第4讲 计算机控制系统与通信网络结构

1.计算机网络就是利用通信线路和通信设备将不同地理位置的、具有独立功能的多台计算机系统或共享设备互联起来，配以功能完善的网络软件，使之实现资源共享、互相通信和分布式处理的整个系统。

（第4页）2.通信功能资源共享（1）硬件资源共享（2）软件资源共享（3）数据资源共享（第5页）3.（1）面向终端的计算机通信网路特点：计算机为网络的中心和控制者，终端围绕中心计算机分布在各处，各终端通过通信线路共享主机的硬件和软件资源。

（2）计算机互联网阶段特点：是一个典型的以实现资源共享为目的的具有通信功能的多级系统。

其核心技术是分组交换技术。

（3）既有统一的网络体系结构、遵循国际标准化协议的标准计算机网络特点：开放系统互连参考模型，商业化标准是TCP/IP协议。

（4）网络互联与高速网络协议特点：采用高速网络技术，出现了综合业务数字网，网络多媒体和智能网络。

（第1页）4.局域网，城域网，广域网。

（第6页）5.（1）星状拓扑特点：星状拓扑是由中央节点和通过点对点通信链路接到中央结点的各个站点组成，星状拓扑的各节点间相互独立，每个节点均以一条独立的线路与中央结点相连。

（2）总线型拓扑特点：总线型拓扑结构采用单根传输线作为传输介质，所有节点都通过硬件接口直接连到这一公共传输介质上。

（3）环状拓扑特点：环状拓扑的网络有网络中若干中继器使用电缆通过点对点的链路首尾相连组成一个闭合环。

网络中各节点计算机通过一条通信线路连接起来，信息按一定方向从一个节点传输到下一个节点。

所有节点共享同一个环状信道，环上传输的任何数据都必须经过所有结点。

（4）树状拓扑特点：树状拓扑是一种分层结构，适用于分级管理控制系统，当站点发送时，根接受该信号，然后在广播发送到全网。

组网灵活，易于扩展。

故障隔离较容易。

（5）混合型拓扑特点：故障诊断和隔离较为方便，易于扩展，安装方便。

（6）网状拓扑特点：不受瓶颈问题和失效问题的影响，提供了冗余的线路。

（7）蜂窝状拓扑特点：这种拓扑结构不依赖于互连电缆，而是依赖于无线传输介质，这就避免了传统的布线限制，对移动设备的使用提供了便利条件，通过时是的一些不便布线的特殊场所的数据传输成为可能。

生产过程和计算机直接连接，并受计算机控制的 方式称为在线方式或联机方式；
生产过程不和计算机相连，且不受计算机控制， 而是靠人进行联系并做相应操作的方式称为离线方式 或脱机方式。
②实时：指信号的输入、计算和输出都要在一定的时 间范围内完成，亦即计算机对输入信息，以足够快的 速度进行控制，超出了这个时间，就失去了控制的时 机，控制也就失去了意义。
设备 口电路 作台
口电路
多路开关 A/D
D/A
多路开关
数字量输入数字量输出I/O 通道传感器及 变送器工
执行机构
业
对
象
信号检测
及变送
被控对象
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计算机控制系统的组成框图
第一章 绪 论
15
—计算机控制系统—
从本质上看，计算机控制系统的作用如下三个方面： ①实时数据采集：对来自测量变送装置的被控量
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第一章 绪 论
36
—计算机控制系统—
1-2-5 计算机控制系统的分类
现场总线控制系统 工作站 — 现场智能仪表-智能电磁流量计
结构模式为：“工作 站一现场总线智能仪 表”二层结构，降低 了成本，提高了可靠 性，并且在统一国际 标准下可实现真正的 开放式互连系统结构。
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第一章 绪 论
25
—计算机控制系统—
1-1-2 信号特点（7）
• 零阶保持器恢复信号的示意图
y
采样信号y(kT)
原信号y(t)
恢复信号yh(t)
t
2T 4T
6T
零阶保持器算式 yh(kT+t)=y(kT)
0≤t＜T, k=0, ±1,

