集散控制系統(tǒng)原理及應(yīng)用

1、集散系統(tǒng)原理及應(yīng)用,主講：陳國(guó)平,email：cnguoping@189.com,（07自動(dòng)化）,武漢工程大學(xué),課程性質(zhì)與任務(wù),1、課程性質(zhì),2、課程任務(wù),專(zhuān)業(yè)、選修課,了解集散系統(tǒng)的產(chǎn)生與發(fā)展。了解集散系統(tǒng)的構(gòu)成了解集散系統(tǒng)的功能和特點(diǎn)。了解計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)。了解集散系統(tǒng)的評(píng)估體系。了解集散系統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)方法。,3、參考教材,何衍慶等 集散控制系統(tǒng)原理及應(yīng)用（二）化學(xué)工業(yè)出版社,第一章概述,第二章集散系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通訊,第

2、三章集散系統(tǒng)的控制算法,第四章集散系統(tǒng)的評(píng)估及設(shè)計(jì),內(nèi)容安排,結(jié)束,第一章概述,1.     集散系統(tǒng)的基本概念集散系統(tǒng)的發(fā)展歷史集散系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)、功能層次開(kāi)放系統(tǒng)2.     集散系統(tǒng)的特點(diǎn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的適應(yīng)性和可擴(kuò)展性控制功能完善、方案構(gòu)成靈活人機(jī)界面友好、操作靈活 可靠性高,第一章概述,3. 

3、;    集散系統(tǒng)的組成形式過(guò)程控制裝置的類(lèi)型： 單（多）回路控制器、數(shù)據(jù)輸入輸出裝置、現(xiàn)場(chǎng)總線儀表、控制器、PLC過(guò)程控制裝置的構(gòu)成形式： 整體式（機(jī)箱內(nèi)各個(gè)部件不可更換） 模塊式（機(jī)箱內(nèi)部件可靈活配置） 分離式（主機(jī)和其它部件分處不同機(jī)箱）過(guò)程控制裝置的冗余方式： 1:1和N:1,第一章概述,3.     集散系統(tǒng)的組成形式

4、操作員站： 工業(yè)控制計(jì)算機(jī)、顯示器、鼠標(biāo)、專(zhuān)用（標(biāo)準(zhǔn)）鍵盤(pán)、觸摸屏、打印機(jī)、音響工程師站、應(yīng)用站： 工業(yè)控制計(jì)算機(jī)、顯示器、鼠標(biāo)、標(biāo)準(zhǔn)鍵盤(pán),第一章概述,4.     集散系統(tǒng)的軟件體系系統(tǒng)軟件： 控制站（智能儀表）、操作站、工程師站、歷史站用戶(hù)（應(yīng)用）軟件： 控制站、操作站、歷史站,返回,5.     集散系統(tǒng)的操作與顯示

5、 儀表盤(pán)方式：（應(yīng)急使用） 顯示器方式： 顯示畫(huà)面的分類(lèi)及作用,6.    典型集散系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)TPS、JX-300,DCS的發(fā)展,工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展,計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,返回,網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展,自動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展,圖形顯示技術(shù)的發(fā)展：友好的人機(jī)界面。,冗余技術(shù)的發(fā)展,DCS已發(fā)展到了第四代,第一代第二代第三代第四代,DCS的發(fā)展趨勢(shì),DCS系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu),打印機(jī),操作站,操作

6、站,數(shù)據(jù)輸入/輸出,控制器,生產(chǎn)過(guò)程,,,,,,,,,,,操作管理,監(jiān)控計(jì)算機(jī),,,,控制器,,,數(shù)據(jù)輸入/輸出,,,通訊網(wǎng)絡(luò),過(guò)程控制,DCS的功能分層,DCS的結(jié)構(gòu)分層,過(guò)程裝置,操作裝置,調(diào)度系統(tǒng),經(jīng)營(yíng)系統(tǒng),返回,現(xiàn)場(chǎng)控制站軟件,基本功能：,輸入數(shù)據(jù)處理、輸出數(shù)據(jù)處理、控制運(yùn)算、通信處理、自診斷,高級(jí)控制功能：自適應(yīng)控制、模糊控制等,軟件結(jié)構(gòu)及代碼執(zhí)行順序：,,操作員站軟件,基本功能：,顯示（數(shù)據(jù)、圖形、報(bào)警、曲線）處理、鍵盤(pán)命令

7、處理、通信處理、自診斷,輔助功能：控制運(yùn)算、歷史數(shù)據(jù)保存、報(bào)表處理,軟件結(jié)構(gòu)及代碼執(zhí)行順序：,,工程師站軟件,基本功能：,組態(tài)（硬件、基本控制策略、操作界面）、報(bào)表生成、畫(huà)面制作,輔助功能：語(yǔ)言編譯,軟件結(jié)構(gòu)：,,集散系統(tǒng)操作和顯示,1、操作方式,2、顯示畫(huà)面,輸入設(shè)備：鼠標(biāo)、軌跡球、專(zhuān)用鍵盤(pán)、觸摸屏,輸入方式：按鈕、直接數(shù)字、增量,操作顯示：概貌（數(shù)據(jù)一覽）、分組、細(xì)目、流程,趨勢(shì)顯示：歷史（分組、單點(diǎn)、統(tǒng)計(jì)）、實(shí)時(shí),報(bào)警顯示：概貌、

8、分組（區(qū)域、等級(jí)）、細(xì)目,信息顯示：操作幫助、順序步驟、操作提示、診斷,,DCS的發(fā)展趨勢(shì),信息化集成系統(tǒng),系統(tǒng)硬件系統(tǒng)軟件,現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng),集散系統(tǒng)向集成化、分散化方向發(fā)展,,一、TPS系統(tǒng),PIN,,,NG,,,NIM,DH,UCN,HG,LCN,,,,NG,,LCN,返回,PIN（工廠信息網(wǎng)）,PHD,APP,局部控制網(wǎng)絡(luò)(LCN),PLNM,,NG,AXM,,,,,,,NT,VAX,TPS,UNIX,AXP,,,,,,UXS

9、,,LCN（局域控制網(wǎng)）,AM,US,CLM,HM,,NIM,,EPLCG,NG,,,,,,其它公司的PLC或計(jì)算機(jī),TDC－3000BASIC,PIN,,,,,SAM,,WS,,,UCN,DH（數(shù)據(jù)高速公路）,DH,,,HG,,TDC-4500,EC,MC,,,AMC,PIU,EOS,BOS,,,TDC－3000BASIC,LCN,EOS,BOS,UCN（萬(wàn)能控制網(wǎng)絡(luò)）,LCN,,NIM,,PM,APM,LM,,HPM,FSC,UCN

