建筑設(shè)備自動化(第二章)修改稿2

第二章建筑設(shè)備自動化的技術(shù)(jìshù)基礎(chǔ)智能建筑——多種高新技術(shù)的結(jié)晶：現(xiàn)代建筑技術(shù)、現(xiàn)代通信技術(shù)、現(xiàn)代計算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代控制技術(shù)。建筑設(shè)計建筑環(huán)境、支持(zhīchí)平臺計算機(jī)技術(shù)信息基礎(chǔ)設(shè)施（舒適、節(jié)能、高度控制技術(shù)安全的工作環(huán)境）通信技術(shù)人們擺脫“孤島”感覺。精品資料§2-1數(shù)據(jù)通信技術(shù)(jìshù)基礎(chǔ)一、基礎(chǔ)知識（一）通信系統(tǒng)模型1.概念通信目的——傳遞信息信源：一次通信中產(chǎn)生和發(fā)送信息的一端。信宿：接收(jiēshōu)信息的一端信道：信源和信宿之間的通信線路噪聲：信息在傳輸過程中受到的外界干擾精品資料

2.模型(móxíng)：信源產(chǎn)生的信息：①模擬數(shù)據(jù)——隨時間連續(xù)變化的信號如：電話機(jī)說話器輸出——話音信號電視攝像機(jī)產(chǎn)生的圖像?？捎眯盘柕哪撤N參量（幅度、相位、頻率等）表示。

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②數(shù)字信號——只取有限個離散值（二）數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)模型信源信宿(xìnxiǔ)二進(jìn)制編碼的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信道傳輸采用模擬傳輸、數(shù)字傳輸。精品資料1.模擬傳輸方式：優(yōu)點：數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)入信道前模擬的調(diào)制信號頻譜較窄信道的利用率缺點：模擬信號在傳輸中衰減噪聲干擾2.數(shù)字傳輸方式優(yōu)點：信號傳送不失真數(shù)字設(shè)備(shèbèi)可以大規(guī)模集成缺點：數(shù)字信號傳送頻帶要寬得多頻道利用率，但高帶寬的衛(wèi)星信道、光纖信道的發(fā)展能夠克服上述缺點。精品資料二、基礎(chǔ)理論（一）傅里葉分析1.任何周期信號＝基波信號＋高次諧波信號

即：

——常量，直流分量 為基頻(jīpín)、——n次諧波振幅的正鉉和余鉉分量

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2.周期脈沖信號頻譜與信道帶寬頻譜——組成(zǔchénɡ)周期信號的各次諧波的振幅按頻率的分布圖信道帶寬——諧波中的最高頻率fn和最低頻率f1之差。如圖：為信號的頻譜圖

現(xiàn)設(shè)一周期性脈沖——簡單的周期函數(shù)幅值為A，脈寬，周期T，對稱于縱軸如下圖。精品資料該周期性脈沖(màichōng)的傅立葉級數(shù)中只含直流和余鉉項。精品資料

令，則則可以得到周期(zhōuqī)脈沖的頻譜圖：橫軸——x，縱軸

譜線包絡(luò)為

精品資料諧波分量(fènliàng)的頻率幅值

認(rèn)為：信號絕大部分集中在第一個零點左側(cè)。即：取，則有

定義周期脈沖信號(xìnhào)帶寬：精品資料

周期脈沖信號(xìnhào)的帶寬反比脈沖的寬度脈沖頻率（脈沖越窄）信號(xìnhào)帶寬要求信道的帶寬（二）數(shù)據(jù)速率與信道帶寬信道的最大數(shù)據(jù)速率是受信道帶寬制約的。1.奈奎斯特公式無熱噪聲時信道帶寬時最大數(shù)據(jù)速率的限制。H——信道帶寬HzL——表示給定時刻數(shù)字信號可能取得離散值個數(shù)C——該信道(xìndào)最大的數(shù)據(jù)速率精品資料

2.香農(nóng)公式受噪聲干擾的信道情況

S——信號功率N——噪聲功率s/N——信噪比注意：上述公式得到的C是信道數(shù)據(jù)速率的一個(yīɡè)上界，真正要達(dá)到它是十分困難的。精品資料三、傳輸媒體傳輸媒體——收發(fā)雙方之間進(jìn)行通信的物理信號通路(tōnglù)。對于局域網(wǎng)通常有：雙絞線、同軸電纜、光纖1.雙絞線：普遍用于模擬和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。特點：1）可用來傳輸模擬信號和數(shù)字信號，在局域網(wǎng)中數(shù)據(jù)傳輸率可達(dá)1000Mbit/s2）價格比同軸電纜和光纖便宜，但考慮到安裝費等，則大致相當(dāng)。3）對干擾和噪聲十分敏感，相鄰線對上的信號也可能彼此干擾。4）易實現(xiàn)點——點的數(shù)據(jù)傳輸精品資料雙絞線通信距離一般不超過100m帶寬可達(dá)250KHz100m距離內(nèi)速率可達(dá)100Mbps目前常用的是五類雙絞線，有四根雙絞線放在同一根電纜(diànlǎn)內(nèi)三類：10Mbps五類：100Mbps（目前使用得最多）六類：200Mbps精品資料2.同軸電纜兩種類型50電纜——專用于數(shù)字傳輸75電纜——用于模擬和數(shù)字信號1）可用于點到點和多點配置2）典型基帶電纜的最大距離——限于數(shù)公里寬帶網(wǎng)絡(luò)(wǎngluò)——延伸到數(shù)十公里3）對較高頻率，它的抗擾性優(yōu)于雙絞線安裝較好的同軸電纜的成本介于雙絞線和光纖之間。

精品資料同軸電纜(tónɡzhóudiànlǎn)帶寬約500MHz數(shù)據(jù)速率可達(dá)500Mbps有兩種傳輸信息模式基頻廣泛用于局域網(wǎng)中寬帶每個頻率范圍都攜帶(xiédài)各自的編碼信息，可以在一根電纜上傳輸多個數(shù)據(jù)流，如有線電視絕緣體銅質(zhì)或鋁質(zhì)導(dǎo)線網(wǎng)狀導(dǎo)線外皮精品資料3.光纖——應(yīng)用發(fā)展很快利用(lìyòng)全內(nèi)反射來傳輸經(jīng)信號編碼的光束。一種軟而細(xì)的能夠傳導(dǎo)光束的媒體傳輸方式：多?！鄠€反射角；單?！獑蝹€角度（只有軸向光束）——性能較優(yōu)、成本較高光源：發(fā)光二極管（LED）——便宜，工作壽命長；注入式激光二級管（ILD）——支持較高數(shù)據(jù)速率(sùlǜ)接收端：光電二級管：光信號電信號精品資料光纖傳輸速率高（幾十至數(shù)百Gbps）抗干擾能力強(qiáng)保密性好無接地(jiēdì)麻煩精品資料光纖與電纜頻率(pínlǜ)衰減多模光纖和5類雙絞線的衰減與頻率關(guān)系如圖所示，當(dāng)傳輸頻率超過100MHz時，5類雙絞線隨著頻率的增加衰減愈來愈大；而光纖在300MHz以內(nèi)(yǐnèi)，衰減基本不變。圖2-13光纖與電纜頻率與衰減關(guān)系圖精品資料優(yōu)點：①信號容量大，數(shù)據(jù)傳輸率②衰減小，通信距離可達(dá)1000km以上。③耐輻射：A外界環(huán)境對信息傳輸沒有影響。B在傳輸過程中也沒有向外的電磁輻射。四、傳輸技術(shù)1.數(shù)據(jù)通信方式數(shù)據(jù)傳輸方向(fāngxiàng)分：單工通信、半雙工通信、全雙工通信1）單工——在單工信道上信息只能在一個方向(fāngxiàng)傳送。精品資料

如：無線電廣播，電視廣播2）半雙工——通信雙方可交替發(fā)送和接收信息，但不能同時發(fā)送和接收。如：航空、航海無線電臺以及對講機(jī)3）全雙工——可同時進(jìn)行雙向信息傳送的通信方式同步方式分：異步傳輸(chuánshū)、同步傳輸(chuánshū)1）異步傳輸(chuánshū)：把各個字符分開傳輸(chuánshū)，字符之間插入同步信息

