的可靠度有關(guān)，還與系統(tǒng)的構(gòu)成方式有關(guān)：還與系統(tǒng)的構(gòu)成方式有關(guān)：串聯(lián)連接串聯(lián)連接和和并聯(lián)連接并聯(lián)連接是兩種典型的連接方式。是兩種典型的連接方式。 R1RnR1Rnn個(gè)串連子系統(tǒng)n個(gè)并聯(lián)子系統(tǒng)a. 串連系統(tǒng) b. 并聯(lián)系統(tǒng)如果分析的是如果分析的是斷路失效斷路失效，則：，則：串聯(lián)系統(tǒng)串聯(lián)系統(tǒng)中只要有一個(gè)子系統(tǒng)失效，系統(tǒng)就會(huì)失效中只要有一個(gè)子系統(tǒng)失效，系統(tǒng)就會(huì)失效并聯(lián)系統(tǒng)并聯(lián)系統(tǒng)中全

15、部子系統(tǒng)發(fā)生故障，系統(tǒng)才出現(xiàn)故障中全部子系統(tǒng)發(fā)生故障，系統(tǒng)才出現(xiàn)故障nRRRR21串)1 ()1 ()1 (121nRRRR并R1=R2=0.9， R并0.99R1=R2=0.99，R并0.9999控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目目 錄錄21( (1)1)可靠性指標(biāo)可靠性指標(biāo)平均無(wú)故障工作時(shí)間平均無(wú)故障工作時(shí)間MTBFMTBF( (* *) )(mean time between failures)(mean time between failures)MTBFMTBF指設(shè)備在相鄰兩次故障的間隔內(nèi)正常工作的平均時(shí)間指設(shè)備在相鄰兩次故障的間隔內(nèi)正常工作的平均時(shí)間

16、 平均故障修復(fù)時(shí)間平均故障修復(fù)時(shí)間MTTRMTTR(mean time to repair )(mean time to repair ) ntMTBFnii1MTTRMTTR指設(shè)備出現(xiàn)故障以后經(jīng)過(guò)維修恢復(fù)并重新投入運(yùn)行所需要的平均時(shí)間指設(shè)備出現(xiàn)故障以后經(jīng)過(guò)維修恢復(fù)并重新投入運(yùn)行所需要的平均時(shí)間 ntMTTRnii1控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目目 錄錄22(2)(2)提高可靠性的主要措施提高可靠性的主要措施控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目目 錄錄 可維護(hù)性可維護(hù)性 控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置控制儀表和計(jì)算機(jī)

17、控制裝置上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目目 錄錄 實(shí)時(shí)性實(shí)時(shí)性 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性是指被控信號(hào)的輸入、運(yùn)算和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性是指被控信號(hào)的輸入、運(yùn)算和輸出都要在一定的時(shí)間內(nèi)完成，并能根據(jù)生產(chǎn)工況的變輸出都要在一定的時(shí)間內(nèi)完成，并能根據(jù)生產(chǎn)工況的變化進(jìn)行及時(shí)的處理，亦即系統(tǒng)對(duì)被控信號(hào)的變化具有足化進(jìn)行及時(shí)的處理，亦即系統(tǒng)對(duì)被控信號(hào)的變化具有足夠快的響應(yīng)速度，不丟失信息，不延誤操作。夠快的響應(yīng)速度，不丟失信息，不延誤操作?？刂苾x表和計(jì)算機(jī)控制裝置控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目目 錄錄2 性能價(jià)格比性能價(jià)格比 控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置

18、上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目目 錄錄26 1. 直接數(shù)字量控制直接數(shù)字量控制（Direct Digital ControlDDC）2. 集中型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)集中型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)3. 集散控制系統(tǒng)集散控制系統(tǒng)（Distributed Control SystemDCS）4. 現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)控制系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)控制系統(tǒng)（Fieldbus Control SystemFCS）控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目目 錄錄2 直接數(shù)字量控制直接數(shù)字量控制用一臺(tái)計(jì)算機(jī)取代一組模擬調(diào)節(jié)用一臺(tái)計(jì)算機(jī)取代一組模擬調(diào)節(jié)器，構(gòu)成閉環(huán)控制回路，用數(shù)字器，構(gòu)成閉環(huán)控制回路，用數(shù)字控制技術(shù)簡(jiǎn)單地

19、取代模擬控制技控制技術(shù)簡(jiǎn)單地取代模擬控制技術(shù)。術(shù)。過(guò)程控制計(jì)算機(jī)SPAI、DIAO、DO 檢測(cè)儀表 執(zhí)行器 被控過(guò)程（對(duì)象） 計(jì)算靈活，精度高，它不僅能實(shí)現(xiàn)典型的計(jì)算靈活，精度高，它不僅能實(shí)現(xiàn)典型的PIDPID控制規(guī)律，還可控制規(guī)律，還可以分時(shí)處理多個(gè)控制回路。此外，此以分時(shí)處理多個(gè)控制回路。此外，此DDCDDC也很快發(fā)展到也很快發(fā)展到PIDPID以以外的多種復(fù)雜控制。外的多種復(fù)雜控制。當(dāng)時(shí)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的價(jià)格昂貴，計(jì)算機(jī)運(yùn)算速度不能滿(mǎn)足快速當(dāng)時(shí)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的價(jià)格昂貴，計(jì)算機(jī)運(yùn)算速度不能滿(mǎn)足快速過(guò)程實(shí)時(shí)控制的需求。過(guò)程實(shí)時(shí)控制的需求?？刂苾x表和計(jì)算機(jī)控制裝置控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下