10、,PM（過(guò)程管理器）,UCN,,通訊接口,,控制處理,I/O接口,,,,I/O處理器,I/O處理器,,16路高電平模入,8路低電平模入,32路低電平轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān),16路智能變送器接口,8路模出,能處理的數(shù)據(jù)點(diǎn)類(lèi)型,,PMM,最多40個(gè),I/O處理器類(lèi)型,數(shù)字復(fù)合點(diǎn),邏輯點(diǎn),過(guò)程模塊點(diǎn),常規(guī)PV點(diǎn),常規(guī)控制點(diǎn),16路開(kāi)關(guān)量出,8路脈沖輸入,32路開(kāi)關(guān)量入,SUPCON JX-300,1、JX-300系統(tǒng)的組成及特性,2、JX-300系統(tǒng)的組態(tài)

11、,JX-300系統(tǒng)的總體構(gòu)成,JX-300 信息管理網(wǎng),JX-300 過(guò)程監(jiān)控網(wǎng),JX-300 過(guò)程控制網(wǎng),返回,3、JX-300系統(tǒng)的操作,硬件組態(tài),常規(guī)控制組態(tài),操作組態(tài),自定義操作組態(tài),自定義控制組態(tài),JX-300 硬件構(gòu)成,JX-300系統(tǒng),,,,OS,OS,ES,HS,,,管理計(jì)算機(jī),管理計(jì)算機(jī),數(shù)據(jù)服務(wù)器,管理網(wǎng),操作網(wǎng),控制網(wǎng),,,,,,,,,,,,控制機(jī)箱,輸入/輸出機(jī)箱,,,,,,,輸入/輸出機(jī)箱,,,Ethernet

12、管理網(wǎng),連接設(shè)備：操作站、工程師站、數(shù)據(jù)服務(wù)器、管理計(jì)算機(jī),網(wǎng)絡(luò)：雙絞線、星形結(jié)構(gòu)、IEEE802.3（令牌協(xié)議）、100Mbps、最多500個(gè)站點(diǎn)、最大距離2.5公里。,功能：支持大型數(shù)據(jù)庫(kù)，將控制網(wǎng)的信息直接連入企業(yè)管理網(wǎng)。實(shí)現(xiàn)工廠級(jí)的綜合管理、調(diào)度、統(tǒng)計(jì)、決策等。,,SCnet操作網(wǎng),連接設(shè)備：操作站、工程師站、控制站,網(wǎng)絡(luò)：同軸線、總線、IEEE802.3（令牌協(xié)議）、2.5Mbps、最多255個(gè)站點(diǎn)、最大距離600m、1：1冗

13、余。,功能：用于過(guò)程實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、操作信息、診斷信息及組態(tài)信息等的傳輸。,,,SBUS控制網(wǎng),連接設(shè)備：控制卡、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)卡、I/O卡,網(wǎng)絡(luò)：RS－485雙絞線、總線結(jié)構(gòu)、令牌協(xié)議、1Mbps、最多16個(gè)站點(diǎn)、最大距離1.2公里、1：1冗余。,SBUS,,主控制卡,主控制卡,,冗余,,,,,,,功能：過(guò)程數(shù)據(jù)采集、控制運(yùn)算,,JX－300系統(tǒng)硬件構(gòu)成,機(jī)架構(gòu)成,SCnet網(wǎng)卡（SP021）：用于操作站、工程師站。是SCnet的接口。,主控制卡

14、（SP241）：三個(gè)CPU協(xié)同完成數(shù)據(jù)采集、控制、通訊等功能。,數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)卡（SP231）：用于主控制卡及I/O卡之間的數(shù)據(jù)交換。,JX－300系統(tǒng)硬件構(gòu)成,所有卡件均支持冗余配置及帶電插拔。模擬量卡件的精度為12位。,萬(wàn)能模擬輸入卡（SP311）：用于將熱電阻、熱電偶、電壓、電流等模擬量信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字量。每卡2點(diǎn)，可獨(dú)立配置輸入信號(hào)類(lèi)型。,電流輸入卡（SP313）：4路電流輸入卡。,電壓輸入卡（SP314）：4路熱電偶（電壓）輸入卡。,

15、模擬量輸出卡（SP322）：4路電流輸入卡。,數(shù)字量處理卡（SP331）：4路數(shù)字量輸入/輸出卡?？瑟?dú)立組態(tài)為輸入或輸出。,繼電器輸出卡（SP332）：4路繼電器輸出卡。,返回,第四章 集散系統(tǒng)的評(píng)估及設(shè)計(jì),返回,4.1 招標(biāo)文件的編制,4.2 集散系統(tǒng)的可靠性,4.3 集散系統(tǒng)的易操作性,4.4 集散系統(tǒng)的可組態(tài)性,4.5 集散系統(tǒng)的其它性能指標(biāo),4.6 集散系統(tǒng)的評(píng)估與選型,4.7集散系統(tǒng)的工程設(shè)計(jì),4.8集散系統(tǒng)工程應(yīng)用實(shí)例,1、

16、編制前的準(zhǔn)備工作,必要性論證,生產(chǎn)調(diào)度管理：數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量大、報(bào)表復(fù)雜、裝置間關(guān)系密切,企業(yè)技術(shù)條件：工藝技術(shù)人員對(duì)過(guò)程特性的了解和掌握程度；操作人員對(duì)系統(tǒng)操作的適應(yīng)性（經(jīng)過(guò)培訓(xùn)能否熟練地掌握）；系統(tǒng)維護(hù)技術(shù)力量；系統(tǒng)應(yīng)用能力（組態(tài)及算法設(shè)計(jì)）,技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)：系統(tǒng)規(guī)模；控制功能的復(fù)雜性；能源、原材料的降低；產(chǎn)品產(chǎn)量的提高、質(zhì)量的穩(wěn)定；有資金投入,工藝過(guò)程特性：流程長(zhǎng)、規(guī)模大；過(guò)程操作復(fù)雜、高級(jí)控制系統(tǒng)多；安全聯(lián)鎖可靠性高。,可行性論證,評(píng)估

17、小組人員的組成：,工藝操作人員-操作人員是系統(tǒng)的最終用戶(hù)。他們的意見(jiàn)供參考。,工藝工程師-集散系統(tǒng)為工藝生產(chǎn)服務(wù)，在功能確定時(shí)需要與他們溝通和協(xié)調(diào)。,計(jì)算機(jī)人員-集散系統(tǒng)本身是一個(gè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，應(yīng)用和維護(hù)時(shí)需要計(jì)算機(jī)人員的配合。特別是軟件編程及與信息管理系統(tǒng)聯(lián)系等方面的評(píng)估，他們的意見(jiàn)很重要。,儀表人員-集散系統(tǒng)的日常維護(hù)有他們負(fù)責(zé)。尊重他們的意見(jiàn)。,過(guò)程控制工程師-是系統(tǒng)評(píng)估的核心人物。需要對(duì)工藝過(guò)程有一定的了解、具有堅(jiān)實(shí)的控制理論