優(yōu)點：簡單起始位字符校驗終止位1位7位1位1位精品資料2）同步傳輸：在數(shù)據(jù)塊的前后加入控制字符SYNC效率更高。2.交換方式——交換節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)信息的方式通信網(wǎng)絡(luò)由許多交換節(jié)點互通而成。1）線路交換——把發(fā)送方和接收方用一系列鏈路直接連通。如：電話交換系統(tǒng)特點：①建立連接需要(xūyào)等待較長時間②建立后不會有別的用戶干擾，不再有傳輸延遲2）報文交換每一個節(jié)點發(fā)送信息時，它把完整的信息組織成一個數(shù)據(jù)包(報文)，該數(shù)據(jù)包中某個約定的位置含有目標(biāo)節(jié)點的地址。完整的報文在網(wǎng)絡(luò)中一站一站地傳送。優(yōu)點：不建立專用鏈路，線路利用率很高。精品資料缺點：①一站一站地傳送，帶來傳輸?shù)难舆t。②交換節(jié)點(jiédiǎn)設(shè)備的緩沖存儲容量要求很大（∵報文可能很長）3）分組交換：數(shù)據(jù)包有固定的長度：進(jìn)行分組交換時發(fā)送節(jié)點(jiédiǎn)要先對傳送的信息分組，對各個分組編號，加上源和宿地址以及約定的頭和尾信息。3.多路復(fù)用技術(shù)——把多個低速信道組合成一個高速信道的技術(shù)

1）多路器MUX多路復(fù)合器——在發(fā)送端根據(jù)某種約定的規(guī)則把多個低帶寬的信號(xìnhào)復(fù)合成一個多帶寬的信號(xìnhào)。多路分配器——在接收端根據(jù)同一規(guī)則把高帶寬信號(xìnhào)分成多個低帶寬信號(xìnhào)。精品資料2）相反地使用多路復(fù)用技術(shù)——把一個高帶寬的信號分成(fēnchénɡ)到幾個低速線路上同時傳輸，然后在接收端再合成為原來的高帶寬信號。3）多路復(fù)用技術(shù)：a.頻分多路復(fù)用（FDM）——在一條傳輸介質(zhì)上使用多個頻率不同的模擬載波信號進(jìn)行多路傳輸載波調(diào)制方式：ASK（調(diào)幅）、FSK（調(diào)頻）、PSK（調(diào)相）該技術(shù)早已用在無線電廣播中。在電纜電視（CATV）中也使用頻分多路技術(shù)。b.時分多路復(fù)用（TDM）各個子通道按時間輪流地占用整個帶寬。時間片的大小可以按一次傳送一位、一個字或一個固定大小的數(shù)據(jù)塊所需時間來確定。精品資料§2.2計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)(jìshù)基礎(chǔ)一、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及分類1.按距離(jùlí)分：1）局域網(wǎng)（LAN：LocalAreaNetwork）覆蓋范圍：幾m~幾km一般是一幢建筑物內(nèi)或1個單位范圍常見：Ethernet(以太網(wǎng))，Token-Ring（令牌環(huán)），Token-Bus(令牌總線)，PDDI光纖局域網(wǎng)精品資料2）廣域網(wǎng)WAN地區(qū)、國家內(nèi)甚至國際范圍內(nèi)的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，如：Internet3）城域網(wǎng)MAN覆蓋范圍:在WAN和LAN之間技術(shù)原理與LAN類似距離到30~50km2.按介質(zhì)分類：1）有線網(wǎng)：使用同軸電纜，雙絞線，光纖等傳輸介質(zhì)來傳送數(shù)據(jù)。2）無線網(wǎng)：如移動通信(tōngxìn)采用：微波干線或衛(wèi)星通信(tōngxìn)。精品資料二、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)(jiégòu)——網(wǎng)絡(luò)中各個站點相互連接的方式和形式是決定網(wǎng)絡(luò)特性的主要因素之一。1.選擇時考慮因素①費用低②靈活性強(qiáng)③可靠性高3.按數(shù)據(jù)交換(jiāohuàn)的基本方式分類1）共享型網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)上的每臺計算機(jī)必須爭得傳輸通道的使用權(quán)后才能傳送數(shù)據(jù)。當(dāng)兩個用戶正在互相傳送數(shù)據(jù)時，其他用戶就不能傳送數(shù)據(jù)。低速的LAN中使用2）交換(jiāohuàn)型網(wǎng)絡(luò)每個工作站獨立一定帶寬。高速的LAN和WAN采用。

精品資料2.拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)類型1）星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中央節(jié)點相當(dāng)復(fù)雜。執(zhí)行集中式通信控制策略。a.優(yōu)點：①方便服務(wù)：中央節(jié)點可方便地提供服務(wù)和網(wǎng)絡(luò)重新配置。②連接節(jié)點故障隔離。③集中控制和故障診斷。④簡單的訪問協(xié)議。任何(rènhé)一點只涉及到中央節(jié)點，介質(zhì)訪問控制的方法很簡單。b.缺點：①電纜用量大；②依賴中央節(jié)點，對中央節(jié)點要求很高。精品資料2）總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)采用單根傳輸線作為傳輸介質(zhì)，所有的站點都通過相應(yīng)的硬件接口直接連接到傳輸介質(zhì)上——總線上。a.優(yōu)點(yōudiǎn)：①用纜長度短，布線容易②可靠性高：結(jié)構(gòu)簡單，無源元件③成本低。b.缺點：①故障診斷困難——不是集中控制②故障隔離困難站點隔離簡單傳輸介質(zhì)發(fā)生故障整段總線交換。精品資料3）環(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)只向一個方向流動（一個節(jié)點接收(jiēshōu)到數(shù)據(jù)并把它送到環(huán)上的下一個節(jié)點）a.優(yōu)點：①用纜長度短（與總線相當(dāng)）②可用光纖（單方向傳輸）b.缺點：①對節(jié)點可靠性要求高②診斷故障困難③不易重新配置網(wǎng)絡(luò)精品資料4）樹形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)由總線拓?fù)溲葑兌鴣恚ㄐ螤钕褚豢玫怪玫臉洌２捎猛S電纜作為傳輸介質(zhì)，使用(shǐyòng)寬帶技術(shù)）。a.優(yōu)點：①易于擴(kuò)展②故障易隔離b.缺點：整個網(wǎng)絡(luò)對根節(jié)點依賴太大精品資料計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議(xiéyì)定義：通信雙方事先約定好的和必須遵守的規(guī)則。計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)不可缺少(quēshǎo)的部分（核心）。常用協(xié)議：OSI/RM開放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型TCP/IP

