集散控制系统原理及应用80

集散控制系统原理及应用集散控制系统原理及应用第1章概述第2章集散控制系统构成第3章集散控制系统性能评估第4章集散控制系统的控制算法和控制组态第5章集散控制系统的工程设计第6章集散控制系统的人机界面第7章集散控制系统的数据通信第8章集散控制系统应用实例集散控制系统原理及应用概述一、集散控制系统的基本概念

集散控制系统的发展历史集散控制系统的诞生集散控制系统的主要类型集散控制系统发展历史集散控制系统的定义

集散控制系统的基本结构分散过程控制装置操作管理装置通信系统集散控制系统原理及应用概述二、集散控制系统的特点分级递阶控制垂直方向和水平方向分级集散控制系统规模越大，系统垂直和水平分级范围也越广各个分级具有各自的分工范围相互之间由上一级协调分散控制：分散是针对集中而言；目的是危险分散；信息管理与集成：管控一体化；信息集成化；网络化自治和协调：各自完成各自的功能；在系统协调下工作开放系统：可移植性；可操作性；可适宜性；可用性；集散控制系统原理及应用概述三、集散控制系统的展望信息化和扁平化充分利用底层数据企业信息化层次模型网络化工业以太网仪表网络化现场总线和无线连接：现场总线；无线连接功能安全：IEC61508；IEC61511标准化：IEC61131；IEC61499；IEC61804；企业资产管理ERP制造执行管理MES过程控制系统PCS集散控制系统原理及应用集散控制系统构成一、集散控制系统的构成方式集散控制系统的各层功能：

现场控制级；过程装置控制级；车间操作管理级；全厂优化调度管理级集散控制系统的基本构成：分散过程控制装置；集中操作和管理系统；通信系统二、集散控制系统的构成要素集散控制系统的结构特征：

递阶控制结构：多层结构；多级结构；多重结构；特点

分散控制结构：类型；分散控制结构；

冗余化结构：同步运转方式；待机运转方式；后退运转方式；多级操作方式集散控制系统的结构分类：产品结构类型；实际应用的结构类型集散控制系统原理及应用集散控制系统构成三、现场总线控制系统的构成现场总线控制系统的构成要素：

现场总线及分类：执行器传感器现场总线；设备现场总线；全服务现场总线

现场总线特点：开放性；智能化；互操作性；环境适应性；分散控制

现场总线控制系统优点：

集散控制系统和现场总线控制系统：

典型现场总线技术：实时通信技术；可靠性技术；互操作性技术现场总线设备：

现场总线设备；分类；现场总线仪表特点

现场总线控制系统的基本构成：两层结构；三层结构；DCS扩展集散控制系统原理及应用集散控制系统构成四、集散控制系统的构成示例ExperionPKS系统I/AS系统DeltaV系统

IndustrialIT系统WebFieldECS-100系统五、分散过程控制装置的构成分散过程控制装置的类型分散过程控制装置的构成特点整体式结构的构成分离式结构的构成冗余系统的构成现场总线控制系统的构成

可编程控制器组成的分散过程控制装置集散控制系统原理及应用集散控制系统构成六、操作员站和工程师站的构成集散控制系统的操作员站集散控制系统的工程师站集散控制系统的操作管理站七、输入输出装置的构成输入输出卡件其他过程输入输出设备八、通信系统的构成通信设备的分类通信系统的构成集散控制系统原理及应用集散控制系统性能评估可靠性易操作性可组态性其他性能指标可扩展性实时性环境适应性开放性经济性集散控制系统性能评估可靠性可靠性可靠性和可靠性指标可靠度：机器、零件或系统从开始工作起，在规定使用条件下的工作周期内，达到所规定的性能，即无故障正常状态的概率平均无故障时间MTBF：不能修理的机器、零件或系统，到发生故障为止的工作时间的平均值。它是不可修理产品的平均寿命故障率：能工作到某个时间的机器、零件或系统，在连续单位时间内发生故障的比例可靠性计算串联系统可靠性：串联系统故障率等于各串联元件故障率之和并联系统可靠性：并联系统失效时间是各并联元件失效时间的最大值（k，n）表决系统可靠性：n个元件组成系统，若有k个或k个以上元件能正常工作，系统就能正常工作，则称为（k，n）表决系统冗余系统可靠性：冷后备冗余系统；热后备冗余系统可维修性：维修度；平均修复时间；修复率；有效度；串联可修复系统的平均修复时间集散控制系统性能评估可靠性提高可靠性的措施可靠性设计准则集散控制系统可靠性设计三准则系统运行不易发生故障的设计系统运行不受故障影响的设计能迅速排除故障的设计冗余技术信息同步技术故障检测技术故障仲裁和切换技术热插拔技术故障隔离技术◎可靠度的分配技术◎冗余设计技术◎漂移设计技术◎极安全设计技术◎可靠性预测集散控制系统性能评估易操作性操作透明度易操作性操作环境操作功能显示功能过程监视功能操作功能冗错技术：多重确认；硬件保护；不予响应；分工管理；数据保护安全技术：用户识别和确认；通信网络的安全；功能安全集散控制系统性能评估可组态性组态：用集散控制系统本身所提供的功能模块或控制算法组成所需的系统结构，完成所需功能功能模块或算法