20、頁(yè)目目 錄錄2 集中型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)集中型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)由于當(dāng)時(shí)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的體積龐大，價(jià)格非常昂貴，為了使計(jì)由于當(dāng)時(shí)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的體積龐大，價(jià)格非常昂貴，為了使計(jì)算機(jī)控制能與常規(guī)儀表控制相競(jìng)爭(zhēng)，企圖用一臺(tái)計(jì)算機(jī)來(lái)控制算機(jī)控制能與常規(guī)儀表控制相競(jìng)爭(zhēng)，企圖用一臺(tái)計(jì)算機(jī)來(lái)控制盡可能多的控制回路。盡可能多的控制回路。CRT、鍵盤(pán)過(guò)程控制計(jì)算機(jī)AIDIAODO 被控過(guò)程（對(duì)象）被控變量操作變量輸入子系統(tǒng)輸出子系統(tǒng)集中型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)原理圖控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目目 錄錄29優(yōu)越性：優(yōu)越性： 從表面上看從表面上看信息集中，集中型計(jì)算機(jī)控制可以實(shí)信

21、息集中，集中型計(jì)算機(jī)控制可以實(shí)現(xiàn)先進(jìn)控制、聯(lián)鎖控制等各種更復(fù)雜控制功能；便于實(shí)現(xiàn)先進(jìn)控制、聯(lián)鎖控制等各種更復(fù)雜控制功能；便于實(shí)現(xiàn)優(yōu)化控制和優(yōu)化生產(chǎn)。現(xiàn)優(yōu)化控制和優(yōu)化生產(chǎn)。問(wèn)問(wèn) 題：題：由于當(dāng)時(shí)計(jì)算機(jī)總體性能低，運(yùn)算速度慢，容量小，利由于當(dāng)時(shí)計(jì)算機(jī)總體性能低，運(yùn)算速度慢，容量小，利用一臺(tái)計(jì)算機(jī)控制成很多個(gè)回路用一臺(tái)計(jì)算機(jī)控制成很多個(gè)回路容易出現(xiàn)負(fù)荷過(guò)載容易出現(xiàn)負(fù)荷過(guò)載，而，而且控制的集中也直接導(dǎo)致且控制的集中也直接導(dǎo)致危險(xiǎn)的集中危險(xiǎn)的集中，高度的集中使系，高度的集中使系統(tǒng)變得十分統(tǒng)變得十分“脆弱脆弱”。在當(dāng)時(shí)，集中型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)不僅沒(méi)有給工業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)明顯的在當(dāng)時(shí)，集中型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)不僅沒(méi)有給

22、工業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)明顯的好處，反而可能?chē)?yán)重影響正常生產(chǎn)，因此這種危險(xiǎn)集中的系統(tǒng)結(jié)好處，反而可能?chē)?yán)重影響正常生產(chǎn)，因此這種危險(xiǎn)集中的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)很難為生產(chǎn)過(guò)程所接受，曾一度陷入困境。構(gòu)很難為生產(chǎn)過(guò)程所接受，曾一度陷入困境?？刂苾x表和計(jì)算機(jī)控制裝置控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目目 錄錄30 集散控制系統(tǒng)集散控制系統(tǒng)(1)(1)不能采取控制回路高度集中的設(shè)計(jì)思想，需要把控制功能分不能采取控制回路高度集中的設(shè)計(jì)思想，需要把控制功能分散到若干個(gè)控制站實(shí)現(xiàn)，以提高系統(tǒng)的可靠性；散到若干個(gè)控制站實(shí)現(xiàn)，以提高系統(tǒng)的可靠性；(2)(2)考慮到整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程的整體性，各個(gè)控制系統(tǒng)（回路）的運(yùn)考慮到整

23、個(gè)生產(chǎn)過(guò)程的整體性，各個(gè)控制系統(tǒng)（回路）的運(yùn)行應(yīng)當(dāng)服從工業(yè)生產(chǎn)管理的總體目標(biāo)。行應(yīng)當(dāng)服從工業(yè)生產(chǎn)管理的總體目標(biāo)。根本特征根本特征: :和和控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目目 錄錄31DCSDCS的功能層次的功能層次通常分為：通常分為：各級(jí)從各級(jí)從“上級(jí)上級(jí)”獲取指獲取指示，從示，從“下級(jí)下級(jí)”獲取信息，產(chǎn)生對(duì)獲取信息，產(chǎn)生對(duì)“下級(jí)下級(jí)”的控制。的控制。 直接控制直接控制經(jīng)營(yíng)經(jīng)營(yíng)管理管理生產(chǎn)管理生產(chǎn)管理過(guò)程管理過(guò)程管理連續(xù)過(guò)程連續(xù)過(guò)程 間歇過(guò)程間歇過(guò)程 離散過(guò)程離散過(guò)程經(jīng)營(yíng)管理級(jí)居于工廠(chǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的最經(jīng)營(yíng)管理級(jí)居于工廠(chǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的最高一層，負(fù)責(zé)全廠(chǎng)廣泛的工程、經(jīng)