18、知識(shí)和控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)能力、熟悉計(jì)算機(jī)硬件和軟件、了解儀表的使用和維護(hù)要求。最終編寫(xiě)評(píng)估報(bào)告。給出選型意見(jiàn)，供投資者決策。,材料準(zhǔn)備：,基本的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)表分級(jí)操作要求控制站布局要求控制和運(yùn)算功能輸入/輸出信號(hào)分類(lèi)統(tǒng)計(jì)流程畫(huà)面統(tǒng)計(jì)歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)要求調(diào)度及管理需求開(kāi)放性要求。,返回,2、招標(biāo)文件的編制,主要內(nèi)容1.工程項(xiàng)目簡(jiǎn)介2.DCS供貨方責(zé)任范圍3.DCS監(jiān)控規(guī)模4.系統(tǒng)功能要求5.DCS硬件要求6.技術(shù)

19、文件交付7.技術(shù)服務(wù)和培訓(xùn)8.質(zhì)量保證9.備品備件10.工程進(jìn)度計(jì)劃,編制原則1.兼顧技術(shù)的先進(jìn)性和成熟可靠性2.性能指標(biāo)盡可能地定量化3.競(jìng)爭(zhēng)的公證性4.語(yǔ)言 準(zhǔn)確、規(guī)范、簡(jiǎn)練,4.2 集散系統(tǒng)的可靠性,返回,1可靠性的基本概念,2系統(tǒng)的可靠性分析,3提高系統(tǒng)可靠性的措施,可靠性、可靠度、失效率、修復(fù)率、利用率,串聯(lián)系統(tǒng)、并聯(lián)系統(tǒng)（熱備系統(tǒng)、冷備系統(tǒng)、表決系統(tǒng)）,硬件制作、硬件冗余、自診斷、軟件容錯(cuò)

20、,平均壽命（MTTF）或平均故障間隔時(shí)間（MTBF）與失效率的關(guān)系。,利用率A（t）：設(shè)備正在使用的概率。,常用的可靠性指標(biāo)：,可使用性,可維護(hù)性,返回,平均修復(fù)時(shí)間（MTTR）與修復(fù)率的關(guān)系。,n＝1/μ,失效率λ（t）,可靠度R（t）,可靠度、失效率浴盆曲線,t,返回,可維護(hù)性,修復(fù)函數(shù)M（t）：經(jīng)過(guò)專(zhuān)業(yè)培訓(xùn)的人員使用專(zhuān)用工具，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，被修復(fù)的可能性。,t,M(0)=0M(∞)=1,返回,修復(fù)率μ（t）：在單位時(shí)間內(nèi)修復(fù)故

21、障設(shè)備的概率。,利用率,A(0)＝1A(∞)＝μ/(λ+μ) ＝m/(n+m),返回,n:1冗余系統(tǒng)的利用率,系統(tǒng)的可靠性,其它并聯(lián)形式的可靠性,待機(jī)熱備（待機(jī)、工作時(shí)的失效率分別為μ、λ2）,返回,停機(jī)備用（待機(jī)時(shí)的失效率μ ＝0）,冗余技術(shù),返回,常用的冗余形式有1：1及n：1,電源系統(tǒng)：1：1工作冗余。,通訊系統(tǒng)：1：1熱備冗余。,控制器：1：1和8：1整體冗余,控制器：1：1卡件冗余,,,,,返回,8：1整機(jī)冗余,4

22、.3 集散系統(tǒng)的易操作性,返回,操作透明度,易操作性,屏幕顯示的信息是否明了、易于理解，操作方式能否被操作人員接受、容易掌握。,提供靈活多樣、生動(dòng)的動(dòng)態(tài)操作畫(huà)面。,主要操作畫(huà)面：總貌、分組、回路、流程圖、報(bào)警一覽、報(bào)警分組、歷史曲線、實(shí)時(shí)曲線。,操作環(huán)境、操作功能、容錯(cuò)技術(shù)、安全性,4.4 集散系統(tǒng)的可組態(tài)性,返回,組態(tài)的目的,組態(tài)內(nèi)容,控制策略組態(tài)方式（在線、離線）、語(yǔ)言,使系統(tǒng)完成規(guī)定的控制功能對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行配置及編程。,硬件組態(tài)－網(wǎng)絡(luò)

23、接點(diǎn)類(lèi)型及數(shù)量、卡件及數(shù)據(jù)類(lèi)型。,控制策略組態(tài)－實(shí)現(xiàn)控制方案,操作界面組態(tài)－建立操作界面,填表格法,功能塊連接法,步驟記入（程序設(shè)計(jì)）法,4.5 集散系統(tǒng)的其它性能指標(biāo),返回,可擴(kuò)展性－系統(tǒng)自身的可擴(kuò)展性和開(kāi)放性,實(shí)時(shí)性－包括控制站控制周期和網(wǎng)絡(luò)傳遞周期,環(huán)境適應(yīng)性－電氣干擾、抗腐蝕,總體經(jīng)濟(jì)性－考慮整個(gè)自動(dòng)控制工程的投資。,4.6 集散系統(tǒng)的評(píng)估與選型,一、集散系統(tǒng)評(píng)估的意義和一般準(zhǔn)則1.評(píng)估的意義,目前集散系統(tǒng)的制作沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)

24、，各個(gè)廠家的集散系統(tǒng)往往根據(jù)自己的特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)，針對(duì)某些領(lǐng)域的特點(diǎn)開(kāi)發(fā)自己的集散系統(tǒng)。不同廠家、不同型號(hào)的集散系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)和性能上各有千秋。系統(tǒng)選擇的合適與否在一定程度上決定了設(shè)計(jì)的成功與否。對(duì)集散系統(tǒng)評(píng)估的結(jié)果將作為系統(tǒng)選擇的依據(jù)。同時(shí)對(duì)集散系統(tǒng)制造商提供一個(gè)反饋信息，以利于廠商改進(jìn)自己的產(chǎn)品性能。,2.評(píng)估的基礎(chǔ),生產(chǎn)過(guò)程控制、管理的預(yù)期要求。（安全、產(chǎn)量、質(zhì)量、消耗、優(yōu)化、調(diào)度、經(jīng)營(yíng)決策）,3.一般準(zhǔn)則系統(tǒng)控制、操作、管理功能與預(yù)

25、期要求的差異系統(tǒng)的可靠性（部件MTBF）系統(tǒng)冗余技術(shù)的使用（系統(tǒng)的MTBF）系統(tǒng)的可維護(hù)性（MTTR）（綜合考慮系統(tǒng)的利用率）綜合性?xún)r(jià)比（性能/價(jià)格）（可靠性與經(jīng)濟(jì)性的折中）,二、集散系統(tǒng)評(píng)估評(píng)估的內(nèi)容,1.技術(shù)性能評(píng)估（1）現(xiàn)場(chǎng)控制站軟件性能方面——連續(xù)控制、邏輯控制、批量控制功能的配置方式（獨(dú)立/混合）、控制回路數(shù)量、控制模塊總量,硬件性能方面——輸入輸出信號(hào)類(lèi)型、最多輸入輸出總點(diǎn)數(shù)及配置方式、最快掃描頻率

