网络测控1

测控系统从它诞生到现在大致已经历过了四个阶段：即由气动到电动的集中控制式系统，集散式（DCS）控制系统，最前沿的是包括FCS 的网络集成全分布式系统。

因为试验场的试验项目种类繁多，测试设备多种多样，采用的总线、接口标准也各不相同，必须合理的将这些设备通过网络的形式组织起来，形成可靠、实用的适合于试验场应用的测试网络。

网络化测控系统结构属于网络应用体系结构的范畴。

而以OSI七层模型框架为代表的网络通信体系结构，主要只反映了网络通信方面的结构恃性，并没有充分反映出含计算机的测控网络系统中，综合信息采集、处理、存储、传输和控制的重要特征，更难以反映网络应用系统的结构特征。

网络应用体系结构就是研究包括基本网络系统和应用软件在内的网络应用系统的体系结构，它应把传统的网络通信体系结构内容(OSI七层模型)与应用软件及其运行环境要素的体系结构内容(如测控系统)结合在一起，形成一个统一的计算机网络应用系统的抽象结构模型，它可以更本质地反映该系统综合信息采集、处理、存储、传输和控制的结构特征。

根据以上分析，网络化测控系统的抽象结构框架可如图1-1所示。

图1-1 网络化测控系统的抽象结构框架该模型明确反映出系统中各重子系统之间的基本接口关系不依赖子系统内部的具体结构和特性，实现了接口标准化、通用化，以提高系统的开放性。

因为开放电子系统体系结构使用的是标准的系统接口，允许设计者使用最新的、性能最好的电子器件、通用电子模块和计算子系统，这样可以确保测试系统的性能处于领先地位。

随着测控技术、计算机技术、网络技术以及各种高科技在测控系统中的发展，测控系统的基本结构也逐步由集中控制式经历了集散控制式发展到网络分布式系统。

下面简单介绍一下几种控制系统的大致情况。

一、集中控制式测控系统其体系结构的特点概括为：①统一集中控制；②一对一物理联接；③功能单一、结构复杂、可以升级扩展；④系统高效，可以对全局进行优化。

二、集散控制式测控系统集散控制式测控系统, 以控制站的直接数字控制ＤＤＣ对现场的分散被控对象进行实时分散控制，而以操作站的中央管理计算机进行集中操作、显示、报警、优化控制功能等，随着计算机可靠性的提高，价格的大幅度下降，出现了数字调节器、右编程控制器（PLC）以及由多个计算机递阶构成的集中、分散相结合的集散控制系统。

一、选择题15*2=30分1.计算机网络测控技术的定义计算机网络测控技术是以计算机为核心部件，以通用计算机网络为信息传输载体，将信号检测、数据处理与计算机控制融为一体的新兴综合性技术。

它既能完成较高层次信号的自动化检测，又能完成远距离的信号传输及多种智能控制作用。

2.位移，速度，加速度的三者关系ds/dt=u, a=du/dt3.噪声的定义(噪声是机械波)噪声：检测仪表在工作时，往往除了有用信号外，还附带着一些无用的信号。

这种无用的、变化不规则的信号会影响测量结果；有时甚至完全将有用信号淹没掉，使测量工作无法进行。

这种在检测仪表中出现的无用信号称之为噪声。

检测仪器中出现的无用信号4.热电阻(金属电阻丝)，热电偶(两种电阻丝)，热敏电阻(变化迅速)三者关系热电阻：金属材料的电阻随温度变化而变化，测量精度高，性能稳定,热电阻的测温原理是基于导体或半导体的电阻值随着温度的变化而变化的特性。

热电阻大都由纯金属材料制成热电偶：一端结合在一起的一对不同材料的导体，并应用其热电效应实现温度测量的敏感元件，一种感温元件一种仪表。

它直接测量温度，并把温度信号转换成热电动势信号, 通过电气仪表（二次仪表）转换成被测介质的温度热敏电阻: 敏感元件一类，对温度敏感，不同的温度下表现出不同的电阻值。

是半导体,对热敏感的半导体电阻。

其阻值随温度变化的曲线呈非线性5.零漂,温漂,漂移定义(第三章)传感器无输入（或输入值不变）时，每隔一段时间，其输出值偏离原示值的最大偏差与满量程的百分比，即零漂。

温度每升高1°C，传感器输出值的最大偏差和满量程的百分比，称为温漂。

漂移是指在规定的时间之内，当输入不变时输出的变化量。

漂移可由零漂和温漂引起6.直接检测和间接检测直接检测法就是按照一定的物理定律，把从被检测对象中获取的一部分能量信号直接作用到检测元件上，并把其转化为易于测量和传输的量，再对该量进行直接测量，该量的大小就代表了被测对象的值.间接检测不是直接测量被测的量，而是通过测量与被测量有某种变化关系的量，来间接的获取被测量的值。

