《计算机分散控制糸统》 第五章 分散控制系统的通信 能瀑与动力工程学院 2021/2/24
《计算机分散控制系统》 能 源 与 动 力 工 程 学 院 School of Energy & Power Engineering 2021/2/24 1 分散控制系统的通信 第五章
《计算机分散控制糸统》 第一节数据通信 、通信的含义 所谓通信,就是指采用某种特定的方法,通 过某种介质(如传输线)或渠道将信息从一处 传送到另一处的过程。由此可见,通信的含义 十分广泛,且对于不同的应用、不同的通信手 段,将会有不同的通信形式与类型。 能瀑与动力工程学院 2021/2/24
《计算机分散控制系统》 能 源 与 动 力 工 程 学 院 School of Energy & Power Engineering 2021/2/24 2 所谓通信,就是指采用某种特定的方法,通 过某种介质(如传输线)或渠道将信息从一处 传送到另一处的过程。由此可见,通信的含义 十分广泛,且对于不同的应用、不同的通信手 段,将会有不同的通信形式与类型。 第一节 数据通信 一、通信的含义
《计算机分散控制糸统》 二、通信的类型 存在两大类通信方式:非电通信和电通信。 其中电通信在工业过程中的应用极为普通,它 可分为三种类型: 1.模拟通信:是以模拟信号传输信息的通信方式 例如:在常规控制系统中采用的0~10mA 或4~20mA或0~5V的模拟电信号。 2.数字通信:是将模似电信号转换为数字信号后,再进 行传输的通信方式 例如:AD转换器与CPU之间的信息传输 能瀑与动力工程学院 2021/2/24
《计算机分散控制系统》 能 源 与 动 力 工 程 学 院 School of Energy & Power Engineering 2021/2/24 3 二、通信的类型 存在两大类通信方式:非电通信和电通信。 其中电通信在工业过程中的应用极为普通,它 可分为三种类型: 1.模拟通信:是以模拟信号传输信息的通信方式。 例如:在常规控制系统中采用的010mA 或420mA或05V的模拟电信号。 2.数字通信:是将模似电信号转换为数字信号后,再进 行传输的通信方式。 例如:A/D转换器与CPU之间的信息传输
《计算机分散控制糸统》 3.数据通信:是一种通过计算机或其它数字装置与通信 线路相结合,实现对数据信息(具有一定 编码、格式和位长要求的数字信息)的传 输、转换、存储和处理的通信技术 例如:计算机与计算机之间的交换信息都 是数据信息。 数据通信与数字通信的不同之处是: 数字通信的信息源发出的是模拟信号; 数据通信的信息源发出的是数字信息。 数据通信是本章讨论的主题 能瀑与动力工程学院 2021/2/24
《计算机分散控制系统》 能 源 与 动 力 工 程 学 院 School of Energy & Power Engineering 2021/2/24 4 3.数据通信:是一种通过计算机或其它数字装置与通信 线路相结合,实现对数据信息(具有一定 编码、格式和位长要求的数字信息)的传 输、转换、存储和处理的通信技术。 例如:计算机与计算机之间的交换信息都 是数据信息。 数据通信与数字通信的不同之处是: 数字通信的信息源发出的是模拟信号; 数据通信的信息源发出的是数字信息。 数据通信是本章讨论的主题
《计算机分散控制糸统》 、数据通信系统的组成: 个最基本的通信系统,是由信息源、发送装置/接收 装置、信道、通信控制部件、信息宿等部分组成,如图所示: 信息源 通信 收发装置 收发装置 通信 信息源 或 控制k 或 或 控制k或 信息宿 部件 调制解调器 调制解调器 部件 信息宿 信息源通信控制部件是信道是信收/发装置(调制信息宿 是将要通信数据处理子息传输通解调器)是一个是通过 被传输系统,负责实现道,它包以信息的发送、传输已 (发送)计算机内部代码括传输介收集、分配和转收到的 的数据与通信编码之间质(线路)贮为目的的数据数据信 信息;的转换,以及网和有关的传输子系统,它 络控制方式、同中间通信只负责保证数据 步方式、差错控设备, 准确无误的传送, 制和通信软件的 不涉及对数据信 选择与执行 息的加工处理; 能瀑与动力工程学院 2021/2/24
《计算机分散控制系统》 能 源 与 动 力 工 程 学 院 School of Energy & Power Engineering 2021/2/24 5 一个最基本的通信系统,是由信息源、发送装置/接收 装置、信道、通信控制部件、信息宿等部分组成,如图所示: 三、数据通信系统的组成: 信息源 或 信息宿 信息源 或 信息宿 通信 控制 部件 通信 控制 部件 收发装置 或 调制解调器 收发装置 或 调制解调器 通信控制部件是 通信数据处理子 系统,负责实现 计算机内部代码 与通信编码之间 的转换,以及网 络控制方式、同 步方式、差错控 制和通信软件的 选择与执行。 信息源 是将要 被传输 (发送) 的数据 信息; 信息宿 是通过 传输已 收到的 数据信 息; 信道是信 息传输通 道,它包 括传输介 质(线路) 和有关的 中间通信 设备, 收/发装置(调制 解调器)是一个 以信息的发送、 收集、分配和转 贮为目的的数据 传输子系统,它 只负责保证数据 准确无误的传送, 不涉及对数据信 息的加工处理;
《计算机分散控制糸统》 四、数据通信方式 根据不同的分类方法加以说明 (一)按数据位的传送方式分,有: 1.并行通信方式:将一个二进制数据的所有位同时传送 发送装置 的方式,如图所示。 特点:传送速度快,线路成本高。 只适用于近距离的数据通信。 接收装置 2.串行通信方式:将一个二进制数据逐位顺序传送的方式, 如图所示 0010100特点:线路投资省,传输速度比并行通信的 速度慢。 适用于长距离传送。 能瀑与动力工程学院 2021/2/24
