网络化测控_02体系结构-副本

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网络化虚拟测控系统的设计

随着信息技术的发展，社会对测控仪器的需求不断增加．而对计算机软硬件综合设计和开发能力的要求也越来因越高。然而．算机专业普遍存在 “ 软轻硬 ” 计重的现象，生综学合应用计算机专业知识能力和测控产品开发能力较差，降低
为输出信号，ＥＤ＃、ＨＯＤ为输入信号，Ｄ［１．是双ＲＡＹＬＬＡＬ３．１０向信号。由于本实验仪器数据传输宽度为８位，部地址线最局低２位ＩＡ０和ＩＡ１分别由Ｂ０和Ｂ１号提供，数据对齐ＥＥ信方式采用大端模式（ＢＧＮ＃引脚及寄存器决定的）由ＩＥＤ。对Ｌｃｌ为Ｉｏａ端／Ｏ类型的引脚。要根据实际情况和引脚极性上需
ｆｅｉｌｔｌｘｂｉｙ，ｅｓｐｅａｉｎｄｅｃ，ａｈｘｃｅｏｌｓａｈｅｅａｙｏｒｔａｔｏｎｎｄｔｅｅｐｅｔｄｇａｃｉｖｄ．ｉ
Ｋｅｒｓｍｅｒｍｅｔｎｏｔｏｙｔｍ；ｖｒａｓｒｍｅｔｙｔｍｒｇａｙｗｏｄ：ａｅｎｄｃｎｒｌｓｓｅｎａｉｕｉｔｔｌｎｕｎ；ＳｓｅＯｎＰｏｒｍｍｅＣｉＰＣｎｅａｅｃｒｈｐ；Ｉｉｔｒｃａｄｆ
了学生的就业竞争力和发展潜力。针对上述问题．于提高基计算机应用系统综合设计能力要求，充分利用自动测试技

刘传玺版自动检测总结及课后习题答案

考试形式一．单项选择题（在每小题的四个备选答案中，选出一个正确答案，并将正确答案的字母序号填在题后的括号内。

每小题2分，共20分）。

二．填空题(每空格1分，共25分)三．简答题（每小题7分，共35分）四．计算题（每小题6分，共12分）五．问答题（以下两题任选一题，共8分）复习重点红字部分为重点，含作业前言第1章检测技术的基本知识1.1 概述1.1.1 检测技术的含义、作用和地位（重点）1.1.2 工业检测技术的内容1.1.3 自动检测系统的组成（重点）1.1.4 检测技术的发展趋势1.2 检测系统的基本特性（重点，与2.1.3 传感器的性能指标合二为一）1.2.1 静态特性1.2.2 动态特性1.3 测量误差及消除方法1.3.1 测量误差的概念1.3.2 误差的表示方法（重点）1.3.3 误差的分类1.3.4 误差处理习题与思考题题1-1 （参考P8相对误差）题1-2 （参考P8P9最大引用误差和精度等级）题1-3 （参考P9系统误差）题1-4 （参考P10P11P12随机误差及其处理）题1-5 （参考P12P13粗大误差的判别与坏值的舍弃）补充题1：非电量电测法的主要优点？答：1）能够连续、自动地对被测量进行测量和记录。

2）电子装置精度高、频率响应好，不仅能适用于静态测量，选用适当的传感器和记录装置还可以进行动态测量甚至瞬态测量。

3) 电信号可以远距离传输，便于实现远距离测量和集中控制。

4) 电子测量装置能方便地改变量程，因此测量的范围广。

5) 可以方便地与计算机相联，进行数据的自动运算、分析和处理.补充题2:一个完整的闭环自动控制系统通常是由传感器、测量电路和显示记录装置等部分组成，分别完成信息获取、转换、显示和处理等功能。

为什么说传感器是检测系统最重要的环节。

答：传感器是把被测量(如物理量、化学量等)转换成电学量的装置，显然，传感器是检测系统与被测对象直接发生联系的部件，是检测系统最重要的环节，检测系统获取信息的质量往往是由传感器的性能一次性确定的，因为检测系统的其它环节无法添加新的检测信息并且不易消除传感器所引入的误差。