26、及配置方式（各點(diǎn)統(tǒng)一配置或獨(dú)立配置）、信號(hào)調(diào)理精度及A/D（D/A）位數(shù)、數(shù)據(jù)運(yùn)算精度及表示方式、輸入輸出通道的隔離方式及指標(biāo)、實(shí)時(shí)輸出特性（不受采樣周期的約束）,1.技術(shù)性能評(píng)估,（2）人機(jī)接口操作站——操作畫(huà)面的類(lèi)型及數(shù)量、畫(huà)面的更新時(shí)間及切換時(shí)間、畫(huà)面切換的便捷性、是否具有運(yùn)算能力,工程師站——組態(tài)方式（表格、功能塊、步記）、組態(tài)環(huán)境（在線、離線、組態(tài)設(shè)備）、是否易學(xué)、流程圖及報(bào)表的生成能力,應(yīng)用站——管理和先進(jìn)控制功能,（

27、3）通信系統(tǒng)——介質(zhì)、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)存取方式、通訊距離（單段及總長(zhǎng)）、傳輸速率、節(jié)點(diǎn)數(shù)量,1.技術(shù)性能評(píng)估,（4）軟件評(píng)價(jià)操作系統(tǒng)、組態(tài)軟件、控制軟件、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)、系統(tǒng)維護(hù)軟件；軟件的成熟度（應(yīng)用時(shí)間長(zhǎng)短、用戶(hù)反映）,操作系統(tǒng)——通用型或是專(zhuān)用型,組態(tài)軟件——系統(tǒng)配置的方便性、組態(tài)能否在線下載、能否離線組態(tài)與仿真,控制軟件——算法種類(lèi)及功能、控制方式（連續(xù)、邏輯、順序）、有無(wú)優(yōu)化控制算法（如自適應(yīng)、自整定）、復(fù)雜控制回路的無(wú)擾

28、動(dòng)切換功能（串級(jí)控制系統(tǒng)）,1.技術(shù)性能評(píng)估,（4）軟件評(píng)價(jià)（續(xù)）流程圖生成軟件——使用方便性、圖素庫(kù)是否豐富、畫(huà)面是否生動(dòng)、色彩是否豐富,報(bào)表生成軟件——使用方便性、報(bào)表種類(lèi)、統(tǒng)計(jì)能力,數(shù)據(jù)庫(kù)管理軟件——數(shù)據(jù)庫(kù)類(lèi)型、格式,系統(tǒng)維護(hù)軟件——系統(tǒng)的自診斷能力、自診斷方式,2.使用性能評(píng)估,（1）技術(shù)延續(xù)性和可借鑒性技術(shù)的成熟性和技術(shù)的先進(jìn)性,（2）系統(tǒng)的柔性系統(tǒng)的規(guī)模大小及組成的靈活性、對(duì)行業(yè)（及工藝）的適應(yīng)性、對(duì)工業(yè)現(xiàn)

29、場(chǎng)環(huán)境（防爆要求）的適應(yīng)性,（3）制造廠家能力的評(píng)價(jià)系統(tǒng)在該領(lǐng)域推出的時(shí)間長(zhǎng)短、市場(chǎng)占有率大小、工程應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)；技術(shù)支持（能否協(xié)助組態(tài)、提供什么樣的技術(shù)交流、培訓(xùn)地點(diǎn)與方式、文檔資料的完備性和易使用性）,2.使用性能評(píng)估,（4）售后服務(wù)的評(píng)價(jià)質(zhì)量保證期與維修期時(shí)間及此后的維修服務(wù)如何進(jìn)行、維護(hù)費(fèi)用如何（二次費(fèi)用問(wèn)題）、廠家的發(fā)展方向（較短的時(shí)間內(nèi)是否可能淘汰該產(chǎn)品）,（5）可維護(hù)性評(píng)價(jià)是否需要特殊設(shè)備、能否帶電插拔,3.

30、可靠性與經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià),（1）可靠性評(píng)價(jià)MTBF、MTTR、容錯(cuò)能力（1：1還是n：1）、熱備還是冷備、切換方式（自動(dòng)還是手動(dòng)）、自診斷能力如何、安全性（分級(jí)權(quán)限）,（2）經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)按性能價(jià)格比評(píng)價(jià)。需要注意的是二次、三次投資的費(fèi)用,三、集散系統(tǒng)評(píng)估方法及應(yīng)用,1.評(píng)估方法DCS系統(tǒng)評(píng)估矩陣（1）評(píng)估矩陣——設(shè)計(jì)評(píng)估表及相關(guān)評(píng)估因素,（2）加權(quán)值與加權(quán)因素——根據(jù)各評(píng)估因數(shù)的權(quán)值。,三、集散系統(tǒng)評(píng)估方法及應(yīng)用,返回,返回,第

31、三章集散系統(tǒng)的控制算法,1、PID控制算法,2、選擇性控制算法,3、前饋控制算法,控制方案的實(shí)現(xiàn)組態(tài)問(wèn)題,1、PID控制算法,理想PID控制算法（連續(xù)）,理想PID控制算法（離散）,PID控制算法的改進(jìn)-積分算法,字長(zhǎng)誤差（避免機(jī)器零造成極限環(huán)振蕩）,積分分離（防積分飽和、減少超調(diào)）,積分算法（改善積分精度）,PID控制算法的改進(jìn)-微分算法,微分先行,四點(diǎn)中值微分法（起濾波作用）,不完全微分,,,帶死區(qū)的PID,返回,無(wú)平衡無(wú)擾動(dòng)切換,

32、關(guān)于微分先行問(wèn)題：用dz/dt代替z。,關(guān)于采樣周期,返回,無(wú)平衡無(wú)擾動(dòng)切換,,返回,2、選擇性控制算法,Gd1(s),,LS,,,,,Gd2(s),,,＋ ＋,＋＋,,e1,e2,u,1/（1+T1s）,1/（1+T2s）,u1,u2,返回,3、前饋控制算法,,,,,Gc(s),Gv(s),Gp(s),Gm(s),r,e,uc,q,y,z,,f,,Gf(s),,,,,,＋＋,,Gff(s),＋ －,u,uf,,ub,設(shè)

33、置ub的目的是為了補(bǔ)償前饋信號(hào)的初始值，保證uc的正常變化范圍。,返回,第二章集散系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通訊,1、網(wǎng)絡(luò)基本概念,網(wǎng)絡(luò)定義、分類(lèi)、作用,基本概念,傳輸媒體及拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：,2、DCS的網(wǎng)絡(luò)通信：基本要求、OSI模型、DCS常用協(xié)議、現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議,通信控制：可靠性、差錯(cuò)控制、鏈路控制,計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基本概念,1、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義,計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是地理上分散的、獨(dú)立自主的、遵循約定的通信協(xié)議；通過(guò)軟、硬件互連的計(jì)算機(jī)集合體。,自主：不是主從關(guān)系(主