功能模块的参数组态参数输入可组态性的评估：灵活性；先进性；完善性功能模块分类：I/O；控制类；运算类；信号发生类；转换类；选择和状态等过程显示画面组态语言功能块组态语言；面向对象的语言；高级语言标准化编程语言集散控制系统性能评估可扩展性可扩展性可扩展性的含义

空间可扩展性设备可扩展性地域可扩展性通信可扩展性从网络拓扑结构分析可扩展性

总线型网络结构主从式星型网络结构环型网络结构通信网络的扩展集散控制系统性能评估实时性实时性通信速率媒体存取控制规定每次取得通信权的时间上限保证通信网络上每一个站在一个时间周期内均有机会取得通信权设置通信优先级减小无效通信量例外报告减小包装的有关数据段采用广播式通信方式实时控制的数据结构和多任务应用软件集散控制系统性能评估环境适应性环境适应性抗环境干扰和侵蚀的能力采用密闭的部件结构采用低功耗元器件，加大散热面积采用风冷、水冷措施降温减少接触部件，加大接触面积采用薄膜式键盘采用正压送风抗电磁骚扰的能力◤静电隔离和屏蔽◤光电隔离、继电器隔离和变压器隔离◤硬件和软件的信号滤波◤采用不易受电磁骚扰影响的通信媒体和通信控制◤选用高抗干扰的元器件◤尽可能减少外部敷设电线、电缆的整体设计抗过程本身性能变化的能力故障发生时的适应能力集散控制系统性能评估开放性和经济性开放性采用开放的操作系统、开放的通信协议、开放的通信接口允许第三方软件移植允许无缝集成第三方的硬件和设备标准化：功能模块；编程语言和组态软件；数据库和数据管理系统等经济性经济性包括初期投资费用、维护费用和扩展投资费用防止购买备品备件时单价可能提高备品备件费用除与其单价、数量有关外，还与备品备件平均使用寿命有关维修费用除了硬件费用外，还包括维修人员的费用投资回报率可作为集散控制系统经济性的另一种指标集散控制系统原理及应用控制算法和控制组态一、集散控制系统的数据处理

数据处理过程采样过程：对输入模拟信号y

进行采样，得到时间离散的模拟信号y*

保持过程：保持器有零阶保持器、一阶保持器和三角保持器等模数转换过程：信号量化是模拟信号转换成数字信号时的一种近似运算过程：数字信号yD按一定控制规律进行运算，得到uD采样和保持过程：数字信号采样，得到离散输出信号u*，保持后为u’数模转换过程：是模数转换过程的逆过程，得到u信号滤波过程：硬件滤波和软件滤波集散控制系统原理及应用控制算法和控制组态一、集散控制系统的数据处理数据处理过程数字滤波集散控制系统原理及应用控制算法和控制组态一、集散控制系统的数据处理非线性补偿处理控制系统的非线性特性：▽