【测控技术】_网络化测控系统_期刊发文热词逐年推荐_20140728

科研热词高压不对称脉冲远程升级轨道电路网络化火控网络传感器积分算法电力载波滤波算法智能温控器安全认证单炮火控单灯智能监控分路不良中央空调 zigbee zfft wifi stm32 modbus/tcp linux操作系统 gprs freemodbus cortex m3
2008年序号 1 2 3 46 17 18 19
科研热词软件框架节点测控器航空发动机附件自动化系统集成网络化控制系统监控组态软件时间同步时钟同步时延数据采集控制算法实时工业以太网协同过程自动化系统分层式混合同步体系结构 pxi总线 pac ieee1588 gps
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科研热词远程监控设备改造节能减排中继器万能式断路器 tcp/ip协议 modbus-rtu协议 labview 7 express can总线 arm
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2011年序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
推荐指数 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
2009年序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9
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2011年科研热词高速数据采集远程监控软件设计网络织机现场可编程门阵列显控终端总线型低压差分信号嵌入式天气雷达 windows fpga cpld c8051f120 arm9 推荐指数 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

网络化测控技术

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。

计算机网络化控制

执行机构控制对象传感器
通信网络
控制器
网络控制系统
控制网络作为一种特殊的网络，直接面向生产过程，控制网络作为一种特殊的网络，直接面向生产过程，用于工业生产现场的测量与控制信息传输，工业生产现场的测量与控制信息传输，产生或引发物质或能量的运动和转换，能量的运动和转换，因此与一般的数据通信网络相比有起特殊的要求。特殊的要求。（1）具有较好的响应实时性。控制网络不仅要求传输速度具有较好的响应实时性。而且在工业自动化控制中还要求响应快，快，而且在工业自动化控制中还要求响应快，即响应实时性要好，一般为10ms 10ms～性要好，一般为10ms～1s 级；高可靠性。即能安装在工业控制现场，具有耐冲击、（2）高可靠性。即能安装在工业控制现场，具有耐冲击、耐振动、耐腐蚀、防尘、防水以及较好的电磁兼容性，耐振动、耐腐蚀、防尘、防水以及较好的电磁兼容性，在现场设备或网络局部链路出现故障的情况下，现场设备或网络局部链路出现故障的情况下，能在很短的时间内重新建立新的网络链路；时间内重新建立新的网络链路；简洁实用。以减小软硬件开销，从而减低设备成本，（3）简洁实用。以减小软硬件开销，从而减低设备成本，同时也可以提高系统的健壮性；同时也可以提高系统的健壮性；具有好的开放性。控制网络尽量不采用专用网络。（4）具有好的开放性。控制网络尽量不采用专用网络。
CSMA协议的冲突退避算法采用了二进制指数算法， CSMA协议的冲突退避算法采用了二进制指数算法，即根协议的冲突退避算法采用了二进制指数算法据冲突的历史估计网上信息量而决定本次应等待的时间。据冲突的历史估计网上信息量而决定本次应等待的时间。当发生冲突时，当发生冲突时，控制器延迟一个随机长度的间隔时间后重新发送数据，重新发送数据，即：