34、控/從屬、主機(jī)/終端）互連：以任何通信介質(zhì)（銅線、光纖、紅外線、激光、微波、衛(wèi)星）,與多終端分時(shí)系統(tǒng)、多機(jī)系統(tǒng)、分布式系統(tǒng)的區(qū)別,2、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類(lèi),按距離、按拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),3、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的作用,實(shí)現(xiàn)資源共享、信息交換、協(xié)同工作以及在線處理等。,返回,多終端分時(shí)系統(tǒng),主機(jī)以分時(shí)方式為終端服務(wù) 終端完全依賴(lài)于主機(jī) 主機(jī)與終端是支配與被支配的關(guān)系 資源高度集中，由許多用戶(hù)共享 終端之間無(wú)聯(lián)系,返回,多機(jī)系統(tǒng)

35、,設(shè)備之間耦合度緊 設(shè)備分布近 傳輸速度快（通常為并行傳輸） 主要用途為科學(xué)計(jì)算,返回,分布式系統(tǒng),在分布式OS統(tǒng)一調(diào)度下，各計(jì)算機(jī)協(xié)調(diào)工作，共同完成一切任務(wù)，如并行計(jì)算 用戶(hù)面對(duì)的是一臺(tái)邏輯上的計(jì)算機(jī)，組成分布式系統(tǒng)的怎樣協(xié)同工作，對(duì)用戶(hù)透明 主要用途為科學(xué)計(jì)算數(shù)據(jù)處理,返回,局域網(wǎng)(LAN,Local Area Network) ? 范圍：小，＜20KM ? 傳輸技術(shù)：基帶

36、，10-1000Mbps，延遲低，出錯(cuò)率低（10-11） ? 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：總線，環(huán)形總線城域網(wǎng)(MAN,Metropolitan Area Network) ? 范圍：中等，＜100KM ? 傳輸技術(shù)：寬帶/基帶 ? 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：總線廣域網(wǎng)(WAN,Wide Area Network) ? 范圍：大，＞100KM ? 傳輸技術(shù)：寬帶，延遲大，出錯(cuò)率高 ? 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：不

37、規(guī)則，點(diǎn)到點(diǎn),按距離分類(lèi),返回,按拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分類(lèi),,返回,1、總線 （環(huán)形總線）? 所有節(jié)點(diǎn)掛接到一條總線上 ?廣播發(fā)送 ?需要有介質(zhì)訪問(wèn)控制規(guī)程以防止沖突 2、星形 ?有一個(gè)中心節(jié)點(diǎn)，其它節(jié)點(diǎn)與其構(gòu)成點(diǎn)到點(diǎn)連接 ?中心節(jié)點(diǎn)可以是智能設(shè)備，也可以是非智能設(shè)備 3、環(huán)形 ?所有節(jié)點(diǎn)連接成一個(gè)閉合的環(huán) ?結(jié)點(diǎn)之間為點(diǎn)到點(diǎn)連接 4、網(wǎng)狀 （全連接） ?點(diǎn)到點(diǎn)部分連接?多用于廣域網(wǎng) ?點(diǎn)到點(diǎn)全連接 ?隨節(jié)點(diǎn)數(shù)的增長(zhǎng)，

38、建造成本急劇增長(zhǎng)所以只適用于節(jié)點(diǎn)數(shù)很少的廣域網(wǎng)5、樹(shù)形 ? 一個(gè)根結(jié)點(diǎn)、多個(gè)中間分支節(jié)點(diǎn)和葉子節(jié)點(diǎn)構(gòu)成,基本概念,數(shù)據(jù)及計(jì)算機(jī)通信術(shù)語(yǔ)數(shù)據(jù)：傳遞(攜帶)信息的實(shí)體。信息：是數(shù)據(jù)的內(nèi)容或解釋。信號(hào)：數(shù)據(jù)的物理量編碼(通常為電編碼)，數(shù)據(jù)以信號(hào)的形式傳播。,信道：傳送信號(hào)的線路(或通路)。比特：信息的計(jì)量單位。比特率為每秒傳輸?shù)亩M(jìn)制位個(gè)數(shù)。碼元：時(shí)間軸上的一個(gè)信號(hào)編碼單元。,通信術(shù)語(yǔ),波特：碼元的計(jì)量單位。波特率為每秒傳

39、送的碼元數(shù)。一個(gè)信號(hào)往往可以攜帶多個(gè)二進(jìn)制位，所以在固定的信息傳輸速率下，比特率往往大于波特率。比特率與波特率的關(guān)系：Rbit = Rbaud log2M。其中M是信號(hào)的編碼級(jí)數(shù)，Rbit-比特率，Rbaud-波特率。換句話說(shuō)，一個(gè)碼元中可以傳送多個(gè)比特。例如，M=4，波特率為9600時(shí)，比特率為19.2kbit/s,信號(hào)電平,數(shù)據(jù) 01 10 00 11 01

40、 10,通信術(shù)語(yǔ),信息編碼：將信息用二進(jìn)制數(shù)表示的方法。數(shù)據(jù)編碼：將數(shù)據(jù)用物理量表示的方法。例如：字符‘A’的ASCII編碼(是信息編碼的一種)為01000001，其數(shù)據(jù)編碼可能為,誤碼率：信道傳輸可靠性指標(biāo)，是概率值。,通信術(shù)語(yǔ),帶寬：在傳統(tǒng)的通信工程中指通信信道所占頻率寬度，是信道頻率上界與下界之間之差，是介質(zhì)傳輸能力的度量，通常以赫茲（Hz）為單位計(jì)量。在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中，單位時(shí)間內(nèi)傳輸?shù)男畔⒘俊Ｒ话闶褂妹棵胛粩?shù)(

41、b/s 或bps) 作為帶寬的計(jì)量單位。主要單位：Kb/s，Mb/s，Gb/s。對(duì)一個(gè)理論上每秒可以傳輸1千萬(wàn)比特的以太網(wǎng)，它的帶寬相應(yīng)為10Mb/s。,,信道及其主要特征,數(shù)字信道和模擬信道數(shù)字信道：以數(shù)字脈沖形式傳輸信號(hào)的通道模擬信道：以連續(xù)模擬信號(hào)形式傳輸信號(hào)的信道模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)模擬信號(hào)：時(shí)間上連續(xù)，包含無(wú)窮多個(gè)信號(hào)值數(shù)字信號(hào)：時(shí)間上離散，僅包含有限數(shù)目的信號(hào)值（連續(xù)信號(hào)采樣后就是數(shù)字信號(hào)）,傳輸方式—數(shù)據(jù)流動(dòng)

42、的方向,單工：數(shù)據(jù)單向傳輸（無(wú)線電廣播）半雙工：數(shù)據(jù)可以雙向交替?zhèn)鬏?，但不能在同一時(shí)刻雙向傳輸（對(duì)講機(jī)）全雙工：數(shù)據(jù)可以雙向同時(shí)傳輸（電話）或者具有兩條物理上獨(dú)立的傳輸線路或者具有一條物理線路上的兩個(gè)信道，分別用于不同方向的信號(hào)傳輸,基帶、載帶、寬帶傳輸：,異步、同步傳輸：,字符幀：以字符為邊界實(shí)現(xiàn)字符的同步接收，也稱(chēng)為起止式或異步制。每個(gè)字符的傳輸需要：1個(gè)起始位，5～8個(gè)數(shù)據(jù)位，1～2個(gè)停止位。,異步傳輸,頻率的漂移不會(huì)積