24、濟(jì)高一層，負(fù)責(zé)全廠(chǎng)廣泛的工程、經(jīng)濟(jì)、商務(wù)、人事以及其它的工作。如：、商務(wù)、人事以及其它的工作。如：市場(chǎng)分析、銷(xiāo)售和生產(chǎn)計(jì)劃市場(chǎng)分析、銷(xiāo)售和生產(chǎn)計(jì)劃過(guò)程管理級(jí)主要功能包括回路過(guò)程管理級(jí)主要功能包括回路組態(tài)、優(yōu)化控制、性能監(jiān)視、組態(tài)、優(yōu)化控制、性能監(jiān)視、故障監(jiān)測(cè)、記錄、報(bào)警故障監(jiān)測(cè)、記錄、報(bào)警生產(chǎn)管理主要完成生產(chǎn)規(guī)劃，生產(chǎn)監(jiān)生產(chǎn)管理主要完成生產(chǎn)規(guī)劃，生產(chǎn)監(jiān)視，根據(jù)用戶(hù)訂單、庫(kù)存、能耗約束視，根據(jù)用戶(hù)訂單、庫(kù)存、能耗約束、能耗需求等指標(biāo)進(jìn)行生產(chǎn)調(diào)度。在、能耗需求等指標(biāo)進(jìn)行生產(chǎn)調(diào)度。在許多許多DCSDCS中，這級(jí)就充當(dāng)最高管理層中，這級(jí)就充當(dāng)最高管理層。直接控制級(jí)主要功能包括現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采直接控制級(jí)主要功

25、能包括現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集、過(guò)程監(jiān)視、故障診斷，控制輸出集、過(guò)程監(jiān)視、故障診斷，控制輸出、安全性能和冗余性能的實(shí)施、安全性能和冗余性能的實(shí)施控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目目 錄錄32 DCS的發(fā)展過(guò)程的發(fā)展過(guò)程劃分劃分起始時(shí)間起始時(shí)間主要特征主要特征119751975年年Honeywell公司推出了世界上第一套公司推出了世界上第一套DCS系系統(tǒng)統(tǒng)TDC-2000，技術(shù)特征是，技術(shù)特征是集散集散。 280年代初年代初技術(shù)特征是引入局域網(wǎng)技術(shù)特征是引入局域網(wǎng)LANLAN 380年代末期年代末期90年代初年代初技術(shù)特征是技術(shù)特征是管控一體化管控一體化 490年代中期年代中

26、期主要強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)的開(kāi)放性，特別是通信機(jī)制的主要強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)的開(kāi)放性，特別是通信機(jī)制的開(kāi)放性開(kāi)放性和標(biāo)準(zhǔn)化和標(biāo)準(zhǔn)化。 總結(jié)：早期總結(jié)：早期DCS的重點(diǎn)在于控制，的重點(diǎn)在于控制，DCS以以“分散分散”作為關(guān)鍵字，但現(xiàn)代作為關(guān)鍵字，但現(xiàn)代發(fā)展更著重于系統(tǒng)信息綜合管理，今后發(fā)展更著重于系統(tǒng)信息綜合管理，今后“綜合綜合”又將成為其關(guān)鍵又將成為其關(guān)鍵字，向?qū)崿F(xiàn)控制體系、運(yùn)行體系、計(jì)劃體系、管理體系的綜合自字，向?qū)崿F(xiàn)控制體系、運(yùn)行體系、計(jì)劃體系、管理體系的綜合自動(dòng)化方向發(fā)展，通過(guò)由網(wǎng)絡(luò)（局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)）或者串、并行通動(dòng)化方向發(fā)展，通過(guò)由網(wǎng)絡(luò)（局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)）或者串、并行通信實(shí)現(xiàn)設(shè)備互連和資源網(wǎng)絡(luò)化共享，實(shí)施從最底

27、層的實(shí)時(shí)控制、信實(shí)現(xiàn)設(shè)備互連和資源網(wǎng)絡(luò)化共享，實(shí)施從最底層的實(shí)時(shí)控制、優(yōu)化控制上升到生產(chǎn)調(diào)度、經(jīng)營(yíng)管理，以至最高層的戰(zhàn)略決策，優(yōu)化控制上升到生產(chǎn)調(diào)度、經(jīng)營(yíng)管理，以至最高層的戰(zhàn)略決策，形成一個(gè)具有柔性的高度自動(dòng)化的管控一體化系統(tǒng)。形成一個(gè)具有柔性的高度自動(dòng)化的管控一體化系統(tǒng)。 控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目目 錄錄3 現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)控制系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)控制系統(tǒng)傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖樸素意義上的樸素意義上的 FCSFCS結(jié)構(gòu)示意圖結(jié)構(gòu)示意圖 控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目目 錄錄34

