仪表与装置 第06章ppt课件

1、控制仪表和计算机控制装置控制仪表和计算机控制装置上页上页下页下页目目 录录1控制仪表和计算机控制装置控制仪表和计算机控制装置上页上页下页下页目目 录录2第六章第六章* * 计算机控制根本知识计算机控制根本知识第七章第七章* * 可编程控制器可编程控制器第八章第八章 集散控制系统集散控制系统第九章第九章* * 现场总线控制系统现场总线控制系统第十章第十章 工业以太网工业以太网控制仪表和计算机控制装置控制仪表和计算机控制装置上页上页下页下页目目 录录3前言前言进进料料口口出出料料口口H玻璃管液位计玻璃管液位计 进进料料口口执执行行器器变变送送器器调调理理器器控制仪表和计算机控制装置控制仪表和计算机

2、控制装置上页上页下页下页目目 录录4通常安装通常安装于控制室于控制室通常安装通常安装于于 现场现场控制器(调理器)被控对象丈量变送安装检测仪表+SP执行器显示仪表阀门：调理阀、电磁阀、气动蝶阀阀门：调理阀、电磁阀、气动蝶阀泵：开关泵、变频泵泵：开关泵、变频泵控制仪表和计算机控制装置控制仪表和计算机控制装置上页上页下页下页目目 录录5现场仪表：主要指安装在工业现场的各种变送器、现场仪表：主要指安装在工业现场的各种变送器、 执行器及其他丈量仪表。执行器及其他丈量仪表。变送器选型：量程、安装方式、材质耐压、防腐、防爆变送器选型：量程、安装方式、材质耐压、防腐、防爆执行器选型：口径、流量特性、安装方式

3、、材质耐压执行器选型：口径、流量特性、安装方式、材质耐压运用：零点调整、量程调整、零点迁移以及其它日常维护和维修等运用：零点调整、量程调整、零点迁移以及其它日常维护和维修等控制室仪表：主要指安装在控制室内的各种控制器控制室仪表：主要指安装在控制室内的各种控制器 调理器、显示仪表等。调理器、显示仪表等。控制仪表和计算机控制装置控制仪表和计算机控制装置上页上页下页下页目目 录录6进进料料口口执执行行器器变变送送器器 进进料料口口执执行行器器变变送送器器控制站：数字调理器、控制站：数字调理器、IPC、PLC可以广义地了解为带有可以广义地了解为带有CPU的各种控制设备的各种控制设备控制仪表和计算机控制

4、装置控制仪表和计算机控制装置上页上页下页下页目目 录录7进进料料口口执执行行器器变变送送器器控控制制站站 AIAI、DIDIAOAO、DODO控制站A/DAI：模：模/数转换模拟量输入数转换模拟量输入DI ：开关量输入数字量输入：开关量输入数字量输入D/AAO：数：数/模转换模拟量输出模转换模拟量输出DO ：开关量输出数字量输出：开关量输出数字量输出控制仪表和计算机控制装置控制仪表和计算机控制装置上页上页下页下页目目 录录8I/O模块模块控制仪表和计算机控制装置控制仪表和计算机控制装置上页上页下页下页目目 录录9管理层管理层控制层控制层现场设备层现场设备层操作站操作站控制站控制站I/O系统系统

5、高级控制器高级控制器数据效力器数据效力器WEB效力器效力器管理计算机管理计算机互联网互联网效力器效力器Internet/IntranetEthernetEthernet/公用总线公用总线网关网关FF、ProfiBus等现场总线等现场总线典型的计算机控制系统构造表示图典型的计算机控制系统构造表示图控制仪表和计算机控制装置控制仪表和计算机控制装置上页上页下页下页目目 录录10内内 涵：消费过程自动化涵：消费过程自动化* * *过程控制、优化控过程控制、优化控制制 信息管理自动化信息管理自动化( (财务管理、客户管理、物流财务管理、客户管理、物流管理管理，这是今后的开展方向，这是今后的开展方向) )

6、 即计算机综合自动化即计算机综合自动化重重 要要 性：是实现平安、高效、优质、低耗消费的根本性：是实现平安、高效、优质、低耗消费的根本条件和重要保证，是现代工业消费中不可条件和重要保证，是现代工业消费中不可替代的神经中枢。替代的神经中枢。 相关技术：涉及计算机技术、自动控制技术、检测和相关技术：涉及计算机技术、自动控制技术、检测和传感技术、先进控制技术、智能仪表技术、传感技术、先进控制技术、智能仪表技术、网络通讯技术等。网络通讯技术等。 开展过程：直接数字量控制开展过程：直接数字量控制DDCDDC 集中型计算集中型计算机控制机控制 分布式计算机控制分布式计算机控制DCSDCS 现场总线工业以太

