DCS教学第9课教案分析.ppt

集散控制系统与局域网九课DCS涉及的通信技术(三) 授课人:于宏亮 济南大学控制科学与工程学院 回顾: 通信的目的是传输信息。信息的实体为数据，分为数字数据（离散值）和模拟数据（连续值）两种。信号则是数据的表示形式。 基带网、宽带网。将数字信号调制为模拟信号有三种方式：调幅、调频与调相 数据通讯系统是指以计算机为中心，用通讯线路连接分布在远地的数据终端设备，并能执行数据通讯的系统。 主要由数据传输系统和数据处理系统组成. 回顾： 按照信号在传输线上的传输方向分为两类： （1）单工通信：（2）双工通信：半双工通信，全双工通信。（RS232、422、485） 通信网络的差错控制技术就是要及时将差错检测出来，并采取适当的纠正措施，以确保接收信息的准确性。 在原始序列的后面，以一定的规则加入一些冗余码元。加入的冗余码元称监督码元或校验码元。接收端在接收时解码，可利用这种规律性进行检验，从而发现错误，告诉发送端重发，或自行纠正错误。 差错控制的基本方式:（1）自动纠错（2）检错重发（3）自动纠错与检错重发结合的混合纠错方式 回顾： 传输介质是通信网络传输信息的物理媒介，也称为“通信媒体”。用于DCS计算机局域网的主要传输介质有：双绞线、同轴电缆和光纤。 多路复用技术：利用一个物理信道同时传输多个信号，提高信道利用率，分类：1、频分多路复用（FDM） 2、时分多路复用（TDM） 信息交换技术：提高线路利用率，节省线路投资。实现交换的方法主要有:电路交换,报文交换,分组交换 本课主要内容： 2.5 DCS 的通讯系统 七、网络访问的存取控制技术 2.6 DCS的通信网络协议 一、DCS网络的标准体系结构（1986 IEC） 二、通信网络协议 三、开放系统互连参考模型OSI 四、局部区域网络（LAN）协议 (五、PROWAY协议 六、MAP协议) 七、网络访问的存取控制技术 各个站通过网络传送信息的基本关系，就是源（发送）站将信息送上网络，然后目的（接收）站从网络读取信息。为了迅速正确地实现这些对网络的存取访问过程，要有合理的存取控制方法。 DCS常用的方法有：轮询（Poll)、令牌传送（Token Passing）、带有碰撞检测的载波侦听多重访问（CSMA/CD）。 1、轮询（Poll) 它是由主站向其他站逐个查询，根据查询到站的应答信息，确定该站是否要发信，并确定是否让其发信。这一站发送完信息后通知主站，再继续查询。 适用于集中控制的网络（星形网、树形网、总线网），在DCS中称为1对N的控制方式。 2、令牌传送（Token Passing） 采用令牌传送技术的有环形网或在逻辑序列上将节点连接成环的总线网。 工作原理：环上有一个称为令牌的信息包沿环中各节点依次传送。该令牌有空、忙两个状态，在网络启动时，由指定节点产生一个空令牌送到网上传送。对要传送信息的节点，都要在令牌传到自己并判断为空时，才能把令牌置成忙，并发送含有数据、源地址、目的地址、检错码的信息包，然后发送到网上，目的站读取该信息包后，仍然转发该包，再回到发送站时，才撤消该包，并把令牌置成空，并将它传给下一节点。 通信响应时间具有确定性，实时性好，系统总的信息吞吐量大。 3、碰撞检测的载波侦听多重访问（CSMA/CD） 网络上的各个站共享一条传输线，就有可能发生传输线上的信息“碰撞”，这种竞争必须用一定策略消解。 首先是载波侦听多重访问，即：“先听后讲”，先进行侦听，判断空闲发送数据，然后等待应答信号。 但仍然有可能发生碰撞，那么还需要加上“边听边说”（CD）。即在发数据的同时，继续对线路进行侦听。当发现听和说的内容不一致时，立即停止发送数据，而改发堵塞信号。等待一定时间后，再重复一边上述过程。 竞争发送，广播式传输、载波侦听、碰撞检测、等待时机、再试发送。 2.6 DCS的通信网络协议一、DCS网络的标准体系结构 为了适应工业生产过程控制的恶劣环境，制定了生产过程控制计算机局部区域网络协议，其特点是极高的可靠性和快速实时响应。 1986年国际电工委员会(IEC)提出了DCS网络的标准体系结构 第一级：现场总线，供众多可编地址I/O装置进行多点连接，并可采用本质安全技术； 第二级：过程数据告诉公路（PROWAY），把过程控制器和局部操作站等连接起来； 第三级：MAP局部区域网络，把中央操作站、控制管理计算机和生产经营计算机等连接成网络。 2.6 DCS的通信网络协议一、DCS网络的标准体系结构（1986 IEC） 当前DCS的典型网络结构 二、通信网络协议 1、协议组成 句法：即数据和控制信息的结构 语法：即一组要发送的控制信息，要执行的动作，或要返回的响应； 时标：即时间执行次序的规约 2、分层协议的优点