28、是連接智能現(xiàn)場(chǎng)裝置和自動(dòng)化系統(tǒng)的數(shù)字式、雙向傳輸、多分支是連接智能現(xiàn)場(chǎng)裝置和自動(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)。結(jié)構(gòu)的通信網(wǎng)絡(luò)。 支持雙向、多節(jié)點(diǎn)、總線(xiàn)式的支持雙向、多節(jié)點(diǎn)、總線(xiàn)式的通訊通訊雙向數(shù)據(jù)通信能力避免了反復(fù)進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)通信能力避免了反復(fù)進(jìn)行A/DA/D、D/AD/A的轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)換 把控制任務(wù)下移到現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，以實(shí)現(xiàn)測(cè)量控制一體化把控制任務(wù)下移到現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，以實(shí)現(xiàn)測(cè)量控制一體化 已成為全世界范圍自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展的熱點(diǎn)已成為全世界范圍自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展的熱點(diǎn)涉及整個(gè)自動(dòng)化和儀表的工業(yè)涉及整個(gè)自動(dòng)化和儀表的工業(yè)“革命革命” ” 控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置上頁(yè)上頁(yè)下

29、頁(yè)下頁(yè)目目 錄錄35隨著局域網(wǎng)、隨著局域網(wǎng)、InternetInternet、ITIT技術(shù)迅速發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)迅速發(fā)展，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)向集成化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化、信息化發(fā)控制系統(tǒng)向集成化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化、信息化發(fā)展成為一種趨勢(shì)展成為一種趨勢(shì) 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)向網(wǎng)絡(luò)化、網(wǎng)絡(luò)扁平化方向發(fā)展向網(wǎng)絡(luò)化、網(wǎng)絡(luò)扁平化方向發(fā)展 系統(tǒng)功能系統(tǒng)功能向綜合化方向發(fā)展向綜合化方向發(fā)展 系統(tǒng)設(shè)備系統(tǒng)設(shè)備向多樣化方向發(fā)展向多樣化方向發(fā)展 控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目目 錄錄366.2 網(wǎng)絡(luò)通信基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)通信基礎(chǔ)1.2.1 什么是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)？（略）什么是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)？（略）1.2.2 計(jì)算

30、機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展（略）計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展（略）1.2.3 網(wǎng)絡(luò)通信的基本概念網(wǎng)絡(luò)通信的基本概念1.2.4 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)1.2.5 網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目目 錄錄37 模擬信號(hào)是一個(gè)連續(xù)的物理量模擬信號(hào)是一個(gè)連續(xù)的物理量 數(shù)字信號(hào)是利用不連續(xù)的物理狀態(tài)來(lái)表示數(shù)據(jù)，最簡(jiǎn)數(shù)字信號(hào)是利用不連續(xù)的物理狀態(tài)來(lái)表示數(shù)據(jù)，最簡(jiǎn)單的是二進(jìn)制數(shù)單的是二進(jìn)制數(shù)“1”和和“0”，通過(guò)高，通過(guò)高/低電平來(lái)表示。低電平來(lái)表示。 Tc101100時(shí)鐘數(shù)據(jù)Tc控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目目 錄錄38

31、并行傳輸：數(shù)據(jù)的各個(gè)位同時(shí)傳輸，可以并行傳輸：數(shù)據(jù)的各個(gè)位同時(shí)傳輸，可以字字或或字節(jié)字節(jié)為單位并行進(jìn)行為單位并行進(jìn)行 速度快、通信線(xiàn)多、成本高速度快、通信線(xiàn)多、成本高 不宜遠(yuǎn)距離通信不宜遠(yuǎn)距離通信串行傳輸：數(shù)據(jù)的各個(gè)位逐位傳輸串行傳輸：數(shù)據(jù)的各個(gè)位逐位傳輸 速度較并行傳輸慢、通信線(xiàn)少（一般速度較并行傳輸慢、通信線(xiàn)少（一般24根）、成本低根）、成本低 適宜遠(yuǎn)距離通信適宜遠(yuǎn)距離通信 幾乎所有的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)均采用串行數(shù)據(jù)通信幾乎所有的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)均采用串行數(shù)據(jù)通信控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目目 錄錄39單工通信：數(shù)據(jù)只有一個(gè)方向的通信，沒(méi)有反方向的交互單工通

32、信：數(shù)據(jù)只有一個(gè)方向的通信，沒(méi)有反方向的交互 如計(jì)算機(jī)與鍵盤(pán)的通信如計(jì)算機(jī)與鍵盤(pán)的通信 控制系統(tǒng)中應(yīng)用極少控制系統(tǒng)中應(yīng)用極少半雙工通信：雙方可以交互數(shù)據(jù)，但不在同時(shí)半雙工通信：雙方可以交互數(shù)據(jù)，但不在同時(shí) 控制簡(jiǎn)單、可靠、成本低控制簡(jiǎn)單、可靠、成本低 控制系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛（只需控制系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛（只需2根通信線(xiàn)即可）根通信線(xiàn)即可）全雙工通信：雙方可以交互數(shù)據(jù)，可以在同時(shí)全雙工通信：雙方可以交互數(shù)據(jù)，可以在同時(shí) 控制相對(duì)復(fù)雜、效率高、成本較高，需要控制相對(duì)復(fù)雜、效率高、成本較高，需要2個(gè)信道個(gè)信道 控制系統(tǒng)中應(yīng)用較廣泛控制系統(tǒng)中應(yīng)用較廣泛 至少需要至少需要3根通信線(xiàn)（其中根通信線(xiàn)（其中1根為地共用