检测变送环节的非线性；▽

被控对象的非线性；▽

执行器的非线性；▽

非线性控制规律；▽

非线性特性造成的影响：非线性补偿：▽

常规仪表的非线性补偿；▽

计算机控制装置的非线性补偿；仪表系数处理：▽

常规仪表要进行仪表系数计算；▽

计算机控制装置不需要仪表系数的计算；集散控制系统原理及应用控制算法和控制组态二、集散控制系统的控制算法数字PID控制算法：数字PID控制算法的改进：▽

数字控制算法的特点控制器参数之间没有关联参数范围无限制引入采样周期Ts，即引入一个纯时滞为Ts/2的滞后环节，使控制品质变差控制度表示模拟控制与数字控制控制品质的差异程度。Ts/τ越大，控制度越大，Ts/τ越大，控制度越大采样周期大小的选择影响数字控制系统的控制品质集散控制系统原理及应用控制算法和控制组态1.集散控制系统控制算法的改进集散控制系统原理及应用控制算法和控制组态2.集散控制系统控制算法的其他改进时间比例控制算法：自整定控制算法：继电器型自整定控制器；波形识别自整定控制器自校正控制算法：集散控制系统原理及应用控制算法和控制组态3.集散控制系统实现复杂控制系统的注意事项串级控制串级控制系统主控制器输出不需要再进行信号转换，它的输出范围直接与副被控变量的量程范围保持一致主环和副环被控变量采用不同的采样频率，但两者有整数倍关系比值控制不需要计算仪表比值系数K采用相乘控制方案前馈控制提供静态前馈加反馈的控制算法增量算法不需设置偏置值提供超前滞后环节或类似的功能模块，可直接选用作为动态前馈补偿环节选择性控制需要积分外反馈来防止积分饱和常规仪表控制系统移植时，需根据控制系统的要求，选用合适的控制方案采用具有逻辑规律的比值控制系统集散控制系统原理及应用控制算法和控制组态3.集散控制系统实现复杂控制系统的注意事项分程控制采用不同工作范围的控制阀，控制组态与常规仪表实施相同采用相同工作范围的标准控制阀，在集散控制系统中分别计算各阀输入，并分送两个输出模块基于模型计算的控制不需要计算仪表比值系数K根据模型计算控制系统的测量值根据模型计算控制系统测量值的控制系统中，例如，热焓控制、热量控制、流量的温度压力补偿等，都需转换到设定通道，按随动控制进行参数设置根据模型计算控制系统设定值的控制系统中，例如，具有压力补偿的温度控制系统、离心压缩机防喘振控制系统等，根据工程单位直接计算集散控制系统原理及应用控制算法和控制组态4.集散控制系统实现先进控制系统的注意事项时滞补偿控制采用史密斯时滞预估补偿控制：模型精度；时滞环节的实现；增益自适应补偿控制：采用乘法、除法器引入非线性；观测补偿控制：方案选择；观测器选择；控制器选择；参数整定；模糊控制模糊集表示；运算；模糊控制器设计提供模糊控制功能块，可方便地调用预测控制确定预测模型；参考轨线；反馈校正和滚动优化提供预测控制功能块，可方便地调用神经网络控制人工神经元；激活函数；人工神经网络；集散控制系统原理及应用控制算法和控制组态5.集散控制系统实现顺序逻辑控制和批量控制顺序逻辑控制软件、通信和功能模型：采用乘法、除法器引入非线性；公用元素：标识符；分界符；关键字；数据外部表示；数据类型；变量；POU；编程语言：IL；ST；LD；FBD；SFC；批量控制批量过程的过程模型：过程段；过程操作；过程动作；企业物理模型：企业、现场和区域层，过程组元、单元、装置模块和控制模块层；批量控制的结构：基本控制；程序控制；协调控制；程序控制模型：程序；单元程序；操作；阶段；装置实体：模型之间的关系；装置实体中的装置控制；装置实体的构成处方：处方模型；处方的内容；控制处方程序与装置控制的关系；集散控制系统中批量控制的实现：符合ISAS88，S95的专用软件集散控制系统原理及应用控制算法和控制组态6.集散控制系统实现优化控制确定操作优化的过程变量：目标函数；运行变量；确定约束条件：采用乘法、除法器引入非线性；确定优化算法：迭代次数越少、解空间搜索率越低、解空间越小，则优化算法越好建立过程数学模型：机理建模；根据输入输出数据建模；混合建模；集散控制系统原理及应用控制算法和控制组态三、现场总线控制系统的模块1.模块类型和参数：集散控制系统原理及应用控制算法和控制组态三、现场总线控制系统的模块1.模块类型和参数：资源模块和参数转换器模块和参数功能模块集散控制系统原理及应用控制算法和控制组态三、现场总线控制系统的模块2.现场总线设备类型：智能输入输出设备：用于输入和输出数据的智能现场总线设备。例如，智能现场总线变送器、智能阀门定位器等显示控制设备：传统的显示、记录和控制用设备的智能化。例如，指示器、记录仪等临时设备：在网络启动或维护时，用于临时挂接到网络上的设备接口类设备：用于和其他网络设备进行通信，作为与其他网络和系统接口的设备过往类设备：没有设备地址、不产生信号帧的设备。主要包括终端器、中继器、电源和安全栅等集散控制系统原理及应用控制算法和控制组态四、现场总线设备的功能模块1.功能模块参数：功能模块的工作模式：OOS；IMAN；LO；MAN；AUTO；CAS；RCAS；ROUT；OOS有最高优先级；不同功能模块支持工作模式不同；功能模块的工作方式：目标（Target）方式；实际（Actual）方式；允许（Permitted）方式；正常（Normal）方式；模式的脱落：根据SHED_OPT选项的规定脱落到较高优先级的工作模式；脱落返回和脱落不返回；串级结构：存在两个方向的通信；反算信号；功能模块参数的状态和状态属性：状态：质量属性、子状态质量属性和限制条件等。状态属性：好（串级）；好（非串级）；不确定和坏4种属性功能模块属性：输入属性；输出属性；内含属性；方式属性；功能模块参数的类型：多种类型；可以带状态功能模块参数的计算：设定值计算、输出计算和反馈回路中的输出计算警告、事件和报警：两种警告：事件（Event）和报警（Alarm）集散控制系统原理及应用控制算法和控制组态四、现场总线设备的功能模块2.常用功能模块：