7、网控制现场总线工业以太网控制 ？控制仪表和计算机控制装置控制仪表和计算机控制装置上页上页下页下页目目 录录116.1 计算机控制概述计算机控制概述 6.2 网络通讯根底网络通讯根底6.3 开放系统互联参考模型开放系统互联参考模型6.4 TCP/IP协议协议 6.1.1 什么是计算机控制什么是计算机控制 6.1.2 计算机控制系统的根本组成计算机控制系统的根本组成 6.1.3 计算机控制系统的主要设计思想计算机控制系统的主要设计思想 6.1.4 计算机控制系统的开展过程计算机控制系统的开展过程 6.1.5 计算机控制系统的开展特征计算机控制系统的开展特征控制仪表和计算机控制装置控制仪表和计算机控

8、制装置上页上页下页下页目目 录录12调理器被控对象丈量变送安装+SP执行器4 420mA20mA4 420mA20mA控制器被控对象丈量变送安装+SP执行器4 420mA20mA4 420mA20mAD/AA/D数字信号数字信号例如例如 420mA 信号经信号经12位位A/D转换以后的结果为转换以后的结果为040954 mA输入输入0000 0000 000020mA输入输入1111 1111 111112mA输入输入？.1什么是计算机控制什么是计算机控制典型单回路控制系统方块图典型单回路控制系统方块图控制仪表和计算机控制装置控制仪表和计算机控制装置上页上页下页下页目目 录录1

9、3任务过程任务过程控制器被控对象丈量变送安装+SP执行器4 420mA20mA4 420mA20mAD/AA/D任务过程：数据采集：实时检测来自于丈量变送安装任务过程：数据采集：实时检测来自于丈量变送安装的被控变量瞬时值；的被控变量瞬时值； 控制决策：根据采集到的被控变量按一控制决策：根据采集到的被控变量按一定的控制规律进展分析和处置，定的控制规律进展分析和处置，决议控制行为，产生控制信号；决议控制行为，产生控制信号；如如PID运算运算 控制输出：根据控制决策实时地向执行控制输出：根据控制决策实时地向执行机构发出控制信号，完成控制义机构发出控制信号，完成控制义务。务。 控制仪表和计算机控制装置

10、控制仪表和计算机控制装置上页上页下页下页目目 录录14过程输入输出设备外部设备主机系统CPURAMROMCRT通讯接口人机接口打印机其它系统总线模拟量输入AI模拟量输出AO开关量输入DI开关量输入DO丈量变送器执行器电气开关电气开关被控生产对象常规计算机系统常规计算机系统I/O系统系统模块或卡件模块或卡件现场仪表现场仪表被控被控对象对象硬件组成硬件组成控制仪表和计算机控制装置控制仪表和计算机控制装置上页上页下页下页目目 录录15系统软件系统软件支持软件支持软件运用软件运用软件系统软件包括操作系统、引导程序、调度执行程序等，它是系统软件包括操作系统、引导程序、调度执行程序等，它是支持软件及各种运

11、用软件的最根底的运转平台。支持软件及各种运用软件的最根底的运转平台。如：如：WindowsWindows操作系统、操作系统、UnixUnix操作系统等都属于系统软件。操作系统等都属于系统软件。 它运转在系统软件的平台上，是用于开发运用软件的软件。它运转在系统软件的平台上，是用于开发运用软件的软件。例如：汇编言语、高级言语、通讯网络软件、组态软件等。例如：汇编言语、高级言语、通讯网络软件、组态软件等。对于设计人员来说，需求了解并学会运用相应的支持软件，对于设计人员来说，需求了解并学会运用相应的支持软件，可以根据系统要求编制开发所需求运用软件。不同系统的支可以根据系统要求编制开发所需求运用软件。不

12、同系统的支持软件会有所不同持软件会有所不同 运用软件是系统设计人员针对特定要求而编制的控制和管理运用软件是系统设计人员针对特定要求而编制的控制和管理程序。不同控制设备的运用软件所具备的功能是不同的。程序。不同控制设备的运用软件所具备的功能是不同的。软件组成软件组成控制仪表和计算机控制装置控制仪表和计算机控制装置上页上页下页下页目目 录录161. 1. 可靠性可靠性2. 2. 可维护性可维护性3. 3. 实时性实时性4. 4. 性能价钱比性能价钱比控制仪表和计算机控制装置控制仪表和计算机控制装置上页上页下页下页目目 录录 可靠性可靠性 定义：产品在规定的条件下和规定的时间内完成

