网络集成式分散控制系统

第八章 网络集成式分散控制系统

8.1 数据通讯与工业网络 8.2 集散控制系统

8.3 现场总线控制系统

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现代工业自动化生产规模的不断扩大，使得单机自动化已不能满足现代生产需求，而计算机网络

的发展促成了自动化领域的开放系统互联，从而形成了分散式网络集成自动化系统。集散控制系统和 现场总线控制系统是当今自动化领域重要的控制系 统，它们构成了工业过程计算机控制系统的典型模 式。

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8.1 数据通信与工业网络 一、概述工业计算机网络是在通用计算机网络基础上发 展起来的，用于完成与工业自动化相关的各种生

产任务的计算机网络系统，其目的是实现资源共享，分散处理和工业控制与管理的一体化。

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工业网络在体系结构上可分为信息网和控制网 两个层次。信息网位于上层，是企业决策级数据 共享和协同操作的载体；控制网位于下层，与信 息网紧密地集成在一起，服从信息网的操作，同

时，又具有独立性和完整性。因此工业计算机网络可理解为：是利用传输媒体把分布在不同地点 的多个独立的计算机系统、自动控制装置、现场 设备等按照不同的拓朴结构，应用各种数据通信 方式连接起来的一种网络。

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二、数据通信技术数据通信的基本目的是在信源系统与目标系统

之间传递信息。从图8-1可以看出，数据从信源系统经发送设备变换为在某种传输介质(即信道)上传 送的信号，送到目标系统的接收设备，然后在目标 系统中将信号还原成数据。 由于实际的信道都有延迟、损耗和干扰，会使

传送的信号衰减、失真，导致接收信号与发送信号可能不一致，因此，要采用各种数据传输技术、数 据同步技术和差错控制等技术，以保证数据无差错 地传输。

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源机

发送设备

传输介质

接收设备

目标机

信源系统

目标系统

图8-1数据信道模型

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(一) 通信类型与数据传送方式并行通信 通信类型

字符同步同步

单同步 双同步外同步

串行通信异步 单工

位同步

传送方式

半双工 全双工

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计算机之间或计算机与控制设备之间，交换信

息方式有两种，即：数据各位同时传送的并行通信方式和数据各位依次传送的串行通信方式。

并行通信优点是传送速度快(同时传送多位数据),缺点是通信成本高，适用近距离数据通信。 串行通信传送数据只需一根数据线，数据依次传递 ，因此线路结构简单，抗干扰能力强，适用于远距 离传送。

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通信制式1. 单工、半双工、全双工

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按通信线路上信息传送方向与时间的关系，串 行数据通信方式有以下三种形式： (1)单工通信 如果通信双方A和B,只能是A方发送，B方接收 ；

或B方发送，A方接收，则它们的通信是单工模 式。 (2)半双工通信 如果通信双方A和B,可以是A方作为发送方，B 方作为接受方；也可以是B方作为发送方，A方作 为接受方，但同一时刻只能是一方发送另一方接 收，不能A方、B方同时发送，则它们的通信是半 双工模式。

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(3)全双工通信 如果进行通信双方A和B,各自可以同时收、发 数据，则它们的通信是全双工模式。此时，A方与B 方必须具有独立的发送器和接收器，且两个方向的 数据通道必须完全分开。

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(二)数据传输形式 1.基带传输目前，数据传输的基本形式分为基带传输和频带 传输。 由计算机或终端产生的二进制信号其实是一连串 的数字脉冲信号，未经调制的数字信号所占用的频率 范围叫基本频带，简称基带。基带传输就是在信道上

直接传送数据的基带信号。基带传输简单，设备费用少，传输速率小于10Mbit/s,传递距离较短，一般不 超过25Km。要延长传送距离，须加放大整形电路(中 继器)。

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2.频带传输 频带传输是采用调制和解调技术传送数据，数字

信号传送的是0和1,这种信号包含了丰富的高频谐波,占有频带很宽。在远距离通信时，为了降低成本， 常常利用普通电话线(双绞线)进行传输，频带宽度有 限，通常不超过3KHz,如果让数字信号直接在传输线 上传送，高次谐波衰减得很厉害，使接收端发生严重

的波形畸变，所以要对信号调制后，再进行传输，常用的调制方法有调频、调幅和调相，在接收端将调制 过的信号还原称为解调。

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