计算机网络化控制
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计算机控制技术课程
计算机控制技术课程计算机控制技术课程是计算机科学与技术专业的一门重要课程，它主要介绍了计算机控制技术的基本理论、方法和应用。
本文将从以下几个方面介绍计算机控制技术课程的内容。
一、计算机控制技术的基本概念和原理计算机控制技术是指利用计算机对各种设备、系统进行自动控制的技术。
它主要包括控制理论、控制系统、控制器和控制方法等方面的内容。
控制理论是计算机控制技术的基础，它研究了控制系统的基本原理和数学模型，以及控制系统的稳定性、可靠性和性能等指标。
二、计算机控制技术的应用领域计算机控制技术广泛应用于各个行业和领域，如工业控制、交通运输、航空航天、能源管理、环境监测等。
在工业控制领域，计算机控制技术可以实现对生产过程的自动化和智能化控制，提高生产效率和产品质量。
在交通运输领域，计算机控制技术可以实现对交通流量的控制和调度，提高交通运输效率和安全性。
三、计算机控制技术的实验教学计算机控制技术课程通常包括一定的实验教学环节。
通过实验，学生可以掌握计算机控制技术的基本原理和方法，培养实际操作能力。
常见的实验项目包括控制系统的建模与仿真、PID控制器的设计与调试、PLC控制系统的编程与应用等。
四、计算机控制技术的发展趋势随着计算机技术的不断发展，计算机控制技术也在不断演进和创新。
目前，计算机控制技术正向着分布式控制、智能化控制和网络化控制方向发展。
分布式控制是指将控制系统的各个部分分散在被控对象附近，实现更加灵活和高效的控制。
智能化控制是指利用人工智能和模糊控制等技术，使控制系统具有学习、适应和优化的能力。
网络化控制是指利用计算机网络技术，实现控制系统的远程监控和远程控制。
计算机控制技术课程是计算机科学与技术专业中的一门重要课程，它介绍了计算机控制技术的基本概念、原理和应用。
通过学习这门课程，学生可以掌握计算机控制技术的基本理论和方法，培养实际操作能力，为将来从事相关工作打下坚实的基础。
随着计算机技术的不断发展，计算机控制技术也在不断创新和进步，展现出广阔的应用前景和发展空间。
网络化控制系统..
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1.1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// 电力系统、水源系统、能源系统、交通系统、邮电系统、通信系统、大型计算机网、生产协作网等）。
在控制系统中使用网络并不是一个新的想法，它可以追溯到20世纪70年代末期集散控制系统（Distributed Control System, DCS）的诞生。
DCS将控制任务分散到若干小型的计算机控制器（也叫现场控制站）中，每个控制器采用直接数字控制（Direct Digital Control，DDC）的控制结构处理部分控制回路，而在控制器与控制器、控制器与上位机（操作员站或工程师站）之间建立了计算机控制网络，这种控制结构使得操作员在上位机中能够对被控制系统的实时运行状态进行监控，某个控制回路的控制策略的设计也可以在上位机中组态完成，通过控制网络下载到对应的控制器中实时运行。
DCS大大提高了控制系统的可靠性（和DDC相比较），并实现了集中管理和相对分散控制。
随着处理器体积的减小和价格的降低，带有微处理器的智能传感器和智能执行器出现了，这为控制网络在控制系统中更深层次的应用提供了必要的物质基础，从而在20世纪80年代产生了现场总线控制系统（Fieldbus Control System,FCS）。
FCS作为网络化控制系统的新技术把控制网络一直延伸到了产生现场的控制设备，信号的传输完全数字化，提高了信号的转换精度和可靠性，同时由于FCS的智能仪表（变送器、执行器）带有微处理器，能够直接在生产现场构成控制回路，控制功能也可完全下放，实现了完全的分散控制。
计算机网络化办公中安全控制论文
浅析计算机网络化办公中安全控制摘要：在企业的内网中，涉及到企业的生产，经营，规划等相对机密重要的数据较多，在办公对网络的依赖越来越高、来自于网络的威胁越来越多的今天，如何行之有效的保证企业网络的安全，是每一个网络管理人员都要面对且正在面对的问题，建立一套行之有效的企业网络安全解决方案十分重要。
本文从几个方面对此进行了分析，并提出了保证网络办公中信息的安全的一些策略。
关键词：企业网络信息管理网络安全近年来，随着经济水平的不断提高，信息技术的不断发展，一些单位、企业将办公业务的处理、流转和管理等过程都采用了电子化、信息化，大大提高了办事效率。
然而，随着网络在企业生产经营中应用越来越广、越来越深，企业网络安全的问题也日益凸显。
来自企业网外部和内部的攻击无时不刻都在威胁着企业网络的安全，也成了每一位网络管理人员都需要面临的考验。
因此，如何保证网络办公系统数据安全，免受黑客的威胁，这就需要对网络化办公的安全问题足够重视。
下面就此展开一个分析。
1 网络安全的含义及特征网络安全，越来越受到企业的重视，一般我们可以这样理解：网络安全是为保护网络免受侵害而采取的措施的总和。
网络安全措施主要具有三方面内容：第一，可用性，指网络在遭受攻击时，可以确保合法用户对系统的授权访问正常进行。
第二，保密性，指网络将自动不允许未经授权的用户读取保密信息。
第三，完整性，主要涉及的是软件和资料两方面的完整性。
软件的完整性，指的是确保软件程序不会被错误、被怀疑的用户或病毒修改。
资料的完整性，指的是未经允许不得删除或修改资料。
我们所说的网络办公自动化是指运用微机及相关外设，有效地管理和传输各种信息，达到提高工作效率的目的。
企业内部办公自动化网络一般具有开放性，因而使用极其方便。
但开放性却带来了系统人侵、病毒人侵等安全性问题。
如果安全问题得不到很好地解决，就可能出现严重后果，给正常的企业经营活动造成极大的负面影响。
因此，防止信息被泄露、修改和非法窃取成为当前网络办公自动化普及与应用迫切需要解决的问题。
网络化控制系统：探讨网络化控制在控制系统中的应用和实践
网络化控制系统：探讨网络化控制在控制系统中的应用和实践引言在过去的几十年里，控制系统一直在不断发展和演进，从最初的机械控制到电子控制，再到如今的网络化控制系统。
网络化控制系统是一种通过互联网或局域网连接各种设备和系统的控制系统，它的应用范围涵盖了各个领域，包括工业自动化、交通系统、能源管理等。
本文将具体探讨网络化控制在控制系统中的应用和实践。
网络化控制系统的背景和发展在过去，控制系统主要是基于本地控制的，通过硬线连接各种传感器、执行器和控制器，实现对系统的控制。