摘要计算机网络、自动控制、分布式人工智能等理论和技术的融合促进了网络化智能测控技术的产生，网络化智能测控技术的发展和广泛应用正改变着人们的生产和生活方式，也引起了相关技术和理论的变革。

本文围绕工业现场测控网络、远程智能测控、网络化分布式智能测控等技术中的国内外研究热点问题，阐述了其发展现状及技术特点，分析了其关键技术及发展趋势。

关键词现场总线;工业以太网;嵌入式Internet远程测控; Multi-Agent系统A bstractThe integration of theory and technology for computer network, automatic control, and distributed artificial intelligence have prompt the generation of intelligent measurement and control technology network. The development and wide application of the intelligent measurement and control technology network is changing people's production and life, but also caused a relevant technology and theory revolution. This paper focuses on industrial field measurement and control network, remote intelligent monitoring and control, intelligent monitoring and control of distributed network technology and international research and other hot issues, describes its development status and technical characteristics, analysis of the key technologies and trends.Keywords: field bus; Industrial Ethernet; remote monitoring and control of embedded Internet; Multi-Agent System1 引言网络信息技术的迅猛发展和广泛应用，使许多科学技术和生产领域发生了巨大的变革。

一．概述1.计算机测控技术的含义：是传感技术，自动控制技术，计算机技术，通信技术，计算机网络技术，智能技术和数据库管理技术综合发展的产物。

2.计算机测控系统的含义：是以测量与控制为目的，在无人直接参与的情况下，应用计算机测控技术实现目标对象的数据采集，信息处理，决策控制，监督管理的综合自动化系统。

3.测试系统特点：网络化，多功能，智能化，易操作，可靠性高等。

4.测控系统的基本组成：测控对象；测控系统硬件（测试主机，检测与执行机构，过程通道，通信与网络接口，人机接口）；测控系统软件（数据采集，分析及处理，控制决策，控制输出，监控报警，数据通信系统管理）5.典型的测控系统：1）基于处理器的测控系统；2）基于工控机的测控系统；3）集散控制系统（DCS）；4）基于现场总线的测控系统；5）工业以太网测控系统；6）基于无线通信的测控系统；7）基于Internet的网络测控系统。

6.微处理器化测控系统的组成：嵌入式微处理器（最核心），外围硬件设备，接口部件及软件。

特点：1）功能丰富，性价比高；2）结构紧凑，可靠性高；3）具有自测试和自诊断功能；4）系统自动化水平高；5）系统能实现复杂的运算和控制功能；6）系统的人机对话能力强；7）系统构成柔性化。