TCP：傳輸控制協(xié)議

IP：互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議精品資料三、開放系統(tǒng)互連參考模型OSI(OpenSystemInterconnectionReferencemodel）由國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）于1979年公布的。目的：改變以前各網(wǎng)絡(luò)設(shè)備廠家生產(chǎn)的封閉式網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間難以實現(xiàn)互連的狀況——研究出的一種新型網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)國際標(biāo)準(zhǔn)。OSI為開放互連系統(tǒng)提供了一種7層的功能分層框架。網(wǎng)絡(luò)通信功能的實現(xiàn)是一件很復(fù)雜的事，故采用常用的分解原理(yuánlǐ)，將一個復(fù)雜事物分解為若干個相對簡單便于解決的事物。精品資料OSI/RM參考模型1物理層2數(shù)據(jù)鏈路層3網(wǎng)絡(luò)層4傳輸層5會話層6表示層7應(yīng)用層與用戶應(yīng)用進(jìn)程的接口進(jìn)行數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換會話管理和數(shù)據(jù)同步從端到端透明地傳輸報文分組傳輸和路由選擇在鏈路上無差錯地傳輸一幀一幀信息將比特流放到物理介質(zhì)上傳送OpenSystemInterconnection，ReferenceModel，七層結(jié)構(gòu)(jiégòu)精品資料1）物理層：規(guī)定通信設(shè)備(shèbèi)的機(jī)械的、電氣的、功能的和過程的特性，用以建立，維持和釋放數(shù)據(jù)鏈路實體間的連接。如：什么電壓代表“1”，什么電壓代表“0”；傳輸是雙向的，還是單向的；設(shè)備(shèbèi)間連接件的尺寸和接頭數(shù)精品資料2）數(shù)據(jù)鏈路層：向網(wǎng)絡(luò)層提供相鄰節(jié)點間無差錯的信道。相鄰節(jié)點之間的數(shù)據(jù)交換是分幀進(jìn)行的，各幀按按順序傳送，并通過按收端的校驗檢查和應(yīng)答保證可靠的傳輸。本層對損壞、丟失和重復(fù)的幀應(yīng)能進(jìn)行處理(chǔlǐ)。局域網(wǎng)只涉及OSI層結(jié)構(gòu)的以上2層。（∵不存在路徑選擇問題）3）網(wǎng)絡(luò)層在源計算機(jī)與目標(biāo)計算機(jī)之間通信子網(wǎng)存在的多條路徑中選擇一條最佳路徑，以及擁塞控制和記帳功能（收費）。廣域網(wǎng)涉及OSI層結(jié)構(gòu)的以上3層。精品資料4）傳輸層在網(wǎng)絡(luò)層提供的服務(wù)基礎(chǔ)上提供一種端到端（源主機(jī)目標(biāo)主機(jī)）的傳輸服務(wù)。由會話層根據(jù)具體情況選用。傳輸連接在其兩端進(jìn)行(jìnxíng)流量控制。5）會話層①會話管理服務(wù)：決定采用半雙工通信還是全雙工方式進(jìn)行(jìnxíng)會話，若采用半雙工方式通信，決定收發(fā)雙方該準(zhǔn)發(fā)送，誰接收等。②會話同步服務(wù)：將傳輸?shù)膱笪姆猪摷由稀皶灐保ň幪枺?，?dāng)報文傳輸中途中斷時，只需從中斷的那一頁開始補(bǔ)傳。6）表示層為應(yīng)用層提供一個可選擇的服務(wù)的集合；使得應(yīng)用層可以根據(jù)這些服務(wù)功能解釋數(shù)據(jù)的涵義，如數(shù)據(jù)編碼，數(shù)據(jù)壓縮格式，加密技術(shù)等。精品資料7）應(yīng)用層為用戶提供各種各樣的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用服務(wù)。如文件傳輸，電子郵件等等。常用的應(yīng)用層標(biāo)準(zhǔn)(biāozhǔn)化通信協(xié)有：HTTP協(xié)議（WWW）、SMTP協(xié)議（E-mail）等。四、網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備：網(wǎng)絡(luò)的功能與協(xié)議是分層的網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備也是分層的——4類。1.轉(zhuǎn)發(fā)器（repeater）（包括中繼器、集線器）1）底層設(shè)備，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)物理層的連接。2）作用：網(wǎng)段上衰減的信號予以放大，整形成為標(biāo)準(zhǔn)(biāozhǔn)信號，再轉(zhuǎn)發(fā)到其他網(wǎng)段上去。通過轉(zhuǎn)發(fā)器連接的網(wǎng)絡(luò)在物理上是同一個網(wǎng)絡(luò)。精品資料2.網(wǎng)橋（bridge）在局域網(wǎng)內(nèi)或之間存儲，過濾(guòl(fā)ǜ)和轉(zhuǎn)發(fā)幀，提供鏈路層上的協(xié)議轉(zhuǎn)換。在轉(zhuǎn)發(fā)幀之前可能對數(shù)據(jù)鏈路層的幀頭作一些改變，以進(jìn)行數(shù)據(jù)鏈路層上的協(xié)議轉(zhuǎn)換，但它不會修改也不關(guān)心幀所攜帶的用戶數(shù)據(jù)。3.路由器（bridge）——作用于網(wǎng)絡(luò)層在不同的網(wǎng)絡(luò)間存儲和轉(zhuǎn)發(fā)分組，提供網(wǎng)絡(luò)層上的協(xié)議轉(zhuǎn)換。與網(wǎng)橋的概念類似。4.網(wǎng)關(guān)：（gateuag）對高層協(xié)議（包括運輸層）進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換的網(wǎng)間連接器分：1）運輸層網(wǎng)關(guān)：在運輸層連接兩個網(wǎng)絡(luò)2）應(yīng)用層網(wǎng)關(guān)：在應(yīng)用層連接兩部分應(yīng)用程序精品資料a)信道；b)連接同一信道或兩個信道的重復(fù)器；c)連接連個信道的網(wǎng)橋；d)在同一數(shù)據(jù)鏈路層連接的一系列節(jié)點為子網(wǎng)；e)連接兩個子網(wǎng)的路由器f)連接兩個或多個不同(bùtónɡ)協(xié)議子網(wǎng)的網(wǎng)關(guān)。精品資料五、IEEE802局域網(wǎng)系列1.ISO802①為使不同廠商生產(chǎn)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間能夠相互通信，IEEE802委員會制定了一個被廣為接受的局域網(wǎng)參考模型（802模型）和系列LAN標(biāo)準(zhǔn)。②1985年被美國標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會（ANSI）采用美國國標(biāo)。③1987年被國際標(biāo)準(zhǔn)(ɡuójìbiāozhǔn)化組織（ISO）修改國際標(biāo)準(zhǔn)(ɡuójìbiāozhǔn)ISO8022.IEEE802局域網(wǎng)參考模型將局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)鏈路層劃為兩個子層。

精品資料精品資料1）介質(zhì)訪問控制（MAC）子層。功能(gōngnéng)：①將上層交下來的數(shù)據(jù)封裝成幀進(jìn)行發(fā)送（接收時進(jìn)行相反過程）。②實現(xiàn)和維護(hù)MAC協(xié)議(xiéyì)③比特差錯檢測④尋址2）邏輯鏈路控制（LLC）子層功能：①建立和釋放數(shù)據(jù)鏈路層的邏輯連接②提供和高層的接口③差錯控制④給幀加上序號3.IEEE802系列局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)IEEE802委員會已制訂了十多個局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)精品資料標(biāo)準(zhǔn)代號標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容802.1(A)概述和體系結(jié)構(gòu)802.1(B)尋址、網(wǎng)絡(luò)管理、網(wǎng)間互連及高層借口802.2邏輯鏈路控制(LLC)802.3帶碰撞檢測的載波偵聽多路訪問(CSMA/CD)方法及物理層規(guī)范802.3u快速以太網(wǎng)802.3z基于光纖的千兆以太網(wǎng)802.3ab基于UTP的千兆以太網(wǎng)802.4令牌總線訪問方法及物理層規(guī)范(令牌總線網(wǎng)，tokenbus)802.5令牌環(huán)訪問方法及物理層規(guī)范(令牌環(huán)網(wǎng)，tokenring)802.6城域網(wǎng)訪問方法及物理層規(guī)范(分布式隊列雙總線，DQDB)802.9LAN-ISDN接口802.10交互性局域網(wǎng)安全性標(biāo)準(zhǔn)802.11無線局域網(wǎng)(WLAN)，802.11b:10Mbit/s,802.11a:54Mbit/s802.12100VGANYLAN(100Mbit/s)802.14交互式電視網(wǎng)(包括cablemoden)精品資料六、以太網(wǎng)目前使用(shǐyòng)最為廣泛的局域網(wǎng)。傳輸率：從10Mbit/s(80年代)1Gbit/s(90年代末)傳輸媒體：從同軸電纜(tónɡzhóudiànlǎn)雙絞線和光纜技術(shù)上：從共享型交換型以太網(wǎng)1.發(fā)展過程1）概念以太網(wǎng)是指按照IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)制定的，采用帶碰撞檢測的載波偵聽多路訪問（CSMA/CD）方法對共享媒體進(jìn)行訪問控制的一種局域網(wǎng)。精品資料2）發(fā)展：a)70年代中期Xerox公司開發(fā)(kāifā)，在2.94Mbit/s傳輸率的基帶型同軸電纜上工作——試驗型。b)1980年，Xeros,DEC和Intel3家公司發(fā)表以太網(wǎng)1.0版：DIX80:采用10Mtit/s傳輸率——著名的“以太藍(lán)皮書”。c)1985年，IEEE802委員會正式推出IEEE802.3CSMA/CD局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。d)IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)被國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）接收成為(chéngwéi)國際標(biāo)準(zhǔn)正式開放性的世界標(biāo)準(zhǔn)。精品資料