然而，随着计算机和网络技术的飞速发展，控制系统的构架也发生了变革。
网络化控制系统的出现使得各个部件之间的连接更加灵活和高效，同时也提供了更多的功能和扩展性。
网络化控制系统的原理和架构网络化控制系统的原理和架构主要包括传感器、执行器、控制器和通信网络。
传感器用于检测和采集系统的状态和信号，执行器用于执行控制指令，控制器用于实时处理和分析数据，并根据需要生成控制指令。
通信网络则负责传输数据和命令，实现各个组件之间的连接和协调。
网络化控制系统的应用领域工业自动化网络化控制系统在工业自动化中的应用非常广泛。
它可以实现生产线的自动化控制、设备的远程监控和维护，大大提高了工作效率和生产质量。
同时，网络化控制系统还可以将数据集中存储和处理，实现对生产过程的实时监控和优化。
交通系统交通系统是一个复杂的系统，包括交通信号灯、车辆导航和路况监控等。
网络化控制系统可以实现对交通信号灯的智能优化，根据交通流量和路况实时调整信号灯的时序，提升交通效率和安全性。
同时，通过车辆导航和路况监控的数据共享和分析，网络化控制系统也能够提供更准确的路况信息和导航建议。
能源管理能源管理是一个重要的领域，网络化控制系统可以应用于电力系统、供暖系统和照明系统等。
通过对各个能源设备和系统的实时监控和调度，网络化控制系统可以实现能源的高效利用和节约。
同时，它还可以提供能源消费的实时数据和分析，帮助用户合理安排能源使用，降低能源消耗和污染。
计算机控制技术简介
计算机控制技术简介计算机控制技术是一种应用计算机和自动控制原理实现对各类设备、系统和过程进行控制和管理的技术。
它通过计算机的高效运算、智能决策和迅速响应能力，为工业、交通、农业、医疗等领域提供了强大的支持和推动力。
本文将从计算机控制技术的起源、应用领域、关键技术和发展趋势等方面进行探讨。
一、计算机控制技术的起源和发展计算机控制技术的起源可以追溯到20世纪50年代，当时计算机技术刚刚起步，人们想通过计算机实现对工业生产过程的自动控制。
最早的计算机控制系统主要利用数字计算机进行控制，并实现一些简单的自动化操作。
随着计算机硬件和软件技术的发展，计算机控制技术得到了快速的推广和应用。
二、计算机控制技术的应用领域计算机控制技术在各个领域都有广泛的应用。
在工业生产中，计算机控制技术可以实现对生产线的自动化控制，提高生产效率和产品质量。
在交通运输领域，计算机控制技术可以实现智能交通管理、优化调度和车辆导航等功能。
在农业生产中，计算机控制技术可以实现精准农业管理、智能化灌溉和自动化收割等操作。
在医疗健康领域，计算机控制技术可以实现医疗设备的精确控制和医疗信息管理等。
三、计算机控制技术的关键技术1. 传感器技术：传感器是计算机控制技术的重要组成部分，可以将物理量、化学量等转化为计算机可读取的电信号。
传感器技术的发展使得计算机可以实时获取各种信息，并根据信息进行反馈和控制。
2. 数据采集与处理技术：数据采集与处理技术是计算机控制技术的核心。
通过各种设备和传感器采集到的数据，计算机可以进行高速、准确的数据处理和分析，从而实现对控制系统的精确控制。
3. 控制算法与模型技术：控制算法和模型技术是计算机控制技术的关键。
通过建立准确的数学模型和设计合理的控制算法，可以实现对各种复杂系统和过程的自动控制。
4. 人机交互技术：人机交互技术是计算机控制技术的重要组成部分，可以实现人与计算机之间的信息交流和指令传递。
通过人机交互技术，用户可以直观地了解和控制计算机控制系统，提高系统的可用性和易用性。
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。
计算机网络控制
南京理工大学泰州科技学院现代控制原理及应用系列专题调研报告学生姓名：潘勇学号：1102180134专业：自动化专题系列：网络控制调研题目：计算机网络控制2014年10月28日计算机网络控制摘要：本文简要介绍了计算机网络控制系统的原理，根据当前计算机控制技术的发展状况，分析了计算机控制技术的优势和面临的挑战，指出计算机控制系统发展趋势。
关键词：控制发展趋势0 引言计算机网络控制系统是在自动控制技术和计算机技术发展的基础上产生的。
若将自动控制系统中的控制器的功能用计算机来实现，就组成了典型的计算机控制系统。
它用计算机参与控制并借助一些辅助部件与被控对象相联系，以获得一定控制目的而构成的系统。
其中辅助部件主要指输入输出接口、检测装置和执行装置等。
它与被控对象的联系和部件间的联系通常有两种方式：有线方式、无线方式。
控制目的可以是使被控对象的状态或运动过程达到某种要求，也可以是达到某种最优化目标。
1 计算机网络控制系统的工作原理计算机控制系统包括硬件组成和软件组成。
在计算机控制系统中，需有专门的数字-模拟转换设备和模拟-数字转换设备。
由于过程控制一般都是实时控制，有时对计算机速度的要求不高，但要求可靠性高、响应及时。
计算机控制系统的工作原理可归纳为以下三个过程：1.1 实时数据采集：对被控量的瞬时值进行检测，并输入给计算机。
1.2 实时决策：对采集到的表征被控参数的状态量进行分析，并按已定的控制规律，决定下一步的控制过程。
1.3 实时控制：根据决策，适时地对执行机构发出控制信号，完成控制任务。
这三个过程不断重复，使整个系统按照一定的品质指标进行工作，并对被控量和设备本身的异常现象及时作出处理。
2 计算机网络控制系统面临的挑战计算机控制系统虽然控制规律灵活多样，改动方便；控制精度高，抑制扰动能力强，能实现最优控制；能够实现数据统计和工况显示，控制效率高；控制与管理一体化，进一步提高自动化程度。
但是由于经典控制理论主要研究的对象是单变量常系数线性系统，它只适用于单输入单输出控制系统。
计算机网络远程控制系统的运用分析的研究报告
计算机网络远程控制系统的运用分析的研究报告计算机网络远程控制系统的运用分析研究报告随着互联网技术的不断发展和普及，越来越多的企业和机构都开始采用计算机网络远程控制系统来完成工作任务。
远程控制系统可以极大地提高企业的生产效率和信息安全，减少人力和物力资源的浪费，降低沟通成本和出差费用。
本报告将对计算机网络远程控制系统的运用进行分析，探讨其功能、优势和应用范围。
一、远程控制系统的功能远程控制系统主要包括远程桌面、远程服务器管理、远程数据备份等功能。
其中，远程桌面可以实现远程登录和控制另一台电脑，如实时查看和操作另一台电脑的桌面，传输文件等。
远程服务器管理可以实现对服务器的管理和监控，如服务器的开关机、电源管理、维护和修复等。
而远程数据备份可以将本地数据备份到服务器中，以防本地数据丢失。
二、远程控制系统的优势1.提高生产效率。