测控系统网络化技术及应用第3章-2

系统的定义有不同的说法。
❖根据国际法电工委员会IEC1158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。
回顾：DCS与FCS系统
IS：本安防爆隔离栅
控制室现场
3.3.1现场总线的定义
❖现场总线模型结构：
一般的现场总线网络只采用三层：物理层、数据链路层、网络层；最简单的只有前两层，复杂一点的外加一个应用层。有何好处？
线上其他节点的操作不受影响。
3.3.6 ControlNet总线
控制层现场总线 1．应用领域
随着国际自动化系统网络技术的不断进步， ControlNet International 到目前为止，成员公司已扩展到50多个，其中不乏世界知名的大公司，如ABB Roboties、Honeywell Inc、Toshiba International。ControlNet可广泛应用于交通运输、汽车制造、冶金、矿山、电力、食品、造纸、水泥、石油化工、娱乐及其它各个领域的工厂自动化和过程自动化。
可达1Mbps（40m）。 ❖ 6）CAN上的节点数取决于总线驱动电路，最多可达110个。 ❖ 7）CAN采用短帧结构。 ❖ 8）CAN的每帧信息都有CRC校验及其他检错措施，保证了数据出错
率极低。 ❖ 9）CAN的通信介质可为双绞线、同轴电缆或光纤，选择灵活。 ❖ 10）CAN节点在错误严重的情况下具有自动关闭输出功能，以便总
❖FMS意为现场信息规范，FMS型适用于纺织、楼宇自动化等，用于车间级智能主站间通用的通信。
❖PA型则是用于过程自动化的总线类型，用于安全性要求较高的场合，它具有本质安全特性。
3.3.4 ProfiBus总线

天地一体化测控网络体系结构研究

参考文献
ｌ
邱天炎，等译．无线传感器ｌ删络协议与体系结构．北京：电子工业Ｈｊ版社，２００７．１
２马ＸｌＪｔＦ．ｊＩＪ星通信网络技术．北京：国防工业出版社，２００３．７．３于宏毅．无线白组织网．：ＩＥ京：人民ＩｌｌｌｊｌＵ出版社，２００５．４．４杨云江．计算机酬络管理技术．北京：清华大学…版社，２００５．１０．
图Ｉ
测控网络体系结构示意图
３网络技术分析
天地一体化测控网络的规模庞大，所涉及的子网构架比较多，既包括有中心网络，又包括无中心网络，因此所涉及的网络技术比较广泛。在点对点模式下的测控系统，需要解决的是空地传输协议。在协议制定的时候，从拓扑结构方面可考虑两种模式：一种是测控站和航天器均作为网络中的一个节点，只分配一个节点地址，其内部设备作为节点内部管辖范围，这种模式下对航天器内设备的操作是非透明的；另一种是将所有设备纳入网络的管辖范围，分别分配独立的节点地址，这种模式下对航天器内设备的操作是透明的。在点对多点模式下的测控系统，除了需要考虑空地传输协议外，还需要确定网络组网方式，在不同的组网方式下需要解决相关技术问题。如采用ＴＤＭＡ模式，需要明确网络节点数、时隙分配方式、时隙同步方式和入网模式等关键技术，如采用ＣＤＭＡ，需要解决码间干扰、功率控制和数据接收处理等技术。在中继子网内，需要确定组网方式，如ＣＤＭＡ、空分等技术体制，在组网方式确定下，同样也涉及相关网络技术。在无中心子网中，采用Ａｄｈｏｃ构架组网，使用ＴＤＭＡ组网模式，需要确定网络的时隙分配方式，并解决相关的算法，比如ＭＡＣ是采用异步接入模式或同步接入模式，不同模式下，时隙分配和同步方式均不相同。不同网络构架下，为了保证网络的效率、可靠性等，必须对空间及空地传输协议进行研究，不同的协议体系，网络的效率、可靠性有所不同，可参考ＣＣＳＤＳ协议标准和妒技术，并结合测控网络的特点展开进行研究，通过仿真的方式选择合适的协议体系。除传输协议和组网模式外，网络管理和路由技术也是需要重点考虑的问题。在网络管理方面，同其它网络一样，需要实现网络管理的基本功能：故障管理、配置管理、性能管理和安全管理，由于网络的特殊性，是采用集中网络管理模式或是分布式网络管理模式，或者是两者的结合，需要进行研究确定。网络管理的协议是采用标准协议ＳＮＭＰ或是自定义协议同样需要进行研究，结合测控网络的特点，开展网络管理方面的研究。在路由方面，主要需要选择合适的路由策略和路由算法，以适应测控网络拓扑结构及其变化。天地一体化测控网络除了空间及空地传输协议外，地面同样涉及到传输协议问题。根据网络技术发展和各国测控信息网的建设情况，测控信息网的地面网络协议可考虑采用ＴＣＰ／ＩＰ协议，以便实现互连互通。由于空间传输的特点，误码率高、信息传输非对称大和长延时等，因此空间传输协议与地面传输协议

