页数：31页文件大小：2.12 MB来源： 工控组态软件及应用ppt课件
本课件为课程首章，先以典型工业组态监控系统实例建立整体印象，再拆解系统的层次结构与硬件组成，逐项讲解串口通信、板卡通信、现场总线、工业以太网与无线通信等主流通信方式，最后归纳监控系统软件的特点与三种监控模式。
本页为《工控组态软件及应用》课程封面，标示课程名称与授课主题。
第1章 工业组态监控系统概述。
1.1 工业组态监控系统举例：本章由典型的工业组态监控系统实例入手，说明组态监控系统在工业现场中的实际应用形态。
1.2 组态监控系统的结构组成，主要讲解两部分内容：
工业组态监控系统包括监控计算机、现场测控装置、通信与网络及监控软件等部分组成。
监控计算机包括工业控制机、服务器、操作站等各类监控与管理计算机。
现场控制设备是组态监控系统的组成部分之一，承担现场信号的采集与控制命令的执行。
组态监控系统常见通信方式包括串口通信、板卡设备通信、现场总线、工业以太网以及无线通信、企业信息网等方式。
（1）串口通信接口：串行通信接口按电气标准及协议包括 RS-232-C、RS-422、RS485、USB 等。
（2）板卡设备通信：板卡是常见监控系统的采集和执行终端，基于系统总线技术的测控板卡有多种类型。系统总线有 ISA 总线、PCI 总线、面向仪器系统的 PXI 常用内部总线，及 AT96 总线、VME 总线、CompactPCI 总线、AdvancedTCA 标准、PC/104 与 PC/104-PLUS 等工控机总线。
（3）现场总线：现场总线是连接现场设备的串行数字通信网络。
几种典型的现场总线：
基金会现场总线（FF，Foundation Fieldbus）：以美国 Fisher-Rousemount 公司为首、联合横河、ABB、西门子、英维斯等 80 家公司制定的 ISP 协议，与以 Honeywell 公司为首、联合欧洲等地 150 余家家公司制定的 WorldFIP 协议于 1994 年 9 月合并而成，在过程自动化领域得到了广泛的应用。
Lon works：由美国 Echelon 公司推出，并由 Motorola、Toshiba 公司共同倡导。它采用 ISO/OSI 模型的全部 7 层通信协议，采用面向对象的设计方法，通过网络变量把网络通信设计简化为参数设置。支持双绞线、同轴电缆、光缆和红外线等多种通信介质，通信速率从 300bit/s 至 1.5M/s 不等，直接通信距离可达 2700m（78Kbit/s），被誉为通用控制网络，广泛应用于楼宇自动化、家庭自动化、保安系统、办公设备、交通运输、工业过程控制等行业。
Profibus：德国标准和欧洲标准的现场总线标准，由 PROFIBUS-DP、PROFIBUS-FMS、PROFIBUS-PA 系列组成。
PROFIBUS 支持主-从系统，传输速率为 9.6Kbit/s 至 12Mbit/s；最大传输距离在 9.6Kbit/s 下为 1200m，在 12Mbit/s 下为 200m，可采用中继器延长至 10km；传输介质为双绞线或者光缆，最多可挂接 127 个站点。
CAN 总线：CAN（Controller Area Network）即控制器局域网，可以归属于工业现场总线的范畴，通常称为 CAN bus，是目前国际上应用最广泛的开放式现场总线之一。
图示为 CAN 总线在汽车舒适系统中的应用：仪表单元、车身中央控制单元、前门单元、后门单元、空调单元、前座单元、顶窗单元、后窗单元等通过 CAN 与 LIN 网络互联，电机、加热器、灯具与控制面板作为节点接入，其中舒适系统 CAN 与数据传输 CAN 分别组网。
（4）工业以太网：应用于工业控制系统中的以太网技术。
工业以太网与 OSI 互连参考模型的分层对照图：现场总线与以太网分别对应设备层、控制层、信息层等不同层次。
工业以太网需要解决的问题：
① 通信实时性问题：冲突检测的载波监听多路访问（CSMA/CD）的访问控制方式下，一条总线上挂接的多个节点采用平等竞争的方式争用总线，还会出现几个节点同时发送而发生冲突的可能性，以太网技术难以满足控制系统要求准确定时通信的实时性要求。
② 对环境的适应性与可靠性问题：在产品设计时要特别注重材质、元器件的选择，使产品在强度、温度、湿度、振动、干扰、辐射等环境参数方面满足工业现场的要求，还要考虑工业环境下的安装要求，例如采用 DIN 导轨式安装等。
③ 总线供电 ④ 本质安全
4）实现的关键技术：工业通信的实时性；增加带宽；采用交换式集线器；使用全双工通信模式；采用虚拟局域网（VLAN）技术。
（5）无线通信：无线通信是组态监控系统常见通信方式之一，适用于布线困难或移动设备的监控场合。
监控系统软件不同于一般的软件，监控软件的功能和指标要求更高，具有开放性、实时性、多任务性、功能多样性、人机界面友好、网络化、稳定可靠、故障率低等特点。其中人机界面有友好的画面，信息量丰富，有动画、报警和报表等形式，操作使用方便。
1.3 工业组态监控系统软件。
监控系统软件主要包括系统软件、应用软件和应用软件开发环境。
1.4 工业组态监控系统监控模式。组态监控系统监控模式包括：
集中式监控系统：由一台监控计算机集中完成数据采集、监控与管理功能，结构简单，适用于规模较小的系统。
C/S 模式监控系统：采用客户/服务器（Client/Server）结构，由服务器承担数据管理与处理，客户机承担人机交互。
B/S 模式监控系统：采用浏览器/服务器（Browser/Server）结构，用户通过浏览器即可实现远程监控，客户端免安装、易于维护。
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