远程控制系统可以让企业的员工随时随地远程登录公司内部网络，实现远程办公、协作和交流工作任务，提高工作效率。
2.降低成本。
远程控制系统可以省去员工或管理人员的出差费用，节省企业的人力、物力和财力资源。
3. 加强信息安全。
远程控制系统可以避免机密信息被泄露或窃取，提高企业信息安全等级。
三、远程控制系统的应用范围1.企业内部网络管理。
远程控制系统可以帮助企业管理人员实现对企业网络的监管和维护，提高网络稳定性和安全性。
2.生产管理。
远程控制系统可以让企业管理人员实时监测和调整生产过程，提高生产效率和品质。
3.学校教学管理。
远程控制系统可以让学校管理人员实现对教学内容的协调和改进。
综上所述，计算机网络远程控制系统的应用范围非常广泛，其功能和优势能够大大提高企业的生产效率和信息安全等级。
在未来的发展中，远程控制系统将成为企业和学校信息化和智能化的重要手段和工具。
为了更深入地了解计算机网络远程控制系统在实际应用中的情况，本报告收集了相关数据并进行了分析。
首先，我们从九个国家的400个企业中调查了94%的企业采用了远程控制系统。
计算机网络中的网络流量控制
计算机网络中的网络流量控制在计算机网络中，网络流量控制是一种重要的机制，用于管理和控制网络中信息传输的速率和流量。
它的目的是确保网络中的数据传输能够高效、有序和可靠地进行，并避免出现过载和拥塞的情况。
本文将介绍网络流量控制的基本概念、常见的流量控制技术和策略，以及当前网络流量控制面临的挑战。
一、流量控制的基本概念在计算机网络中，流量控制是控制和管理网络中数据的传输速率和流量的过程。
它的主要目标是确保网络中的传输速率与接收端的处理能力相匹配，从而避免数据丢失、延迟增加和网络拥塞的发生。
流量控制的两个基本要素是发送方和接收方。
发送方通过控制发送的数据量和发送速率来实现流量控制。
接收方通过向发送方发送控制信息，告知发送方当前接收端的处理速率和缓冲区容量，从而影响发送方的发送行为。
二、常见的流量控制技术和策略1. 滑动窗口机制滑动窗口机制是一种基于确认和反馈的流量控制技术。
发送方维护一个发送窗口，表示可连续发送的数据量。
接收方通过发送确认消息告知发送方当前窗口的大小，从而控制发送方的发送速率。
滑动窗口机制可以动态调整发送速率，根据网络的状况实时进行流量控制。
它可以灵活地适应网络的变化，并提供可靠的数据传输。
2. 拥塞控制拥塞控制是一种动态控制网络流量的策略，用于预防和处理网络拥塞。
它通过检测网络中的拥塞现象，并采取相应的措施来降低网络负载，以保持网络的可用性和性能。
常用的拥塞控制算法包括TCP的拥塞控制算法，如拥塞避免算法和拥塞恢复算法。
这些算法通过动态调整拥塞窗口大小和重传超时时间来控制发送速率，以便在网络拥塞时减少数据的丢失和延迟。
3. 优先级队列调度优先级队列调度是一种基于数据包优先级的流量控制技术。
它将数据包按照其重要性和优先级进行分类和调度，以保证重要数据的及时传输和处理。
优先级队列调度可以根据应用程序的需求和网络的状况，为不同类型的数据包分配不同的优先级和带宽，以实现有效的资源利用和优化网络性能。
网络化控制系统的几个主要问题及其分析
而被要求重发，如果该节点的数据在规定的 现场控制的网络控制系统来说造价太高， 点配置。
重发时间内仍然没有成功发送数据，则该数 包括OSI系统所有各层的总开销，对于网络
采用上述几个基本的降低网络负载的
据包被丢弃。这些现象都可视为数据包丢 控制系统的应用来说同样显得太高。
方法，将有利于控制系统的实时性要求，提
产生影响。这就需要通过调度来协调控制 （Message Collision）、信息吞吐量、分组尺寸
（作者单位 辽宁省沈阳职业技
网络。调度分为静态和动态调度。静态调度 （Packet Size）、网络利用率和一些确定界等。 术学院机械装备系学办）
新课程学习 159
过程中，传感器—控制器和控制器—执行器 的基本问题外，控制系统部件的工作模式， 而只有三层。这样既减少了无效数据的传
的时延，记为τsc和τca，合称为网络诱导时 时钟同步等问题始终贯穿于网络控制系统 输，也减少了编码解码的时间，从而提高了
延。而在大多数情况下，网络诱导时延是时 的分析、设计以及实现过程中，有时也会影 实时性。
失。闭环控制系统虽然对系统中结构和参数
4.控制网络通常可以选择低成本的桥 高NCS的控制性能。
的变化具有一定的鲁棒性，但不可避免地造 接器、路由选择器等实现和其它开放式网
参考文献：
成性能的下降，严重地将导致系统失稳，需 络系统的连接，这一点非常重要。
［1］邢江，关治洪.网络化控制系统的研
要寻找行之有效的解决方法。
关键词：网络化控制；网络延迟；通信约束；数据包丢失；信息调度
一、网络化控制系统研究目前存在的 指在系统运行前就规定了传输顺序，其传 对于控制系统，理想的控制网络至少必须满
主要问题
计算机网络控制技术的发展趋势
计算机网络控制技术的发展趋势近年来，随着计算机网络技术的飞速发展和应用范围的不断扩大，计算机网络控制技术也逐渐成为了学术研究和工业生产中的重要领域。
本文将从网络智能化、软件定义网络(SDN)和虚拟化网络等方面探讨计算机网络控制技术的发展趋势。
一、网络智能化网络智能化是指计算机网络通过引入人工智能(AI)、机器学习等技术，使网络系统自主感知、决策和优化，提高网络的性能和可靠性。
随着物联网(IoT)和大数据技术的广泛应用，计算机网络的规模和复杂性不断增加，传统的网络控制方式逐渐显得力不从心。
因此，网络智能化成为了当今计算机网络控制技术的重要研究方向之一。
网络智能化的发展趋势主要表现在以下几个方面：1. 自动化管理：网络管理和配置将越来越依赖于自动化技术。
通过引入机器学习和数据挖掘等算法，网络可以自动感知和调整自己的状态，实现自我优化和故障恢复。
2. 智能决策：网络中的各个节点和设备可以通过自学习、自适应等技术实现智能决策，根据实际情况灵活调整网络拓扑和路由策略，提高网络的性能和效率。
3. 多智能体系统：网络可以看作是一个多智能体系统，各个智能体通过协作和竞争实现网络的整体控制。
这种分布式的智能控制方式可以提高网络的鲁棒性和可靠性。
二、软件定义网络(SDN)软件定义网络(SDN)是一种新型的网络架构，将网络的控制平面与数据平面分离，通过集中控制器对网络进行全局管理和编程。
SDN技术的出现使得网络的配置和管理更加灵活和可扩展，提高了网络的可编程性和可管理性。
SDN的发展趋势主要表现在以下几个方面：1. 网络切片：SDN可以将网络划分为多个虚拟网络切片，每个切片都可以拥有独立的控制逻辑和资源管理策略，满足不同应用场景的需求。
网络切片技术将成为未来网络中的重要组成部分。