13、规定功能的才干。定义：产品在规定的条件下和规定的时间内完成规定功能的才干。它通常用概率来表示它通常用概率来表示 (1)(1)可靠性目的可靠性目的可靠可靠度度单个零件、设备的可靠度单个零件、设备的可靠度在规定的环境温度、湿度、在规定的环境温度、湿度、振动和运用方法及维护措施等条件下，在规定的任务期限振动和运用方法及维护措施等条件下，在规定的任务期限内，设备无缺点地发扬规定功能应具备的技术目的的内，设备无缺点地发扬规定功能应具备的技术目的的概率。概率。例如：在例如：在100100只晶体管中有只晶体管中有9595只在上述规定条件下运用未只在上述规定条件下运用未出现缺点，出现缺点， 那么其可靠度那么其

14、可靠度R R0.95 0.95 样本越高，所得可靠度的准确性就越高样本越高，所得可靠度的准确性就越高控制仪表和计算机控制装置控制仪表和计算机控制装置上页上页下页下页目目 录录18(1)(1)可靠性目的可靠性目的可靠可靠度度系统的可靠度系统的可靠度除了与构成系统的子系统或元器件的可除了与构成系统的子系统或元器件的可靠度有关，还与系统的构成方式有关：串联衔接和并联衔靠度有关，还与系统的构成方式有关：串联衔接和并联衔接是两种典型的衔接方式。接是两种典型的衔接方式。 R1RnR1Rnn个串连子系统n个并联子系统a. 串连系统 b. 并联络统假设分析的是断路失效，那么：假设分析的是断路失效，那么：串联络

15、统中只需有一个子系统失效，系统就会失效串联络统中只需有一个子系统失效，系统就会失效并联络统中全部子系统发生缺点，系统才出现缺点并联络统中全部子系统发生缺点，系统才出现缺点nRRRR21串)1 ()1 ()1 (121nRRRR并R1=R2=0.9， R并0.99R1=R2=0.99，R并0.9999控制仪表和计算机控制装置控制仪表和计算机控制装置上页上页下页下页目目 录录19(1)(1)可靠性目的可靠性目的平均无缺点任务时间平均无缺点任务时间MTBF(MTBF(* *)(mean time between failures)(mean time between failures)MTBFMTB

16、F指设备在相邻两次缺点的间隔内正常任务指设备在相邻两次缺点的间隔内正常任务的平均时间的平均时间 平均缺点修复时间平均缺点修复时间MTTR(mean time to repair ) MTTR(mean time to repair ) ntMTBFnii1MTTRMTTR指设备出现缺点以后经过维修恢复并重新投入运转所需指设备出现缺点以后经过维修恢复并重新投入运转所需求的平均时间求的平均时间 ntMTTRnii1控制仪表和计算机控制装置控制仪表和计算机控制装置上页上页下页下页目目 录录20(2)(2)提高可靠性的主要措施提高可靠性的主要措施控制仪表和计算机控制装置控制仪表和计算机控制装置上页上页

17、下页下页目目 录录 可维护性可维护性 控制仪表和计算机控制装置控制仪表和计算机控制装置上页上页下页下页目目 录录 实时性实时性 计算机控制系统的实时性是指被控信号的输入、运算和计算机控制系统的实时性是指被控信号的输入、运算和输出都要在一定的时间内完成，并能根据消费工况的变输出都要在一定的时间内完成，并能根据消费工况的变化进展及时的处置，亦即系统对被控信号的变化具有足化进展及时的处置，亦即系统对被控信号的变化具有足够快的呼应速度，不丧失信息，不延误操作。够快的呼应速度，不丧失信息，不延误操作。控制仪表和计算机控制装置控制仪表和计算机控制装置上页上页下页下页目目

18、 录录 性能价钱比性能价钱比 控制仪表和计算机控制装置控制仪表和计算机控制装置上页上页下页下页目目 录录241. 直接数字量控制直接数字量控制Direct Digital ControlDDC2. 集中型计算机控制系统集中型计算机控制系统3. 集散控制系统集散控制系统Distributed Control SystemDCS4. 现场总线控制系统现场总线控制系统Fieldbus Control SystemFCS控制仪表和计算机控制装置控制仪表和计算机控制装置上页上页下页下页目目 录录2 直接数字量控制直接数字量控制过程控制计算机SPAI、DIAO、DO 检测

