1 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)概述

1、計算機控制網(wǎng)絡(luò)1計算機控制網(wǎng)絡(luò)第1章 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)概述第2章 通信理論基礎(chǔ)第3章 OSI參考模型與現(xiàn)場總線體系結(jié)構(gòu)第4章 RS-232、RS-485通信第5章 典型現(xiàn)場總線解析第6章 現(xiàn)場總線“應(yīng)用層”的研究與設(shè)計第7章 網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)和工業(yè)以太網(wǎng)第8章 網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)實例剖析第9章 本鋼冷軋板線控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)簡介2第1章 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)概述1.1 信息網(wǎng)絡(luò)與控制網(wǎng)絡(luò) 根據(jù)網(wǎng)絡(luò)上交換信息的類型，現(xiàn)代分布式系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)可分為兩種：控制網(wǎng)絡(luò)和信息網(wǎng)絡(luò)。 信息網(wǎng)絡(luò)的特點：數(shù)據(jù)包大，發(fā)送頻率相對比較低，經(jīng)常是瞬間傳送大量數(shù)據(jù)，要求以高傳送速度來傳輸數(shù)據(jù)比較大的文件，信息網(wǎng)絡(luò)對實時性沒有苛刻的限制。 控制網(wǎng)絡(luò)特點：

2、在許多節(jié)點之間高頻率的發(fā)送大量比較小的數(shù)據(jù)包來滿足實時性的要求。 3 區(qū)分信息網(wǎng)絡(luò)和控制網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵因素是看網(wǎng)絡(luò)是否具有支持實時應(yīng)用的能力。 控制網(wǎng)絡(luò)要求數(shù)據(jù)的確定性和可重復(fù)性。 確定性：指數(shù)據(jù)有限制的延遲和有保證的傳送。 可重復(fù)性：指網(wǎng)絡(luò)的傳輸能力不受網(wǎng)絡(luò)上節(jié)點的動態(tài)改變（增加節(jié)點或者刪除節(jié)點）和網(wǎng)絡(luò)負(fù)載改變的影響。41.2 控制網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用背景 在信息網(wǎng)絡(luò)中，我們的主要任務(wù)是將大量的信息在網(wǎng)絡(luò)上傳輸，從而達(dá)到資源共享的目的，強調(diào)的是網(wǎng)絡(luò)的連通性和網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性。 在控制網(wǎng)絡(luò)中，我們的主要任務(wù)卻是將控制信息在網(wǎng)絡(luò)上傳輸，從而達(dá)到系統(tǒng)同步或控制的目的，強調(diào)的是信息傳輸?shù)膶崟r性、網(wǎng)絡(luò)的可靠性和控制信息

3、的確定性。5 計算機控制網(wǎng)絡(luò)正在為工業(yè)領(lǐng)域帶來一場新的革命，它對于控制理論和控制方法發(fā)展的影響，對于自動化學(xué)科的影響，怎樣估計也不會過高。 掌握工業(yè)現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)理論與技術(shù)、設(shè)計并熟練操作控制網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，正在成為自動化專業(yè)及其相關(guān)學(xué)科專業(yè)人才的重要標(biāo)志。 61.3 典型現(xiàn)場總線簡介 Control Net的基礎(chǔ)技術(shù)最初于1995年面世。該總線網(wǎng)絡(luò)是一種用于對信息傳送有時間苛刻要求的、高速確定性網(wǎng)絡(luò)。同時，它允許傳送無時間苛求的報文數(shù)據(jù)。由Control Net現(xiàn)場總線構(gòu)成的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示于圖1.1。 從圖1.1可以看出，從工廠到設(shè)備劃分為信息層（Ethernet）、控制層（ControlNet）和現(xiàn)場層（

4、DeviceNet）三層結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)場總線舉例： Control Net現(xiàn)場總線7圖1.1 Control Net現(xiàn)場總線構(gòu)成的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)8Control Net現(xiàn)場總線的通信模式： 采用生產(chǎn)者/客戶（Producer/Consumer model）模式。Control Net數(shù)據(jù)鏈路層的介質(zhì)存取控制協(xié)議： 采取了一個特殊的令牌傳遞機制。 網(wǎng)絡(luò)的媒體存儲通過限制時間存儲算法來控制，采用并行時間域多路存取（CTDMA）方法，在每個網(wǎng)絡(luò)刷新間隔（NUI）內(nèi)調(diào)節(jié)節(jié)點的傳接信息機會?？蛻敉ǔ＿x擇ms級的網(wǎng)絡(luò)刷新時間（NUT）來組態(tài)NUI，客戶能夠指定的最小NUT為2ms 。91.4 工業(yè)生產(chǎn)過程對現(xiàn)場總線的

5、要求1.現(xiàn)場總線的基本功能： （1）經(jīng)濟、安全、可靠地傳遞信息； （2）正確使用所傳信息； （3）及時處理所傳信息。102.現(xiàn)場總線的實時性能 （1） 傳輸速度快指單位時間內(nèi)傳輸?shù)男畔⒁?，通常用波特率來衡量。這條要求與普通計算機通信是一致的。 （2） 響應(yīng)時間短指突然發(fā)生意外事件時，終端節(jié)點將該事件傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)上或執(zhí)行器接收到該信息馬上執(zhí)行所需的時間。 （3） 巡回時間短指系統(tǒng)與所有通信對象都至少完成一次通信所需的時間。111.5遞階分布式控制系統(tǒng) 圖1.2 普渡企業(yè)參考體系結(jié)構(gòu)12 1990年，美國AMR（Advance Manufacturing Research）提出的制造行業(yè)的三層BPS/MES/PCS結(jié)構(gòu)，采用BPS/MES/PCS三層結(jié)構(gòu)的CIMS將流程工業(yè)綜合自動化系統(tǒng)分為以設(shè)備綜合控制為核心的過程控制系統(tǒng)（PCS）、以財務(wù)分析/決策為核心的經(jīng)營計劃系統(tǒng)（BPS）和以優(yōu)化管理、優(yōu)化運行為核心的制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）。 對于計算機控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)層次模型有著多種不同提法，但基本結(jié)構(gòu)都相似。如羅克韋爾公司采用RNA體系層次結(jié)構(gòu)。 13 圖1.3 BPS/MES/PCS三層