2. 功能虚拟化：SDN可以将网络设备的功能虚拟化，将网络功能（如防火墙、负载均衡等）从专用硬件上解耦出来，通过软件方式来实现。
这种虚拟化的方式可以提高网络的灵活性和可扩展性。
计算机网络的性能优化与控制
计算机网络的性能优化与控制一、引言计算机网络的性能优化与控制是网络工程师们需要关注的重要技术问题。
计算机网络系统是由若干个计算机组成的大型分布式计算系统，它具有分布性、异构性、并发性、动态性等特点。
网络性能优化包括网络响应速度、网络可靠性、网络吞吐量和数据传输速度等方面，而网络控制技术是为了保证网络的稳定性和安全性，防止网络拥塞和故障等问题。
二、网络性能优化网络性能优化的目标是提高网络的效能，提升用户体验。
下面将详细介绍网络性能优化的几个方面。
1. 网络响应速度优化网络响应速度是评价网络性能的主要指标之一。
其优化的方法包括：（1）尽量减少网络通信的次数和时间，减少网络数据传输的延迟，例如采用CDN技术，将网站静态资源分布到各地的服务器上，减少服务器与客户端的距离，缩小数据传输的时间和延迟。
（2）采用高速网络通信协议和设备，例如使用TCP/IP网络协议，使用高速交换机和路由器等。
（3）合理规划网络拓扑结构，采用分布式网络架构和负载均衡技术，使得每个网络节点承担相对均衡的网络请求。
2. 网络可靠性优化网络可靠性是指网络在正常或异常情况下，都能够提供稳定和连续的服务的能力。
其优化的方法包括：（1）采用“冗余设计”和备份技术，例如在关键节点增加备份设备，当主设备故障时，备份设备可以马上替代主设备，不影响网络的正常运行。
（2）采用负载均衡备份技术，例如采用基于DNS、IP层或应用层的负载均衡技术，将网络请求分配到多台服务器上，增强整个网络的可用性和可靠性。
3. 网络吞吐量优化网络吞吐量是指网络能够传输数据的容量。
其优化方法包括：（1）采用更高效的网络协议和设备，例如使用高速交换机和路由器等，采用IP协议的分包技术，提高网络数据传输的效率。
（2）优化网络拓扑结构和流量控制策略，例如采用网络SDN 技术和 QoS技术，将网络带宽按需分配，减少网络拥塞和负荷过重。
4. 数据传输速度优化网络传输速度是指在特定网络带宽下，数据在单位时间内能够传输的数量。
计算机控制技术的发展趋势
计算机控制技术的网络化、扁平化、智能化和综合化引言计算机控制技术系统是自动控制技术和计算机技术相结合的产物，利用计算机（通常称为工业控制计算机，简称工控机）来实现生产过程自动控制的系统，它由控制计算机本体（包括硬件、软件和网络结构）和控制对象两大部分组成。
随着计算机技术和现代控制理论的快速发展，计算机控制技术诞生并迅速蓬勃发展起来，其应用遍及国防、航空航天、工业、农业、医学等多种领域。
网络化现在，计算机技术和网络技术正在以迅猛的速度发展着，与此同时，各种层次的计算机网络在控制系统中的应用也越来越广泛，规模越来越大，控制系统的网络化时代渐渐到来。
除了集散控制系统外，现场总线控制系统也是计算机控制技术网络化下诞生的一个新的系统。
现场总线是顺应智能现场仪表而发展起来的一种开放型的数字通信技术，其发展的初衷是用数字通信代替一对一的I/O连接方式，把数字通信网络延伸到工业过程现场。
根据IEC和美国仪表协会ISA的定义，现场总线是连接智能现场设备和自动化系统的数字式、双向传输、多分支结构的通信网络，它的关键标志是能支持双向、多节点、总线式的全数字通信。
随着现场总线技术与智能仪表管控一体化(仪表调校、控制组态、诊断、报警、记录)的发展，这种开放型的工厂底层控制网络构造了新一代的网络集成式全分布计算机控制系统，即现场总线控制系统(简称FCS)。
传统的DCS系统由各种工作站通过局域网络连接而成，操作站和信息管理站完成系统的组态、监控和运行管理，现场测控站则完成生产过程信息的采集和控制。
DCS的主要问题是开放性差，分散不够，需要用大量的电缆传递信号。
FCS则突破了DCS系统中通信由专用网络的封闭系统来实现所造成的缺陷，把基于封闭、专用的解决方案变成了基于开放、通用标准化的解决方案，把集散系统结构变成了新型全分布式结构，把DCS控制站中基本且可独立的功能块彻底下放到现场智能仪表中去，从而构成虚拟控制站，更好地体现了DCS思想的精华。
公立医院财务管理计算机网络化流程控制
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变 更 新 增项 目单 价 的计 算 依 据 。
４ 明确 费 用范 围
明确招标方及投标方承担 的费用可认为是对招 标范 围的 补 充 说 明 ，但 这 对 投 标 方 报 价 以致 合 同 的执 行 均 有 很 大 的 影 响， 因为 对 费 用 的 说 明越 明确 ， 不 确 定 的 因 素越 少 ， 标 方 的 则 投 报价更有针对性 ， 对报价有更 明确的把握 ， 相关的风 险费、 包干 费等不确定费用减少。此类情况在建设工程 中尤其需注意 ， 由 于建设工程复杂， 报价涉及 的因素多， 除施工 图纸及工程量清单 外 ， 工现 场 环 境 、 围环 境 、 施 外 地质 、 劣气 候 、 可抗 力 等 均 可 恶 不 成 为影 响 报 价 的重 要 因素 ， 因此 招 标 方 需 明 确 以上 因素 的 费用 承担方， 以避 免投 标 方 由于 不 明确 费用 承 担 范 围而 多 报 费用 。
关联 、 列的医药管理系统 、 备管理系统 、 勤管理系统 、 并 设 后 基 建 管理 系 统 等 。
１ 医院财 务管理 网络化流 程控 制平 台的搭 建 ． ２
近年来，医院在信息技术的普及和应用方面发展较快， 但 仍 然存 在 一 些 方 面 的 网络 化 应 用 滞 后 于 医 院 发 展 对 信 息 技 术 的现实需求。比如医院管理会计 、 医疗服务项 目价格管理 、 医疗 保 险 管 理 方 面 的 网络 化 流 程 控 制 ， 已 明显 阻 碍 了 医 院财 务管 都 理 整 体 水 平 的进 一 步 提 高 。 我 院于 ２ ０ 底 将 医疗 项 目价 格 监 管 纳入 财 务管 理 体 系 ０７年 （ ｒ 管 理 之 前 一 直 由财 务 人 员 兼 管 ，０ ７年 底 在 财 务 处 下 单 ｉ ｆ格 ２０ 独设立价格管理 二级科室 ， 由专职管理人员进行医疗价格执行 的 监 督 管 理 ， 就 进 一 步 明确 了医 疗 价 格 监 管在 我 院财 务 经 济 这 管 理 中 的 重 要 地 位 ）２ １ ；０ ０年初 正 式 出 台 医 院 固 定 资 产 实 施 管 理 办 法 ， 确 将 固 定 资 产 作 为 一 个 专 项 系 统进 行 管 理 ， 时 将 明 同 管 理会 计 的方 法 普 遍 应 用 到 固定 资产 管 理 中 ， 转 了之 前 管 理 扭 会 计 为 企 业 所 专 有 的 管 理方 式 只 能 暗 中 操 作 的理 念 （ 括 固 定 包 资产 的购 入 、 用 、 旧 分 摊 计 入 使 用 科 室 成 本 以及 报 废 和 保 使 折 值 增 值 效 益 评 估 等 ， 形 式 和 内容 上基 本 与 企 业 财 务 会 计对 固 在 定 资产 的管 理 保 持 一致 ， 现 了 公 立 医 院在 固定 资 产 管 理方 式 实 上 的实 质 性 突 破） 。下 一 步 即将 纳 入 医 院 财 务 管 理 体系 的就 是 医 疗 保 险 管 理 （ 医疗 体制 改 革 中提 到我 国将 于 ２ １ 实 施 新 ０ ２年 全 民医 保 ， 医院 的医 疗 收 入将 主 要 涉 及 医 疗 保 险这 么个 庞 大 的 人群， 医疗 保 险 体 制 改革 的 内涵 和 运 转 方 式 不 可避 免 地 成 为 决
