[理学]《网络控制技术》-第1讲 绪论.ppt

* 《网络控制技术》 网络工程教研室 * 第一部分结束！ * * * * 设备1 检测/执行 设备2 检测/执行 设备n 检测/执行 上位机 总线控制系统 （FCS） 控制装置 控制装置 控制装置 总线 网络工程教研室 邬春学 《网络控制技术》- 第一部分 绪论 1.2 NCS的产生和发展 * * 设备1 检测/执行 设备2 检测/执行 设备n 检测/执行 控制机2 计算机网络 控制机1 控制机n 网络化 控制系统 （NCS） 网络工程教研室 邬春学 《网络控制技术》- 第一部分 绪论 1.2 NCS的产生和发展 * 1、基于校园网络的实时控制系统 2、温室控制系统 3、数控车床网络控制系统 4、遥控操作的机器人控制系统 网络工程教研室 邬春学 《网络控制技术》- 第一部分 绪论 * 基于校园网络的实时控制系统：客户机/服务器模式。 客户机 校 园 网 服务器 对象1 对象2 对象n 网络工程教研室 邬春学 《网络控制技术》- 第一部分 绪论 * * 实例1：温室控制系统 温 室 控 制 系 统 室外气候站 报警装置 温度系统 补光系统 CO2系统 灌溉系统 通风系统 对流系统 制冷系统 加热系统 保温系统 水灌溉 肥料灌溉 遮荫网 通风风扇 天窗 侧窗 喷雾 对流系统 空气加热 土壤加热 滴灌 喷灌 网络工程教研室 邬春学 《网络控制技术》- 第一部分 绪论 * 信息学院自动化所 * 方案一：基于现场总线LONWORKS网络 * 信息学院自动化所 * 笔记本电脑 方案二：EtherNet 加 CAN总线网络 * * 实例2：数控车床网络控制系统 《网络控制技术》- 第一部分 绪论 * * 实例3：基于遥控操作的机器人控制系统 网络工程教研室 邬春学 《网络控制技术》- 第一部分 绪论 * * 1、时变传输周期 传统计算机控制系统假设对被控对象进行等周期采样，使对系统分析大大简化; NCS中对采样数据的传输可以是周期的，也可以是非周期的。取决于控制网络的介质存取控制协议（MAC: Medium Access Control protocol）。 网络工程教研室 邬春学 《网络控制技术》- 第一部分 绪论 * * 2、网络调度 指一个节点多久可以传输一次信息，以及以多高的优先级传递信息，发生在用户层或传输层以上; 调度控制环的采样周期和采样时刻，以尽量避免网络中冲突现象的发生； 至于数据如何更有效地从出发点到达目的地以及当线路堵塞时应采取何种措施，这些问题在网络层由线路优化和堵塞算法考虑。 网络工程教研室 邬春学 《网络控制技术》- 第一部分 绪论 1.4 NCS中的基本问题 * * 3、网络时延 在NCS中由于信道竞争、物理信号编码和通信协议处理等带来的额外开销，在控制器、执行器和传感器之间不可避免地引入了不同类型的时延，这些时延统称为网络时延。 根据所采用的网络协议和设备的不同，这类时延可能是确定的、有界的或随机的，它们在不同程度上降低了系统的控制性能，甚至造成系统的不稳定。 尤其是当网络上存在多个控制回路时，网络时延会使各回路之间产生耦合，从而使NCS的分析和设计更加复杂。 网络工程教研室 邬春学 《网络控制技术》- 第一部分 绪论 1.4 NCS中的基本问题 * * 4、单包传输和多包传输 单包传输指NCS中的传感器、控制器的一个待发送数据被捆在一个数据包中发送；而多包传输指待发送的数据被分成多个数据包进行传输。 传统的数字控制系统假设被控对象的输出和控制输入时同时传递的，这在NCS的多包传递中已不再成立。因为一个数据要分成多个数据包多次传输，这些数据包不可能同时传递，也不可能同时到达。 不同的网络适合不同类型的传输，Ethernet中一个数据包最大可以容纳1500个字节的数据，因此适合于单包传输的方式；DeviceNet中一个数据包最大可以容纳8个字节的数据，因此常常以多包方式进行传输。 网络工程教研室 邬春学 《网络控制技术》- 第一部分 绪论 1.4 NCS中的基本问题 * * 5、数据包时序错乱 在网络环境下，被传输的数据流经众多的计算机和通讯设备且路径不唯一，因此将导致数据包的时序错乱问题。 NCS中的时序错乱分成两种情况：。 单包传输情况下指原来有一定先后次序的多个完整的数据在从源节点发到目标节点时，其到达的时序与原来的时序不同； 多包传输情况下指一个完整数据的多个数据包从源节点发到目标节点时，其到达的时序与原来的时序不同。 网络工程教研室 邬春学 《网络控制技术》- 第一部分 绪论 1.4 NCS中的基本问题 * * 6、数据包丢失 在网络中由于存在网络阻塞和连接中断，因此会导致数据包的丢失。尽管多数网络具有重新传输的机制，但也只能在一个有限