33、），或根為地共用），或4根根控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目目 錄錄40波特率：波特率： 指單位時(shí)間內(nèi)傳輸?shù)男畔⒘?，單位通常用指單位時(shí)間內(nèi)傳輸?shù)男畔⒘?，單位通常用“位位bit”表示表示 也可以用也可以用“字節(jié)字節(jié)”表示表示 例如：例如：ProfibusPA的波特率位的波特率位31.25kbps ProfibusDP的最大波特率位的最大波特率位12Mbps誤碼率：錯(cuò)誤碼元（誤碼率：錯(cuò)誤碼元（1個(gè)二進(jìn)制位）數(shù)與傳送碼元數(shù)之比個(gè)二進(jìn)制位）數(shù)與傳送碼元數(shù)之比 工業(yè)用通信網(wǎng)絡(luò)一般要求誤碼率在工業(yè)用通信網(wǎng)絡(luò)一般要求誤碼率在105109，甚至更小，甚至更小控制儀表和計(jì)算機(jī)控

34、制裝置控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目目 錄錄41基帶傳輸基帶傳輸：按照數(shù)字波形的原樣直接在信道上傳輸，數(shù)字信號(hào)幾乎要占有：按照數(shù)字波形的原樣直接在信道上傳輸，數(shù)字信號(hào)幾乎要占有整個(gè)頻帶，終端設(shè)備把數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成電整個(gè)頻帶，終端設(shè)備把數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成電(光光)脈沖信號(hào)時(shí)，以脈沖信號(hào)時(shí)，以“位位”流為基本形式傳輸?；鶐ЬW(wǎng)介質(zhì)便宜（雙絞線(xiàn)、同軸電纜、光線(xiàn)等），流為基本形式傳輸?；鶐ЬW(wǎng)介質(zhì)便宜（雙絞線(xiàn)、同軸電纜、光線(xiàn)等），速度較高（速度較高（110Mbps），傳輸距離不宜過(guò)遠(yuǎn)（因信號(hào)衰減容易發(fā)生），傳輸距離不宜過(guò)遠(yuǎn)（因信號(hào)衰減容易發(fā)生畸變）。絕大多數(shù)局域網(wǎng)（包括控制局域網(wǎng)）都采用基帶傳輸?；?/p>

35、變）。絕大多數(shù)局域網(wǎng)（包括控制局域網(wǎng)）都采用基帶傳輸?；鶐鬏斝枰獙?duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行編碼，常用的數(shù)據(jù)編碼手段有：基帶傳輸需要對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行編碼，常用的數(shù)據(jù)編碼手段有： 非歸零碼非歸零碼NRZ、曼徹斯特編碼、差動(dòng)曼徹斯特編碼、曼徹斯特編碼、差動(dòng)曼徹斯特編碼頻帶傳輸頻帶傳輸：也稱(chēng)為載波傳輸，是一種采用調(diào)制、解調(diào)技術(shù)的傳輸形式。在：也稱(chēng)為載波傳輸，是一種采用調(diào)制、解調(diào)技術(shù)的傳輸形式。在發(fā)送端，將代表數(shù)據(jù)的二進(jìn)制發(fā)送端，將代表數(shù)據(jù)的二進(jìn)制“1”和和“0”，調(diào)制變換成具有一定頻帶，調(diào)制變換成具有一定頻帶范圍的模擬信號(hào)；在接收方通過(guò)解調(diào)進(jìn)行反變換。采用模擬信號(hào)傳送范圍的模擬信號(hào)；在接收方通過(guò)解調(diào)進(jìn)行反變換。采

36、用模擬信號(hào)傳送數(shù)據(jù)時(shí)，通常只占有限的頻帶寬度。數(shù)字信號(hào)調(diào)制稱(chēng)為數(shù)據(jù)時(shí)，通常只占有限的頻帶寬度。數(shù)字信號(hào)調(diào)制稱(chēng)為“鍵控鍵控”調(diào)制方式主要有：幅度鍵控調(diào)制方式主要有：幅度鍵控(ASK)、頻移鍵控、頻移鍵控(FSK)、相移鍵控、相移鍵控(PSK)寬帶傳輸寬帶傳輸：適用于傳輸影像、語(yǔ)音信息：適用于傳輸影像、語(yǔ)音信息(不適于工控網(wǎng)絡(luò)不適于工控網(wǎng)絡(luò))控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目目 錄錄42 多用于字符傳輸，一個(gè)典型的異步通信過(guò)程是多用于字符傳輸，一個(gè)典型的異步通信過(guò)程是: : * * * *起始位若干數(shù)據(jù)位校驗(yàn)位若干停止位 因?yàn)楫惒絺鬏數(shù)臄?shù)據(jù)不知道什么時(shí)候到達(dá)，為防止