3）核心思想——利用共享的公共傳輸媒體。對所有的用戶，共享以太網(wǎng)都依賴單條共享信道，在技術(shù)上不可能同時接收和發(fā)送。2.10Mbit/s以太網(wǎng)1）10Mbit/s以太網(wǎng)有4種類型，都屬——共享媒體型以太網(wǎng)。存在問題：網(wǎng)上任何站點不存在預(yù)知的或由調(diào)度來安排的發(fā)送時間(shíjiān)，每一站點的發(fā)送都是隨機(jī)的，所有站點都會隨機(jī)爭用一共享媒體導(dǎo)致傳輸信號的混亂，無法正確傳輸。精品資料解決辦法：在共享媒體上采用CSMA/CD（帶碰撞檢測的載波幀聽多路訪問(fǎngwèn)技術(shù)）幀碰撞現(xiàn)象：要發(fā)送幀的站幀聽媒體其它幀在發(fā)送等待媒體空閑可發(fā)送但其它站判斷媒體空閑也會發(fā)送發(fā)生幀碰撞，幀破壞，無法使網(wǎng)絡(luò)正常工作。以太網(wǎng)CSMA/CD的發(fā)送和接收。當(dāng)一個站發(fā)送幀的同時，它必須隨時檢測是否發(fā)生碰撞。若幀發(fā)送完畢一直未檢測到碰撞，則表示此站成功占用媒體一幀發(fā)送成功。若發(fā)送幀過程中檢測到碰撞——幀未發(fā)送成功——應(yīng)立即停止發(fā)送，等待隨機(jī)時間重新發(fā)送。

發(fā)送規(guī)則：P33

精品資料10Base510Base210BaseT10BaseFL收發(fā)器外置設(shè)備內(nèi)置芯片內(nèi)置芯片內(nèi)置芯片傳輸媒體φ10mm75Ω同軸電纜φ5mm50Ω同軸電纜3、4、5類UTP62.5/125多模光纖最長媒體段500m185m100m2000m拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)總線總線星形星形中繼器/集線器中繼器中繼器集線器集線器最大跨距媒體段數(shù)2500m5段925m5段500m5段4000m2段網(wǎng)卡上的連接器15芯D型AUIBNC、T型頭PJ-45ST表2.44種以太網(wǎng)物理性能比較(bǐjiào)精品資料2）特點：1）10Base5——最早、最經(jīng)典的以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，外置收發(fā)器，使用“粗同軸電纜”（即，價格，直徑10mm，阻抗75Ω，需專業(yè)安裝的同軸電纜）。2）10BaSe2——80年代中期出現(xiàn)，網(wǎng)卡上內(nèi)置收發(fā)器，使用“細(xì)同軸電纜”，價格遠(yuǎn)低于10Base5，且免于專業(yè)化安裝技術(shù)，但電纜接點多，易造成系統(tǒng)不能穩(wěn)定可靠工作。3）10BaseT——80年代末，低廉的非屏蔽雙絞線（UTP），星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)——成為主流10Mbit/s以太網(wǎng)。4）10BaseFL——93年出現(xiàn)的多模光纖傳輸介質(zhì)。主要用于延伸(yánshēn)網(wǎng)段距離和惡劣的電磁環(huán)境。精品資料七、串行通信接口標(biāo)準(zhǔn)1.串行傳送的特點：串行通信是在單根導(dǎo)線上將二進(jìn)制數(shù)一位一位地順序傳送。與并行通信相比：雖然速度低，但對遠(yuǎn)距離傳送來說，可節(jié)省大量(dàliàng)的線路成本。2.數(shù)據(jù)傳輸線路的兩種方式1）不平衡方式——用單線傳輸信號，以地線作為信號回路，接收器用單線輸入信號。缺點：信號線上感應(yīng)的干擾和地線上的干擾疊加后影響接收信號。2）平衡方式——用雙絞線傳輸信號，信號在雙絞線中自成回路不通過地線，接收器用雙端差動方式輸入信號。特點：雙絞線上所感應(yīng)的干擾相互抵消，地線上的干擾不影響接收器。具有良好的抗干擾性能，適合遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)傳輸。精品資料3.EIA-RS-232C在建筑自動化系統(tǒng)中，常用的通信串行物理接口標(biāo)準(zhǔn)有RS-232C，RS-422，RS-485等。1）RS-232C是美國電子(diànzǐ)工業(yè)協(xié)會（EIA）制定的串行物理接口標(biāo)準(zhǔn)。RS——英文“推薦標(biāo)準(zhǔn)”的縮寫232——標(biāo)識號C——修改次數(shù)2）RS-232C接口有一個主通道和一個輔助通道。多數(shù)情況下主要使用主通道。3）RS-232C定義了25針連接器中的20條連接線。2條地線，4條數(shù)據(jù)線，11條控制線，3條定時信號,3條——未定義，2條——保留供測試用精品資料4.RS—422ARS-232C推出較早，在現(xiàn)代通信中已暴露明顯(míngxiǎn)不足。如：數(shù)據(jù)傳輸 <20Kbit/s通信距離短 <15m未規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)的連接器，信號易產(chǎn)生串?dāng)_等。長距離通信、干擾比較強(qiáng)，環(huán)境嚴(yán)重限制應(yīng)用。1）RS-422A規(guī)定了差分平衡的電氣接口，它能夠在較長距離內(nèi)明顯(míngxiǎn)地提高數(shù)據(jù)速率。如：在1000m內(nèi)速率100Kbit/s10m內(nèi)10Mbit/s2）RS——422A采用平衡驅(qū)動和差分接收方法從根本上消除信號地線3）RS-422A，實現(xiàn)兩點之間遠(yuǎn)程通信時需要兩對平衡差分電路形成全雙工傳輸電路。精品資料5.RS-485接口RS-422A進(jìn)行全雙工通信時，需要兩對線纜增加了線路成本。1）RS-485——多發(fā)送器和多接收器的電路標(biāo)準(zhǔn)，擴(kuò)展了RS-422A的性能。適用(shìyòng)于：雙方公用一對線纜多個點之間公用一對線2）一對RS-485接口線路能支持——32個發(fā)送/接收器。3）RS-485采用半雙工方式。

精品資料TCP協(xié)議（傳輸控制協(xié)議，TransmissionControlProtocol）：規(guī)定傳輸信息怎樣分層、分組和在線路上傳輸；IP協(xié)議（互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議，InternetProtocol）：定義Internet上計算機(jī)之間的路由選擇(xuǎnzé)，把不同網(wǎng)絡(luò)的物理地址轉(zhuǎn)換為Internet地址；TCP/IP的體系結(jié)構(gòu)共有4個層次(céngcì)：應(yīng)用層、運輸層、網(wǎng)際層、網(wǎng)絡(luò)接口層。八、TCP/IP協(xié)議精品資料TCP/IP協(xié)議(xiéyì)及其層次精品資料1.運用層①向用戶提供一組常用的應(yīng)用程序②包含所有TCP/IP協(xié)議集中的所有高層協(xié)議：虛擬終端協(xié)議（Telnet）文件傳輸協(xié)議（FTP）電子郵件協(xié)議（SMTP）等。相當(dāng)于OSI的應(yīng)用層、表示層、會話層。2.運輸層——提供可靠的端到端的數(shù)據(jù)傳輸，確保源主機(jī)傳送數(shù)據(jù)報正確到達(dá)(dàodá)目標(biāo)主機(jī)。1）傳輸控制協(xié)議TCP——面向連接的可靠的傳輸協(xié)議，允許一臺機(jī)器發(fā)出的報文流無差錯地發(fā)往網(wǎng)絡(luò)上的其機(jī)器。輸入—報文流報文段網(wǎng)絡(luò)層報文報文流輸出。精品資料2）用戶數(shù)據(jù)(shùjù)報協(xié)議UDP——不可靠，無連接協(xié)議。用于：不需TCP排序和流量控制功能的應(yīng)用程序。3.網(wǎng)際層——使主機(jī)可以把IP數(shù)據(jù)(shùjù)報發(fā)往任何網(wǎng)絡(luò)，并使數(shù)據(jù)(shùjù)報獨立傳向目標(biāo)。4.網(wǎng)絡(luò)接口層——相當(dāng)于OSI的數(shù)據(jù)(shùjù)鏈路層和物理層。負(fù)責(zé)通過物理網(wǎng)絡(luò)發(fā)送IP數(shù)據(jù)(shùjù)報或接收發(fā)自物理網(wǎng)絡(luò)的幀且將其轉(zhuǎn)為IP數(shù)據(jù)(shùjù)報，交給網(wǎng)際層。精品資料§2.3計算機(jī)控制技術(shù)計算機(jī)控制——計算機(jī)技術(shù)、自動控制技術(shù)結(jié)合產(chǎn)物。數(shù)字計算機(jī)強(qiáng)大的計算能力(nénglì)邏輯判斷能力(nénglì)大容量存貯能力(nénglì)解決了常規(guī)控制技術(shù)解決不了的難道。達(dá)到了常規(guī)控制技術(shù)達(dá)不到的優(yōu)異指標(biāo)。精品資料一、自動控制概述1.自動控制系統(tǒng)及其組成1）人工調(diào)節(jié)(tiáojié)——以恒溫室為例工作人員工作：①觀察溫度計②觀察值與給定值比較偏差③根據(jù)偏差——調(diào)整閥門缺點：①精度低——取決于經(jīng)驗②緊張、繁鎖、易出錯精品資料2）自動調(diào)節(jié)在沒有人直接參與的情況下，利用自動控制裝置(zhuāngzhì)使被控對象自動按預(yù)定規(guī)律運行或使被控量按予定要求變化的手段。室溫自動控制：傳感器——反映室溫調(diào)節(jié)器——室溫與給定值比較和運算控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)精品資料比較：人工調(diào)節(jié)自動調(diào)節(jié)