AI模拟输入功能模块：集散控制系统原理及应用控制算法和控制组态四、现场总线设备的功能模块2.常用功能模块：

PID比例积分微分控制功能模块：集散控制系统原理及应用控制算法和控制组态四、现场总线设备的功能模块2.常用功能模块：

AO模拟输出功能模块：集散控制系统原理及应用控制算法和控制组态四、现场总线设备的功能模块2.常用功能模块：ARTH运算功能模块：9种不同运算公式OS输出分程功能模块：ISEL输入选择功能模块：.功能模块组态示例简单控制系统的组态AI功能块组态PID功能块组态AO功能块组态集散控制系统原理及应用控制算法和控制组态四、现场总线设备的功能模块.功能模块组态示例串级控制系统的组态集散控制系统原理及应用集散控制系统的工程设计一、图形符号和文字符号

功能图描述符号：见表5-1。初步设计阶段，作为独立应用的功能单元；施工图设计详图中，作为虚设的功能符号完成相应的功能；共用控制系统中，与共用显示、共用控制设备相邻绘制，完成相应的功能集散控制系统原理及应用集散控制系统的工程设计一、图形符号和文字符号

分散控制、共用显示、逻辑和计算机系统的设计符号图形符号集散控制系统原理及应用集散控制系统的工程设计一、图形符号和文字符号

分散控制、共用显示、逻辑和计算机系统的设计符号文字符号共用控制/共用显示的文字符号与过程检测和控制流程图用文字符号相同见表5-5集散控制系统原理及应用集散控制系统的工程设计一、图形符号和文字符号

过程显示图形符号和文字符号P&ID中的设备图形符号见标准HG20559.2-93

设计符号的应用示例功能图应用示例：见表5-6分散控制、共用显示、逻辑和计算机系统设计符号的应用示例：见表5-7计算机控制的图形符号示例：见表5-8设定值监督控制图形符号示例：见表5-9现场总线控制系统应用示例：见表5-10集散控制系统原理及应用集散控制系统的工程设计一、图形符号和文字符号