37、信息丟失，每一次信因?yàn)楫惒絺鬏數(shù)臄?shù)據(jù)不知道什么時(shí)候到達(dá)，為防止信息丟失，每一次信息傳輸都包含若干起始位。異步傳輸?shù)男瘦^前者低。如傳輸息傳輸都包含若干起始位。異步傳輸?shù)男瘦^前者低。如傳輸1 1個(gè)字符需要個(gè)字符需要8 8個(gè)位，外加至少個(gè)位，外加至少1 1個(gè)起始位和個(gè)起始位和1 1個(gè)停止位，就會(huì)增加個(gè)停止位，就會(huì)增加2525的開(kāi)銷(xiāo)，這對(duì)網(wǎng)絡(luò)負(fù)的開(kāi)銷(xiāo)，這對(duì)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載大的時(shí)候就是一個(gè)嚴(yán)重的問(wèn)題。但計(jì)時(shí)漂移不會(huì)影響通信。載大的時(shí)候就是一個(gè)嚴(yán)重的問(wèn)題。但計(jì)時(shí)漂移不會(huì)影響通信?？刂苾x表和計(jì)算機(jī)控制裝置控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目目 錄錄43項(xiàng)目RS232RS422RS485接口電路單端差動(dòng)差動(dòng)

38、抗干擾能力弱強(qiáng)強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)最大傳輸距離15m1200m1200m通信雙方交互方式全雙工全雙工半雙工標(biāo)準(zhǔn)最大傳輸速率19200bps10Mbps10Mbps本質(zhì)上是相同的工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的首選標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的首選標(biāo)準(zhǔn)控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目目 錄錄44總線(xiàn)型總線(xiàn)型環(huán)型環(huán)型HUB星型星型樹(shù)型樹(shù)型控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目目 錄錄45網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)是指通信網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)發(fā)送方與網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)是指通信網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)發(fā)送方與接收方之間的物理通路，常用的傳輸介質(zhì)有：接收方之間的物理通路，常用的傳輸介質(zhì)有：雙絞線(xiàn)雙絞線(xiàn)、同軸電纜、同軸電纜、光纖光

39、纖和無(wú)線(xiàn)傳輸介質(zhì)等。和無(wú)線(xiàn)傳輸介質(zhì)等。 控制系統(tǒng)多用：控制系統(tǒng)多用： 控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目目 錄錄466.3 開(kāi)放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型開(kāi)放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型 6.3.1 OSI/RM層次結(jié)構(gòu)層次結(jié)構(gòu) 6.3.2 OSI/RM信息流動(dòng)過(guò)程信息流動(dòng)過(guò)程 6.3.3 各層的主要功能各層的主要功能控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目目 錄錄47開(kāi)放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型開(kāi)放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型 互互聯(lián)聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)的的發(fā)發(fā)展展不不同同制制造造商商的的網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)產(chǎn)產(chǎn)品品眾眾多多pen ystem nterconnection/eference odel

40、需需要要建建立立標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)化化的的網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)機(jī)機(jī)制制 19831983年正年正式頒布式頒布OSI/RMOSI/RM的的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO7498 ISO7498 OSI/RMOSI/RM是一是一種中立、不種中立、不受任何廠(chǎng)家受任何廠(chǎng)家的約束與限的約束與限制的理想模制的理想模型。型。 控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目目 錄錄486.3.1 OSI/RM 層次結(jié)構(gòu)層次結(jié)構(gòu) A A公司公司A A收發(fā)員收發(fā)員( () )A A經(jīng)理經(jīng)理( ( ) )A A秘書(shū)秘書(shū)( () )B B公司公司B B收發(fā)員收發(fā)員( () )B B經(jīng)理經(jīng)理B B秘書(shū)秘書(shū)( () )郵政系統(tǒng)郵政

41、系統(tǒng)( () )控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目目 錄錄49層次編號(hào)層次編號(hào) 名稱(chēng)名稱(chēng) 英文名稱(chēng)英文名稱(chēng) 7 76 65 54 43 32 21 1 應(yīng)用層應(yīng)用層表示層表示層會(huì)話(huà)層會(huì)話(huà)層傳輸層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層物理層物理層 Application LayerApplication LayerPresentation LayerPresentation LayerSession LayerSession LayerTransport LayerTransport LayerNetwork LayerNetwork LayerDatalinkD

42、atalink Layer LayerPhysical Layer Physical Layer 控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目目 錄錄50應(yīng)用層表示層會(huì)話(huà)層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層用戶(hù)主機(jī)HA數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)H7H6H5H4H3H2T2H7H6H5H4H3H7H6H5H4H7H6H5H7H6H7報(bào)文報(bào)文報(bào)文報(bào)文分組幀bit6.3.2 OSI/RM信息流動(dòng)過(guò)程信息流動(dòng)過(guò)程 網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層應(yīng)用層表示層會(huì)話(huà)層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層用戶(hù)主機(jī)HB報(bào)文報(bào)文報(bào)文報(bào)文分組幀bit應(yīng)用層網(wǎng)絡(luò)協(xié)議表示層網(wǎng)絡(luò)協(xié)議會(huì)話(huà)層網(wǎng)絡(luò)協(xié)議傳輸層網(wǎng)絡(luò)協(xié)議中繼環(huán)節(jié)