19、仪表 执行器 被控过程对象控制仪表和计算机控制装置控制仪表和计算机控制装置上页上页下页下页目目 录录2 集中型计算机控制系统集中型计算机控制系统CRT、键盘过程控制计算机AIDIAODO 被控过程对象被控变量操作变量输入子系统输出子系统集中型计算机控制系统原理图控制仪表和计算机控制装置控制仪表和计算机控制装置上页上页下页下页目目 录录27优越性：优越性： 从外表上看从外表上看信息集中，集中型计算机控制可以实信息集中，集中型计算机控制可以实现先进控制、联锁控制等各种更复杂控制功能；便于实现先进控制、联锁控制等各种更复杂控制功能；便于实现优化控制和优化消费。现优化控制和优化消费。问

20、问 题：由于当时计算机总体性能低，运算速度慢，容量小，利题：由于当时计算机总体性能低，运算速度慢，容量小，利用一台计算机控制成很多个回路容易出现负荷过载，而用一台计算机控制成很多个回路容易出现负荷过载，而且控制的集中也直接导致危险的集中，高度的集中使系且控制的集中也直接导致危险的集中，高度的集中使系统变得非常统变得非常“脆弱。脆弱。在当时，集中型计算机控制系统不仅没有给工业消费带来明显的在当时，集中型计算机控制系统不仅没有给工业消费带来明显的益处，反而能够严重影响正常消费，因此这种危险集中的系统构益处，反而能够严重影响正常消费，因此这种危险集中的系统构造很难为消费过程所接受，曾一度堕入姿态。造

21、很难为消费过程所接受，曾一度堕入姿态。控制仪表和计算机控制装置控制仪表和计算机控制装置上页上页下页下页目目 录录2 集散控制系统集散控制系统根本特征根本特征: :控制的分散性和管理的集中性控制的分散性和管理的集中性控制仪表和计算机控制装置控制仪表和计算机控制装置上页上页下页下页目目 录录29DCSDCS的功能层次的功能层次通常分为：直接控制级、过程管理级、消费管理级、运营管理级各级从通常分为：直接控制级、过程管理级、消费管理级、运营管理级各级从“上级获取指上级获取指示，从示，从“下级获取信息，产生对下级获取信息，产生对“下级的控制。下级的控制。 直接控制直接控制运营运营管理管理

22、消费管理消费管理过程管理过程管理延续过程延续过程 间歇过程间歇过程 离散过程离散过程运营管理级居于工厂自动化系统的最运营管理级居于工厂自动化系统的最高一层，担任全厂广泛的工程、经济高一层，担任全厂广泛的工程、经济、商务、人事以及其它的任务。如：、商务、人事以及其它的任务。如：市场分析、销售和消费方案市场分析、销售和消费方案过程管理级主要功能包括回路过程管理级主要功能包括回路组态、优化控制、性能监视、组态、优化控制、性能监视、缺点监测、记录、报警缺点监测、记录、报警消费管理主要完成消费规划，消费监消费管理主要完成消费规划，消费监视，根据用户订单、库存、能耗约束视，根据用户订单、库存、能耗约束、能

23、耗需求等目的进展消费调度。在、能耗需求等目的进展消费调度。在许多许多DCSDCS中，这级就充任最高管理层。中，这级就充任最高管理层。直接控制级主要功能包括现场数据采直接控制级主要功能包括现场数据采集、过程监视、缺点诊断，控制输出集、过程监视、缺点诊断，控制输出、平安性能和冗余性能的实施、平安性能和冗余性能的实施控制仪表和计算机控制装置控制仪表和计算机控制装置上页上页下页下页目目 录录30 DCS的开展过程的开展过程划分划分起始时间起始时间主要特征主要特征119751975年年Honeywell公司推出了世界上第一套公司推出了世界上第一套DCS系系统统TDC-2000，技术特征是，技术特征是集散

24、集散。 280年代初年代初技术特征是引入局域网技术特征是引入局域网LANLAN 380年代末期年代末期90年代初年代初技术特征是技术特征是管控一体化管控一体化 490年代中期年代中期主要强调系统的开放性，特别是通信机制的主要强调系统的开放性，特别是通信机制的开放性开放性和标准化和标准化。 总结：早期总结：早期DCS的重点在于控制，的重点在于控制，DCS以以“分散分散”作为关键字，但现代作为关键字，但现代发展更着重于系统信息综合管理，今后发展更着重于系统信息综合管理，今后“综合综合”又将成为其关键又将成为其关键字，向实现控制体系、运行体系、计划体系、管理体系的综合自字，向实现控制体系、运行体系、