变 更 新 增项 目单 价 的计 算 依 据 。
４ 明确 费 用范 围
明确招标方及投标方承担 的费用可认为是对招 标范 围的 补 充 说 明 ，但 这 对 投 标 方 报 价 以致 合 同 的执 行 均 有 很 大 的 影 响， 因为 对 费 用 的 说 明越 明确 ， 不 确 定 的 因 素越 少 ， 标 方 的 则 投 报价更有针对性 ， 对报价有更 明确的把握 ， 相关的风 险费、 包干 费等不确定费用减少。此类情况在建设工程 中尤其需注意 ， 由 于建设工程复杂， 报价涉及 的因素多， 除施工 图纸及工程量清单 外 ， 工现 场 环 境 、 围环 境 、 施 外 地质 、 劣气 候 、 可抗 力 等 均 可 恶 不 成 为影 响 报 价 的重 要 因素 ， 因此 招 标 方 需 明 确 以上 因素 的 费用 承担方， 以避 免投 标 方 由于 不 明确 费用 承 担 范 围而 多 报 费用 。
关联 、 列的医药管理系统 、 备管理系统 、 勤管理系统 、 并 设 后 基 建 管理 系 统 等 。
１ 医院财 务管理 网络化流 程控 制平 台的搭 建 ． ２
近年来，医院在信息技术的普及和应用方面发展较快， 但 仍 然存 在 一 些 方 面 的 网络 化 应 用 滞 后 于 医 院 发 展 对 信 息 技 术 的现实需求。比如医院管理会计 、 医疗服务项 目价格管理 、 医疗 保 险 管 理 方 面 的 网络 化 流 程 控 制 ， 已 明显 阻 碍 了 医 院财 务管 都 理 整 体 水 平 的进 一 步 提 高 。 我 院于 ２ ０ 底 将 医疗 项 目价 格 监 管 纳入 财 务管 理 体 系 ０７年 （ ｒ 管 理 之 前 一 直 由财 务 人 员 兼 管 ，０ ７年 底 在 财 务 处 下 单 ｉ ｆ格 ２０ 独设立价格管理 二级科室 ， 由专职管理人员进行医疗价格执行 的 监 督 管 理 ， 就 进 一 步 明确 了医 疗 价 格 监 管在 我 院财 务 经 济 这 管 理 中 的 重 要 地 位 ）２ １ ；０ ０年初 正 式 出 台 医 院 固 定 资 产 实 施 管 理 办 法 ， 确 将 固 定 资 产 作 为 一 个 专 项 系 统进 行 管 理 ， 时 将 明 同 管 理会 计 的方 法 普 遍 应 用 到 固定 资产 管 理 中 ， 转 了之 前 管 理 扭 会 计 为 企 业 所 专 有 的 管 理方 式 只 能 暗 中 操 作 的理 念 （ 括 固 定 包 资产 的购 入 、 用 、 旧 分 摊 计 入 使 用 科 室 成 本 以及 报 废 和 保 使 折 值 增 值 效 益 评 估 等 ， 形 式 和 内容 上基 本 与 企 业 财 务 会 计对 固 在 定 资产 的管 理 保 持 一致 ， 现 了 公 立 医 院在 固定 资 产 管 理方 式 实 上 的实 质 性 突 破） 。下 一 步 即将 纳 入 医 院 财 务 管 理 体系 的就 是 医 疗 保 险 管 理 （ 医疗 体制 改 革 中提 到我 国将 于 ２ １ 实 施 新 ０ ２年 全 民医 保 ， 医院 的医 疗 收 入将 主 要 涉 及 医 疗 保 险这 么个 庞 大 的 人群， 医疗 保 险 体 制 改革 的 内涵 和 运 转 方 式 不 可避 免 地 成 为 决
计算机控制系统的发展综述
计算机控制系统的发展综述【摘要】在工程和科学领域，自动控制担负着重要的角色。
自动控制理论和技术的不断发展，为人们提供了获得动态系统最佳性能的方法，提高了生产效率，并使人们从繁重的体力劳动和大量重复性的手工操作中解放出来，本文讨论了计算机控制系统在工业控制上的应用及其发展趋势，加深了对计算机控制系统的理解。
【关键词】计算机控制系统;自动控制;发展趋势一、计算机控制系统的工作原理随着科学技术的进步，人们越来越多地用计算机来实现控制系统，因此，充分理解计算机控制系统是十分重要的。
我们可以把计算机控制系统看作是模拟控制系统的一种近似，但这种看法是相当贫乏的，因为它没有充分发挥计算机控制的潜力，最多只能获得与采用模拟控制时一样的控制效果。
计算机控制系统就是利用计算机（通常称为工业控制计算机，简称工业控制机）来实现生产过程自动控制的系统。
在计算机控制系统中，由于工业控制机的输入和输出是数字信号，因此需要有A/D和D/A转换器。
因此，从本质上看，计算机控制系统的工作原理可以归纳为3个步骤：①实时数据采集②实时控制决策③实时控制输出以上过程不断重复，使得整个系统按照一定的品质指标进行工作，并对被控量和设备本身的异常现象即使做出处理二、计算机控制系统的组成计算机控制系统由计算机（工业控制机）和生产过程两大部分组成。
工业控制机指按生产过程控制的特点和要求而设计的计算机，它包括硬件和软件两个组成部分。
生产过程包括被控对象和测量变送、执行机构、电气开关等装置，这些装置都有各种类型的标准产品，在设计计算机控制系统时，根据需要合理地选型即可。
三、计算机控制系统的发展概况1.开创时期（1955-1962）早期的计算机使用电子管，体积庞大，价格昂贵，可靠性差，只能从事一些操作指导和设定值控制。
2.直接数字控制时期（1962-1967）在这个时期，就是那件直接控制过程变量，完全取代了原来的模拟控制，因而称这样的控制为直接数字控制（DDC）。
计算机控制系统及发展趋势概述
计算机控制系统及发展趋势概述
计算机控制系统是指利用计算机技术和其它相关技术，对工业自动化过程进行控制和管理的系统。
计算机控制系统具有高度的自动化、灵活性和可靠性，广泛应用于各个领域。
随着计算机技术的不断发展，计算机控制系统也在不断改进和完善。
目前，计算机控制系统主要分为三类：PLC控制系统、DCS控制
