网络控制技术及应用重点

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1、第一章现代用于信息交流的三大网络是电信网、电视网、计算机网络。计算机网络形成与发展的阶段：第1阶段计算机技术与通信技术相结合，形成计算机网络雏形。从严格意义上讲，这时的系统不能算计算机网络，系统中只有一台计算机，终端不具备自主处理能力；第2阶段完成网络体系结构与协议研究，形成计算机网络。形成ARPA网、公共数据网PDN（PublicDataNetwork）、局部网络LN（LocalNetwork），提出不同的网络体系结构和协议，如IBM的SNA（SystemNetworkArchitecture）

2、、DEC的DNA（DigitalNetworkArchitecture）；第3阶段加速网络体系结构与协议国际标准化的研究与应用。国际标准化组织ISO于1984年颁布ISO/IEC7498国际标准，即开放系统互联参考模型OSIRM（OpenSystemInterconnectionReferenceModel）；第4阶段各种类型的网络全面互联，并向宽带化、高速化、智能化方向发展。计算机网络的定义：将地理位置不同并且具有独立功能的多个计算机系统通过通信线路和通信设备相互连接在一起，由网络操作系统网络协

3、议软件进行管理，以实现资源共享和相互通信的系统。计算机网络建立的主要目的是资源共享。计算机网络中的计算机具有自治特点。网络中的计算机都要遵循统一的网络协议。计算机网络的结构与组成：从逻辑上可以分为资源子网和通信子网，分别实现数据处理和数据通信两个基本功能。资源子网是网络中面向数据处理的资源集合，主要由主计算机系统、终端及各种软件资源和数据资源组成，负责全网的数据处理业务，向网络用户提供各种资源和网络服务。通信子网是网络中面向数据传输或者数据通信的部分资源集合，包括传输线路、网络通信控制处理机与其他

4、通信设备，主要完成整个网络的数据传输、存储转发等功能。计算机网络拓扑结构：星型拓扑结构、环型拓扑结构、总线型拓扑结构、树型拓扑结构、网型拓扑结构。环型拓扑结构的定义及特点：每个节点都有输入端口和输出端口，节点间通过线路首尾相接，组成一个闭合的环路。（1）每个站点接收从一端链路传来的数据，并送到另一端链路，为单向传递。（2）节点发出的数据带有目的地址，目的节点在转发的同时复制数据，该数据最终回到发送节点。（3）各节点共享环路信道，需要媒体访问控制策略。总线型拓扑结构的定义及特点：有一条被称为总线的公

5、共传输介质，所有站点都通过相应的硬件接口直接连到总线上，它是一个能被总线上所有节点使用的公共信道。（1）任何站点都可以向总线上发出数据，任何站点都可以接收到数据信号。（2）节点发出的数据带有目的地址，目的节点复制该数据。（3）所有站点共享一条传输信道，同一时刻只能由一个节点发送数据。按照网络覆盖的地理范围分类，计算机网络可分为：广域网、局域网、城域网。工业自动化的发展阶段：第1阶段人工控制阶段——气动信号控制系统（20世纪50年代以前）。第2阶段模拟控制阶段（20世纪50年代）。生产规模扩大、多点

6、测控，出现现场仪表与集中控制室；控制理论：以传递函数作为模型描述方法，以根轨迹、频率法作为基本的分析和综合方法；控制方法：基本PID控制与串级、前馈控制等；控制仪表：气动、电动单元组合式仪表，0.02～0.1MPa气压信号、4～20mA直流电流信号、1～5V直流电压信号等模拟信号传送到集中控制室，信号传递困难，变化缓慢，抗干扰能力较差。第3阶段集中式数字控制阶段——20世纪60年代～70年代中期。（1）直接数字控制——一台计算机替代一组模拟控制器，实时采集生产过程被控参数的信息，按照控制算法运算后

7、，控制执行器。（2）集中型计算机控制——一台计算机取代控制室的所有仪表，并实现生产调度和工厂管理的部分功能。（3）分层计算机控制——过程现场控制与集中显示操作相分离。第4阶段集散控制系统（DCS）阶段——20世纪70年代中期。集中与分散相结合；总体逻辑结构上是一个分支型结构，分为过程控制级、控制管理级和生产管理级。体现了管理的集中性和控制的分散性，把控制功能分散到若干台控制站，在监控操作站进行集中监视操作。第5阶段现场总线控制系统阶段——20世纪80年代中后期。全分布式测控系统；沟通生产过程现场控

8、制设备之间及其与更高控制管理层之间的关系；双向通信全双工数字智能仪表，传输信号数字化；产品互换性和互操作性。国际电工委员会制定的国际标准IEC61158对现场总线（fieldbus）的定义：安装在制造或过程区域的现场装置与控制室内的自动控制装置之间的数字式、串行、多点通信的数据总线称为现场总线。现场总线的技术特点：（1）现场通信网络。现场总线将通信线（总线电缆）延伸到工业现场（制造或过程区域），或总线电缆就是直接安装在工业现场的；现场总线完全适应于工业现场环境。（2）数字通信网络。