43、累，每個(gè)字符開(kāi)始時(shí)都會(huì)重新同步每?jī)蓚€(gè)字符之間的間隔時(shí)間不固定增加了輔助位，所以效率低例如，采用1個(gè)起始位、 8個(gè)數(shù)據(jù)位、 2個(gè)停止位時(shí)，其效率為8/11＜72％,同步傳輸,同步：以數(shù)據(jù)塊為單位，長(zhǎng)度不定，用起始和結(jié)束標(biāo)志。數(shù)據(jù)幀：數(shù)據(jù)鏈路中的傳輸單位——包含數(shù)據(jù)和控制信息的數(shù)據(jù)塊面向字符——以同步字符(SYN，16H)來(lái)標(biāo)識(shí)一個(gè)幀的開(kāi)始，適用于數(shù)據(jù)為字符類(lèi)型的幀面向比特——以特殊位序列(7EH，即01111110)來(lái)標(biāo)識(shí)一個(gè)

44、幀的開(kāi)始與結(jié)束，適用于任意數(shù)據(jù)類(lèi)型的幀,串行傳輸和并行傳輸,串行通信：信號(hào)傳輸時(shí)，在信道上以單個(gè)碼元的方式傳輸?；咎卣?，信號(hào)傳輸線為兩根。物理層結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。適合于長(zhǎng)距離傳輸。,并行通信：信號(hào)傳輸時(shí)，在信道上以一個(gè)字節(jié)（或字、雙字）方式傳輸?；咎卣?，信號(hào)傳輸線為兩根。物理層結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。適合于長(zhǎng)距離傳輸。,0 1 0 0 1 1 0 0 0 1 1,時(shí)鐘,NR

45、Z,Manchester,差分Manchester,,,數(shù)字編碼的波形圖,,,,,,,,,,,,,,,,,,,差分,數(shù)字,數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的調(diào)制,常用的調(diào)制技術(shù)：幅移鍵控ASK (Amplitude Shift Keying)頻移鍵控FSK (Frequency Shift Keying)相移鍵控PSK (Phase Shift Keying)基本原理：用數(shù)字信號(hào)對(duì)載波的不同參量進(jìn)行調(diào)制。 載波 S(t) = Aco

46、s(ωt+φ) S(t)的參量包括： 幅度A、頻率ω 、初相位φ調(diào)制就是要使A、ω或φ隨數(shù)字信號(hào)的變化而變化,,0,0,1,1,0,1,0,0,0,1,0,ASK,FSK,差分PSK,ASK：用載波的兩個(gè)不同振幅表示0和1FSK：用載波的兩個(gè)不同頻率表示0和1PSK：用載波的起始相位的變化表示0 和1,調(diào)制波形圖,,,單變量多級(jí)調(diào)制,多變量多級(jí)調(diào)制,基本調(diào)制,信號(hào)調(diào)制,返回,交換技術(shù),交換：按某種方式動(dòng)態(tài)地分配傳輸線路資源。例

47、如，電話交換機(jī)在用戶(hù)呼叫時(shí)為用戶(hù)選擇一條可用的線路進(jìn)行接續(xù)。用戶(hù)掛機(jī)后則斷開(kāi)該線路，該線路又可分配給其它用戶(hù)。采用交換技術(shù)目的：節(jié)省線路投資，提高線路利用率。主要的交換方法有：電路交換、報(bào)文交換、報(bào)文分組交換,通信線路中的交換技術(shù),ABF、ABDF、ABDCEF、ABEF、ABECDF,ACEF 、ACEBF 、ACEBDF、 ACDF、ACDBF、ACDBEF,交換設(shè)備在通信雙方之間建立一條實(shí)際的物理線路，用于數(shù)據(jù)交換。（例如

48、：程控電話）特點(diǎn)：數(shù)據(jù)傳輸前需要建立一條端到端的通路?！Q(chēng)為“面向連接的”過(guò)程：建立連接→通信→釋放連接優(yōu)缺點(diǎn)：建立連接的時(shí)間長(zhǎng)；一旦建立連接就獨(dú)占線路，線路利用率低；建立連接后，傳輸延遲小。不適用于計(jì)算機(jī)通信，因?yàn)橛?jì)算機(jī)數(shù)據(jù)具有突發(fā)性的特點(diǎn)，真正傳輸數(shù)據(jù)的時(shí)間不到10%。,電路交換,整個(gè)報(bào)文(Message)作為一個(gè)整體一起發(fā)送。在交換過(guò)程中，交換設(shè)備將接收到的報(bào)文先存儲(chǔ)，待信道空閑時(shí)再轉(zhuǎn)發(fā)出去，逐級(jí)中轉(zhuǎn)，直到目的地

49、。這種數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)稱(chēng)為存儲(chǔ)-轉(zhuǎn)發(fā)。傳輸之前不需要建立端到端的連接，僅在相鄰結(jié)點(diǎn)傳輸報(bào)文時(shí)建立結(jié)點(diǎn)間的連接。——稱(chēng)為“無(wú)連接的”缺點(diǎn)：報(bào)文大小不一，造成存儲(chǔ)管理復(fù)雜。大報(bào)文造成存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)的延時(shí)過(guò)長(zhǎng)；出錯(cuò)后整個(gè)報(bào)文全部重發(fā),報(bào)文交換,將報(bào)文“化整為零”進(jìn)行存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)。數(shù)據(jù)傳輸也是“無(wú)連接的”。有強(qiáng)大的糾錯(cuò)機(jī)制、流量控制和路由選擇功能。優(yōu)點(diǎn)：對(duì)轉(zhuǎn)發(fā)結(jié)點(diǎn)的存儲(chǔ)要求較低，可以用內(nèi)存來(lái)緩沖分組——速度快；轉(zhuǎn)發(fā)延時(shí)小——適用于交互式通

50、信；某個(gè)分組出錯(cuò)可以?xún)H重發(fā)出錯(cuò)的分組——效率高；實(shí)現(xiàn)方法：虛擬電路、數(shù)據(jù)報(bào),報(bào)文分組交換,返回,傳輸媒體(雙絞線),螺旋絞合的雙導(dǎo)線，?≈1mm每根4對(duì)、25對(duì)、1800對(duì)典型連接距離100m（LAN）RJ45插座、插頭優(yōu)缺點(diǎn)： 成本低 組裝密度高、節(jié)省空間 安裝容易（綜合布線系統(tǒng)） 平衡傳輸（高速率） 抗干擾性一般 連接距離短,屏蔽雙絞線 (STP)