系统和SCADA控制系统。
PLC控制系统主要用于工业自动化控制领域，DCS控制系统主要用于过程控制领域，SCADA控制系统则主要用于监
控和数据采集领域。
未来，计算机控制系统的发展趋势将会更加智能化、网络化和集成化。
智能化指的是系统将会具备更强的自适应性和自学习能力，能够更好地应对不同场景和复杂环境。
网络化则是指系统将会更加重视互联互通，实现资源共享和信息交互。
集成化则是指系统将会更加注重模块化设计和整体优化，实现各个模块之间的无缝衔接和协同工作。
总之，计算机控制系统是一个不断进步和发展的领域，未来将会发展出更多具有创新性和实用性的新技术和新应用。
- 1 -。
计算机控制系统的发展趋势？
计算机控制系统的发展趋势计算机控制系统随着计算机科学、自动控制理论、网络技术、检测技术的发展，在工业4.0 以及中国制造2025 计划的推动下，其发展趋势大致如下。
随着计算机技术和网络技术的不断发展，各种层次的计算机网络在控制系统中得到了广泛应用。
计算机控制系统的规模越来越大，其结构也发生了变化，经历了计算机集中控制系统、集散控制系统、现场总线控制系统，向着网络控制系统（Network Control System，NCS）发展。
网络控制系统的结构示意图如图所示。
在工业自动化向智能化的发展进程中，通信已成为关键问题之一，但由于多种类型现场总线标准并存，不同类型的现场总线设备均配有专用的通信协议，互相之间不能兼容，无法实现互操作和协同工作，无法实现信息的无缝集成。
使用者迫切需要统一的通信协议和网络。
因此，基于TCP/IP 的以太网进入工业控制领域并且得到了快速发展。
比如，惠普公司应用IEEE 1451.2 标准，生产的嵌入式以太网控制器具有10-Base 以太网接口，运行FTP/HTTP/TCP/UDP，应用于传感器、驱动器等现场设备。
再如，FF 提出的IEC 61158 标准中类型 e 所定义的HSE（High Speed Ethernet）协议，用高速以太网作为H2 的一种替代方案，选用100Mbit/s 速率的以太网的物理层、数据链路层协议，可以使用低价位的以太网芯片、支持电路、集线器、中继器和电缆。
国内浙大中控也推出了基于EPC（Ethernet for Process Control）的分布式网络控制系统，将Ethernet 直接应用于变送器、执行机构、现场控制器等现场设备间的通信。
网络化控制系统就是将控制系统的传感器、执行器和控制器等单元通过网络连接起来。
其中的网络是一个广义的范畴，包含了局域网、现场总线网、工业以太网、无线通信网络、Internet 等。
随着物联网概念的提出以及控制系统发展的需求，以无线通信模式为新特征的物联网控制系统，必将成为计算机控制系统的重要发展方向。
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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：
在计算机控制系统中有多种通信网络协议， 在计算机控制系统中有多种通信网络协议，包括目前应用最 广的局域网LAN的网络协议、各种DCS的通信协议、各种FCS LAN的网络协议 DCS的通信协议 广的局域网LAN的网络协议、各种DCS的通信协议、各种FCS 的通信协议、工业以太网以及串行通信总线的通信协议等。 的通信协议、工业以太网以及串行通信总线的通信协议等。 一般而言，控制网络为了提高实时性只采用了ISO/OSI七层 一般而言，控制网络为了提高实时性只采用了ISO/OSI七层 ISO/OSI 参考模型中的最低两层——物理层、数据链路层， ——物理层 参考模型中的最低两层——物理层、数据链路层，以及应用 层。 物理层主要涉及传输介质的电气特性、机械特性等一些物理 物理层主要涉及传输介质的电气特性、 性质。 性质。 数据链路层包括了两个子层：介质访问控制层（MAC） 数据链路层包括了两个子层：介质访问控制层（MAC）和逻 辑链路控制层（LLC）。 介质访问控制层主要功能包括： 辑链路控制层（LLC）。 介质访问控制层主要功能包括：控 制各主机访问通信介质，提供通信介质的复用机制； 制各主机访问通信介质，提供通信介质的复用机制；发送和 接收数据帧；比特流差错检测；寻址。 接收数据帧；比特流差错检测；寻址。逻辑链路控制层主要 功能包括：建立、维持和拆除链路连接；实现无差错传输。 功能包括：建立、维持和拆除链路连接；实现无差错传输。
（2）载波侦听多路访问(CSMA） 载波侦听多路访问(CSMA） (CSMA IEEE802.3以太网协议的MAC层采用载波监听多路访问 IEEE802.3以太网协议的MAC层采用载波监听多路访问 以太网协议的MAC Access）方式。 （ Carrier Sense Multiple Access）方式。 其工作原理是当某一结点要发送信息时， 其工作原理是当某一结点要发送信息时，首先要侦听网络中有 无其它结点正在发送信息，若没有则立即发送；否则， 无其它结点正在发送信息，若没有则立即发送；否则，等待一 段时间，直至信道空闲，开始发送。 段时间，直至信道空闲，开始发送。 由于传输线上不可避免的有时间的延迟， 由于传输线上不可避免的有时间的延迟，有可能多个站同时监 听到线上空闲并开始发送，从而导致冲突。因此， 听到线上空闲并开始发送，从而导致冲突。因此，当结点开始 发送信息时，该结点继续对网络检测一段时间， 发送信息时，该结点继续对网络检测一段时间，且把收到的信 息和自己发送的信息进行比较，若相同，则发送正常进行；若 息和自己发送的信息进行比较，若相同，则发送正常进行； 不同，说明由其它结点发送信息，引起混乱，应立即停止， 不同，说明由其它结点发送信息，引起混乱，应立即停止，等 待一个随机时间，再重复上述过程。 待一个随机时间，再重复上述过程。
响应时间和时延的确定性对控制网络是至关重要的。 响应时间和时延的确定性对控制网络是至关重要的。由于网络化 控制系统中的各个节点共用传输线路， 控制系统中的各个节点共用传输线路，在同一时间可能有多个设 备同时请求数据传输， 备同时请求数据传输，因此就必须采用某种介质访问控制方式来 协调设备访问介质的顺序。 协调设备访问介质的顺序。 节点对于网络的访问是由介质访问控制（MAC）协议来决定， 节点对于网络的访问是由介质访问控制（MAC）协议来决定， 分析各种网络控制系统的MAC协议， MAC协议 分析各种网络控制系统的MAC协议，可以定性和定量的分析网 络的时延和效率。 络的时延和效率。 在网络控制系统中，常用的介质访问控制协议主要有4 在网络控制系统中，常用的介质访问控制协议主要有4种：令牌 访问（包括令牌总线和令牌环）、载波监听多路访问（CSMA） ）、载波监听多路访问 访问（包括令牌总线和令牌环）、载波监听多路访问（CSMA） 及其改进协议、TDM协议 以及主从式访问。 协议， 及其改进协议、TDM协议，以及主从式访问。主从式介质访问 是在一个主设备和多个从设备之间通过循环查询、应答方式通信， 是在一个主设备和多个从设备之间通过循环查询、应答方式通信， 不存在通信的冲突，所以通信的时延是确定的， 不存在通信的冲突，所以通信的时延是确定的，主要由通信速率 和节点个数决定。 和节点个数决定。