3）自動控制系統(tǒng)的組成①調(diào)節(jié)對象——被控(bèikònɡ)參數(shù)按給定規(guī)律變化的房間、設(shè)備等。②傳感器——將被測量按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成便于處理和傳輸?shù)牧硪晃锢砹康脑?。③調(diào)節(jié)器——將被測值與給定值比較得出偏差并進(jìn)行計算，按預(yù)定規(guī)律發(fā)出控制指令的元件。④執(zhí)行元件——將來自調(diào)節(jié)器的控制信號變成操作量的部分。精品資料符號：——給定值——被調(diào)節(jié)(tiáojié)參數(shù)——干擾信號——調(diào)節(jié)(tiáojié)量——控制信號——偏差值3）自動(zìdòng)控制系統(tǒng)的組成精品資料2.自動控制系統(tǒng)分類按給定(ɡěidìnɡ)值不同來分：①定值調(diào)節(jié)系統(tǒng)——被調(diào)參數(shù)給定(ɡěidìnɡ)值為恒定值。②程序調(diào)節(jié)系統(tǒng)——給定(ɡěidìnɡ)值是變化的，但是一個已知的時間函數(shù)。③隨動調(diào)節(jié)系統(tǒng)——被調(diào)參數(shù)的給定(ɡěidìnɡ)值是隨機(jī)函數(shù)。3.自動控制系統(tǒng)的品質(zhì)指標(biāo)1）過渡過程的基本形式過渡過程（動態(tài)）——系統(tǒng)從一個平衡狀態(tài)過渡到另一個平衡狀態(tài)的過程。精品資料a.發(fā)散振蕩被控變量不穩(wěn)定(wěndìng)b.等幅振蕩連續(xù)調(diào)節(jié)中不允許雙位調(diào)節(jié)中允許精品資料c.衰減振蕩比較理想過程(guòchéng)d.單調(diào)過程(guòchéng)過渡過程(guòchéng)時間長。不很理想。精品資料2）品質(zhì)指標(biāo)a.衰減比n——前后兩峰值(fēnɡzhí)之比 ——穩(wěn)定性——系統(tǒng)不穩(wěn)定——穩(wěn)定較理想b.靜差C——被調(diào)參數(shù)的穩(wěn)定值與給定值之差?！€(wěn)定性c.最大偏差A(yù)與超調(diào)量BA——被調(diào)參數(shù)偏離給定值的最大值B——被調(diào)參數(shù)偏離新穩(wěn)定值的最大值精品資料d.過渡過程時間——從干擾發(fā)生時至被調(diào)參數(shù)又建立新的平衡為至。e.振蕩周期和頻率（振蕩：第一波峰到第二波峰之間的時間。）系統(tǒng)質(zhì)量好壞應(yīng)從穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性、快速性三方面衡量。穩(wěn)定性指標(biāo)(zhǐbiāo)——衰減比、最大偏差、超調(diào)量。快速性——過渡過程時間、振蕩周期。系統(tǒng)精度——靜差C。二、構(gòu)成環(huán)節(jié)的特性自動控制系統(tǒng)的過渡響應(yīng)品質(zhì)主要取決于系統(tǒng)及其組成環(huán)節(jié)的特性。（環(huán)節(jié)特征：環(huán)節(jié)的輸出與輸入的關(guān)系。）精品資料1.溫度對象的數(shù)學(xué)描述如圖空調(diào)房間為一溫度對象。由蒸汽加熱器，恒溫房間及室內(nèi)散熱設(shè)備組成，不考慮對象滯后和區(qū)域(qūyù)溫差。

精品資料根據(jù)(gēnjù)能量守恒定律：精品資料整理(zhěnglǐ)：

精品資料令 時間常數(shù) 放大系數(shù) 調(diào)節(jié)量（蒸汽熱量）折算成送風(fēng)溫度變量

送風(fēng)干擾室內(nèi)干擾

室外(shìwài)干擾 干擾量折算成送風(fēng)溫度變化方程為：精品資料2.傳感器特性假設(shè)有一溫度傳感器置于室內(nèi)很久，室溫＝熱電阻溫度——穩(wěn)定狀態(tài)某一時刻，突然開始加一熱源，室溫作階躍變化，室內(nèi)空氣向熱電阻傳熱，開始瞬時，溫差最大，熱電阻以最大升溫速度上升，隨時熱電阻溫度升高，兩者溫差減小，升溫速度，最后室溫＝熱電阻,溫度達(dá)到平衡(pínghéng)，重新穩(wěn)定下來。由熱平衡(pínghéng)原理：

精品資料

令 則： 一階慣性(guànxìng)環(huán)節(jié)對于傳感器，一般要求較好的追蹤性，其時間常數(shù)比對象的時間常數(shù)T1都小。當(dāng) 時可忽略。則 ——比例環(huán)節(jié)3.調(diào)節(jié)器特性調(diào)節(jié)器輸出信號P與輸入信號偏差e的關(guān)系稱為調(diào)節(jié)器的控制規(guī)律——也叫調(diào)節(jié)器的特性。

精品資料規(guī)律分 斷續(xù)控制規(guī)律：如繼電特性(tèxìng) 連續(xù)控制規(guī)律：P、I、D1）比例（P）控制器的特性(tèxìng)

2）比例積分（PI）控制器特性(tèxìng)

tPKePI精品資料3）比例微分(wēifēn)（PD）控制器的特性

4）PID控制器特性PDPID精品資料4.執(zhí)行器特性將控制信號變成調(diào)節(jié)量，作用在被控對象上。如：電動調(diào)節(jié)閥，電壓調(diào)節(jié)裝置等。閥的行程增量與控制器輸出增量成比例(bǐlì)關(guān)系，即三、環(huán)節(jié)的綜合1.框圖：某環(huán)節(jié) 相加點分支點 精品資料2.運算(yùnsuàn)①串聯(lián)

，∴ 精品資料②并聯(lián)(bìnglián)精品資料③反饋——輸出(shūchū)端的信號又反饋到輸入端而

精品資料精品資料精品資料精品資料精品資料精品資料精品資料四、系統(tǒng)的傳遞函數(shù)和過渡響應(yīng)前面討論了組成系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)的特性和傳遞函數(shù)，并且討論了各個環(huán)節(jié)的綜合和等效變換，有了以上這些知識，我們可以比較方便地得到(dédào)系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，進(jìn)而得到(dédào)過渡特性。1.求控制系統(tǒng)過渡特性的計算公式控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)一般表達(dá)式：又∵則輸出量的拉氏變換(biànhuàn)為：精品資料

則輸出量為：

例1.求如圖控制系統(tǒng)的單位(dānwèi)階躍響應(yīng)。已知：解：精品資料∵單位(dānwèi)階躍輸入

則則

精品資料例二.求室溫控制系統(tǒng)在qn為階躍n作用下的響應(yīng)(xiǎngyìng)1.閉環(huán)系統(tǒng)框圖及傳遞函數(shù)系統(tǒng)有兩個(liǎnɡɡè)輸入量：給定值，定值系統(tǒng)；干擾增量qn——一個輸入量?？驁D變換對:Qn(s)為輸入的方塊圖精品資料根據(jù)(gēnjù)前面的討論：（比例(bǐlì)） （看作放大環(huán)節(jié)）干擾