现场总线设备连接图现场总线仪表与一般模拟仪表的接线的区别接线图示例示例功能图连接集散控制系统原理及应用集散控制系统的工程设计二、集散控制系统的工程设计

施工图设计的基本程序

工程设计中有关专业的相互关系自控专业与工艺专业；电气专业；设备专业；建筑结构专业；采暖通风专业等专业的关系

工程组态过程显示画面：主要内容；操作画面分页；颜色配置；数据显示；注意事项；信号报警和联锁控制系统的确定：信号报警系统设计；联锁控制系统设计；

控制室和计算机房的设计：位置；布置；建筑要求；采光照明；采暖通风；集散控制系统原理及应用集散控制系统的工程设计二、集散控制系统的工程设计

电源系统设计

接地、防雷系统设计接地设计：接地方法；接地系统；防雷设计：雷电对集散控制系统的入侵；电源系统防雷；信号系统防雷；

电磁兼容性和抗干扰设计电磁兼容性：电磁敏感性；抗电磁干扰的能力；抗干扰设计：电磁干扰源分析；抗电磁干扰设计；

功能安全设计：功能安全标准：

IEC61508；IEC61511；功能安全设计：工厂安全系统的组成；造成事故的因素；防护设计；安全措施；集散控制系统原理及应用集散控制系统的工程设计三、招标文件编制和选型

招标文件编制集散控制系统选型和评估招标文件的编制：先进性；公正性；语言的精炼性和确定性；招标文件主要内容：

集散控制系统评估偏离表法：筛除价格高、偏离技术要求大的厂商矩阵表法：符合要求的产品中拔长（取性能价格比优者）

现场总线控制系统评估现场总线仪表和外部设备统计现场总线控制系统评估集散控制系统原理及应用集散控制系统的人机界面一、基本概念

人机交互技术人机交互基本概念：交互；人机交互方式；人机交互的媒体；对象；人机交互基本特征：启动；特性；人机交互用户分析：用户模型；人机交互系统设计原则；

人机界面的实施人机界面实施的发展：六个阶段图形用户界面实施：窗口；菜单；图标；光标定位装置；

集散控制系统的人机界面人机交互的重要性：获取过程信息；进行操作和控制；编程和维护；与环境的界面对人机交互系统的要求：实时性；易操作性；可靠性和安全性；灵活性集散控制系统原理及应用集散控制系统的人机界面二、集散控制系统的操作方式

仪表盘操作方式仪表盘操作方式的特点：单回路和多回路控制器的功能：输入信号处理；运算；显示；组态；过程操作；通信；输出信号处理；模数和数模转换；仪表后备和简易型操作终端的功能：单回路和多回路控制器的组态操作：

显示屏操作方式显示屏操作方式的特点：对人机接口的要求：环境要求；输入特性；图形特性；集散控制系统原理及应用集散控制系统的人机界面二、集散控制系统的操作方式

集散控制系统的组态操作系统组态：建立硬件之间的连接和地址分配控制组态：建立控制系统的连接；设置有关功能块参数；画面组态：图形元素；标准画面；字符编辑；动态画面；画面合成；画面调用；操作分区；集散控制系统原理及应用集散控制系统的人机界面三、集散控制系统的监控系统

操作画面的分层结构集散控制系统原理及应用集散控制系统的人机界面三、集散控制系统的监控系统

操作画面的分层结构区域显示：分层结构的最上层；信息量最多；变量的时间更长；单元显示：分层结构的第二层；过程画面的操作；组显示：分层结构的第三层；仪表面板的操作；细目显示：分层结构的最下层；用于参数调整操作；集散控制系统原理及应用集散控制系统的人机界面三、集散控制系统的监控系统

操作画面概貌显示画面：工位号一览表显示；棒图显示；过程显示画面：用户应用的生产过程决定的显示画面；特点；仪表面板显示画面：仪表面板组的形式显示；操作点显示画面：仪表细目显示画面；控制工程师参数调整用；趋势显示画面：实时趋势显示；历史趋势显示；报警显示画面：画面类型；报警处理；报警管理；电子表格：用于生产过程的管理；为用户提供所需的图形数据显示；网页画面：操作对象是管理人员；不允许进行操作；集散控制系统原理及应用集散控制系统的人机界面三、集散控制系统的监控系统

控制组态输入输出模块属性：输入模块属性；输出模块属性；运算功能模块属性：各种控制算法功能模块、算术和逻辑运算功能模块、定时器和计数器功能模块等；控制策略的实现：图形连接；数据和程序的上传和下载：上传和下载的操作画面不同；数据备份集散控制系统原理及应用集散控制系统的人机界面三、集散控制系统的监控系统