τ = R ⋅ A ⋅ 2N
第九章 计算机网络化控制
1、网络化控制基础 2、主从式控制网络 3、集散控制系统 4、现场总线技术
9.1 网络化控制基础
1、概述 2、网络化控制的特殊问题 3、网络化控制的时延分析 4、网络化控制的时钟同步 5、网络化控制系统模型
1、概述
网络化控制系统（ Systems） 网络化控制系统（Network based Control Systems）广义上 定义为利用传输媒体把不同地点的多个独立的自动控制装置、 定义为利用传输媒体把不同地点的多个独立的自动控制装置、 计算机系统、现场设备等按照不同的拓扑结构， 计算机系统、现场设备等按照不同的拓扑结构，应用各种通 信方式连接起来的在网络环境下实现的控制系统。 信方式连接起来的在网络环境下实现的控制系统。从这个意 义上说，集散控制系统（DCS）、 ）、现场总线控制系统 义上说，集散控制系统（DCS）、现场总线控制系统 FBS）、PLC以及工业以太网等都属于网络控制系统 ）、PLC以及工业以太网等都属于网络控制系统。 （FBS）、PLC以及工业以太网等都属于网络控制系统。 网络化控制系统狭义上定义控制系统通过计算机通信网络将 传感器、 传感器、控制器和执行机构联系在一起构成反馈控制的控制 系统。 系统。
（1）令牌协议(Token Passing) 令牌协议(Token 基于令牌的传递协议有令牌环（802.3）和令牌总线（802.4）。 基于令牌的传递协议有令牌环（802.3）和令牌总线（802.4）。 令牌环适用于环形网络拓扑。令牌总线适用于总线网络拓扑， 令牌环适用于环形网络拓扑。令牌总线适用于总线网络拓扑， 其中的各节点按一定的逻辑顺序构成逻辑环。 其中的各节点按一定的逻辑顺序构成逻辑环。 令牌协议中令牌是控制标志，网络中只设一张令牌， 令牌协议中令牌是控制标志，网络中只设一张令牌，并依次沿 各结点传送。只有拥有令牌的节点才可得到网络的控制权， 各结点传送。只有拥有令牌的节点才可得到网络的控制权，向 网络发送消息。当该节点发送完成或时间到时， 网络发送消息。当该节点发送完成或时间到时，将令牌传给下 一个节点。 一个节点。 令牌网络工作时，令牌依次沿每个节点传送， 令牌网络工作时，令牌依次沿每个节点传送，使每个节点都有 平等发送信息的机会。当一个节点占令牌期间， 平等发送信息的机会。当一个节点占令牌期间，发送该节点信 息并置令牌为“ 状态，其它节点只能处于接收状态。 息并置令牌为“忙”状态，其它节点只能处于接收状态。当所 发信息绕环一周后，由发送节点清除， 令牌被置为“ 发信息绕环一周后，由发送节点清除，“忙”令牌被置为“空” 状态，绕环传送令牌。当下一结点要发送信息时， 状态，绕环传送令牌。当下一结点要发送信息时，则得到该令 同时将令牌由“ 状态置为“ 状态，并发送信息。 牌，同时将令牌由“空”状态置为“忙”状态，并发送信息。
为了实现计算机系统之间的互连，1977年国际标准化组织 为了实现计算机系统之间的互连，1977年国际标准化组织 (ISO)提出了开放系统互连参考模型 提出了开放系统互连参考模型OSI (ISO)提出了开放系统互连参考模型OSI ( Open System )。 Interconnection ／ Reference Model )。 OSI参考模型将数据传输过程分解为一系列功能元素， OSI参考模型将数据传输过程分解为一系列功能元素，把 参考模型将数据传输过程分解为一系列功能元素 相关的功能组合在一起称为层， 相关的功能组合在一起称为层，每一层完成一项通信子功 并且下层为上层提供服务。 OSI参考模型规定了七个 能，并且下层为上层提供服务。 OSI参考模型规定了七个 功能层，每层都使用它自己的协议。 功能层，每层都使用它自己的协议。
应用层(7) 表示层(6) 会话层(5) 传输层(4) 网络层(3) 链路层(2) 物理层(1) LLC子层 MAC子层 应用程序，如Email、FTP、Telnet、WWW 数据的表示，如编码、压缩、加密等 对话的控制、同步 分组排序、重装、确认 寻址、协议变换、拥塞避免和恢复 装帧、流量控制、检错纠错 介质访问控制 传输信号和介质的电气规范
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：
在计算机控制系统中有多种通信网络协议， 在计算机控制系统中有多种通信网络协议，包括目前应用最 广的局域网LAN的网络协议、各种DCS的通信协议、各种FCS LAN的网络协议 DCS的通信协议 广的局域网LAN的网络协议、各种DCS的通信协议、各种FCS 的通信协议、工业以太网以及串行通信总线的通信协议等。 的通信协议、工业以太网以及串行通信总线的通信协议等。 一般而言，控制网络为了提高实时性只采用了ISO/OSI七层 一般而言，控制网络为了提高实时性只采用了ISO/OSI七层 ISO/OSI 参考模型中的最低两层——物理层、数据链路层， ——物理层 参考模型中的最低两层——物理层、数据链路层，以及应用 层。 物理层主要涉及传输介质的电气特性、机械特性等一些物理 物理层主要涉及传输介质的电气特性、 性质。 性质。 数据链路层包括了两个子层：介质访问控制层（MAC） 数据链路层包括了两个子层：介质访问控制层（MAC）和逻 辑链路控制层（LLC）。 介质访问控制层主要功能包括： 辑链路控制层（LLC）。 介质访问控制层主要功能包括：控 制各主机访问通信介质，提供通信介质的复用机制； 制各主机访问通信介质，提供通信介质的复用机制；发送和 接收数据帧；比特流差错检测；寻址。 接收数据帧；比特流差错检测；寻址。逻辑链路控制层主要 功能包括：建立、维持和拆除链路连接；实现无差错传输。 功能包括：建立、维持和拆除链路连接；实现无差错传输。