51、 非屏蔽雙絞線 (UTP),以鋁箔屏蔽以減少干擾和串音,雙絞線外無(wú)任何屏蔽層,常用的雙絞線為3類(lèi)(16Mbit/s) 和5類(lèi)(155Mbit/s)兩種,傳輸媒體(屏蔽雙絞線),基帶同軸電纜阻抗50?，用于數(shù)字傳輸寬帶同軸電纜阻抗75 ?，用于模擬傳輸，主要用于CATV,同軸電纜,細(xì)同軸：D=1.02cm，10Mbit/s每段185m、4中繼、5段（925m）優(yōu)缺點(diǎn)：價(jià)格低、安裝方便（T型連接器、BNC接頭、端子連

52、接）、抗干擾能力較強(qiáng)、可靠性較差,粗同軸：D=2.54cm，10Mbit/s每段500m、4中繼、5段（2500m）優(yōu)缺點(diǎn)：價(jià)格稍高、安裝方便（收發(fā)器、收發(fā)器電纜、端子）、抗干擾能力強(qiáng)連接距離中等、可靠性較好,光纜與無(wú)線傳輸,通信介質(zhì)的特性,1 傳輸特性：包括衰減特性、頻率特性、帶寬、調(diào)制方式、信道容量,2 連接方式：點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、多點(diǎn)共享（單段節(jié)點(diǎn)數(shù)）,3 傳輸范圍：?jiǎn)味伍L(zhǎng)度及中繼數(shù),4 抗干擾特性：電磁干擾,5 使用成本：,返

53、回,差錯(cuò)控制,產(chǎn)生差錯(cuò)的原因：編碼/解碼器、調(diào)制/解調(diào)器的熱噪聲信道電氣特性：信號(hào)幅度衰減、頻率、相位的畸變、信號(hào)反射與串?dāng)_；外部電磁沖擊噪聲，閃電、大功率電機(jī)的啟停等。,差錯(cuò)控制的基本方法：接收方進(jìn)行差錯(cuò)檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤則自動(dòng)糾正，或向發(fā)送方應(yīng)答，告知有錯(cuò)，需重發(fā)。,奇偶校驗(yàn)（Parity Checking）例如1100010增加偶校驗(yàn)位后為11100010（或11000101）若接收方收到的字節(jié)奇偶校驗(yàn)結(jié)果不正確，就表明

54、傳輸發(fā)生了錯(cuò)誤。只能用于面向字符的通信協(xié)議中。只能檢測(cè)出奇數(shù)個(gè)比特位錯(cuò)。,常用差錯(cuò)檢測(cè)方法,降低誤碼率的原理：設(shè)系統(tǒng)誤碼率10－9按8位原碼發(fā)送：錯(cuò)誤接收的概率位1－（1－10－9）8＝8*10－9增加校驗(yàn)碼，經(jīng)校驗(yàn)后錯(cuò)誤接收的概率為3.6*10-17,二維奇偶校驗(yàn),在若干個(gè)字節(jié)后增加校驗(yàn)和字節(jié)。具有一定的糾錯(cuò)能力（能夠糾正單個(gè)錯(cuò)）。,例如：8個(gè)數(shù)據(jù)位的數(shù)據(jù)（偶校驗(yàn)）01100100 1 10100110

55、 0 11011101 0 01011101 1 10001110 0 01011101 1 00111001 0 11100010 0 01001010 1,循環(huán)冗余校驗(yàn) (CRC, Cyclic Redundancy Check)差錯(cuò)檢測(cè)原理：將傳輸?shù)奈淮闯上禂?shù)為0或1的多項(xiàng)式。收發(fā)雙方

56、約定一個(gè)生成多項(xiàng)式G(x)，發(fā)送方在幀的末尾加上校驗(yàn)和，使帶校驗(yàn)和的幀的多項(xiàng)式能被G(x)整除。接收方收到后，用G(x)除多項(xiàng)式，若有余數(shù)，則傳輸有錯(cuò)。校驗(yàn)和是16位或32位的位串。CRC校驗(yàn)的關(guān)鍵是如何計(jì)算校驗(yàn)和。,循環(huán)冗余校驗(yàn),循環(huán)冗余碼,碼字，碼多項(xiàng)式（110001）2＝1*25＋1*24＋0*23+0*22+0*21+1*20表示成碼多項(xiàng)式 x5 + x4 + 1與碼字一一對(duì)應(yīng)。循環(huán)校驗(yàn)碼的生成：通過(guò)對(duì)信息碼的線性運(yùn)算

57、得到。通常與一個(gè)生成多項(xiàng)式G(x)有關(guān)。該多項(xiàng)式發(fā)方、收方事前商定。傳輸信息（n位）由信息碼（k位）和校驗(yàn)碼（r位）組成。CRC碼基本思想傳輸?shù)膎位信息碼多項(xiàng)式能被G(x)整除。接收方按此規(guī)則校驗(yàn)，若有余數(shù)，則傳輸出錯(cuò)。,校驗(yàn)和計(jì)算算法,設(shè)G(x)為 r 階（最高次冪），在幀的末尾加 r 個(gè)0，使幀為m + r位，相應(yīng)多項(xiàng)式為xrM(x)；按模2除法用對(duì)應(yīng)于G(x) 去除對(duì)應(yīng)于xrM(x) 得到余數(shù)。R(x)就是所需要的校驗(yàn)碼。

58、要傳送的帶校驗(yàn)和的多項(xiàng)式V(x)＝ xrM(x) + R(x)。它能被G(x)整除。,CRC的檢錯(cuò)發(fā)送：V(x)；接收：V(x) + E(x)；余數(shù)((V(x) + E(x)) / G(x)) = 0 + 余數(shù)(E(x) / G(x))若余數(shù)(E(x) / G(x)) = 0，則差錯(cuò)不能發(fā)現(xiàn)；否則，可以發(fā)現(xiàn)。,CRC的檢錯(cuò)能力,可以查出單比特錯(cuò)；能查出奇數(shù)個(gè)比特錯(cuò)；能檢查出所有長(zhǎng)度 ? r 的突發(fā)性差錯(cuò)。如果突發(fā)差錯(cuò)長(zhǎng)度為

59、 r + 1，當(dāng)且僅當(dāng)突發(fā)差錯(cuò)和G(x)一樣時(shí)， 余數(shù)(E(x) / G(x)) = 0，概率為1/2r-1;長(zhǎng)度大于 r + 1的突發(fā)差錯(cuò)或幾個(gè)較短的突發(fā)差錯(cuò)發(fā)生后，壞幀被接收的概率為 1/2r。,常用的生成多項(xiàng)式,四個(gè)多項(xiàng)式已成為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)CRC-12 = x12 + x11 + x3 + x2 + x + 1CRC-16 = x16 + x15 + x2 + 1CRC-CCITT = x16 + x12 + x5 + 1

60、 CRC-32 =x32+x26+x23+x22+x16+x12+x11+x10+x8+x7+x5+x4+x2+x+1,生成多項(xiàng)式G（x）的結(jié)構(gòu)及檢錯(cuò)效果是經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的數(shù)學(xué)分析與實(shí)驗(yàn)后確定的。,返回,計(jì)算實(shí)例,返回,網(wǎng)絡(luò)協(xié)議,返回,制定網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的目的：解決系統(tǒng)開(kāi)放性問(wèn)題。涉及句法、語(yǔ)法、時(shí)標(biāo)。,ＩＳＯ推薦的ＯＳＩ模型,物理層,ISO/OSI關(guān)于物理層的定義：物理層提供機(jī)械、電氣、功能和規(guī)程的特性。目的是啟動(dòng)、維護(hù)和關(guān)閉數(shù)據(jù)鏈路實(shí)體