框圖簡化：通道不變，反饋通道為串聯(lián)精品資料精品資料2.閉環(huán)系統(tǒng)的過渡響應(yīng)(xiǎngyìng)∵干擾量為階躍響應(yīng)(xiǎngyìng)，則

∴精品資料令則∴

精品資料當(dāng)時

精品資料精品資料

∴ 舉例(jǔlì)：設(shè)計算(jìsuàn)：

∴精品資料代于參數(shù)值

作出過渡(guòdù)濾過程曲線：精品資料（1）幾個(jǐɡè)特殊點：最大峰值，第一次達(dá)到極值的點峰值時間(shíjiān)時上式求導(dǎo)并令其為0（極值點）取第一次極限：此時

靜差超調(diào)量精品資料振蕩周期衰減(shuāijiǎn)比為習(xí)題(xítí)：設(shè)求：及B、A、C、、n

精品資料精品資料

二階線性系統(tǒng)的通用階躍響應(yīng)上面討論了室溫在下的過渡響應(yīng)，現(xiàn)在研究在零初始狀態(tài)（即 ，）條件(tiáojiàn)，在各種值下的階躍響應(yīng)。特征(tèzhēng)方程為：特征(tèzhēng)根：精品資料（一）欠阻尼：

此時(cǐshí)：上面(shàngmiɑn)已討論過，則其曲線為：衰減振蕩。精品資料精品資料（二）臨界阻尼則為指數(shù)(zhǐshù)形式其曲線(qūxiàn)為。（三）過阻尼

特征方程有兩實數(shù)根。

設(shè)

查表：精品資料精品資料則

查表得：

代入值

∴

精品資料其曲線為：單調(diào)過程(guòchéng)作振蕩。（四）臨界(línjiè)振蕩特征方程為：

∴

其曲線為：等幅振蕩。精品資料精品資料以上分析可知：對應(yīng)于不同的衰減系數(shù)（阻尼系數(shù)）二階系統(tǒng)的過渡響應(yīng)曲線不同。

有了這個曲線圖，只要已知值便可直接(zhíjiē)求出系統(tǒng)在階躍作用下對應(yīng)于這一值的過渡響應(yīng)。五、計算機(jī)控制系統(tǒng)(kònɡzhìxìtǒnɡ)1.組成：用微機(jī)代替控制器→構(gòu)成計算機(jī)控制系統(tǒng)精品資料從自控系統(tǒng)(xìtǒng)的組成來看精品資料計算機(jī)控制系統(tǒng)中輸入輸出信號→數(shù)字信號輸入端——A/D （模擬信號→數(shù)字信號）輸出端——D/A （數(shù)字信號→模擬信號）計算機(jī)具有強(qiáng)大的算術(shù)運算，邏輯運算及記憶功能，運用(yùnyòng)微機(jī)指令系統(tǒng)，編出符合某種規(guī)律（控制）的程序——方便、靈活。2.計算機(jī)控制的典型應(yīng)用方式1）操作指導(dǎo)控制系統(tǒng)a.對生產(chǎn)過程參數(shù)進(jìn)行巡回檢測，記錄、加工處理b.計算機(jī)不直接參與過程控制優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單、控制靈活、安全缺點(quēdiǎn)：人工控制，速度受限。精品資料1.操作指導(dǎo)(zhǐdǎo)控制系統(tǒng)精品資料2）直接數(shù)字(shùzì)控制系統(tǒng)（DDC）采用(cǎiyòng)多路采樣器→多路被測參數(shù)采樣→A/D轉(zhuǎn)換→計算機(jī)→預(yù)先確定的控制算法對各種參數(shù)進(jìn)行比較、分析、計算→D/A轉(zhuǎn)換→執(zhí)行器優(yōu)點：完全取代模擬控制器，實現(xiàn)上百個回路的PID控制,能實現(xiàn)復(fù)雜的控制。DDC:DirectDigitalControl

應(yīng)用數(shù)字技術(shù)(或計算機(jī)技術(shù))的控制系統(tǒng)精品資料3）監(jiān)督控制系SCC由計算機(jī)按照生產(chǎn)過程的數(shù)學(xué)模型，計算出最佳(zuìjiā)給定值→模擬控制器、DDC計算機(jī)→使生產(chǎn)過程處于最優(yōu)狀況。a.scc+模擬控制器控制系統(tǒng)SCC的作用：1）收集檢測信號2）按照數(shù)字模型計算3）輸出設(shè)定值到模擬控制器適用于：在企業(yè)的技術(shù)改造，既利用(lìyòng)了原有的模擬控制器，又實現(xiàn)了最佳設(shè)定值控制。(SupervisoryComputerControl精品資料b.SCC+DDC控制系統(tǒng)(kònɡzhìxìtǒnɡ)精品資料4）分布式控制系統(tǒng)(kònɡzhìxìtǒnɡ)（DCS）DCS(DistributedControlSystem):應(yīng)用現(xiàn)代通信技術(shù)(計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)(wǎngluò)技術(shù)或自動控制網(wǎng)絡(luò)(wǎngluò)技術(shù))將多個DDC組成的自控網(wǎng)絡(luò)(wǎngluò)系統(tǒng)精品資料精品資料5）現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（FCS）新一代分布式控制系統(tǒng)DCS為三層結(jié)構(gòu)模式，系統(tǒng)成本較高，各廠商的DCS有各自的標(biāo)準(zhǔn)，不能互通。FCS為二層結(jié)構(gòu)：工作站——現(xiàn)場總線智能儀表。（1）降低了成本（2）國際標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一(tǒngyī)后，實現(xiàn)→真正的開放式互連系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。3.直接數(shù)字控制系統(tǒng)的基本算法PID控制——利用成熟、應(yīng)用(yìngyòng)最廣泛的一種調(diào)節(jié)器它結(jié)構(gòu)簡單，參數(shù)易于調(diào)整。隨著微機(jī)技術(shù)的發(fā)展，PID控制算法已能用微機(jī)簡單實現(xiàn)：1）數(shù)字PID控制算法精品資料或

傳遞函數(shù)P作用：線性放大，誤差一旦產(chǎn)生，比例控制迅速反映誤差→減小誤差。I作用:只要誤差存在→I作用不斷積累，可完全(wánquán)消除誤差，但I(xiàn)作用太強(qiáng)→系統(tǒng)超調(diào)加大，甚至使系統(tǒng)出現(xiàn)振蕩。D作用：對誤差的變化速度起控制作用,對克服振蕩，減小超調(diào)量，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性起較大作用?！哂嬎銠C(jī)控制——采樣控制→根據(jù)采樣時刻的偏差值來計算控制量。精品資料