43、通信線(xiàn)路通信線(xiàn)路控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目目 錄錄51物理層是物理層是OSI/RMOSI/RM的最低一層，也是唯一在二臺(tái)設(shè)備同級(jí)層之間直接進(jìn)行的最低一層，也是唯一在二臺(tái)設(shè)備同級(jí)層之間直接進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的一層數(shù)據(jù)交換的一層, ,負(fù)責(zé)傳輸負(fù)責(zé)傳輸bitbit位流。位流。 DTEDCEDCEDTE接口接口傳輸介質(zhì)界定：數(shù)字信號(hào)界定：數(shù)字信號(hào)(0/1)(0/1)的表示電壓、數(shù)據(jù)傳輸速率、最大傳輸距離；的表示電壓、數(shù)據(jù)傳輸速率、最大傳輸距離；支持單工、半雙工還是全雙工通信；連接插頭要多少針，每支持單工、半雙工還是全雙工通信；連接插頭要多少針，每個(gè)針的作用是什么個(gè)針的

44、作用是什么 控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目目 錄錄52把一條可能出錯(cuò)的物理鏈路，轉(zhuǎn)變成讓網(wǎng)絡(luò)層（高層）把一條可能出錯(cuò)的物理鏈路，轉(zhuǎn)變成讓網(wǎng)絡(luò)層（高層）看起來(lái)就像是一條不出差錯(cuò)的理想鏈路?？雌饋?lái)就像是一條不出差錯(cuò)的理想鏈路。 為網(wǎng)絡(luò)層提供服務(wù)為網(wǎng)絡(luò)層提供服務(wù) 傳輸數(shù)據(jù)的幀化處理傳輸數(shù)據(jù)的幀化處理 差錯(cuò)檢測(cè)和流量控制差錯(cuò)檢測(cè)和流量控制 來(lái)自來(lái)自高層高層數(shù)據(jù)數(shù)據(jù) 加工加工成幀成幀 物理通道物理通道 檢查檢查校驗(yàn)校驗(yàn)信息信息和和頭頭尾控制信尾控制信息息 數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)部分部分送往送往高層高層 確認(rèn)確認(rèn)無(wú)誤無(wú)誤 控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝

45、置上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目目 錄錄53網(wǎng)絡(luò)層是網(wǎng)絡(luò)層是OSI七層協(xié)議模型中的第三層，亦稱(chēng)為七層協(xié)議模型中的第三層，亦稱(chēng)為“通信子網(wǎng)通信子網(wǎng)層層”，是通信子網(wǎng)與高層的邊界。，是通信子網(wǎng)與高層的邊界。它以數(shù)據(jù)鏈路層提供的無(wú)差錯(cuò)傳輸為基礎(chǔ)，向高層（傳輸層）它以數(shù)據(jù)鏈路層提供的無(wú)差錯(cuò)傳輸為基礎(chǔ)，向高層（傳輸層）提供兩個(gè)主機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)。提供兩個(gè)主機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)。網(wǎng)絡(luò)層提供的服務(wù)應(yīng)該按照以下網(wǎng)絡(luò)層提供的服務(wù)應(yīng)該按照以下目標(biāo)設(shè)計(jì)目標(biāo)設(shè)計(jì)： 提供的服務(wù)和通信子網(wǎng)無(wú)關(guān)提供的服務(wù)和通信子網(wǎng)無(wú)關(guān) 對(duì)傳輸層隱蔽通信子網(wǎng)的數(shù)量、類(lèi)型和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。對(duì)傳輸層隱蔽通信子網(wǎng)的數(shù)量、類(lèi)型和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。 控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝

46、置控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目目 錄錄54 存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)報(bào)文交換報(bào)文交換分組交換分組交換線(xiàn)路資源的利用率很低，為此線(xiàn)路交換方式只適合多線(xiàn)路資源的利用率很低，為此線(xiàn)路交換方式只適合多媒體、語(yǔ)音、傳真等媒體、語(yǔ)音、傳真等或或，不適于一般計(jì)算機(jī)通信。，不適于一般計(jì)算機(jī)通信。報(bào)源報(bào)源報(bào)宿報(bào)宿 在數(shù)據(jù)交換之前，通過(guò)呼叫建立一條連接源節(jié)點(diǎn)在數(shù)據(jù)交換之前，通過(guò)呼叫建立一條連接源節(jié)點(diǎn)( (報(bào)源報(bào)源) )和目的節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)( (報(bào)宿報(bào)宿) )的專(zhuān)用線(xiàn)路，通路上所有的鏈路被報(bào)的專(zhuān)用線(xiàn)路，通路上所有的鏈路被報(bào)源和報(bào)宿的源和報(bào)宿的DTEDTE獨(dú)占，直到這條線(xiàn)路被拆除為止。獨(dú)占，直到這條線(xiàn)路被拆除為

