华中科技大学：《计算机分散控制系统》课程教学资源（PPT课件）第五章 分散控制系统的通信

《计算机分散控制糸统》 第五章 分散控制系统的通信 能瀑与动力工程学院 2021/2/22

《计算机分散控制系统》 能 源 与 动 力 工 程 学 院 School of Energy & Power Engineering 2021/2/22 1 分散控制系统的通信 第五章

《计算机分散控制糸统》 第一节数据通信 、通信的含义 所谓通信,就是指采用某种特定的方法,通 过某种介质(如传输线)或渠道将信息从一处 传送到另一处的过程。由此可见,通信的含义 十分广泛,且对于不同的应用、不同的通信手 段,将会有不同的通信形式与类型。 能瀑与动力工程学院 2021/2/22

《计算机分散控制系统》 能 源 与 动 力 工 程 学 院 School of Energy & Power Engineering 2021/2/22 2 所谓通信，就是指采用某种特定的方法，通 过某种介质（如传输线）或渠道将信息从一处 传送到另一处的过程。由此可见，通信的含义 十分广泛，且对于不同的应用、不同的通信手 段，将会有不同的通信形式与类型。 第一节 数据通信 一、通信的含义

《计算机分散控制糸统》 二、通信的类型 存在两大类通信方式:非电通信和电通信。 其中电通信在工业过程中的应用极为普通,它 可分为三种类型: 1.模拟通信:是以模拟信号传输信息的通信方式 例如:在常规控制系统中采用的0~10mA 或4~20mA或0~5V的模拟电信号。 2.数字通信:是将模似电信号转换为数字信号后,再进 行传输的通信方式 例如:AD转换器与CPU之间的信息传输 能瀑与动力工程学院 2021/2/22

《计算机分散控制系统》 能 源 与 动 力 工 程 学 院 School of Energy & Power Engineering 2021/2/22 3 二、通信的类型 存在两大类通信方式：非电通信和电通信。 其中电通信在工业过程中的应用极为普通，它 可分为三种类型： 1．模拟通信：是以模拟信号传输信息的通信方式。 例如：在常规控制系统中采用的010mA 或420mA或05V的模拟电信号。 2．数字通信：是将模似电信号转换为数字信号后，再进 行传输的通信方式。 例如：A/D转换器与CPU之间的信息传输

《计算机分散控制糸统》 3.数据通信:是一种通过计算机或其它数字装置与通信 线路相结合,实现对数据信息(具有一定 编码、格式和位长要求的数字信息)的传 输、转换、存储和处理的通信技术 例如:计算机与计算机之间的交换信息都 是数据信息。 数据通信与数字通信的不同之处是: 数字通信的信息源发出的是模拟信号; 数据通信的信息源发出的是数字信息。 数据通信是本章讨论的主题 能瀑与动力工程学院 2021/2/22

《计算机分散控制系统》 能 源 与 动 力 工 程 学 院 School of Energy & Power Engineering 2021/2/22 4 3．数据通信：是一种通过计算机或其它数字装置与通信 线路相结合，实现对数据信息（具有一定 编码、格式和位长要求的数字信息）的传 输、转换、存储和处理的通信技术。 例如：计算机与计算机之间的交换信息都 是数据信息。 数据通信与数字通信的不同之处是： 数字通信的信息源发出的是模拟信号； 数据通信的信息源发出的是数字信息。 数据通信是本章讨论的主题

《计算机分散控制糸统》 、数据通信系统的组成: 个最基本的通信系统,是由信息源、发送装置/接收 装置、信道、通信控制部件、信息宿等部分组成,如图所示: 信息源 通信 收发装置 收发装置 通信 信息源 或 控制k 或 或 控制k或 信息宿 部件 调制解调器 调制解调器 部件 信息宿 信息源通信控制部件是信道是信收/发装置(调制信息宿 是将要通信数据处理子息传输通解调器)是一个是通过 被传输系统,负责实现道,它包以信息的发送、传输已 (发送)计算机内部代码括传输介收集、分配和转收到的 的数据与通信编码之间质(线路)贮为目的的数据数据信 信息;的转换,以及网和有关的传输子系统,它 络控制方式、同中间通信只负责保证数据 步方式、差错控设备, 准确无误的传送, 制和通信软件的 不涉及对数据信 选择与执行 息的加工处理; 能瀑与动力工程学院 2021/2/22

《计算机分散控制系统》 能 源 与 动 力 工 程 学 院 School of Energy & Power Engineering 2021/2/22 5 一个最基本的通信系统，是由信息源、发送装置/接收 装置、信道、通信控制部件、信息宿等部分组成，如图所示： 三、数据通信系统的组成： 信息源 或 信息宿 信息源 或 信息宿 通信 控制 部件 通信 控制 部件 收发装置 或 调制解调器 收发装置 或 调制解调器 通信控制部件是 通信数据处理子 系统，负责实现 计算机内部代码 与通信编码之间 的转换，以及网 络控制方式、同 步方式、差错控 制和通信软件的 选择与执行。 信息源 是将要 被传输 (发送) 的数据 信息； 信息宿 是通过 传输已 收到的 数据信 息； 信道是信 息传输通 道，它包 括传输介 质（线路） 和有关的 中间通信 设备， 收/发装置（调制 解调器）是一个 以信息的发送、 收集、分配和转 贮为目的的数据 传输子系统，它 只负责保证数据 准确无误的传送， 不涉及对数据信 息的加工处理；

《计算机分散控制糸统》 四、数据通信方式 根据不同的分类方法加以说明 (一)按数据位的传送方式分,有: 1.并行通信方式:将一个二进制数据的所有位同时传送 发送装置 的方式,如图所示。 特点:传送速度快,线路成本高。 只适用于近距离的数据通信。 接收装置 2.串行通信方式:将一个二进制数据逐位顺序传送的方式, 如图所示 0010100特点:线路投资省,传输速度比并行通信的 速度慢。 适用于长距离传送。 能瀑与动力工程学院 2021/2/22