采樣(cǎiyànɡ)同期e(k)——第k次采樣(cǎiyànɡ)時的偏差值e(k-1)——第（k-1）次采樣(cǎiyànɡ)時的偏差值∴∵位置(wèizhi)式PID控制算式精品資料增量式算式:只需保持現(xiàn)時前三個字樣時刻的偏差值即可。1）數(shù)字PID調(diào)節(jié)器的改進(jìn)（1）積分項的改進(jìn)在PID控制(kòngzhì)中，積分作用——消除殘差.為穩(wěn)定控制性能，可對積分項采取以下改進(jìn)措施。精品資料a.積分分離：在一般PID控制中，當(dāng)有較大擾動或大幅度改變給定值時→偏差↑積分作用產(chǎn)生較大的超調(diào),長時間波動→措施→當(dāng)e(k)偏離大↑↑→取消積分作用。b.變速(biànsù)積分的PID算法一般PID控制算法中，積分常數(shù)KI——常數(shù)但KI↑↑→超調(diào)KI↓↓→消除靜差慢故，改進(jìn)措施：系統(tǒng)偏差↑→KI↓系統(tǒng)偏差↓→KI↑c.抗積分飽和積分飽和：長時間出現(xiàn)偏差或偏差較大，計算出的控制量可能溢出，或小于零。盡管計算PID差分所得(suǒdé)的運算結(jié)果繼續(xù)增大或減小，但執(zhí)行機(jī)構(gòu)已無相應(yīng)的動作。改進(jìn)方式：對計算出的控制量限幅并把積分作用切除調(diào)。精品資料（2）微分項的改進(jìn)a.不完全微分PID控制算法普通PID控制算式：具有高頻擾動時，微分作用響應(yīng)過于靈敏→控制過程振蕩，降低調(diào)節(jié)品質(zhì)。作用：在PID控制輸出(shūchū)串入一階慣性環(huán)節(jié)。b.微分先行PID控制算法作用：只對被控量c(t)微分不對偏差e(t)微分對給定值頻繁(pínfán)升降的系統(tǒng)有效。PID→DDC控制的基本算法但控制對象,系統(tǒng)→越復(fù)雜，傳統(tǒng)的控制理論和方法難以解決復(fù)雜系統(tǒng)的控制問題。智能控制技術(shù)發(fā)展起來：自應(yīng)控制、最優(yōu)控制、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、專家控制控制理論和方法速度發(fā)展并得到成功的應(yīng)用精品資料4.集散型控制系統(tǒng)（DCS）計算機(jī)控制系統(tǒng)按體系結(jié)構(gòu)分為(fēnwéi)：a．集中控制系統(tǒng)（CCS）——由單一的計算機(jī)完成控制系統(tǒng)的所有功能和對所有被控對象實施控制。優(yōu)點：①整體性、協(xié)調(diào)性好。②控制方式，控制時機(jī)的選擇可進(jìn)行統(tǒng)一的調(diào)度和安排。缺點：對計算機(jī)要求很高，必須有足夠的處理能力和較高的可靠性。b.集散控制系統(tǒng)（DCS）——使用多臺計算機(jī)分擔(dān)了控制的功能和范圍。處理能力提高,危險性分散注意(zhùyì)：各個計算機(jī)如何協(xié)調(diào)工作，是DCS要解的主要問題。

精品資料監(jiān)控層——完成SCC的功能管理層——完成高層(ɡāocénɡ)的管理控制功能1）集散型控制系統(tǒng)的基本組成①現(xiàn)場I/O控制站DCS目前采用多層次結(jié)構(gòu)現(xiàn)場控制(kòngzhì)層——主要完成DDC功能精品資料組成(zǔchénɡ)：微處理器、存儲器、I/0控制組,內(nèi)部總線，通信接口等。功能：a.將各種現(xiàn)場發(fā)生的過程量進(jìn)行數(shù)字化→存儲器中b.將本站采集到的實時數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)到操作員站、工程師站、其它(qítā)I/O現(xiàn)場控制站c.在本站實現(xiàn)局部自動控制精品資料②操作員站——處理一切與運行有關(guān)的人機(jī)界面的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點。功能：a.提供人機(jī)界面——了解現(xiàn)場狀況、多種運行參數(shù)的當(dāng)前值等。b.對工藝過程進(jìn)行控制和調(diào)節(jié)，保證生產(chǎn)過程的安全(ānquán)，可靠、高效高質(zhì)。c.具有歷史數(shù)據(jù)的處理功能。③工程師站——對DCS進(jìn)行離線的配置，組態(tài)工作和在線的系統(tǒng)監(jiān)督、控制、維護(hù)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點。功能：及時調(diào)整系統(tǒng)配置及一些系統(tǒng)參數(shù)(cānshù)的設(shè)定，使DCS隨時處在最佳的工作狀態(tài)之下。精品資料2）DCS的通信網(wǎng)絡(luò)——集散系統(tǒng)的支柱整個集散控制系統(tǒng)(kònɡzhìxìtǒnɡ)的結(jié)構(gòu)——網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)——星形、總線形、環(huán)形應(yīng)用最廣——環(huán)形網(wǎng)、總線形網(wǎng)星形形網(wǎng)必須設(shè)置中央節(jié)點，各節(jié)點之間通信必須經(jīng)由中央節(jié)點進(jìn)行，危險性集中）實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信介質(zhì)(jièzhì)訪問控制技術(shù)——①采用令牌控制方式 ②載波監(jiān)聽多路訪問/沖突檢測CSMA/CD精品資料令牌（Toker）——在網(wǎng)中各節(jié)點間按次序輪流傳遞，形成循環(huán)。節(jié)點——接到令牌的某一時段內(nèi)有權(quán)占用介質(zhì)，時段結(jié)束時交給下一節(jié)點,周而復(fù)始。優(yōu)點：節(jié)點占用介質(zhì)的順序可以設(shè)定和調(diào)整便于安排優(yōu)先項序。DCS的中層控制網(wǎng)幾乎(jīhū)都用令牌控制方式。5.現(xiàn)場總線與現(xiàn)場總線控制(kòngzhì)系統(tǒng)（FCS）1）現(xiàn)場總線（Fieldbus）——近年來迅速發(fā)展起來的工業(yè)數(shù)據(jù)總線。專用微處理器置入傳統(tǒng)的測量控制(kòngzhì)儀表（具有數(shù)字計算、數(shù)字通信能力）。通信介質(zhì)連接成網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)①各現(xiàn)場設(shè)備（控制(kòngzhì)器、執(zhí)行器等）間的數(shù)字通信。②現(xiàn)場設(shè)備與高層控制(kòngzhì)系統(tǒng)之間的信息傳遞。精品資料定義——現(xiàn)場總線是連接智能現(xiàn)場設(shè)備和自動控制系統(tǒng)的數(shù)字式，雙向傳輸，多分支結(jié)構(gòu)的通信網(wǎng)絡(luò)?；緝?nèi)容(nèiróng)：以串行通信方式取代傳統(tǒng)的4～20mA模擬信號。意義：（1）適應(yīng)工業(yè)控制系統(tǒng)的→分散化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化發(fā)展。（2）減少系統(tǒng)線纜，簡化系統(tǒng)安裝，維護(hù)管理。 （3）降低系統(tǒng)投資和運行成本。2.現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（FCS）Fieldbuscontrolsystem（1）系統(tǒng)組成現(xiàn)場設(shè)備（智能化設(shè)備，儀表(yíbiǎo)，現(xiàn)場CPU等）傳輸介質(zhì)（雙絞線、光纖等）FCS現(xiàn)場設(shè)備多點共享總線→節(jié)約連線；通信鏈路的多信息傳輸。精品資料要求：實時性強(qiáng)；可靠性高。（2）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)拓樸結(jié)構(gòu)——總線介質(zhì)存取方式(fāngshì)——令牌總線站點分：主站——上位機(jī)、手持編程器、調(diào)節(jié)器從站——變送器、執(zhí)行器←不占令牌（3）主要功能a.上位機(jī)進(jìn)行組態(tài)，確定回路構(gòu)成及參數(shù)。b.除調(diào)節(jié)器的控制功能，上位機(jī)還可進(jìn)行控制運算、優(yōu)化任務(wù)。c.調(diào)節(jié)器：控制操作量；向上位機(jī)傳送狀態(tài)報警等數(shù)據(jù)信息。d.上位機(jī)監(jiān)視總線上各站運行情況(qíngkuàng)，并保存數(shù)據(jù)。精品資料（4）特點(tèdiǎn)（FCS與DCS相比）a.現(xiàn)場通信網(wǎng)絡(luò)：如圖DCS、FCS現(xiàn)場總線把通信線一直逐伸到生產(chǎn)現(xiàn)場中的生產(chǎn)設(shè)備?，F(xiàn)場設(shè)備或現(xiàn)場儀表（即傳感器、變送器、執(zhí)行器等）?！盘杺鬏斎珨?shù)字化，抗干擾強(qiáng)，精度高。b.操作性用戶可自由選擇不同廠家提供(tígōng)的性價比最優(yōu)的現(xiàn)場設(shè)備。打破了傳統(tǒng)DCS產(chǎn)品互不兼容的缺點，方便了用戶。C.可靠性、靈活性提高DCS采用工程師站——操作站——I/O控制站FCS——虛擬控制站精品資料精品資料精品資料每個現(xiàn)場——智能節(jié)點，具有CPU，實現(xiàn)檢測，變換和補(bǔ)償功能，控制和運算功能。系統(tǒng)(通過網(wǎng)絡(luò)協(xié)議)連接一起統(tǒng)籌工作。任何節(jié)點故障,只影響本身d.開放式互連網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)場總線——開放式互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，面向所有制造商和用戶(yònghù)。極其方便地共享網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫。e.通信線供電現(xiàn)場總線的常用傳輸線——雙絞線允許：現(xiàn)場儀表直接從通信線上攝取能量f.多種傳輸介質(zhì)和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。（5）LonWorks技術(shù)由美國Echelon公司于90年代初期開發(fā)(kāifā)出來——完全分散控制的局部操作網(wǎng)技術(shù)，已為數(shù)千家控制工程采用。精品資料精品資料精品資料精品資料①Lonworks技術(shù)的特點a.開放式技術(shù)lonTalk通信協(xié)議符合ISO/OSI標(biāo)準(zhǔn)模型,任何制造商的產(chǎn)品都可以實現(xiàn)互操作。b.支持各種通信介質(zhì)exp：雙絞線,電力線、同軸電纜、無線電波等——多種介質(zhì)可在同一網(wǎng)絡(luò)中混合使用。c.網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)靈活，典型網(wǎng)絡(luò)拓樸?？芍鲝氖?對等式(星形,總線形(xiànxínɡ)等)d.采用面向?qū)ο蟮脑O(shè)計方法。e.速率從300bit/s～1.25Mbit/s。f.技術(shù)核心元件——神經(jīng)元（Neuron）芯片。精品資料②LonWorks節(jié)點a.智能節(jié)點——組成網(wǎng)絡(luò)最基本(jīběn)的控制單元(上接LONWORKS下接傳感器,執(zhí)行器)組成：Neuron芯片；I/O外圍電路；收發(fā)器；存儲器其框圖為。b.通信節(jié)點——通信接口適配器,LonWorks網(wǎng)絡(luò)接口Neuron芯片——通信處理器節(jié)點應(yīng)用程序——主處理器執(zhí)行。用于：處理能力，輸入/輸出(shūchū)能力要求較高的場合?？驁D為。精品資料精品資料精品資料③神經(jīng)元（Nenron）芯片——LonWorks技術(shù)的核心器件。通信、控制、調(diào)度、I/O支持--------一體的器件包括(bāokuò)：a.3個8位CPUCPU1——介質(zhì)訪問控制處理器負(fù)責(zé)處理LonTalk協(xié)議的1層—物理層2層—數(shù)據(jù)鏈路層CPU2——網(wǎng)絡(luò)處理器負(fù)責(zé)實現(xiàn)LonTalk協(xié)議的3~6層CPU3——應(yīng)用處理器實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的第7層（應(yīng)用層）b.RAM.RON.EEPROMc.11個可編程I/O口多種傳感器，執(zhí)行器及其它I/O設(shè)備,通過I/O口發(fā)送和接收信息。11個可編I/O通過編程設(shè)定為4類34種功能d.2個16位定時器和計算器精品資料精品資料④Lonworks收發(fā)器Neuron芯片通信口→Lonworks網(wǎng)絡(luò)間，提供完整的機(jī)械和電氣接口，并完成對發(fā)送和接收的信息進(jìn)行編碼和解碼。不同介質(zhì)(jièzhì)——不同型號的收發(fā)器。⑤路由器連接兩信道并在信道之間完成消息包路由的裝置。a.中繼器——最簡單的路由器，能轉(zhuǎn)發(fā)徑過兩端的所有報文。b.橋接器——兩個信道間向前傳送消息包，但必須按域地址傳送。只有在同一個域中的節(jié)點才能夠相互(xiānghù)通信。c.路由器——信道間有選擇地路由消息包。分學(xué)習(xí)路由器,配置路由器精品資料⑥LonTalk協(xié)議——為Lon總線設(shè)計的專用協(xié)議