25、计划体系、管理体系的综合自动化方向发展，通过由网络（局域网和广域网）或者串、并行通动化方向发展，通过由网络（局域网和广域网）或者串、并行通信实现设备互连和资源网络化共享，实施从最底层的实时控制、信实现设备互连和资源网络化共享，实施从最底层的实时控制、优化控制上升到生产调度、经营管理，以至最高层的战略决策，优化控制上升到生产调度、经营管理，以至最高层的战略决策，形成一个具有柔性的高度自动化的管控一体化系统。形成一个具有柔性的高度自动化的管控一体化系统。 控制仪表和计算机控制装置控制仪表和计算机控制装置上页上页下页下页目目 录录3 现场总线控制系统现场总线控制系统传统计算机控制系统

26、的构造表示图传统计算机控制系统的构造表示图朴素意义上的朴素意义上的 FCSFCS构造表示图构造表示图 控制仪表和计算机控制装置控制仪表和计算机控制装置上页上页下页下页目目 录录32是衔接智能现场安装和自动化系统的数字式、双向传输、多分支是衔接智能现场安装和自动化系统的数字式、双向传输、多分支构造的通讯网络。构造的通讯网络。 支持双向、多节点、总线式的全数字通讯支持双向、多节点、总线式的全数字通讯双向数据通讯才干防止了反复进展双向数据通讯才干防止了反复进展A/DA/D、D/AD/A的转换的转换 把控制义务下移到现场设备，以实现丈量控制一体化把控制义务下移到现场设备，以实现丈量控制一体化 全分散全

27、分散已成为全世界范围自动化技术开展的热点已成为全世界范围自动化技术开展的热点涉及整个自动化和仪表的工业涉及整个自动化和仪表的工业“革命革命 控制仪表和计算机控制装置控制仪表和计算机控制装置上页上页下页下页目目 录录33随着局域网、随着局域网、InternetInternet、ITIT技术迅速开展，计算机技术迅速开展，计算机控制系统向集成化、网络化、智能化、信息化开控制系统向集成化、网络化、智能化、信息化开展成为一种趋势展成为一种趋势 系统构造向网络化、网络扁平化方向开展系统构造向网络化、网络扁平化方向开展 系统功能向综合化方向开展系统功能向综合化方向开展 系统设备向多样化方向开展系统设备向多样

28、化方向开展 控制仪表和计算机控制装置控制仪表和计算机控制装置上页上页下页下页目目 录录346.2 网络通讯根底网络通讯根底1.2.1 什么是计算机网络？略什么是计算机网络？略1.2.2 计算机网络的开展略计算机网络的开展略1.2.3 网络通讯的根本概念网络通讯的根本概念1.2.4 计算机网络的拓扑构造计算机网络的拓扑构造1.2.5 网络传输介质网络传输介质控制仪表和计算机控制装置控制仪表和计算机控制装置上页上页下页下页目目 录录35模拟信号是一个延续的物理量模拟信号是一个延续的物理量 数字信号是利用不延续的物理形状来表示数据，最简数字信号是利用不延续的物理形状来表示数据，最简单的是二进制数单的

29、是二进制数“1和和“0，经过高，经过高/低电平来表示。低电平来表示。 Tc101100时钟数据Tc控制仪表和计算机控制装置控制仪表和计算机控制装置上页上页下页下页目目 录录36并行传输：数据的各个位同时传输，可以字或字节为单位并行进展并行传输：数据的各个位同时传输，可以字或字节为单位并行进展 速度快、通讯线多、本钱高速度快、通讯线多、本钱高 不宜远间隔通讯不宜远间隔通讯串行传输：数据的各个位逐位传输串行传输：数据的各个位逐位传输 速度较并行传输慢、通讯线少普通速度较并行传输慢、通讯线少普通24根、本钱低根、本钱低 适宜远间隔通讯适宜远间隔通讯 几乎一切的计算机控制系统均采用串行数据通讯几乎一切

30、的计算机控制系统均采用串行数据通讯控制仪表和计算机控制装置控制仪表和计算机控制装置上页上页下页下页目目 录录37单工通讯：数据只需一个方向的通讯，没有反方向的交互单工通讯：数据只需一个方向的通讯，没有反方向的交互 如计算机与键盘的通讯如计算机与键盘的通讯 控制系统中运用极少控制系统中运用极少半双工通讯：双方可以交互数据，但不在同时半双工通讯：双方可以交互数据，但不在同时 控制简单、可靠、本钱低控制简单、可靠、本钱低 控制系统中运用广泛只需控制系统中运用广泛只需2根通讯线即可根通讯线即可全双工通讯：双方可以交互数据，可以在同时全双工通讯：双方可以交互数据，可以在同时 控制相对复杂、效率高、本钱较