7.集散控制系统（DCS）：体系机构按垂直分解通常分为三级：第一级即分散过程控制级（基础）；第二级为集中操作监控级；第三级为综合信息管理级。

集散控制系统特点：1）采用分级递阶结构；2）采用微处理器技术；3）采用工业以太网络通信技术；4）采用高可靠性技术；5）具有丰富的软件功能。

8.现场总线控制系统（FTS）是以现场总线为基础，是开放式，数字化，多点，铜线的网络化控制系统。

FCS的特点：1）全数字化；2）系统开放性；3）互操作与互换性；4）现场是被智能化，功能自治；5）高度分散性；6）高度环境适应性；7）低成本；8）信息系统化。

9.测控系统发展趋势：测控系统的智能化，网络换，虚拟化，多样化，标准化。

习题集一、单项选择题1、一座大楼内的一个计算机网络系统，属于 BA、PANB、LANC、MAND、W AN2、计算机网络中可以共享的资源包括AA、硬件、软件、数据、通信信道B、主机、外设、软件、通信信道C、硬件、程序、数据、通信信道D、主机、程序、数据、通信信道3、网络协议主要要素为 CA、数据格式、编码、信号电平B、数据格式、控制信息、速度匹配C、语法、语义、同步D、编码、控制信息、同步4、通信系统必须具备的三个基本要素是 CA、终端、电缆、计算机B、信号发生器、通信线路、信号接收设备C、信源、通信媒体、信宿D、终端、通信设施、接收设备7、计算机网络通信系统是 DA、电信号传输系统B、文字通信系统C、信号通信系统D、数据通信系统8、网络接口卡的基本功能包括：数据转换、通信服务和 BA、数据传输B、数据缓存C、数据服务D、数据共享9、在OSI七层结构模型中，处于数据链路层与运输层之间的是（B）A、物理层B、网络层C、会话层D、表示层10、完成路径选择功能是在OSI模型的 CＡ、物理层Ｂ、数据链路层Ｃ、网络层Ｄ、运输层11、TCP/IP协议簇的层次中，解决计算机之间通信问题是在 BA、网络接口层B、网际层C、传输层D、应用层12、在中继系统中，中继器处于 CA、物理层B、数据链路层C、网络层D、高层13在码元速率为1600波特的调制解调器中，采用8PSK（8相位）技术，可获得的数据速率为 BA、2400bpsB、4800bpsC、9600bpsD、1200bps14、采用全双工通信方式,数据传输的方向性结构为AA. 可以在两个方向上同时传输B.出只能在一个方向上传输C.可以在两个方向上传输,但不能同时进位D.以上均不对15、采用异步传输方式,设数据位为7位,1位校验位,1位停止位,则其通信效率为 BA.30%B. 70%C.80%D.20%16、采用相位幅度调制PAM技术,可以提高数据传输速率,例如采用8种相位,每种相位取2种幅度值,可使一个码元表示的二进制数的位数为 DA.2位B.8位C.16位D.4位17、若网络形状是由站点和连接站点的链路组成的一个闭合环,则称这种拓扑结构为 CA.星形拓扑B.总线拓扑C.环形拓扑D.树形拓扑18、RS-232C接口信号中,数据终端就绪DTR 信号的连接方向为AA.DTE→DCEB. DCE→DTEC. DCE→DCED. DTE→DTE19、RS-232C的机械特性规定使用的连接器类型为 DA.DB-15连接器B.DB-9连接器C.DB-20连接器RJ-45连接器20、RS-232C的电气特性规定逻辑”1”的电平范围分别为 BA.+3V至+15VB.-3V至-15VC. 0V至+5VD. 0V至-5V21、以下各项中,不是数据报操作特点的是 CA.每个分组自身携带有足够的信息,它的传送是被单独处理的B.在整个传送过程中,不需建立虚电路C.使所有分组按顺序到达目的端系统D.网络节点要为每个分组做出路由选择22、TCP/IP体系结构中的TCP和IP所提供的服务分别为 DA.链路层服务和网络层服务B.网络层服务和运输层服务C.运输层服务和应用层服务D.运输层服务和网络层服务23、对于基带CSMA/CD而言,为了确保发送站点在传输时能检测到可能存在的冲突,数据帧的传输时延至少要等于信号传播时延的 BA. 1倍B.2倍C.4倍D.2.5倍24、采用曼彻斯特编码,100Mbps传输速率所需要的调制速率为AA.200MbaudB. 400MbaudC. 50MbaudD. 100MBaud25、若信道的复用是以信息在一帧中的时间位置(时隙)来区分,不需要另外的信息头来标志信息的身分,则这种复用方式为 CA.异步时分复用B.频分多路复用C.同步时分复用D.以上均不对26、在同一个信道上的同一时刻，能够进行双向数据传送的通信方式是C 。

网络化测控技术测121 马妍 120690安幼林、杨锁昌[1]讨论了网络化测控实现技术: DataSocket, Remote Device Access, Symantec pcAnywhere,网络化仪器和网络化虚拟仪器技术,分析了基于这些实现技术的各自特点。

提出了网络化测控实现技术存在的问题和未来发展方向。

随着分布式自动测控技术的不断发展,网络化测控系统的研究和应用也受到关注。

网络化测控系统实现将计算机网络通信技术、虚拟仪器技术和自动测试技术融为一体,实现了网络化测控。

李凤保、杨光志、龙剑[2]介绍了网络化测控是自动侧控领域的发展趋势.本文主要研究网络时间延迟的关键要素和采样时间间隔的最佳范围为改普网络化测控系统的性能提供理论指导。

改善网络化测控系统的性能可以主要从两个方面人手:一是使设备处理时间最小化,改善网络协议,以更好地保证传输时间的确定性和减小端与端延迟,二是选择最佳的采样时间间隔,以保证系统的稳定性和控制性能。

郭莹晖[3]叙述了网络化测控系统技术实现平台的基本知识，并结合称重领域的衡器产品，重点以电子吊秤和电子汽车衡产品为例，详细介绍了电子吊秤、电子汽车衡网络化测控系统的实现方法及特点，并简单列举了网络化测控技术在其他衡器产品上的应用展望，测控计算机作为前端一个测控设备，可以独立实现其所连接设备的测量和控制任务，又可以把测控数据上传到网络服务器，为网络测控打下基础，从而可以执行远程测控指令。

季宝杰、姚传安、姬少龙[4]分析了以太网技术对企业信息集成化,尤其是现场设备的实时通信带来的影响。

对比分析了以太网中TCP协议和UDP协议的特点以及现场实时通信过程待传输数据的特性。

介绍了UDP协议在网络化测控系统通信中的数据格式和实现。

提出了一种用于矿井下设备监测的远程数据采集和控制系统,旨在为相关设备提供安全、高效和连续的在线监控。

罗媛[5]根据网络化测试系统的体系结构和特点，系统分析了三种常用的网络同步技术的机制和特点，分析对比了IEEE 1588、NTP 和GPS各自的优缺点，从而可以根据网络化测试系统的特点选取不同的同步技术。