集散控制系统及设备
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Hale Waihona Puke Baidu
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 秒 甲位示方时数使间据用宽传传不度输小的结输于高束数两 电 。个平据数，一保送方据表个持数（数高据一保送据电为甲个持数单平“数高据1位，方”据电为时表。）单平“间示位，1内发数”时表。据间示内发波形图
电平高度
1 甲位方时发间送宽的度停，止否位则必通在收平须信一发方出大失发数表旦送以现以采于败现据示检1方。后样/两。对位真1测输6每结个方时的数到出间果（发间数据低高隔就原送宽据单电电一是来低度发位平平个甲约电后送时，（数方定平，开间表表据发）后再始间示示位送数，采。隔对发时来据乙样否，方送间的方一则检开停间数将次前测始止隔据检，次是发），。测如肯否送期采频果定有数间样率继为低据，一放续干电。接次慢低扰，，电。每平1/2次
图9-1 最简单计算机网络的拓扑结构
方框分别表示两台计算机设备，两个节点之间的线
又称为主机（HOST）
段称为通信链路
A
2
B
圆表示主机和通信媒体之间的接口，也 称为节点（NODE）。这里网卡就是节点， 但实际网络的节点也可以是一台通信处 理机。
这是最简单的计算机网络，一般在描述网络拓扑 结构时往往仅画出节点和通信链路。通常，把节 点和通信链路的集合统称为通信子网。
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。
串行通信最少可以使用三根线 来进行，一根通信由左向右； 另一根由右向左；加上公用地 共三根可以使用双向（双工） 通信。
（1）、串行异步通信（原理讲解）
图9-4 串行异步通信波形图
假设发送的数据为6位二进制 数：100110。高电平代表1， 电平 低电平代表"0"。
在发送数据之 前必须持续输 出高电平，高 电平表示发送 停止。
电平高度
1
奇数必偶据须检位为验中偶位“数1（个”本 “的1例甲终”个为甲开要方保。数偶方始延在持，检将发长发高连验高送一送电同）电数位数平本，平据数据位一保送计变。据前在个持数算一保送成这所始内数低据个持数机低个占，据电为数低据电低的单平“据电为平电时位，0单平“就平间”时 表位，0是（长。”间示时表告表度。内发间示诉示。内发乙开方始，的甲信方号）
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。
奇检验和偶检验类似，只不过传输数据要求“1”的个 数为奇数。
为了便于理解下面的例子假设一个时间单位（秒）传输 一位二进制数，既传输速率为1波特。
甲方
当左侧的开关打开时， 右当侧左电侧压的表开读关数闭为合0，时， 表右示侧甲电方压传表递读给数乙为方1， 数表据示为甲0。方传递给乙方
数据为1。
电压表
乙方
例如：甲方向乙方传递1100101，7位二进制数据，增加 一个偶检验位，两位停止位。
所谓偶检验就是在传输数据时，保证数据中“1”的个 数加上偶检验位“1”的个数后，必须为偶数。就本例 而言，数据中已经存在4个”1“，已经是偶数，所以偶 检验的检验位只能添“0”，否则“1”的个数就变成奇 数偶。检验时，接收方（乙方）收到数据后将数据连同检验 位一起，计算“1”的个数，如果为偶数，说明传输正 确。当数据传输过程中由于干扰将某一位改变，例如将 “1”变成“0”，或者相反，都会造成“1”的个数不 是偶数。
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。
通信 节点
通信 节点
通信 节点
并行通信，每传递一位二进制 数就需要一条线路。传递二进 制数据位数越多，需要的线路 越多，不利于通长信距离通信，打 印机多采用并节行点通信。
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。
防止高频反射的 电路匹配电阻
(a)星星网
星型网：所有外 围计算机之间的 通信都必须经过 中间的通信装置。
(b)环形网
环形网络：通 信沿着环顺或 逆时针进行。
(c)总线网
总线形网络：是目前多数 电厂控制网络结构模式， 各点依靠总线可以直接通 信，通信速度比较高。
1 0011 0111
两位停止位： 数据传输结束 后持续高电平 表示数据传输 结束。
秒 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
发送数据前首先发送一位开始 位，既持续一位数据时间间隔 的低电平，此处假设一位数据 时间间隔为一秒。
一位检验位，当数据传输过程 中受到干扰出现错误时，检验 位可以判别这种传输错误。
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