网络化控制系统

网络化控制系统-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1网络化控制系统——理论、技术及工程应用（第一讲）第一章网络化控制系统概论网络化控制系统的产生与发展随着计算机技术和网络通信技术的不断发展，工业控制系统也发生了重大的变革。

网络化控制系统（Networked Control System, NCS）应运而生，其主要标志就是在控制系统中引入了计算机网络，从而使得众多的传感器、执行器、控制器等主要功能部件能够通过网络相连接，相关的信号和数据通过通信网络进行传输和交换，避免了点对点专线的铺设，而且可以实现资源共享、远程操作和控制，增加了系统的灵活性和可靠性（工程技术大系统：大型工业联合企业用嵌入式Internet技术,将以太网接口、TCP/IP协议等直接内嵌在现场设备中，从而产生了基于TCP/IP协议的网络化智能现场仪表（或称其为IP传感器/执行器）。

这种面向网络的IP传感器/执行器，将传感、信号处理、控制功能、以太网接口、TCP/IP协议、实时操作系统（Real-Time Operation System, RTOS）以及小型Web Server等软、硬件全部封装在一起，使现场设备成为名副其实的简约Web服务器，在Internet上通过IE浏览器就可以直接对其进行组态和维护管理。

8、组建对象模型/分布式组建对象模型/多媒体对象技术（COM/DCOM/ActiveX）、动态数据通信技术（Dynamic Data Exchange, DDE）、面向过程控制的对象连接与嵌入技术（OLE for Process Control, OPC），实时数据库技术、动态图形显示技术、Internet/Intranet技术、平台服务技术等直接推动网络化控制系统的相关软件技术得到进一步的丰富和扩展，功能逐渐增强；形成了诸多应用模块的应用软件系统。

另外由于控制网络与信息网络的集成技术发展，网络化控制系统的软件进一步层次化，出现了直接控制层软件、监督控制层软件和高层管理软件。

网络化校准测试系统体系结构及实现

器利用嵌入式・作为现场平台，实现对需测数据的采集、系统
控制。一旦建立好通用网关接口后，服务器应用和客户之间
的交流可以通过两种方式进行：利用ＨＭＬ执行ＧＴ请求和ＴＥＰＳＯＴ响应，或者通过Ｉｔｎｔｎｒｅ网络完成远程测控。ｅ为了适应远程测试网络系统实时性的要求，还可以采用ＤｔＳｃｅ技术来实现高速可靠的网络通讯。ＤｔＳｃｅ是ａａｏｋｔａｏｋｔａ
［关键词】网络校准测试；体系结构；软件设计
［中图分类号】Ｐ９．Ｔ３３０６［献标识码】Ｂ文［章编号】１０ — ７５（０６２０６ — ２文０８２３２０）０－０９０
随着科学技术的飞速发展，测量早已突破了传统意义上
的范畴，拓展到新的领域，测试的信息量愈来愈大，要求的测试数据处理速度也愈来愈高，有的还需多个微机甚至工作
千兆以太
站来完成测试的控制和信息处理（时测控和处理）即实，如一些大型的复杂的工业系统或控制设备。而且在一些特殊情况下（大型风洞、卫星测试设备、遥测气象站系统和航空航如天系统等），必须由远程仪器来进行测试。因此对校准测试的
域网则按照ＩＥＳ２１范运行，系统中的测量设备ＳＣ－ＥＥ０．规ＯＫ