61、之間進(jìn)行比特傳輸?shù)奈锢磉B接。這種連接可能通過(guò)中繼系統(tǒng)，在中繼系統(tǒng)內(nèi)的傳輸也是在物理層的。（RS－232、RS－485）,物理層的功能：在兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間提供透明的比特流傳輸。,研究?jī)?nèi)容:物理連接的啟動(dòng)和關(guān)閉，正常數(shù)據(jù)的傳輸，以及維護(hù)管理。,物理層的四個(gè)重要特性,機(jī)械特性：主要定義物理連接的邊界點(diǎn)，即接插裝置。規(guī)定物理連接時(shí)所采用的規(guī)格、引腳的數(shù)量和排列情況。電氣特性：規(guī)定傳輸二進(jìn)制位時(shí)，線路上信號(hào)的電壓高低（包括位編碼或調(diào)制方式）、

62、阻抗匹配、傳輸速率和距離限制。功能特性：主要定義各條物理線路的功能。（包括數(shù)據(jù)、控制、定時(shí)、接地）規(guī)程特性：主要定義各條物理線路的工作規(guī)程和時(shí)序關(guān)系（空閑，呼叫控制，數(shù)據(jù)傳送，清除）,返回,鏈路層,在物理線路上提供可靠的數(shù)據(jù)幀傳輸，使之對(duì)網(wǎng)絡(luò)層呈現(xiàn)為一條無(wú)錯(cuò)的線路。,數(shù)據(jù)鏈路層規(guī)定了建立、維護(hù)和釋放網(wǎng)絡(luò)實(shí)體間的數(shù)據(jù)鏈路的功能和規(guī)程。,數(shù)據(jù)鏈路——從數(shù)據(jù)發(fā)送點(diǎn)到數(shù)據(jù)接收點(diǎn)（點(diǎn)到點(diǎn) point to point）所經(jīng)過(guò)的傳輸途徑。,返回

63、,規(guī)定介質(zhì)存取方式、數(shù)據(jù)幀格式、應(yīng)答過(guò)程、差錯(cuò)控制方式。,介質(zhì)存取技術(shù),2、競(jìng)爭(zhēng)方式－解決碰撞的問(wèn)題。,1、輪詢(xún)方式－由通信指揮器完成詢(xún)問(wèn)。,使用總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。解決任一時(shí)刻只有一個(gè)站點(diǎn)發(fā)送信息。,返回,3、令牌方式－解決令牌丟失或重復(fù)的問(wèn)題。,網(wǎng)絡(luò)層,網(wǎng)絡(luò)層的任務(wù)：把源計(jì)算機(jī)發(fā)出的信息分組（利用交換技術(shù)）經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)穆窂絺魉偷侥康牡赜?jì)算機(jī)，從源端到目的端可能要經(jīng)過(guò)若干中間節(jié)點(diǎn)。,網(wǎng)絡(luò)層的功能：網(wǎng)絡(luò)層要實(shí)現(xiàn)路由選擇、擁塞控制與網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)等基本

64、功能,網(wǎng)絡(luò)層,要解決的關(guān)鍵問(wèn)題：了解通信子網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，選擇路由。,在源端與目的端之間建立、維護(hù)、終止網(wǎng)絡(luò)的連接。 功能和服務(wù)     最佳路由選擇和數(shù)據(jù)包中轉(zhuǎn)     流量控制和擁塞控制     差錯(cuò)檢測(cè)與恢復(fù)     流量統(tǒng)計(jì)和記賬,返回,傳輸層,為源端主機(jī)到目的端主機(jī)提供可靠的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)；屏蔽各類(lèi)通信

65、子網(wǎng)的差異，使上層不受通信子網(wǎng)技術(shù)變化的影響。 進(jìn)行數(shù)據(jù)分段并組裝成報(bào)文流；提供“面向連接”（虛電路）和“無(wú)連接”（數(shù)據(jù)報(bào)）兩種服務(wù)；傳輸差錯(cuò)校驗(yàn)與恢復(fù)；信息流控制，防止數(shù)據(jù)傳輸過(guò)載。,返回,會(huì)話層,建立、管理和中止不同機(jī)器上的應(yīng)用程序之間的會(huì)話。 會(huì)話：完成一項(xiàng)任務(wù)而進(jìn)行的一系列相關(guān)的信息交換。 同步（解決失敗后從哪里重新開(kāi)始） 設(shè)置檢查點(diǎn)——會(huì)話失敗后，恢復(fù)到最后一個(gè)檢查點(diǎn)處，而不用從頭開(kāi)始（例如：FTP的斷點(diǎn)續(xù)傳）。,返回,

66、表示層,處理被傳送數(shù)據(jù)的表示問(wèn)題，即信息的語(yǔ)法和語(yǔ)義。如有必要，使用一種通用的數(shù)據(jù)表示格式在多種數(shù)據(jù)表示格式之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換。,可以完成數(shù)據(jù)加密等工作數(shù)據(jù)的加解密、壓縮/解壓縮等。,返回,應(yīng)用層,為用戶(hù)的應(yīng)用程序提供網(wǎng)絡(luò)通信服務(wù) 識(shí)別并證實(shí)目的通信方的可用性 使協(xié)同工作的應(yīng)用程序之間進(jìn)行同步 判斷是否為通信過(guò)程申請(qǐng)了足夠的資源,返回,OSI,,4.7集散系統(tǒng)的工程設(shè)計(jì),圖形符號(hào)與文字符號(hào),,,,遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī),主操作站,就地PLC,現(xiàn)場(chǎng),

67、檢測(cè)點(diǎn),就地操作室,集中操作室,集散系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)－初步設(shè)計(jì),,,I/O類(lèi)型數(shù)量統(tǒng)計(jì)、繪制流程圖,控制方案設(shè)計(jì),工程概算、項(xiàng)目審批,建立技術(shù)檔案,編制系統(tǒng)規(guī)格書(shū),評(píng)價(jià)、詢(xún)價(jià)、選型,建立使用環(huán)境,系統(tǒng)招標(biāo),集散系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)－施工設(shè)計(jì),,,安裝設(shè)計(jì),人員培訓(xùn),應(yīng)用軟件設(shè)計(jì),系統(tǒng)生成、調(diào)試出廠驗(yàn)收,安裝、系統(tǒng)聯(lián)調(diào),制定管理制度,試運(yùn)行考核、驗(yàn)收,評(píng)標(biāo)簽訂合同,生產(chǎn)準(zhǔn)備,竣工圖,返回,返回,4.8集散系統(tǒng)工程應(yīng)用實(shí)例,DCS的組態(tài),返回,1組