《DCS控制网络系统及网络控制技术》.pptVIP

4. 虚拟局域网(Virtual LAN，VLAN)技术 图9-31 虚拟局域网结构示意图 采用虚拟局域网在工业以太网的开放平台上做逻辑分割的作用： 分割功能层 VLAN可以有效将管理层与控制层、不同功能单元在逻辑上分割开，使底层控制域的过程控制可以免受管理层的广播数据报的影响，以保证带宽。 分割部门 通过VLAN划分功能单元，各自的单元子网不受其他网段的影响，可以保证本部门之间的网络的实时性。 提高网络的整体安全性 不同VLAN之间的通信必须经过第三层路由，可以在核心层交换机配置路由访问列表，控制用户访问权限和数据流向，达到安全目的。 简化网络管理 如果对某些终端重新进行网段分配，在采用VLAN技术后，只需网络管理人员在网管中心进行VLAN网段的重新分配即可。 9.3.2 以太控制网络系统的组成及其特点 图9-32 以太控制网络系统组成 以太控制网络系统的特点： 以交换式集线器或网络交换机为中心，采用星型结构。系统中包括数据库服务器、文件服务器。以太网络交换机有多种带宽接口，以满足工业PC、PLC、嵌入式控制器、工作站等频繁访问服务器时对网络带宽的要求。 (2) 监视工作站用于监视控制网络的工作状态。 (3) 控制设备可以是一般的工业控制计算机系统、现场总线控制网络、PLC、嵌入式控制系统等。 (4) 当控制网络规模较大时，可采用分段结构，连成更大的网络，每一个交换式集线器及控制设备构成相对独立的控制子网。若干个控制子网互联组成规模较大的控制网络。 (5) 以太控制网络的底层协议为IEEE 802.3、基本通信协议采用TCP/IP，高级应用协议为CORBA或DCOM，网络操作系统为Windows、Linux或Unix。 (6) 实时控制网络软件是集实时控制、数据处理、信息传输、信息共享、网络管理于一体的庞大而复杂的软件工程。 9.3.3 以太网用于工业现场的关键技术 实时性 通过限制总线上的站点数目、控制网络流量，使总线保持在轻负荷工作条件； 通过全双工以太网交换技术可以完全避免CSMA／CD碰撞，通过半双工以太网交换技术可以极大降低碰撞的可能性，并提高网络带宽的利用率和实时性。 工业以太网质量服务(QoS) 目的是向用户提供端到端的服务质量保证。 网络生存性 包括：可靠性、可恢复性和可管理性 网络安全性 总线供电与安全防暴技术 可互操作性和远距离传输 9.1 集散型控制系统 9.2 现场总线控制系统 9.3 以太控制网络系统 9.4 控制网络与管理网络集成技术 9.5 网络控制系统及其时间同步 9.6 闭环网络控制系统分析 9.7 闭环网络控制系统的控制器设计方法 9.4 控制网络与管理网络集成技术 主要是实现信息交换和资源共享。 图9-33 控制网络与信息网络的主要集成技术 9.4.1 网络互联技术 网络互联，是指将分布在不同地理位置的网络、设备相连接，构成更大的互联网络系统。 控制网络与信息网络互联要解决的两个问题： 物理互联 逻辑互联（即互联软件） 网络连接方式： 对于同构的控制网络与信息网络，可以通过网桥进行连接； 对于异构的控制网络与信息网络，则进行网络互联的两种主要部件为路由器和网关。 9.4.2 动态数据交换技术 动态数据交换（DDE）协议使用共享内存在应用程序之间传输数据，完成应用程序之间的数据交换。 图9-34 应用DDE实现控制网络与信息网络集成 9.4.3 远程通信技术 当两个网络在地理上相距较远时，可应用远程通信技术来实现控制网络与信息网络的集成。 远程通信技术： 1. 利用调制解调器的数据通信技术 2. 基于TCP/IP通信技术 9.4.4 数据库访问技术 一般的信息网络采用开放式数据库系统，这样可以通过数据库访问技术来方便地实现控制网络与信息网络的集成。 常用的访问数据库应用编程接口API： ODBC（Open Database Connectivity）API 固有连接API JDBC（Java Database Connectivity）API 9.1 集散型控制系统 9.2 现场总线控制系统 9.3 以太控制网络系统 9.4 控制网络与管理网络集成技术 9.5 网络控制系统及其时间同步 9.6 闭环网络控制系统分析 9.7 闭环网络控制系统的控制器设计方法 9.5 网络控制系统及其时间同步 9.5.1 网络控制系统定义及存在问题 9.5.2 传输延迟的分析 9.5.3 网络控制的时钟同步 9.5.1 网络控制系统定义及存在问题 1. 网络控制系统的定义 通过网络实时交换数据而形成闭环的反馈控制系统。 2. 将传输网络引入闭环控制系统所带来的问题 (1) 大大增加系统分析和设计的复杂性。 (2) 网络传输存在传输延迟且是时变的