（2）载波侦听多路访问(CSMA） 载波侦听多路访问(CSMA） (CSMA IEEE802.3以太网协议的MAC层采用载波监听多路访问 IEEE802.3以太网协议的MAC层采用载波监听多路访问 以太网协议的MAC Access）方式。 （ Carrier Sense Multiple Access）方式。 其工作原理是当某一结点要发送信息时， 其工作原理是当某一结点要发送信息时，首先要侦听网络中有 无其它结点正在发送信息，若没有则立即发送；否则， 无其它结点正在发送信息，若没有则立即发送；否则，等待一 段时间，直至信道空闲，开始发送。 段时间，直至信道空闲，开始发送。 由于传输线上不可避免的有时间的延迟， 由于传输线上不可避免的有时间的延迟，有可能多个站同时监 听到线上空闲并开始发送，从而导致冲突。因此， 听到线上空闲并开始发送，从而导致冲突。因此，当结点开始 发送信息时，该结点继续对网络检测一段时间， 发送信息时，该结点继续对网络检测一段时间，且把收到的信 息和自己发送的信息进行比较，若相同，则发送正常进行；若 息和自己发送的信息进行比较，若相同，则发送正常进行； 不同，说明由其它结点发送信息，引起混乱，应立即停止， 不同，说明由其它结点发送信息，引起混乱，应立即停止，等 待一个随机时间，再重复上述过程。 待一个随机时间，再重复上述过程。
响应时间和时延的确定性对控制网络是至关重要的。 响应时间和时延的确定性对控制网络是至关重要的。由于网络化 控制系统中的各个节点共用传输线路， 控制系统中的各个节点共用传输线路，在同一时间可能有多个设 备同时请求数据传输， 备同时请求数据传输，因此就必须采用某种介质访问控制方式来 协调设备访问介质的顺序。 协调设备访问介质的顺序。 节点对于网络的访问是由介质访问控制（MAC）协议来决定， 节点对于网络的访问是由介质访问控制（MAC）协议来决定， 分析各种网络控制系统的MAC协议， MAC协议 分析各种网络控制系统的MAC协议，可以定性和定量的分析网 络的时延和效率。 络的时延和效率。 在网络控制系统中，常用的介质访问控制协议主要有4 在网络控制系统中，常用的介质访问控制协议主要有4种：令牌 访问（包括令牌总线和令牌环）、载波监听多路访问（CSMA） ）、载波监听多路访问 访问（包括令牌总线和令牌环）、载波监听多路访问（CSMA） 及其改进协议、TDM协议 以及主从式访问。 协议， 及其改进协议、TDM协议，以及主从式访问。主从式介质访问 是在一个主设备和多个从设备之间通过循环查询、应答方式通信， 是在一个主设备和多个从设备之间通过循环查询、应答方式通信， 不存在通信的冲突，所以通信的时延是确定的， 不存在通信的冲突，所以通信的时延是确定的，主要由通信速率 和节点个数决定。 和节点个数决定。
τ = R ⋅ A ⋅ 2N
第九章 计算机网络化控制
1、网络化控制基础 2、主从式控制网络 3、集散控制系统 4、现场总线技术
9.1 网络化控制基础
1、概述 2、网络化控制的特殊问题 3、网络化控制的时延分析 4、网络化控制的时钟同步 5、网络化控制系统模型
1、概述
网络化控制系统（ Systems） 网络化控制系统（Network based Control Systems）广义上 定义为利用传输媒体把不同地点的多个独立的自动控制装置、 定义为利用传输媒体把不同地点的多个独立的自动控制装置、 计算机系统、现场设备等按照不同的拓扑结构， 计算机系统、现场设备等按照不同的拓扑结构，应用各种通 信方式连接起来的在网络环境下实现的控制系统。 信方式连接起来的在网络环境下实现的控制系统。从这个意 义上说，集散控制系统（DCS）、 ）、现场总线控制系统 义上说，集散控制系统（DCS）、现场总线控制系统 FBS）、PLC以及工业以太网等都属于网络控制系统 ）、PLC以及工业以太网等都属于网络控制系统。 （FBS）、PLC以及工业以太网等都属于网络控制系统。 网络化控制系统狭义上定义控制系统通过计算机通信网络将 传感器、 传感器、控制器和执行机构联系在一起构成反馈控制的控制 系统。 系统。
（1）令牌协议(Token Passing) 令牌协议(Token 基于令牌的传递协议有令牌环（802.3）和令牌总线（802.4）。 基于令牌的传递协议有令牌环（802.3）和令牌总线（802.4）。 令牌环适用于环形网络拓扑。令牌总线适用于总线网络拓扑， 令牌环适用于环形网络拓扑。令牌总线适用于总线网络拓扑， 其中的各节点按一定的逻辑顺序构成逻辑环。 其中的各节点按一定的逻辑顺序构成逻辑环。 令牌协议中令牌是控制标志，网络中只设一张令牌， 令牌协议中令牌是控制标志，网络中只设一张令牌，并依次沿 各结点传送。只有拥有令牌的节点才可得到网络的控制权， 各结点传送。只有拥有令牌的节点才可得到网络的控制权，向 网络发送消息。当该节点发送完成或时间到时， 网络发送消息。当该节点发送完成或时间到时，将令牌传给下 一个节点。 一个节点。 令牌网络工作时，令牌依次沿每个节点传送， 令牌网络工作时，令牌依次沿每个节点传送，使每个节点都有 平等发送信息的机会。当一个节点占令牌期间， 平等发送信息的机会。当一个节点占令牌期间，发送该节点信 息并置令牌为“ 状态，其它节点只能处于接收状态。 息并置令牌为“忙”状态，其它节点只能处于接收状态。当所 发信息绕环一周后，由发送节点清除， 令牌被置为“ 发信息绕环一周后，由发送节点清除，“忙”令牌被置为“空” 状态，绕环传送令牌。当下一结点要发送信息时， 状态，绕环传送令牌。当下一结点要发送信息时，则得到该令 同时将令牌由“ 状态置为“ 状态，并发送信息。 牌，同时将令牌由“空”状态置为“忙”状态，并发送信息。
为了实现计算机系统之间的互连，1977年国际标准化组织 为了实现计算机系统之间的互连，1977年国际标准化组织 (ISO)提出了开放系统互连参考模型 提出了开放系统互连参考模型OSI (ISO)提出了开放系统互连参考模型OSI ( Open System )。 Interconnection ／ Reference Model )。 OSI参考模型将数据传输过程分解为一系列功能元素， OSI参考模型将数据传输过程分解为一系列功能元素，把 参考模型将数据传输过程分解为一系列功能元素 相关的功能组合在一起称为层， 相关的功能组合在一起称为层，每一层完成一项通信子功 并且下层为上层提供服务。 OSI参考模型规定了七个 能，并且下层为上层提供服务。 OSI参考模型规定了七个 功能层，每层都使用它自己的协议。 功能层，每层都使用它自己的协议。
应用层(7) 表示层(6) 会话层(5) 传输层(4) 网络层(3) 链路层(2) 物理层(1) LLC子层 MAC子层 应用程序，如Email、FTP、Telnet、WWW 数据的表示，如编码、压缩、加密等 对话的控制、同步 分组排序、重装、确认 寻址、协议变换、拥塞避免和恢复 装帧、流量控制、检错纠错 介质访问控制 传输信号和介质的电气规范