47、止?？刂苾x表和計(jì)算機(jī)控制裝置控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目目 錄錄55線(xiàn)路交換線(xiàn)路交換 報(bào)文交換報(bào)文交換分組交換分組交換報(bào)源報(bào)源報(bào)宿報(bào)宿發(fā)送發(fā)送數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)中繼中繼轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)存存尋尋找找路路由由轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)存存尋尋找找路路由由中繼中繼存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)方式提高了鏈路的利用率，一份數(shù)據(jù)報(bào)在任何存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)方式提高了鏈路的利用率，一份數(shù)據(jù)報(bào)在任何時(shí)刻都只占用一條鏈路的資源。目前國(guó)際上流行的公共時(shí)刻都只占用一條鏈路的資源。目前國(guó)際上流行的公共數(shù)據(jù)網(wǎng)都采用分組交換的方式。數(shù)據(jù)網(wǎng)都采用分組交換的方式。 發(fā)送發(fā)送數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)發(fā)送發(fā)送數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目目 錄錄56報(bào)文分組報(bào)文

48、分組 將來(lái)自上層的報(bào)文分為一定長(zhǎng)度的分組，每一個(gè)將來(lái)自上層的報(bào)文分為一定長(zhǎng)度的分組，每一個(gè)分組中包括一個(gè)分組頭，在其中標(biāo)識(shí)源節(jié)點(diǎn)、目分組中包括一個(gè)分組頭，在其中標(biāo)識(shí)源節(jié)點(diǎn)、目的節(jié)點(diǎn)的地址、分組的順序號(hào)和其它控制信息，的節(jié)點(diǎn)的地址、分組的順序號(hào)和其它控制信息，以保證在接收端能夠?qū)⒎纸M還原為完整的報(bào)文。以保證在接收端能夠?qū)⒎纸M還原為完整的報(bào)文。 路由選擇路由選擇 擁塞控制擁塞控制 控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目目 錄錄57從理論上講，從理論上講，OSI/RMOSI/RM是開(kāi)放特性網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的典是開(kāi)放特性網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的典范，它嚴(yán)格遵循層次化的描述方法把計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)

49、通范，它嚴(yán)格遵循層次化的描述方法把計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信體系劃分為七個(gè)層次，各層協(xié)議的內(nèi)容也考慮得信體系劃分為七個(gè)層次，各層協(xié)議的內(nèi)容也考慮得十分周全。由于十分周全。由于OSIOSI模型本身并沒(méi)有對(duì)每層的數(shù)據(jù)模型本身并沒(méi)有對(duì)每層的數(shù)據(jù)傳輸標(biāo)準(zhǔn)作出嚴(yán)格的規(guī)定，因而它只是一種提供了傳輸標(biāo)準(zhǔn)作出嚴(yán)格的規(guī)定，因而它只是一種提供了概念性和功能性的網(wǎng)絡(luò)體系框架或藍(lán)本，對(duì)計(jì)算機(jī)概念性和功能性的網(wǎng)絡(luò)體系框架或藍(lán)本，對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)起到了規(guī)范和指導(dǎo)作用。網(wǎng)絡(luò)起到了規(guī)范和指導(dǎo)作用。 小小 結(jié)結(jié)控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目目 錄錄586.4 TCP/IP協(xié)議協(xié)議 6.4.1 TCP/IP的

50、基本情況的基本情況 6.4.2 TCP/IP的層次結(jié)構(gòu)的層次結(jié)構(gòu)控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目目 錄錄59TCP/IPTCP/IP體系是涉及面最廣、影響最大的網(wǎng)絡(luò)體系。體系是涉及面最廣、影響最大的網(wǎng)絡(luò)體系。TCP/IPTCP/IP是是InternetInternet的核心協(xié)議。的核心協(xié)議。TCP/IPTCP/IP協(xié)議不是國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，但由于協(xié)議不是國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，但由于TCP/IPTCP/IP協(xié)議的簡(jiǎn)協(xié)議的簡(jiǎn)單、實(shí)用、高效和成熟，更由于單、實(shí)用、高效和成熟，更由于InternetInternet的流行，的流行，使得使得TCP/IPTCP/IP成為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的事實(shí)上的國(guó)

51、際標(biāo)準(zhǔn)。成為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的事實(shí)上的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。 控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目目 錄錄60TCP/IP這個(gè)術(shù)語(yǔ)并不是單指一個(gè)協(xié)議，而是由這個(gè)術(shù)語(yǔ)并不是單指一個(gè)協(xié)議，而是由100多個(gè)與之相關(guān)的協(xié)議和應(yīng)用程序組成的一個(gè)協(xié)議多個(gè)與之相關(guān)的協(xié)議和應(yīng)用程序組成的一個(gè)協(xié)議族，族， 以下是以下是 3 個(gè)最主要的基本協(xié)議：個(gè)最主要的基本協(xié)議：網(wǎng)間協(xié)議網(wǎng)間協(xié)議IPIP用戶(hù)數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議用戶(hù)數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議 UDPUDP傳輸控制協(xié)議傳輸控制協(xié)議 TCPTCP控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目目 錄錄61應(yīng)用層表示層會(huì)話(huà)層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層應(yīng)用層*傳輸層互聯(lián)網(wǎng)層網(wǎng)絡(luò)接口層*各種應(yīng)用層協(xié)議例如：HTTP、TELNET、FTP等TCP、UDPIP網(wǎng)絡(luò)接口層OSI