这就要求自动化专业的学生通过本课程的学习掌握如 何利用计算机控制生产过程的基本概念,并基本掌握计 算机控制系统的分析设计与实现方法,计算机在工业过 程控制应用中的相关技术。
计算机控制系统
教材及参考书 《计算机工业控制》杨劲松 《现场总线控制》周明 《计算机控制系统》吴坚
中国电力出版社 中国电力出版社 武汉理工大学出版社
制造与自动化技术，能源技术，资源与环境技术 介入：课题申请指南，探索性强专题，以增强集成
创新能力和形成战略产品原型或技术系统为目标的 项目
2、学科地位与现实意义
(2)本课程在专业培养中的地位
“计算机控制系统”(计算机测控技术)是 自动化专业的一门主要专业课,课程涉及 面很广,知识集成度高,可以说其浓缩了自 动化专业的知识精华,在专业课程体系中 具有承上启下的作用，在专业课程体系 中起到中流砥柱的核心地位。
学好本课程的意义（2）
(2)知识体系：“计算机控制系统息[Information]

＋

控制[Control]；

＋

系统[System]！
（计算机是信息获取、处理、传输、利用、存储的重要手段 和工具）；
学好本课程的意义（3）
(3) 在专业培养中的地位：如前所述， “计算机控制系统”是自动化专业的一 门主要专业课,课程涉及面很广,知识集成 度高,可以说其浓缩了自动化专业的知识 精华,在专业课程体系中具有承上启下的 作用，在专业课程体系中起到中流砥柱 的核心地位。
计算机控制系统
(计算机测控技术)
1、课程体系结构与技术要点
前言
（1）计算机控制系统的理论、方法。
人机接口或 +
上一层控制器 -
信息控制

4.1 FTU单元简介
FTU功能性能要求
自检与自恢复功能 （1）FTU能检测自身设备故障，并在设备自身故障时及时告警。 （2）FTU一旦干扰造成死机，可以通过监视器重新复位系统恢 复正常运行。
远方控制闭锁与手动操作功能 在检修线路或开关时，相应的FTU应能具有远方控制闭锁的
功能，以确保操作安全，避免误操作造成的恶性事故。手动合 闸/跳闸按钮作为备用。
0 0 0 0 1 0 0
0 0 0 0 0 1 0
0 0 0 0 0 0 1
① 如果第i个节点的开关经历了超过整定值 的故障电流，则故障信息矩阵的第i行第i 列的元素置0；
② 反之，如果第i个节点的开关未经历超过 整定值的故障电流，则第i行第i列的元素 置1；
③ 故障信息矩阵的其它元素均置0。
故障区段判断—矩阵算法
功能：
数据采集与处理、监控、保护、远动通信
4.1 FTU单元简介
FTU功能性能要求
✓遥信功能 ✓遥控功能 ✓对时功能 ✓事故记录 ✓自检和自恢复功能 ✓远程通信功能 ✓具有良好的维修性
✓遥测功能 ✓统计功能 ✓时间顺序记录 ✓定值远方修改和召唤定值 ✓远方控制闭锁与手动操作功能 ✓抗恶略环境 ✓可靠的电源
4.1 FTU单元简介
FTU功能性能要求
具有良好的维修性 FTU安放于分段开关处，因此当FTU故障时必须能够不停电
检修，否则会造成大面积停电。
可靠的电源 当故障或其他原因导致电路停电时，FTU应保持有工作电源，
需要FTU上报的故障信息进行故障区段判断。此外，在恢复线路 供电时，也需要可靠的操作电源。
遥信功能 1、采集线路的电压、开关经历的负荷电流和有功功率、无
功功率等模拟量。 2、采集功能要能适应输入电流较大的动态变化范围。 3、对于测量故障电流一般采用全波或者半波傅氏算法，正