维护和系统画面维护画面：便于维护人员检查和故障排除；自诊断；仿真功能；系统画面：连接图连接方式；树状图连接方式；

画面动画效果升降式动画：物位（液位、阀位、界面等）和温度的升降推进式动画：流体输送的动画处理改变色彩的动画：温度的升降充色的动画：两位式或三位式信号；如开停，运行停止移动窗口的动画：趋势显示画面；直方图；集散控制系统原理及应用集散控制系统的人机界面四、数据库

实时数据库实时数据库的特点：实时性；可靠性；开放性；正确性；实时数据库结构：内部结构；调度模型；数据压缩技术；实施；五、信息管理

智能设备管理系统AMSTM设备管理组合：AMS设备信息平台；AMS智能设备管理系统；AMS机械设备状态管理系统；AMS设备性能监测系统；AMS实时优化系统AMS智能设备管理系统的优点：集散型AMS智能设备管理系统：集散控制系统原理及应用集散控制系统的人机界面五、信息管理

制造执行系统和企业资源计划制造执行系统MES：企业资源计划ERP：ISASP95：协同过程自动化系统：集散控制系统原理及应用集散控制系统的数据通信一、数据通信的基本概念计算机网络：资源子网和通信子网数据通信：数据通信的信号：数据通信系统基本组成；数据通信系统的信号；编码技术；数字数据的传输；通信传输媒体：集散控制系统原理及应用集散控制系统的数据通信一、数据通信的基本概念通信媒体共享技术：多路复用技术：频分多路复用FDM；时分多路复用TDM；集线技术：多点线路技术：通信交换技术：电路交换：报文交换：分组交换：快速分组交换：帧中继；ATM；虚拟局域网交换；光交换技术；多协议标记交换；差错控制和流量控制：错误检测：奇偶校验码；纵向冗余校验码；循环冗余校验码；校验和；差错控制和纠正：超时重发；拒绝接收；选择拒绝；探询；流量控制：滑动窗口的流量控制集散控制系统原理及应用集散控制系统的数据通信二、集散控制系统的网络标准控制网络的特点：实时性好，动态响应快：可靠性高：适应恶劣的工业现场环境：开放系统互连和互操作性：OSI的ISO参考模型：集散控制系统原理及应用集散控制系统的数据通信二、集散控制系统的网络标准PROWAY工业过程控制用数据公路标准：MAP制造自动化协议：现场总线标准：集散控制系统原理及应用集散控制系统的数据通信二、集散控制系统的网络标准现场总线标准基金会现场总线基金会现场总线的通信模型采用OSI参考模型的第一、二和七层，与EPAMAP结构相似，但在应用层分为现场总线访问子层FAS和现场总线报文规范子层FMS。标准中将第二层到第七层合并为通信栈基金会现场总线按传输速率分为低速H1（31.25kbps）和高速HSE（100Mbps）两类集散控制系统原理及应用集散控制系统的数据通信二、集散控制系统的网络标准现场总线标准Profibus和ProfiNetProfibus分ProfibusDP和ProfibusPAProfiNet分ProfiNetIO和ProfiNetCBAProfibusDP用于工厂自动化，使用RS485传输技术，有三种DP通信协议版本和一种或多种典型工厂自动化的应用行规ProfibusPA用于过程自动化，使用MBP-IS本安的曼彻斯特编码，总线供电的传输技术和通信协议，DP-V1版本和ProfibusPA设备行规集散控制系统原理及应用集散控制系统的数据通信二、集散控制系统的网络标准现场总线标准HART实际上，HART协议是4~20mA模拟信号通信向全数字信号通信过渡的协议HART信号采用基于Bell202标准的FSK方式加载在4~20mA模拟信号上。1200Hz信号表示1，2200Hz信号表示0。信号幅值为0.5mA。数据传输率1.2MbpsControlNet和DeviceNet集散控制系统原理及应用集散控制系统的数据通信二、集散控制系统的网络标准OPC：过程控制的OLE技术以Windows的对象链接和嵌入（OLE）、组件对象模型（COM）和分布式COM（DCOM）技术为基础，定义了一套标准接口，在这个接口上，基于PC的软件组件能交换数据。