网络测控技术课件

和控制的技术。
网络测控技术可以应用于工业自动化、智能家居、智能交通等领域。
网络测控技术的应用领域
工业自动化：用于 1 生产过程的监控和自动化控制
智能家居：用于家 2 庭设备的远程控制和智能管理
智能交通：用于交 3 通系统的监控和管理，如交通信号灯、道路监控等
远程医疗：用于远 4 程医疗诊断和治疗，如远程手术、远程会诊等
04 易用性：提供友好的用户界面，便于操作和维护
2
网络测控技术的工作原理
网络测控技术是基于计算机网络和通信技术的一种远程测控技术。
网络测控技术通过将测控设备连接到网络，实现对设备的远程控
制和监测。
网络测控技术可以实现对设备的实时监控和远程控制，提高设备的运行效率和可
靠性。
网络测控技术可以应用于各种工业控制系统、智能家居系统和物
实现节能环保。
02
安全监控：网络测控技术可以实现对家庭安全的实时监控，如门窗开关、烟雾报警
等。
04
智能语音助手：网络测控技术可以实现智能语音助手的功能，如语音控制家电、查
询天气等。
网络测控技术在智能交通中的应用
实时监控：通过网络测控技术，可以
1 实时监控交通流量、车辆速度等信息，为交通管理部门提供实时数据支持。
智能化：测控系统将更加智能化，实现自动控制和自适应调整
集成化：测控系统将更加集成化，实现多种功能于一体的综合测控
安全化：测控系统将更加安全化，实现数据加密和防篡改功能
3
网络测控技术在工业控制中的应用
工业自动化：通过网络测控技术实现工业设备的远程控制和实时监控
生产过程监控：通过网络测控技术实时监控生产过程，提高生产效率和质量

