【文章內(nèi)容簡介】 質(zhì)高產(chǎn)、節(jié)能 降耗。3）工程師站 工程師站主要對 DCS進(jìn)行離線的配置、組態(tài)、在線的系統(tǒng)監(jiān)控和維護(hù)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的工作。系統(tǒng)工程師通過它可以及時(shí)調(diào)整系統(tǒng)的配置、參數(shù)設(shè)定，從而使 DCS處于最佳的工作狀態(tài)之下。工程師站對各個現(xiàn)場 I/O控制站、各個操作員站的運(yùn) 行狀態(tài)和網(wǎng)絡(luò)的通信情況等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。一旦發(fā) 現(xiàn)異常，報(bào)知系統(tǒng)工程師及時(shí)采取相應(yīng)的措施，進(jìn) 行調(diào)整或維修，保證 DCS能夠連續(xù)、正常運(yùn)行，不會 因此對生產(chǎn)過程造成損失。DCS的特點(diǎn)： 基本結(jié)構(gòu)是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，面向被控對象的現(xiàn)場 I/O 控制站、面向操作人員的操作站、面向監(jiān)控管理人 員的工程師站都是連接在這個網(wǎng)絡(luò)上的三類節(jié)點(diǎn)， 均包括 CPU和網(wǎng)絡(luò)接口等，也都具有自己特定的網(wǎng)絡(luò) 地址（節(jié)點(diǎn)號），可以通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送和接受數(shù)據(jù)信 息。網(wǎng)絡(luò)中的各節(jié)點(diǎn)地位平等、資源共享、且相互獨(dú) 立，形成信息集中、控制和危險(xiǎn)分散、可靠性提高的功能結(jié)構(gòu)。DCS的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)還具有極強(qiáng)的擴(kuò)充性，能夠方便、靈 活地滿足 DCS的升級和擴(kuò)充要求。DCS控制系統(tǒng)原理圖? DCS的通信網(wǎng)絡(luò)是一個 計(jì)算機(jī)控制網(wǎng)絡(luò)，不同 于普通的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)， 具有良好的實(shí)時(shí)性、較 高的安全性和可靠性和 較強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)性特殊 要求。 ? DCS是半數(shù)字化系統(tǒng)。4)DCS的通信網(wǎng)絡(luò) ? 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)常用的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)： 有星形（Star）、總線形（ Bus）、環(huán)形 （ Ring）5）現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（ FCS） （ Fieldbus Control System）現(xiàn)場總線控制系統(tǒng) （ Fieldbus Control System）是一種全數(shù)字、半雙 工、串行雙向通信系統(tǒng)。用于連 接現(xiàn)場智能儀表，全部采用數(shù)字 信號傳輸。因此 FCS是全數(shù)字化系統(tǒng)。現(xiàn)場總線是應(yīng)用在生產(chǎn)現(xiàn)場、在微機(jī)化測量控制設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)雙向串行多節(jié)點(diǎn)數(shù)字通信的系統(tǒng)，也被稱為開放式、數(shù)字化、 多點(diǎn)通信的底層控制網(wǎng)絡(luò)?，F(xiàn)場總線技術(shù)將專用微處理器置入傳統(tǒng)的測量控制儀表，具有了以下功能；使它們各自具有了數(shù)字計(jì)算和數(shù)字通訊能力， 采用可進(jìn)行簡單連接的雙絞線等作為總線，把多個測量控制儀表連接成網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)；并按公開、規(guī)范的通信協(xié)議，在位于現(xiàn)場的多個微機(jī)化測量控制設(shè)備之間及現(xiàn)場儀表與遠(yuǎn)程監(jiān)控計(jì)算機(jī)之間，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸與信息交換；形成各種適應(yīng)實(shí)際需要的自動控制系統(tǒng)?