DCS教学第10课教案分析.ppt

集散控制系统与局域网第十课典型网络协议介绍与ＤＣＳ可靠性技术 授课人:于宏亮 济南大学控制科学与工程学院 回顾： 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 回顾：开放系统互连参考模型OSI 本课主要内容： 2.6 DCS的通信网络协议 四、局部区域网络（LAN）协议 五、PROWAY协议 六、MAP协议 七、现场总线 2.7DCS的可靠性技术： 一、DCS的分散化结构 二、冗余化结构 三、通信系统的可靠性措施 四、其他可靠性和安全性措施 四、局部区域网络（LAN）协议 局部区域网络LAN的地理范围较小,一般为100m至25km. 采用总线形或环形拓扑结构. 没有中间交换节点.. 协议功能可由硬件实现. 四、局部区域网络（LAN）协议 1、逻辑链路控制层（LLC） 在发送时，使数据装配成带有站地址段、控制段、信息段和CRC段的帧， 其格式可以是SDLC、HDLC或其它等，向下提供给介质访问控制层。在 接收时，加以站地址识别、CRC校验，并把接收数据传给上层。 2、介质访问控制层（MAC） LAN上所有站挂在同一传输线上，要由介质访问控制层来管理网上站之间 的通信和资源共享。采用 CSMA/CD：适用于总线形网。 TOKEN BUS：适用于总线形网。 TOKEN RING：适用于环形网。 3、物理层 类似于一般的物理层。在发送或接收时对数据位流进行编码或解码，基带传输采用曼彻斯特编码或差动曼彻斯特编码，传输介质为150?双绞线、50?或75?的同轴电缆。 五、PROWAY协议 PROWAY是一种专门用于过程控制的网络协议，它可互连输入/输出设 备、控制设备、人机接口设备等。特别强调实时性和可靠性。 可靠性：无论系统中个别联网设备发生什么故障，都不应导致整个网 络瘫痪。为此一般的联网设备都要准备多个接口，并采用两套传输介质。 实时性：对某些具有高优先权的用户，其获得传输介质的等待时间不 大于2ms。 　　每台设备均有优先级．数据传输也采用分级，数据级；报文信息传输级；事物处理级； 主要结构参数： 总线拓扑结构：总线长达2000米，传输速率1M位/秒，最大可容纳 100个功能站。采用双总线冗余。 令牌传递存取控制方式： 完全的检测手段 　　适合应答式的短信息包的交换，而不太适合于长文件． PROWAY协议层次结构与OSI模型的关系 1、收听者 2、应答者 3、起始者 4、请求者 5、监控者 6、管理者 六、MAP协议 ＭＡＰ由美国通用汽车公司提出 由ＭＡＰ主干网和ＭＡＰ子网（可与ＰＲＯＷＡＹ连接）组成． ＭＡＰ端系统指完全遵守ＭＡＰ协议的系统，符合ＯＳＩ七层结构，可连接主干和子网． ＭＡＰ桥是连接ＭＡＰ主干网的中继单元．路由器，连接子网与主干网，信管连接主干网与不兼容ＭＡＰ的站点． 六、MAP协议 MAP分层协议 现场总线（Fieldbus）:是80年代末、90年代初国际上发展形成的，用于过程自动化、制造自动化、楼宇自动化等领域的现场智能设备互连通讯网络。它作为工厂数字通信网络的基础，沟通了生产过程现场及控制设备之间及其与更高控制管理层次之间的联系。它不仅是一个基层网络，而且还是一种开放式、新型全分布控制系统。 现场总线设备的工作环境处于过程设备的底层，作为工厂设备级基础通讯网络，要求具有协议简单、容错能力强、安全性好、成本低的特点。具有一定的时间确定性和较高的实时性要求,还具有网络负载稳定，多数为短帧传送、信息交换频繁等特点。由于上述特点，现场总线系统从网络结构到通讯技术，都具有不同上层高速数据通信网的特色 国际电工委员会IEC定义现场总线是：安装在制造或过程区域的现场装置与控制室内的自动控制装置之间的数字式、串行、多点通信的数据总线。 现场总线的技术特点 1、系统的开放性。开放系统是指通信协议公开，各不 同厂家的设备之间可进行互连并实现信息交换，现场总线开 发者就是要致力于建立统一的工厂底层网络的开放系统。这 里的开放是指对相关标准的一致、公开性，强调对标准的共 识与遵从。一个开放系统，它可以与任何遵守相同标准的其 它设备或系统相连。一个具有总线功能的现场总线网络系统 必须是开放的，开放系统把系统集成的权利交给了用户。用 户可按自己的需要和对象把来自不同供应商的产品组成大小 随意的系统。 2、互可操作性与互用性，这里的互可操作性，是指实 现互连设备间、系统间的信息传送与沟通，可实行点对点， 一点对多点的数字通信。而互