通常也称为集散控制系统.PPT

项目九 集散控制系统及设备 集散控制系统的英文原名为:Distributed Control System，简称DCS，通常也称为集散控制系统。 集散控制系统的控制功能，主要由计算机技（computer）、 控制技术（Control） 、显示技术（CRT）和通信技术 （communicate）来完成，一般也称为4C技术，4C技术是 DCS系统的四大支柱。DCS中通信技术更为重要，操作员站 的操作、工程师站系统的组态以及现场设备信息的交换都依 靠通信技术来完成。 任务二十七 DCS的通信技术 通信技术就是研究通信设备（通常就是计算机）如何进行信息交换。例如，使用鼠标或键盘在计算机屏幕上对某个现场阀门进行开大或关小操作，实际的操作过程是：该操作首先翻译成二进制数据(在操作站完成)，然后通过数据总线传递到现场的控制计算机(在DPU中完成)，再由现场控制计算机将控制信息发送到对应阀门的卡件，通过适当的卡件最终完成操作。 一、数据通信的基本原理 1.数据通信网络和拓扑结构 DCS计算机之间的通信依靠计算机网络来完成。计算机网 络是将物理位置不同的计算机或计算机系统通过通信装置 、设备和线路将其连接起来，并按一定标准（通信协议） 完成信号和数据交换网络。 大型计算机网络结构非常复杂，也有十分简单可以称为网 络的计算机连接。（简单的计算机网络）人们描述计算机 网络结构时，常使用网络拓扑结构图。 图9-1 最简单计算机网络的拓扑结构 计算机网络拓扑结构基本形式有三种：环形、总线形和 星形，见下图9-2。复杂网络可以由基本网络连接而成。 由通信方式的不同可以将通信网络分成点点子网（存储转发式）和广播子网（多点共享子网）。星形网和环形网络属于点点子网（存储转发）。总线网属于广播子网。当一个接点要发送信息到另外一个接点时，是将带有地址信息的数据首先发送到总线上（称为广播），所有连接在总线上设备都要接受该信息（称为听到），然后分析信息中地址和自己地址是否相同，相同在保存信息，否则将信息抛弃。 2、数据传输方式所有计算机通信全部采用二进制。传递二进制数共分两种方式，即并行通信和串行通信。并行是一次同时传递数个二进制位，通信接点之间的连线数目和通信的二进制位数相同，长距离通信十分浪费材料。串行通信是常用的通信方式。 （1）、串行异步通信（原理讲解） 图9-4 串行异步通信波形图 （2）、串行同步通信 异步的开始位和停止位影响了通信速度，如果存在大 量数据需要传送时，通信速度必然受到限制。 同步通信当对方示意开始传送后将大块数据连续不断 地传送到对方，可以提高效率。 传递数据双方示意开始或结束信号称为同步，同步通 信的“同步”可以由两种方式来实现，一种称为硬件同步 在异步通信线路基础上增加一条专门用于同步的“同步” 线，主要是表示发送数据开始或结束。另一种为软同步， 由发送的特殊字符表示开始或结束。 （3）、基带传输与宽带传输 A）基带传输（直接数据传输）：利用线路直接将表示数字的高低电平直接传输到对方。在局域网中经常使用基带传输模式进行数据传送。为了防止分布参数对数据产生干扰，一般使用曼彻斯特编码方式。 B）宽带传输；通过调制手段在一条通信线路上可以同时传递多路通信。如闭路电视系统。 3、数据传输中的差错处理 通信线路经常受到干扰，通信错误在所难免，如何 知道对方发送出现错误成为纠正错误的关键。 （2）垂直水平奇偶检验法 （3）循环检验码 循环检验码不仅可以发现错误，而且利用CRC余码还可以纠正错误数据。是目前计算机通信常用的检验码。 如何生成循环码 例：设信息码系列m=101，采用生成多项式 g（x）=1+x2+x3+x4，将其生成（7，3）发送码。 4、12、16、32位生成多项式g（x）表达式如下： 二、数据通信的传输介质 1. 双绞线 （1） 物理结构 双绞线由两根均匀排列成螺旋状的绝缘铜导线组成。通常，一定数量的这样的双绞线捆成一电缆，外面包着硬的保护性护套。具体结构见图9-11双绞线结构示意图。双绞线两根导线绞扭，可减少两根导线之间的电磁干扰。 图9-12双绞线功能说明 （2） 传输特性 双绞线可以传输模拟信号也可以传输数字信号。传输模 拟信号时，大约数公里就需要一个信号放大器。传输数 字信号时，每2~3公里需要一个中继转发器（主要作用 是信号整形）。在局域网络中，双绞线多用于一个建筑 物内的信号传递。 （1） 物理结构 同轴电缆由两个导体 组成，其外导体是一 个空心圆柱形导体， 它围裹着一个内芯线 导体，外导体除了有 导电作用外，还具有 屏蔽电磁场防止干扰 的作用。 3. 光导纤维电缆 1） 物理结构 光导纤维由两层折射率不同的