，F(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的基本組成 ：現(xiàn)場智能節(jié)點(diǎn)（能夠完成數(shù)據(jù)信息的采集、運(yùn)算；執(zhí)行控制指令；通信等功能的智能儀表；管理計(jì)算機(jī) ；滿足系統(tǒng)通訊的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等組成。現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的特點(diǎn)：現(xiàn)場通信網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)場設(shè)備互連互操作性分散的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)開放式互連網(wǎng)絡(luò)通信線供電 6）建筑物自動化系統(tǒng)的 現(xiàn)場總線基金會現(xiàn)場總線 FF （ Foundation Field bus） FF以 ISO/OSI開 放系統(tǒng)互連參考模型為 基礎(chǔ)，取其物理層、數(shù) 據(jù)鏈路層、應(yīng)用層作為 FF通信模型的相應(yīng)層 次，并在應(yīng)用層上增加 了用戶層。LonWorks （ Local Operating Network） LonWorks是由美國 Echelon公司在 1991年 推出的實(shí)時(shí)測控網(wǎng)絡(luò)，并與 Motorola和 東芝公司共同倡導(dǎo)的現(xiàn)場總線技術(shù)。它 采用了 OSI參考模型全部的七層協(xié)議結(jié) 構(gòu)。 LonWorks技術(shù)的核心是具備通信和 控制功能的 Neuron芯片。其最大優(yōu)點(diǎn)是 完全的開放性、高可靠性和低成本，適 合現(xiàn)場 DDC的互操作。PROFIBUS總線（ Process Field Bus） PROFIBUS是符合德國國家標(biāo)準(zhǔn) DIN19245和 歐洲標(biāo)準(zhǔn) EN50179的現(xiàn)場總線，它也只采 用了OSI模型的物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、應(yīng) 用層。PROFIBUS支持主從方式、純主方 式、多主多從通信方式。主站對總線具有 控制權(quán)，主站間通過傳遞令牌來傳遞對總 線的控制權(quán)。取得控制權(quán)的主站，可向從 站發(fā)送、獲取信息。CAN總線（ Control Area Network） CAN是 由德國 Bosch公司推出的，用于汽車內(nèi)部的測 控網(wǎng)絡(luò)，其總線規(guī)范已成為 ISO11898標(biāo)準(zhǔn)。 CAN是一種對等式（ Peer to Peer）的現(xiàn)場總 線，采用了 ISO/OSI開放系統(tǒng)互連參考模型的 物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和應(yīng)用層。HART總線（ Highway Addressable Remote Transducer） HART是由美國 Rosement公司研 制的模擬信號 /數(shù)字信號混用的過渡性產(chǎn)品， 它在 4~20mADC的模擬信號上疊加 Bell202標(biāo)準(zhǔn) 的雙頻信號（ 1200 Hz和 2200Hz）實(shí)現(xiàn)了數(shù)字 信號通信。 HART采用 ISO/OSI開放系統(tǒng)互連參 考模型的物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和應(yīng)用層，支持 總線供電，本質(zhì)安全。使用雙絞線，傳輸距離 一般可達(dá) 1500m。（ 7）計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng) CIMS（Computer Integration Manufacture System ） CIMS不但承擔(dān)著面向過程控制和優(yōu)化的任 務(wù)，而且基于獲得的生產(chǎn)過程信息，完成整個 生產(chǎn)過程的綜合管理、指揮調(diào)度和經(jīng)營管理。 計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)技 術(shù) 組成： ? 負(fù)責(zé)信息處理的資源子網(wǎng)向網(wǎng)絡(luò)提供可以使用的資源（如微機(jī)、工作 站、主機(jī)、工控機(jī)等）； ? 承擔(dān)信息傳遞的通信子網(wǎng)利用通信媒質(zhì)（如電 纜、光纖、微波、紅外線 等）傳遞信息。 ? 消息：關(guān)于數(shù)據(jù)、文字、圖像和語音等的稱 謂。 ? 信息：包含在消息中的新內(nèi)容。 ? 信號：指信息的載體與表現(xiàn)形式（如電、光、聲音等），是隨時(shí)間變化的物理量。根據(jù)不同的角度，分為連續(xù)時(shí)間和離散時(shí)間信號、模擬信號和數(shù)字信號、周期信號和非周期信號。通信的目的：傳遞信息。 信源：產(chǎn)生和發(fā)送信息的設(shè)備信宿：接受信息的設(shè)備信道：它們之間的通信線路噪聲：信號在傳遞過程中可能受到的各種干擾數(shù)據(jù)通信方式： ① 并行傳輸 ② 串行傳輸 1 ? 工（ Sinplex）。數(shù)據(jù)信息在信道上只能在一 個方向上傳送，信源只能發(fā)送，信宿只能接受。 如無線電廣播和電視廣播。 ? 半雙工（ Half Duplex）。數(shù)據(jù)信息在信道上 能在兩個方向上傳送，信源和信宿可交替發(fā)送和 接受數(shù)據(jù)信息，但不能同時(shí)發(fā)送和接受。如航 空、航海無線通訊和對講機(jī)通訊。 ? 全雙工（ Full Duplex）。信源和信宿可同時(shí) 發(fā)送和接受數(shù)據(jù)信息，要求信道具備滿足雙向通 信的雙倍帶寬。如電話通信。 （ 1）星形拓?fù)? 它由中央節(jié)點(diǎn)和通過點(diǎn)對點(diǎn)鏈接到中央節(jié)點(diǎn) 的各個站點(diǎn)組成，中央節(jié)點(diǎn)與各個站點(diǎn)之間存在 主從關(guān)系，采用集中式控制策略。網(wǎng)絡(luò)中任何一 個站點(diǎn)向另一個站點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)信息，必須先向中 央節(jié)點(diǎn)發(fā)出申請，由中央節(jié)點(diǎn)在兩站點(diǎn)之間建立 通路，方可進(jìn)行通信。即現(xiàn)將數(shù)據(jù)信息發(fā)送到中 央節(jié)點(diǎn)，再由中央節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)至相應(yīng)的站點(diǎn)。 （ 2）總線形拓?fù)? 總線形拓?fù)洳捎脝胃鶄鬏斆襟w作為主干（稱 為總線），所有的站點(diǎn)均通過相應(yīng)的輸入 /輸出 接口直接鏈接在總線上，屬于多點(diǎn)連接方式。 網(wǎng)絡(luò)中所有的站點(diǎn)平等地共享總線（即對等 式），任何站點(diǎn)均可以通過總線發(fā)送信息，而 且能夠被其它所有站點(diǎn)接受；但是，一次僅能 夠由一個站點(diǎn)發(fā)送信息，需要一種傳輸媒體訪 問控制策略，以便決定下次由由哪一個站點(diǎn)發(fā) 送信息，其采用分布式控制策略。 （ 3）環(huán)形拓?fù)? 環(huán)形拓?fù)渲械恼军c(diǎn)之間采用點(diǎn)對點(diǎn)的鏈 接，信號在環(huán)中由一個站點(diǎn)單向地傳輸?shù)搅硪? 個站點(diǎn)，直到到達(dá)目標(biāo)站點(diǎn)為止。它采用分布 式控制策略，每個站點(diǎn)平等地共享環(huán)路（對等 式），其任務(wù)就是接受 /轉(zhuǎn)發(fā)信息。環(huán)形拓?fù)? 的信息流具有環(huán)形特征。 （ 4）樹形拓?fù)? 形狀酷似一棵倒置的樹，頂端有一個根節(jié) 點(diǎn)，根節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生若干分支路與其它站點(diǎn)相鏈 接，其它站點(diǎn)又延伸出許多子分支路與其它子 站點(diǎn)相鏈接，逐級分支、延伸。根節(jié)點(diǎn)（中央 節(jié)點(diǎn)）與各個站點(diǎn)（子節(jié)點(diǎn)）之間存在主從關(guān) 系，采用集中式控制策略。網(wǎng)絡(luò)中任何一個站 點(diǎn)向另一個站點(diǎn)發(fā)送信息時(shí)，首先由根節(jié)點(diǎn)接 受該信息，然后經(jīng)其廣播發(fā)送到全網(wǎng)的各個站 點(diǎn)。 （ 5）星環(huán)形拓?fù)? 將星形拓?fù)浜铜h(huán)形拓?fù)浠旌掀饋淼囊环N拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。其拓?fù)渑渲檬怯梢恍┻B接在環(huán)形上的集線器再連接星形結(jié)構(gòu)接到每個用戶站，兼?zhèn)湫切魏铜h(huán)形拓?fù)涞膬?yōu)點(diǎn)。但它 需要智能型集線器，以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)故障的自診斷和故障節(jié)點(diǎn)的隔離。