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数据库：数据存储、查询、统计，数据库维护。（“肥服务器端”）7
1.1 两层C/S模式
不足：
效率低：网络繁忙，客户机运行网络连接应用，服务器保持与每个客户机的连接；
安全性差：服务器、数据库暴露在外，非法用户容易入侵、合法用户的不当操作也可能导致系统崩溃；
维护困难：应用程序在客户端，客户端环境不一致，更改应用需要对客户端和服务器同时升级；
优点：
效率提高：客户端与服务器；服务器与数据库。安全性加强：数据库访问隔离。易于维护：应用服务器中封装逻辑功能。系统开放性强：中间服务器的标准组件接口。硬件结构灵活：三层逻辑划分，而不是物理划分。
11
本节课内容
1、C/S 网络化测控模式 2、基于C/S 模式的网络化测控结构 3、B/S 网络化测控模式 4、基于B/S 模式的网络化测控结构 5、C/S与B/S 混合网络化测控模式 6、混合模式的网络化测控结构
3. 所有数据采集完成后，发送数据至服务器，（由服务器通过相关仪器进行数据分析、处理，得出结论），接受服务器的数据，完成显示等功能。
15
2. 基于C/S模式的网络化测控
服务器工作流程：
1. 服务器进行仪器自检，对系统中的仪器资源进行配置。
2. 进入等待循环，响应客户机的请求，对不同的测试请求执行仪器的相应操作。
2. 中间服务器：实现应用逻辑，建立客户机与数据库服务器的桥梁，响应客户机请求并执行相应的业务（负责解释、翻译，决定“怎么干” ），直接与数据库服务器打交道。
3. 数据库服务器：只与中间服务器通信，实现数据的定义、维护、访问、更新与管理，响应中间服务器的请求（执行具体操作）。
10
1.2 三层C/S模式
过程控制与处理工业以太网构建
现场设备级网络现场总线、以太网
3
本节课内容
1、C/S 网络化测控模式 2、基于C/S 模式的网络化测控结构 3、B/S 网络化测控模式 4、基于B/S 模式的网络化测控结构 5、C/S与B/S 混合网络化测控模式 6、混合模式的网络化测控结构
4
本节课内容
1、C/S 网络化测控模式 2、基于C/S 模式的网络化测控结构 3、B/S 网络化测控模式 4、基于B/S 模式的网络化测控结构 5、C/S与B/S 混合网络化测控模式 6、混合模式的网络化测控结构
定义、特征、应用、误区
2
网络化测控系统的层次结构
中央管理计算机浏览服务器
数据库服务器
上层
Internet
网关
测控服务器
网络化仪器
网络化传感器
中层
测控Internet
网关
现场总线
仪器仪表现场测控设备执行部件
网络化传感器 VXI、PXI计算机网络化仪器
下层
以信息共享为
概念 C/S模式（Client/Server模式），即客户机/服务器模式。
产生 20世纪80年代，最初由美国SYBASE计算机公司提出并实现，将计算机应用于测控。
发展随着计算机、网络技术的发展向测控领域的深入，这种模式得到了迅速发展。
应用在远程状态监控与故障诊断领域，这种模式一度被认为是较为理想的模式。
12
2. 基于C/S模式的网络化测控
服务器
计算机测控设备
通信网络通信总线(以太网络)
13
2. 基于C/S模式的网络化测控
工作流程：
1. 服务器初始化，启动各种进程，进入等待连接的状态。 2. 客户机与服务器建立连接。 3. 客户机与服务器之间进行数据传送和交换。 4. 数据传送结束，客户端关闭连接。 5. 服务器关闭与客户端的连接。
共享程度低：数据库种类繁多，客户端访问不同的数据库都需要相应的程序，不同数据库之间难以进行移植。
8
1.2 三层C/S模式
数据库服务器
远程连接
客户机
客户端
数据库客户端
数据库驱动
应用服务
中间服务器（中间件）
9
1.2 三层C/S模式
1. 客户机：只与应用服务器通信，通知中间服务器想干什么，由中间服务器将客户端的请求转换成数据库服务器的操作。实现用户界面，提供可视化接口，用来收集数据和显示信息。
注意：（1）一个服务器可以为多个客户提供服务；
（2）一个客户端可以对多个测试点进行监测与分析。
14
2. 基于C/S模式的网络化测控
客户机工作流程：
1. 客户机向服务器申请仪器，若仪器空闲，则服务器运行客户机使用仪器；否则，服务器通知客户机继续等待。
2. 客户机得到使用仪器的指令后，执行测试程序，产生激励信号、进行探针定位、进行数据采集，接收采集的数据（通过测控设备）。
块块集析口
仪测器试系仪统器自监
检控
测服试务服程务序管监
理控
仪器测试I/O
TCP/IP协议
网络通信接口
网络通信接口
18
本节课内容
1、C/S 网络化测控模式 2、基于C/S 模式的网络化测控 3、B/S 网络化测控模式 4、基于B/S 模式的网络化测控 5、C/S与B/S 混合网络化测控模式 6、混合模式的网络化测控
网络化测控
仪器科学与技术系
1
上次课内容回顾
1. 课程基本情况
地位、特点、目的、内容、组织方式、讲授、考核
2. 网络化测控概述
发展、背景、定义、关键问题、意义、特点
3. 网络化测控系统的结构
硬件、软件（从分立组件的角度来看）
4. 网络化测控系统的功能
远程测量远程仪器控制分布式执行数据发布
5. 网络化测控的典型应用：物联网
6
1.1 两层C/S模式
客户端 . . .
客户端
服务器
数据库
服务器端
客户端：负责实现用户接口功能，运行客户端程序（进程），通过远程调用（RPC）发送服务请求，接收服务器返回的数据。
由应用程序和数据库连接程序构成，需要安装客户端软件。（“肥客户端”）
服务器：响应请求，进行复杂的数据处理工作，向客户机反馈结果与数据。通常为高性能PC或工作站，为多个客户并发提供服务，并保证数据的完整性。
3. 返回测试结果给相应的客户机，再次进入等待循环，准备相应新的测试请求。
注意：客户机对仪器的操作是透明的（实际上是通过服务器进行的）。
16
2. 基于C/S模式的网络化测控
17
2. 基于C/S模式的网络化测控
C/S模式的软件结构
客户机程序
服务协议
服务器程序
电信自测用源号动试户控控数数测制制据据试模模采分接