31、高，需求控制相对复杂、效率高、本钱较高，需求2个信道个信道 控制系统中运用较广泛控制系统中运用较广泛 至少需求至少需求3根通讯线其中根通讯线其中1根为地共用，或根为地共用，或4根根控制仪表和计算机控制装置控制仪表和计算机控制装置上页上页下页下页目目 录录38波特率：波特率： 指单位时间内传输的信息量，单位通常用指单位时间内传输的信息量，单位通常用“位位bit表示表示 也可以用也可以用“字节表示字节表示 例如：例如：ProfibusPA的波特率位的波特率位31.25kbps ProfibusDP的最大波特率位的最大波特率位12Mbps误码率：错误码元误码率：错误码元1个二进制位数与传送码元数之比

32、个二进制位数与传送码元数之比 工业用通讯网络普通要求误码率在工业用通讯网络普通要求误码率在105109，甚至更，甚至更小小控制仪表和计算机控制装置控制仪表和计算机控制装置上页上页下页下页目目 录录39基带传输：按照数字波形的原样直接在信道上传输。采用数字信号基带传输：按照数字波形的原样直接在信道上传输。采用数字信号传输数据时，数字信号几乎要占有整个频带，终端设备传输数据时，数字信号几乎要占有整个频带，终端设备把数字信号转换成电脉冲信号时，这个原始的电信号所把数字信号转换成电脉冲信号时，这个原始的电信号所固有的频带称为根本频带固有的频带称为根本频带baseband，基带传输也就，基带传输也就是指

33、在信道中直接传送基带信号。是指在信道中直接传送基带信号。 基带传输需求对数字信号进展编码，常用的数据编码手段有：基带传输需求对数字信号进展编码，常用的数据编码手段有： 非归零码非归零码NRZ、曼彻斯特编码、差动曼彻斯特编码。、曼彻斯特编码、差动曼彻斯特编码。频带传输：是一种采用调制、解调技术的传输方式。在发送端，频带传输：是一种采用调制、解调技术的传输方式。在发送端，将代表数据的二进制将代表数据的二进制“1和和“0，调制变换成具有，调制变换成具有一定频带范围的模拟信号；在接纳方经过解调进展一定频带范围的模拟信号；在接纳方经过解调进展反变换。采用模拟信号传送数据时，通常只占有限反变换。采用模拟信

34、号传送数据时，通常只占有限的频带宽度。的频带宽度。 控制仪表和计算机控制装置控制仪表和计算机控制装置上页上页下页下页目目 录录40* * * *起始位假设干数据位校验位假设干停顿位控制仪表和计算机控制装置控制仪表和计算机控制装置上页上页下页下页目目 录录41项目RS232RS422RS485接口电路单端差动差动抗干扰能力弱强强标准最大传输距离15m1200m1200m通信双方交互方式全双工全双工半双工标准最大传输速率19200bps10Mbps10Mbps本质上是一样的工业控制网络的首选规范工业控制网络的首选规范控制仪表和计算机控制装置控制仪表和计算机控制装置上页上页下页下页目目 录录42总线

35、型总线型环型环型HUB星型星型树型树型控制仪表和计算机控制装置控制仪表和计算机控制装置上页上页下页下页目目 录录43网络传输介质是指通讯网络中数据发送方与网络传输介质是指通讯网络中数据发送方与接纳方之间的物理通路，常用的传输介质有：接纳方之间的物理通路，常用的传输介质有：双绞线、同轴电缆、光纤和无线传输介质等。双绞线、同轴电缆、光纤和无线传输介质等。 控制系统多用：带屏蔽的双绞线控制系统多用：带屏蔽的双绞线STPSTP、光纤、光纤 控制仪表和计算机控制装置控制仪表和计算机控制装置上页上页下页下页目目 录录446.3 开放系统互联参考模型开放系统互联参考模型 6.3.1 OSI/RM层次构造层次

36、构造 6.3.2 OSI/RM信息流动过程信息流动过程 6.3.3 各层的主要功能各层的主要功能控制仪表和计算机控制装置控制仪表和计算机控制装置上页上页下页下页目目 录录45开放系统互联参考模型开放系统互联参考模型 互互联联网网的的开开展展不不同同制制造造商商的的网网络络产产品品众众多多需需求求建建立立规规范范化化的的网网络络机机制制 19831983年正年正式公布式公布OSI/RMOSI/RM的的国际规范国际规范ISO7498 ISO7498 OSI/RMOSI/RM是一是一种中立、不种中立、不受任何厂家受任何厂家的约束与限的约束与限制的理想模制的理想模型。型。 控制仪表和计算机控制装置控制