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。
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 秒 甲位示方时数使间据用宽传传不度输小的结输于高束数两 电 。个平据数，一保送方据表个持数（数高据一保送据电为甲个持数单平“数高据1位，方”据电为时表。）单平“间示位，1内发数”时表。据间示内发波形图
电平高度
1 甲位方时发间送宽的度停，止否位则必通在收平须信一发方出大失发数表旦送以现以采于败现据示检1方。后样/两。对位真1测输6每结个方时的数到出间果（发间数据低高隔就原送宽据单电电一是来低度发位平平个甲约电后送时，（数方定平，开间表表据发）后再始间示示位送数，采。隔对发时来据乙样否，方送间的方一则检开停间数将次前测始止隔据检，次是发），。测如肯否送期采频果定有数间样率继为低据，一放续干电。接次慢低扰，，电。每平1/2次
图9-1 最简单计算机网络的拓扑结构
方框分别表示两台计算机设备，两个节点之间的线
又称为主机（HOST）
段称为通信链路
A
2
B
圆表示主机和通信媒体之间的接口，也 称为节点（NODE）。这里网卡就是节点， 但实际网络的节点也可以是一台通信处 理机。
这是最简单的计算机网络，一般在描述网络拓扑 结构时往往仅画出节点和通信链路。通常，把节 点和通信链路的集合统称为通信子网。
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。
串行通信最少可以使用三根线 来进行，一根通信由左向右； 另一根由右向左；加上公用地 共三根可以使用双向（双工） 通信。
（1）、串行异步通信（原理讲解）
图9-4 串行异步通信波形图
假设发送的数据为6位二进制 数：100110。高电平代表1， 电平 低电平代表"0"。
在发送数据之 前必须持续输 出高电平，高 电平表示发送 停止。
电平高度
1
奇数必偶据须检位为验中偶位“数1（个”本 “的1例甲终”个为甲开要方保。数偶方始延在持，检将发长发高连验高送一送电同）电数位数平本，平据数据位一保送计变。据前在个持数算一保送成这所始内数低据个持数机低个占，据电为数低据电低的单平“据电为平电时位，0单平“就平间”时 表位，0是（长。”间示时表告表度。内发间示诉示。内发乙开方始，的甲信方号）
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。
奇检验和偶检验类似，只不过传输数据要求“1”的个 数为奇数。
为了便于理解下面的例子假设一个时间单位（秒）传输 一位二进制数，既传输速率为1波特。
甲方
当左侧的开关打开时， 右当侧左电侧压的表开读关数闭为合0，时， 表右示侧甲电方压传表递读给数乙为方1， 数表据示为甲0。方传递给乙方
数据为1。
电压表
乙方
例如：甲方向乙方传递1100101，7位二进制数据，增加 一个偶检验位，两位停止位。
所谓偶检验就是在传输数据时，保证数据中“1”的个 数加上偶检验位“1”的个数后，必须为偶数。就本例 而言，数据中已经存在4个”1“，已经是偶数，所以偶 检验的检验位只能添“0”，否则“1”的个数就变成奇 数偶。检验时，接收方（乙方）收到数据后将数据连同检验 位一起，计算“1”的个数，如果为偶数，说明传输正 确。当数据传输过程中由于干扰将某一位改变，例如将 “1”变成“0”，或者相反，都会造成“1”的个数不 是偶数。
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。
通信 节点
通信 节点
通信 节点
并行通信，每传递一位二进制 数就需要一条线路。传递二进 制数据位数越多，需要的线路 越多，不利于通长信距离通信，打 印机多采用并节行点通信。
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。
防止高频反射的 电路匹配电阻
(a)星星网
星型网：所有外 围计算机之间的 通信都必须经过 中间的通信装置。
(b)环形网
环形网络：通 信沿着环顺或 逆时针进行。
(c)总线网
总线形网络：是目前多数 电厂控制网络结构模式， 各点依靠总线可以直接通 信，通信速度比较高。
1 0011 0111
两位停止位： 数据传输结束 后持续高电平 表示数据传输 结束。
秒 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
发送数据前首先发送一位开始 位，既持续一位数据时间间隔 的低电平，此处假设一位数据 时间间隔为一秒。
一位检验位，当数据传输过程 中受到干扰出现错误时，检验 位可以判别这种传输错误。
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
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。