为自动化层的典型现场设备连接到工业应用程序和办公室程序提供了一个理想的连接方法两种接口：客户接口和自动化接口集散控制系统原理及应用集散控制系统的数据通信三、集散控制系统中应用的网络协议EIARS-232和RS-485标准接口EIARS-232标准接口：机械特性；电气特性；功能特性；规程特性；RS-485标准接口：采用平衡驱动差分电路，削弱噪声影响和节点之间地电位影响EIA-485适用于多站点互连，最多可挂接32个站点。经中继器扩展，可最多挂接128个站点在许多智能仪表中，被用于作为现场总线接口，并可经联网后组成集散控制系统的现场控制总线集散控制系统原理及应用集散控制系统的数据通信三、集散控制系统中应用的网络协议以太网结构分层：物理层、数据链路层和高层用户层；物理层：采用50Ω基带同轴电缆，数据传输速率是10Mbps数据链路层：分为数据封装和链路管理两个子层存取控制采用CSMA/CD方式数据帧格式集散控制系统原理及应用集散控制系统的数据通信三、集散控制系统中应用的网络协议IEEE802委员会规定了三种媒体存取方式，即IEEE802.3、IEE802.4和IEEE802.5通信协议IEEE802.3通信协议带冲突检测的载波侦听多路访问的媒体存取控制协议媒体存取控制子层（MAC）任务：对通信媒体的管理解决：控制定位问题（在哪里进行控制）和存取方式问题（如何进行控制）逻辑链路控制子层（LLC）任务：通过MAC提供LLC用户之间的数据交换服务功能：差错控制和流量控制集散控制系统原理及应用集散控制系统的数据通信三、集散控制系统中应用的网络协议IEEE802.3通信协议带冲突检测的载波侦听多路访问的媒体存取控制协议载波侦听。先侦听信道上的动静（先听再说）在一定时段内寂静无声，该站就开始发送（无声则讲）信道一直很忙，就监视信道（等有空就讲）冲突检测。在传输过程中不断侦听信道，检测碰撞冲突（边讲边听）检测到碰撞冲突，立刻停止该次传输（一次只能一人讲）多路存取。等待一定时间（称为后退）后再发数据序列回到第①步集散控制系统原理及应用集散控制系统的数据通信三、集散控制系统中应用的网络协议IEEE802.3通信协议带冲突检测的载波侦听多路访问的媒体存取控制协议IEEE802.3帧格式前导码：7字节10101010，供接收方建立同步和寻找帧的第一位帧开始定界码：1个字节10101011，表示帧的开始目的地址：2~6个字节组成，帧的接收站地址源地址：2~6个字节组成，帧的发送地址LLC长度：2个字节，表示数据和填充区字段中的字节数数据：由LLC子层准备好的字段填充区：数据区字节<46字节时填充数据，使数据与填充区字节>=46个字节帧校验序列：4个字节，用CRC-32，校验范围从目的地址到帧末集散控制系统原理及应用集散控制系统的数据通信三、集散控制系统中应用的网络协议交换式以太网基本组成是交换机将数据通道分为若干个网段，由交换机将它们用端口连接起来，端口间的帧输入和输出不采用广播，不再受到CSMA/CD的约束当一个端口连接的某节点要与另一端口连接的另一节点通信时，交换机才在该两个节点所在的网段端口之间建立临时数据通道，一旦访问结束该数据通道就断开交换机既可隔断网段，又能够连接网段，保证了系统正常运行，也提供了带宽交换机组成的通信系统，在物理上是星型连接，在逻辑上是受控的多端口开关矩阵集散控制系统原理及应用集散控制系统的数据通信三、集散控制系统中应用的网络协议IEEE802.4通信协议总线网的令牌总线媒体存取控制协议令牌传递过程：在令牌总线上进行令牌的交替传递和数据的传输过程令牌总线的操作：删除站点、添加站点、逻辑环初始化、令牌丢失处理和错误的排除、提供优先级服务令牌总线的帧格式：集散控制系统原理及应用集散控制系统的数据通信三、集散控制系统中应用的网络协议IEEE802.5通信协议令牌环形网络媒体存取控制协议令牌环通信媒体存取控制原理：令牌环网上的站点通过称为网络接口卡（NIC）的组件相互连接令牌是一个三字节的令牌帧，如果令牌空闲，则该站点可发送一个数据帧，数据帧在环内的各站被传送，接收和转发。令牌环的帧格式：集散控制系统原理及应用集散控制系统的数据通信三、集散控制系统中应用的网络协议I