37、仪表和计算机控制装置上页上页下页下页目目 录录466.3.1 OSI/RM 层次构造层次构造 A A公司公司A A收发员收发员( (到邮局投递到邮局投递) )A A经理经理( (写信写信 ) )A A秘书秘书( (盖章盖章/ /写地址写地址) )B B公司公司B B收发员收发员( (分发分发) )B B经理经理B B秘书秘书( (核对核对) )邮政系统邮政系统( (按地址投递信按地址投递信件件) )控制仪表和计算机控制装置控制仪表和计算机控制装置上页上页下页下页目目 录录47层次编号层次编号 名称名称 英文名称英文名称 7 76 65 54 43 32 21 1 应用层应用层表示层表示层会话层

38、会话层传输层传输层网络层网络层数据链路层数据链路层物理层物理层 Application LayerApplication LayerPresentation LayerPresentation LayerSession LayerSession LayerTransport LayerTransport LayerNetwork LayerNetwork LayerDatalink LayerDatalink LayerPhysical Layer Physical Layer 控制仪表和计算机控制装置控制仪表和计算机控制装置上页上页下页下页目目 录录48运用层表示层会话层传输层网络层数据链路

39、层物理层用户主机HA数据数据数据数据数据数据数据H7H6H5H4H3H2T2H7H6H5H4H3H7H6H5H4H7H6H5H7H6H7报文报文报文报文分组帧bit6.3.2 OSI/RM信息流动过程信息流动过程 网络层数据链路层物理层运用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层用户主机HB报文报文报文报文分组帧bit运用层网络协议表示层网络协议会话层网络协议传输层网络协议中继环节通讯线路通讯线路控制仪表和计算机控制装置控制仪表和计算机控制装置上页上页下页下页目目 录录49物理层是物理层是OSI/RMOSI/RM的最低一层，也是独一在二台设备同级层之间直接进展的最低一层，也是独一在二台设备同

40、级层之间直接进展数据交换的一层数据交换的一层, ,担任传输担任传输bitbit位流。位流。 DTEDCEDCEDTE接口接口传输介质界定：数字信号界定：数字信号(0/1)(0/1)的表示电压、数据传输速率、最大传输间隔；的表示电压、数据传输速率、最大传输间隔；支持单工、半双工还是全双工通讯；衔接插头要多少针，每支持单工、半双工还是全双工通讯；衔接插头要多少针，每个针的作用是什么个针的作用是什么 物理层物理层控制仪表和计算机控制装置控制仪表和计算机控制装置上页上页下页下页目目 录录50把一条能够出错的物理链路，转变成让网络层高层把一条能够出错的物理链路，转变成让网络层高层看起来就

41、像是一条不出过失的理想链路。看起来就像是一条不出过失的理想链路。 为网络层提供效力为网络层提供效力 传输数据的帧化处置传输数据的帧化处置 过失检测和流量控制过失检测和流量控制 来自来自高层高层数据数据 加工加工成帧成帧 物理通道物理通道 检查校验检查校验信息和头信息和头尾控制信尾控制信息息 数据数据部分部分送往送往高层高层 确认确认无误无误 控制仪表和计算机控制装置控制仪表和计算机控制装置上页上页下页下页目目 录录51网络层是网络层是OSIOSI七层协议模型中的第三层，亦称为七层协议模型中的第三层，亦称为“通讯子网层通讯子网层，是通讯子网与高层的边境。，是通讯子网与高层的边境。它以数据链路层提

42、供的无过失传输为根底，向高层传输层它以数据链路层提供的无过失传输为根底，向高层传输层提供两个主机之间的数据传输效力。提供两个主机之间的数据传输效力。网络层提供的效力应该按照以下目的设计：网络层提供的效力应该按照以下目的设计： 提供的效力和通讯子网无关提供的效力和通讯子网无关 对传输层隐蔽通讯子网的数量、类型和拓扑构造。对传输层隐蔽通讯子网的数量、类型和拓扑构造。 控制仪表和计算机控制装置控制仪表和计算机控制装置上页上页下页下页目目 录录52存储转发存储转发报文交换报文交换分组交换分组交换线路资源的利用率很低，为此线路交换方式只适宜多线路资源的利用率很低，为此线路交换方式只适宜多媒体、语音、等数