a.分層的從數(shù)據(jù)包為基礎(chǔ)的對等的通信協(xié)議。遵循國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）的7層模型包容了Lon總線的所有網(wǎng)絡(luò)通信功能,包含了一個功能強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)。b.LonTalk協(xié)議在物理層支持多種介質(zhì)(jièzhì)通信—為適應(yīng)不同的通信介質(zhì)(jièzhì)而支持不同的數(shù)據(jù)碼和編碼。如圖精品資料精品資料⑦Lon性能特點總結(jié)a.擁有三個處理單元的神經(jīng)元芯片（Neuronchip）一個——用于鏈路層的控制一個——用于網(wǎng)絡(luò)層的控制一個——用于用戶的應(yīng)用程序包含11個I/O口，這樣在一個神經(jīng)元芯片上,就能完成網(wǎng)絡(luò)和控制的功能。b.支持(zhīchí)多種傳輸介質(zhì)及其互連。c.LonTalk是Lon的通信協(xié)議，支持七層網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，提供了一個(yīɡè)固化在神經(jīng)元芯片的網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)d.提供給使用者一個(yīɡè)完整的開發(fā)平臺。包括現(xiàn)場調(diào)試工具LonBuilder。協(xié)議分析；網(wǎng)終開發(fā)語言NeuronC等。精品資料e.由于支持(zhīchí)面向?qū)ο蟮木幊蹋瑥亩苋菀讓崿F(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的互操作。（6）智能建筑中的控制網(wǎng)絡(luò)建筑設(shè)備自動化系統(tǒng)出現(xiàn)于20世紀(jì)70年代(niándài)，幾十年來得到了迅速發(fā)展。但由于各樓宇自控公司推出的產(chǎn)品存在：通信協(xié)議不同——通信速率、編碼格式、同步方式、通信規(guī)程不相同。很難實現(xiàn)設(shè)備間的互操作和系統(tǒng)的互連。用戶在選擇范圍、靈活性、互換性受到極大限制。為了走出傳統(tǒng)建筑設(shè)備自控系統(tǒng)的困境實現(xiàn)設(shè)備間的互操作和系統(tǒng)的互連。國際上許多標(biāo)準(zhǔn)組織經(jīng)過不斷努力，推出了幾十種協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，最為突出的是BACnet。精品資料1）BAC通信協(xié)議①產(chǎn)生：a.1987年1月美國ASHRAE成立標(biāo)準(zhǔn)項目委員會制定(zhìdìng)關(guān)于將OSI（開放系統(tǒng)互連模型）應(yīng)用于建筑設(shè)備自動控制系統(tǒng)的通信協(xié)議。b.1995年6月，經(jīng)過8年半時間《建筑物自動控制網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信協(xié)議》即《BACnet數(shù)據(jù)通信協(xié)議》獲得通過。c.1995年12月，成為美國國標(biāo)，并且得到歐共體標(biāo)準(zhǔn)委員會的認(rèn)可，成為歐共體標(biāo)準(zhǔn)草案。d.2000年8月，國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）的建筑(jiànzhù)環(huán)境設(shè)計技術(shù)委員會對其進(jìn)行公開評議并進(jìn)行適當(dāng)修改后——正式的國際標(biāo)準(zhǔn)精品資料BACnet協(xié)議(xiéyì)為暖通、空調(diào)、制冷設(shè)備之間建立了一種統(tǒng)一的數(shù)據(jù)通信標(biāo)準(zhǔn)。Ⅰ.使得按這種標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)的設(shè)備，都可以進(jìn)行通信，實現(xiàn)互操作。Ⅱ.其他樓宇控制系統(tǒng)（如照明、給排水、安防消防）的集成提供了基本原則。②體系結(jié)構(gòu)——開放性的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議——也采用ISO/OSI模型的分層體系結(jié)構(gòu)。但未從網(wǎng)絡(luò)的最低層重新定義自己的層次。選用(xuǎnyòng)成熟的局域網(wǎng)技術(shù)，簡化層次結(jié)構(gòu)形成簡單而實用的4層體系結(jié)構(gòu)。精品資料BACnet協(xié)議的層次對應(yīng)的ISO層次BACnet應(yīng)用層應(yīng)用層BACnet網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層ISO8802.2（IEEE802.2）類型1MS/TP主從/令牌傳遞PTP（點到點協(xié)議）LonTalk數(shù)據(jù)鏈路層ISO8802.3IEEE802.3）ARCnetEIA-485RS－485）EIA-232RS－232）物理層精品資料根據(jù)建筑設(shè)備自動控制系統(tǒng)通信體系的實際需要，選用OSI基本模型中：物理層，數(shù)據(jù)鏈絡(luò)層，網(wǎng)絡(luò)層，應(yīng)用層。a.BACnet物理層與數(shù)據(jù)鏈路層