《计算机分散控制系统》 能 源 与 动 力 工 程 学 院 School of Energy & Power Engineering 2021/2/24 6 根据不同的分类方法加以说明。 四、数据通信方式 特点:线路投资省,传输速度比并行通信的 速度慢。 (一)按数据位的传送方式分,有: 1.并行通信方式:将一个二进制数据的所有位同时传送 的方式,如图所示。 特点:传送速度快,线路成本高。 发 送 装 置 接 收 装 置 1 0 0 1 0 1 0 0 2.串行通信方式:将一个二进制数据逐位顺序传送的方式, 如图所示。 发 送 装 置 接 收 装 置 1 0 0 1 0 1 0 0 只适用于近距离的数据通信。 适用于长距离传送
《计算机分散控制糸统》 (二)按信息的传送方向分,有: 1.单工( Simplex)通信方式:只允许信息沿一个方向 (而不能作反向)传输。如图所示。 A|发送装置 接收装置B 2.半双工( Halfduplex)通信方式:允许信息在两个方 向上传输,但在同一时刻只限于一个方向的传输,如图所示。 发送装置 接收装置 A 接收装置 B 发送装置 3.全双工( Full duplex)通信方式。允许信息同时在两 个方向上进行传输,如图所示。 发送装置 接收装置 A B 接收装置 发送装置 能瀑与动力工程学院 2021/2/24
《计算机分散控制系统》 能 源 与 动 力 工 程 学 院 School of Energy & Power Engineering 2021/2/24 7 (二)按信息的传送方向分,有: A 发送装置 接收装置 B 发送装置 接收装置 接收装置 发送装置 A B 发送装置 接收装置 接收装置 发送装置 A B 2.半双工(Half duplex)通信方式:允许信息在两个方 向上传输,但在同一时刻只限于一个方向的传输,如图所示。 3.全双工(Full duplex)通信方式。允许信息同时在两 个方向上进行传输,如图所示。 1.单工(Simplex)通信方式:只允许信息沿一个方向 (而不能作反向)传输。如图所示
《计算机分散控制糸统》 (三)按连接方式分,有: 1.总线连接的通信方式:将两台计算机的总线通过缓 冲转换器直接相连。如图所示 计算机 算 机 2.调制解调连接的通信方式:将计算机输出数据经并 /串转换后进行调制,然后在双芯传送线上发送;而接收端 对收到的信息进行解调,然后经串/并转换使数据复原,如 图所示。 通调 调通 管 机 控|解 制调 调制 机 能瀑与动力工程学院 2021/2/24
《计算机分散控制系统》 能 源 与 动 力 工 程 学 院 School of Energy & Power Engineering 2021/2/24 8 2.调制/解调连接的通信方式:将计算机输出数据经并 /串转换后进行调制,然后在双芯传送线上发送;而接收端 对收到的信息进行解调,然后经串/并转换使数据复原,如 图所示。 (三)按连接方式分,有: 1.总线连接的通信方式:将两台计算机的总线通过缓 冲转换器直接相连。如图所示。 计 算 机 计 算 机 计 算 机 计 算 机 通 信 控 制 调 制 解 调 通 信 控 制 调 制 解 调
《计算机分散控制糸统》 3.过程JO连接的通信方式:利用计算机的输入输出接 口的功能传送数据的,如图所示 接 接 算 机 机 4.高速数据通道连接的通信方式:采用二进制串行高速 传送的方式,它在高速数据通信指挥器的控制下,对要通信 的计算机内存进行直接存储器存取( Direct Memory Access 简称DMA)操作,实现数据通信,如图所示 计算机 计算机 高速通道接口 高速通道接口 高速数据通道 能瀑与动力工程学院 2021/2/24
《计算机分散控制系统》 能 源 与 动 力 工 程 学 院 School of Energy & Power Engineering 2021/2/24 9 计 算 机 计 算 机 I/O 接 口 I/O 接 口 3.过程I/O连接的通信方式:利用计算机的输入/输出接 口的功能传送数据的,如图所示。 计算机 计算机 高速通道接口 高速通道接口 ………… 高 速 数 据 通 道 4.高速数据通道连接的通信方式:采用二进制串行高速 传送的方式,它在高速数据通信指挥器的控制下,对要通信 的计算机内存进行直接存储器存取(Direct Memory Access 简称DMA)操作,实现数据通信,如图所示
《计算机分散控制糸统》 五、数据传输原理 在分散控制系统中,各功能站处理的信号均 为二进制数据信息,这些由“0”和“1”组成的 数据信息,最普通且最简单的方法是用一系列电 脉冲信号来表示。 具有固有频带且未经任何处理的原始电脉冲信 号,称为:“基带信号 在数据信息的传输有两种基本形式: 1、基带传输,即直接利用基带信号进行传输; 2、频带传输,即将基带信号用交流或脉冲信号调制 后再传输。 能瀑与动力工程学院 2021/2/24
《计算机分散控制系统》 能 源 与 动 力 工 程 学 院 School of Energy & Power Engineering 2021/2/24 10 在数据信息的传输有两种基本形式: 五、数据传输原理 在分散控制系统中,各功能站处理的信号均 为二进制数据信息,这些由 “0” 和“1”组成的 数据信息,最普通且最简单的方法是用一系列电 脉冲信号来表示。 具有固有频带且未经任何处理的原始电脉冲信 号,称为:“基带信号”。 1、基带传输,即直接利用基带信号进行传输; 2、频带传输,即将基带信号用交流或脉冲信号调制 后再传输