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21:53:37 《工控网络与组态技术》 教材：《控制网络与组态技术》 刘解生 参考教材： 《网络控制技术及应用》周洪 《现场总线技术及应用》甘永梅 教师：余群威 第一章 控制网络技术概论 主要内容： 一、计算机控制网络概述 二、控制网络与信息网络的区别（重点） 三、控制网络的类型及特点 四、现场总线概述 五、控制网络与信息网络的集成 一、计算机控制网络概述 计算机网络技术的迅速发展和广泛应用正在改变人们的工作方式与生活方式 。 推动计算机网络迅速发展的因素有： ●计算机技术的高度发展和计算机的广泛应用。 ●通信技术的迅猛发展，各种话路通信系统、光纤通信系统、无线通信系统、卫星移动通信系统 ●计算机网络开放体系结构的建立与发展，国际标准化组织ISO制定的开放系统互联（OSI）体系结构，为计算机网络发展奠定了基础 。 控制网络正向体系结构的开放性方向发展。开放系统应具备如下特征： ①标准化：与国际有关的程序设计、通信、网络管理、界面表示、系统接口等标准兼容，符合开放系统互联协议。 ②可移植性：各种平台的应用程序可以移植。 ③可伸缩性：系统规模、功能具有伸缩性。 ④可互操作性：系统的设计和实现不依赖特定供应商的设备、计算机硬件与软件平台。 企业信息化与自动化的层次模型 ●设备层中的设备种类繁多，有传感器、启动器、驱动器、l／O部件、变送器、变换器、阀门等。 要求：标准化、可互换性、可互操作性 企业信息化与自动化的层次模型 ●自动化层 自动化层实现控制系统的网络化，控制网络遵循开放的体系结构与协议。 对设备层的开放性，允许符合开放标准的设备方便地接人。 对信息化层的开放性，允许与信息化层互联、互通、互操作。 企业信息化与自动化的层次模型 ●信息化层 信息化层已较好实现开放性策略，各类局域网满足 IEEE 802标准，信息网络的互联遵循TCP／IP协议。 二、控制网络与信息网络的区别 控制网络是计算机网络技术在工业控制领域的具体应用。 控制网络强调系统的可靠性和实时性。 1、控制网络中数据传输的及时性和系统响应的实时性是控制系统最基本的要求。 过程控制系统的响应时间要求为0.01～0.5S 制造自动化系统的响应时间要求为0.5～2.0S 信息网络的响应时间要求为2.0～6.0S。 在信息网络的大部分使用中实时性是可以忽略的。 2、控制网络强调在恶劣环境下数据传输的完整性、可靠性。 具有在高温、潮湿、振动、腐蚀，特别是电磁干扰等工业环境中长时间、连续、可靠、完整地传送数据的能力。 控制网络还需要有本质安全性能，以在易燃易爆场合使用。 3、在企业自动化系统中，通信方式多使用广播或组播方式； 在信息网络中某个自主系统与另一个自主系统一般都建立一对一通信方式。 4、控制网络必须解决多家公司产品和系统在同一网络中相互兼容，即互操作性的问题 三、控制网络的类型及特点 从工业自动化与信息化层次模型来划分： 控制网络可分为面向设备的现场总线控制网络与面向自动化的主干控制网络。 在主干控制网络中，现场总线作为主干控制网络的一个接入节点。 从组网技术角度分类，可分为两类： 共享式控制网络和交换式控制网络。 控制网络类型及相互关系 利用集线器连接的局域网叫共享式局域网，利用交换机连接的局域网叫交换式局域网。 以太网中采用的工作方式是CSMA／CD（载波监听多路访问／冲突检测），对于发送端来说，它每发送一个数据信息时，首先对网络进行监听，当它检测到线路正好有空，便立即发送数据，否则继续检测，直到线路空闲时再发送 。 集线器上是一个中继器，而中继器的主要功能是对接收到的信号进行整形再生放大，使被衰减的信号再生（恢复）到发送时的状态，以扩大网络的传输距离，而不具备信号的定向传送能力。 当采用集线器的共享式网络的用户较多时，网络的效率降低。 交换式以太网中，交换机供给每个用户专用的信息通道，除非两个源端口企图将信息同时发往同一目的端口，否则各个源端口与各自的目的端口之间可同时进行通信而不发生冲突。 控制网络的特点： ①要求有高实时性与良好的时间确定性。 ②传送信息多为短帧信息，且信息交换频繁。 ③容错能力强，可靠性、安全性好。 ④控制网络协议简单实用，工作效率高。 ⑤控制网络结构具有高度分散性。 ⑥控制设备的智能化与控制功能的自治性。