《计算机分散控制系统》 能 源 与 动 力 工 程 学 院 School of Energy & Power Engineering 2021/2/22 6 根据不同的分类方法加以说明。 四、数据通信方式 特点：线路投资省，传输速度比并行通信的 速度慢。 （一）按数据位的传送方式分，有： 1．并行通信方式：将一个二进制数据的所有位同时传送 的方式，如图所示。 特点：传送速度快，线路成本高。 发 送 装 置 接 收 装 置 1 0 0 1 0 1 0 0 2．串行通信方式：将一个二进制数据逐位顺序传送的方式， 如图所示。 发 送 装 置 接 收 装 置 1 0 0 1 0 1 0 0 只适用于近距离的数据通信。 适用于长距离传送

《计算机分散控制糸统》 (二)按信息的传送方向分,有: 1.单工( Simplex)通信方式:只允许信息沿一个方向 (而不能作反向)传输。如图所示。 A|发送装置 接收装置B 2.半双工( Halfduplex)通信方式:允许信息在两个方 向上传输,但在同一时刻只限于一个方向的传输,如图所示。 发送装置 接收装置 A 接收装置 B 发送装置 3.全双工( Full duplex)通信方式。允许信息同时在两 个方向上进行传输,如图所示。 发送装置 接收装置 A B 接收装置 发送装置 能瀑与动力工程学院 2021/2/22

《计算机分散控制系统》 能 源 与 动 力 工 程 学 院 School of Energy & Power Engineering 2021/2/22 7 （二）按信息的传送方向分，有： A 发送装置 接收装置 B 发送装置 接收装置 接收装置 发送装置 A B 发送装置 接收装置 接收装置 发送装置 A B 2．半双工（Half duplex）通信方式：允许信息在两个方 向上传输，但在同一时刻只限于一个方向的传输，如图所示。 3．全双工（Full duplex）通信方式。允许信息同时在两 个方向上进行传输，如图所示。 1．单工（Simplex）通信方式：只允许信息沿一个方向 （而不能作反向）传输。如图所示

《计算机分散控制糸统》 (三)按连接方式分,有: 1.总线连接的通信方式:将两台计算机的总线通过缓 冲转换器直接相连。如图所示 计算机 算 机 2.调制解调连接的通信方式:将计算机输出数据经并 /串转换后进行调制,然后在双芯传送线上发送;而接收端 对收到的信息进行解调,然后经串/并转换使数据复原,如 图所示。 通调 调通 管 机 控|解 制调 调制 机 能瀑与动力工程学院 2021/2/22

《计算机分散控制系统》 能 源 与 动 力 工 程 学 院 School of Energy & Power Engineering 2021/2/22 8 2．调制/解调连接的通信方式：将计算机输出数据经并 /串转换后进行调制，然后在双芯传送线上发送；而接收端 对收到的信息进行解调，然后经串/并转换使数据复原，如 图所示。 （三）按连接方式分，有： 1．总线连接的通信方式：将两台计算机的总线通过缓 冲转换器直接相连。如图所示。 计 算 机 计 算 机 计 算 机 计 算 机 通 信 控 制 调 制 解 调 通 信 控 制 调 制 解 调

《计算机分散控制糸统》 3.过程JO连接的通信方式:利用计算机的输入输出接 口的功能传送数据的,如图所示 接 接 算 机 机 4.高速数据通道连接的通信方式:采用二进制串行高速 传送的方式,它在高速数据通信指挥器的控制下,对要通信 的计算机内存进行直接存储器存取( Direct Memory Access 简称DMA)操作,实现数据通信,如图所示 计算机 计算机 高速通道接口 高速通道接口 高速数据通道 能瀑与动力工程学院 2021/2/22

《计算机分散控制系统》 能 源 与 动 力 工 程 学 院 School of Energy & Power Engineering 2021/2/22 9 计 算 机 计 算 机 I/O 接 口 I/O 接 口 3．过程I/O连接的通信方式：利用计算机的输入/输出接 口的功能传送数据的，如图所示。 计算机 计算机 高速通道接口 高速通道接口 ………… 高 速 数 据 通 道 4．高速数据通道连接的通信方式：采用二进制串行高速 传送的方式，它在高速数据通信指挥器的控制下，对要通信 的计算机内存进行直接存储器存取（Direct Memory Access 简称DMA）操作，实现数据通信，如图所示

《计算机分散控制糸统》 五、数据传输原理 在分散控制系统中,各功能站处理的信号均 为二进制数据信息,这些由“0”和“1”组成的 数据信息,最普通且最简单的方法是用一系列电 脉冲信号来表示。 具有固有频带且未经任何处理的原始电脉冲信 号,称为:“基带信号 在数据信息的传输有两种基本形式: 1、基带传输,即直接利用基带信号进行传输; 2、频带传输,即将基带信号用交流或脉冲信号调制 后再传输。 能瀑与动力工程学院 2021/2/22

《计算机分散控制系统》 能 源 与 动 力 工 程 学 院 School of Energy & Power Engineering 2021/2/22 10 在数据信息的传输有两种基本形式： 五、数据传输原理 在分散控制系统中，各功能站处理的信号均 为二进制数据信息，这些由 “0” 和“1”组成的 数据信息，最普通且最简单的方法是用一系列电 脉冲信号来表示。 具有固有频带且未经任何处理的原始电脉冲信 号，称为：“基带信号”。 1、基带传输，即直接利用基带信号进行传输； 2、频带传输，即将基带信号用交流或脉冲信号调制 后再传输