從信息傳送的實(shí)時(shí)性方面來說，星形（ Star）網(wǎng)是最好的，但各個節(jié)點(diǎn)之間的通信必須經(jīng)過中央節(jié)點(diǎn)進(jìn)行，存在 “瓶頸 ”問題，使得危險(xiǎn)性增大，不符合 DCS較高的安全性和可 靠性的要求。因此，目前應(yīng)用最廣的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是總線形（ Bus）網(wǎng)和環(huán)形（ Ring）網(wǎng)。在這兩種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，各個節(jié)點(diǎn)地位平等，它們之 間的通信均可通過網(wǎng)絡(luò)直接進(jìn)行。 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)按照距離分為： 局域網(wǎng)（ LAN： Local Area Network）： 即在一個適中的地理范圍內(nèi)，通過物理信 道，以適中的數(shù)據(jù)傳輸速率，使彼此相互獨(dú)立的 數(shù)字通信設(shè)備實(shí)現(xiàn)互連并進(jìn)行通信的一種數(shù)據(jù)通 信系統(tǒng)。 LAN的覆蓋范圍一般在幾米至幾公里。 常見的形式有以太網(wǎng)（ Ether）、令牌環(huán) （ TokenRing）、令牌總線（TokenBus）等。廣域網(wǎng)（ WAN： Wide Area Network）：它是 利用公共遠(yuǎn)程通信設(shè)施，實(shí)現(xiàn)用戶之間的快速 信息交換或者為用戶提供遠(yuǎn)程信息資源的服 務(wù)。 WAN的覆蓋范圍通常為幾十到幾千公里， 可跨越城市、跨越地區(qū)、跨越國界甚至跨越幾 個洲。如國際互聯(lián)網(wǎng)（ Inter）。城域網(wǎng)（ MAN： Metropolitan Area Network）： 城域網(wǎng)的覆蓋范圍在局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)之 間，一般為 550km。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)按照傳輸媒體分為：? 有線網(wǎng)： 它使用導(dǎo)向型傳輸媒體來發(fā)送信息。 ? 無線網(wǎng)： 它使用非導(dǎo)向型傳輸媒體來進(jìn)行通信。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)按照數(shù)據(jù)交換方式分為： ? 共享型網(wǎng)絡(luò)： 即網(wǎng)絡(luò)上的計(jì)算機(jī)必須爭得傳輸媒體的 使用權(quán)后方能傳輸信息。當(dāng)兩個用戶相互傳送 數(shù)據(jù)時(shí)，其它用戶就不能傳送數(shù)據(jù)，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行 效能不高。 ? 交換型網(wǎng)絡(luò)： 它的每個工作站都獨(dú)立地占有一定帶寬， 采用分組交換的數(shù)據(jù)傳輸方式，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行效能 高。OSI參考模型協(xié)議（ Protocol）：關(guān)于信息交換的術(shù) 語。 通信協(xié)議：通信雙方（信源和信宿）必須共同遵守規(guī)則的集合，它由語法、語義和定時(shí)三部分組成。 語法：確定協(xié)議元素的格式（即規(guī)定通信雙方彼此“如何講 ”）； 語義：確定協(xié)議元素的類型（即規(guī)定通 信雙方彼此“講什么 ”）； 定時(shí)：規(guī)定了信息交換的次序。在 OSI參考模型中，各層的數(shù)據(jù)傳輸單位 物理層：分別是比特； 位、幀：數(shù)據(jù)鏈路層 網(wǎng)絡(luò)層：分組 傳輸層：數(shù)據(jù)報(bào) 會話層：數(shù)據(jù)包 數(shù)據(jù)包：表示層 報(bào)文：應(yīng)用層OSI參考模型各層的功能簡介 物理層（ Physical Layer） 物理層是 OSI 參考模型的第 1層，向下是物理設(shè)備的接 口，直接與傳輸媒體相鏈接 .使比特流通過 該接口從信源傳遞到信宿；向上為數(shù)據(jù)鏈 路層提供服務(wù)（以建立物理鏈接和數(shù)據(jù)傳 輸?shù)确绞教峁┓?wù)）。 將比特流送到物理媒體上傳送，即相當(dāng) 于：對上一層的每一步怎樣利用物理媒 體？數(shù)據(jù)鏈路層（ Data Link Layer） 主要任務(wù)：提供一種可靠的、通過傳輸 媒體傳輸數(shù)據(jù)的方法。是在鏈路上無差 錯地傳送幀，即相當(dāng)于