43、据量大的报文交换或实时、交互式媒体、语音、等数据量大的报文交换或实时、交互式报文交换，不适于普通计算机通讯。报文交换，不适于普通计算机通讯。报源报源报宿报宿在数据交换之前，经过呼叫建立一条衔接源节点在数据交换之前，经过呼叫建立一条衔接源节点( (报源报源) )和目的节点和目的节点( (报宿报宿) )的公用线路，通路上一切的链路被报的公用线路，通路上一切的链路被报源和报宿的源和报宿的DTEDTE独占，直到这条线路被撤除为止。独占，直到这条线路被撤除为止。控制仪表和计算机控制装置控制仪表和计算机控制装置上页上页下页下页目目 录录53线路交换线路交换 报文交换报文交换分组交换分组交换报源报源报宿报宿

44、发送发送数据数据中继中继转转存存寻寻觅觅路路由由转转存存寻寻觅觅路路由由中继中继存储转发方式提高了链路的利用率，一份数据报在任何存储转发方式提高了链路的利用率，一份数据报在任何时辰都只占用一条链路的资源。目前国际上流行的公共时辰都只占用一条链路的资源。目前国际上流行的公共数据网都采用分组交换的方式。数据网都采用分组交换的方式。 发送发送数据数据发送发送数据数据控制仪表和计算机控制装置控制仪表和计算机控制装置上页上页下页下页目目 录录54报文分组报文分组 未来自上层的报文分为一定长度的分组，每一个未来自上层的报文分为一定长度的分组，每一个分组中包括一个分组头，在其中标识源节点、目分组中包括一个分

45、组头，在其中标识源节点、目的节点的地址、分组的顺序号和其它控制信息，的节点的地址、分组的顺序号和其它控制信息，以保证在接纳端可以将分组复原为完好的报文。以保证在接纳端可以将分组复原为完好的报文。 路由选择路由选择 拥塞控制拥塞控制 控制仪表和计算机控制装置控制仪表和计算机控制装置上页上页下页下页目目 录录55从实际上讲，从实际上讲，OSI/RMOSI/RM是开放特性网络体系构造的典是开放特性网络体系构造的典范，它严厉遵照层次化的描画方法把计算机网络通范，它严厉遵照层次化的描画方法把计算机网络通讯体系划分为七个层次，各层协议的内容也思索得讯体系划分为七个层次，各层协议的内容也思索得非常周全。由于

46、非常周全。由于OSIOSI模型本身并没有对每层的数据模型本身并没有对每层的数据传输规范作出严厉的规定，因此它只是一种提供了传输规范作出严厉的规定，因此它只是一种提供了概念性和功能性的网络体系框架或蓝本，对计算机概念性和功能性的网络体系框架或蓝本，对计算机网络起到了规范和指点作用。网络起到了规范和指点作用。 小小 结结控制仪表和计算机控制装置控制仪表和计算机控制装置上页上页下页下页目目 录录566.4 TCP/IP协议协议 6.4.1 TCP/IP的根本情况的根本情况 6.4.2 TCP/IP的层次构造的层次构造控制仪表和计算机控制装置控制仪表和计算机控制装置上页上页下页下页目目 录录57TCP

47、/IPTCP/IP体系是涉及面最广、影响最大的网络体系。体系是涉及面最广、影响最大的网络体系。TCP/IPTCP/IP是是InternetInternet的中心协议。的中心协议。TCP/IPTCP/IP协议不是国际规范，但由于协议不是国际规范，但由于TCP/IPTCP/IP协议的简协议的简单、适用、高效和成熟，更由于单、适用、高效和成熟，更由于InternetInternet的流行，的流行，使得使得TCP/IPTCP/IP成为计算机网络的现实上的国际规范。成为计算机网络的现实上的国际规范。控制仪表和计算机控制装置控制仪表和计算机控制装置上页上页下页下页目目 录录58TCP/IP这个术语并不是单

48、指一个协议，而是由这个术语并不是单指一个协议，而是由100多个与之相关的协议和运用程序组成的一个协议多个与之相关的协议和运用程序组成的一个协议族，族， 以下是以下是 3 个最主要的根本协议：个最主要的根本协议：网间协议网间协议IPIP用户数据报协议用户数据报协议 UDPUDP传输控制协议传输控制协议 TCPTCP控制仪表和计算机控制装置控制仪表和计算机控制装置上页上页下页下页目目 录录59运用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层运用层*传输层互联网层网络接口层*各种运用层协议例如：、TELNET、FTP等TCP、UDPIP网络接口层OSI/RMTCP/IPMAILWWWSMTPFTPTELNETTFTPTCPUDPIPHardware Interface图图6.15 OSI6.15 OSI与与TCP/IPTCP/IP模型的对应关系模型的对应关