水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控技術(shù)教案

1、教 案20172018學(xué)年第一學(xué)期課程名稱 水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控技術(shù) 課程學(xué)時(shí) 28 開課系部 水利系 教 研 室 水電站動(dòng)力設(shè)備 授課班級(jí) 水動(dòng)1531 主講教師 曹彧徽 職 稱 助教 福建水利電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院教務(wù)處制教案首頁(yè)課程名稱水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控技術(shù)課程代碼總學(xué)時(shí)數(shù)學(xué)分課程類型公共課 R專業(yè)課R必修課 選修課考核方式考試 R考查 其它： 課程總體目標(biāo)要求學(xué)生在掌握計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)的前提下掌握水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的類型及特點(diǎn)，理解計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集與處理，重點(diǎn)掌握微機(jī)現(xiàn)地自動(dòng)控制裝置教材教材名稱水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控技術(shù)主 編黃少敏出 版 社中國(guó)電力出版社出版時(shí)間2008參考書1教材名稱主編出

2、版社及出版時(shí)間2教材名稱主編出版社及出版時(shí)間其它教學(xué)資源12課題(內(nèi)容)緒論授課地點(diǎn)授課時(shí)間授課課時(shí)2教學(xué)目標(biāo)1、 了解電力電能生產(chǎn)、輸送、銷售的幾個(gè)特點(diǎn)2、 水電站監(jiān)控系統(tǒng)的復(fù)雜性教學(xué)重點(diǎn)實(shí)現(xiàn)水電站優(yōu)化運(yùn)行該如何做教學(xué)難點(diǎn)水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控技術(shù)的應(yīng)用教學(xué)方法 講授法，通過(guò)對(duì)水電站監(jiān)控系統(tǒng)的概略的介紹，讓同學(xué)了解水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)所起到的重要作用教學(xué)手段教學(xué)內(nèi)容一、電力電能生產(chǎn)、輸送、銷售的幾個(gè)特點(diǎn)：1. 電網(wǎng)的總?cè)萘看?. 各區(qū)域網(wǎng)間的橫向聯(lián)系越來(lái)越多，電能的輸送線路長(zhǎng)3. 電能生產(chǎn)方式多樣化4. 對(duì)可靠性、穩(wěn)定性和電能質(zhì)量提出更高要求二、使用計(jì)算機(jī)監(jiān)控技術(shù)的目的：提高水電站自動(dòng)化水平三、水

3、電站監(jiān)控系統(tǒng)的復(fù)雜性1. 發(fā)電計(jì)劃取決于水情及水庫(kù)的調(diào)度計(jì)劃2. 大中型水電站在電力系統(tǒng)中承擔(dān)峰荷和腰荷3. 作為電力系統(tǒng)頻率控制任務(wù)的主要電站4. 電力系統(tǒng)故障時(shí)的重要后備從以上四點(diǎn)可以看出水電站運(yùn)行的特點(diǎn)是：一天之內(nèi)機(jī)組運(yùn)行方式頻繁變化，并且要求達(dá)到很高的調(diào)節(jié)品質(zhì)（regulation quality）（對(duì)模擬量控制系統(tǒng)工作質(zhì)量的一種評(píng)價(jià)。根據(jù)熱力生產(chǎn)過(guò)程的要求，評(píng)價(jià)調(diào)節(jié)品質(zhì)主要有穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性和快速性三個(gè)指標(biāo)）。因此必須通過(guò)完善各種自動(dòng)化元件，達(dá)到全盤優(yōu)化運(yùn)行調(diào)度。發(fā)展各種可靠性高的自動(dòng)控制、自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置，加強(qiáng)水電站的水情預(yù)報(bào)以及與外部的通訊聯(lián)系，發(fā)展各種可編程序控制器，以提高水電站的自

4、動(dòng)化水平、調(diào)節(jié)品質(zhì)和安全程度，逐步將優(yōu)化過(guò)的調(diào)度命令，全盤自動(dòng)化地實(shí)時(shí)付諸執(zhí)行。四、基于以上條件實(shí)現(xiàn)水電站優(yōu)化運(yùn)行應(yīng)該如何做？1. 實(shí)現(xiàn)站級(jí)自動(dòng)化2. 實(shí)現(xiàn)能與水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度計(jì)劃相協(xié)調(diào)的優(yōu)化控制考慮本水電站的運(yùn)行要求，也要考慮梯級(jí)水電站或跨流域水電站的運(yùn)行方式對(duì)本電站的影響而傳統(tǒng)的自動(dòng)控制技術(shù)無(wú)法實(shí)現(xiàn)這些要求五、水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控技術(shù)的應(yīng)用l 計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)是傳統(tǒng)的自動(dòng)控制技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物l 計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展經(jīng)歷了人工監(jiān)控、電話調(diào)度和遠(yuǎn)動(dòng)化（遠(yuǎn)動(dòng)化就是在遠(yuǎn)離水電站的控制中心實(shí)現(xiàn)水電站運(yùn)行的自動(dòng)控制操作功能，水電廠實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)動(dòng)化后，不僅能節(jié)省大量運(yùn)行人員，提高水電廠的經(jīng)濟(jì)效益）直到以計(jì)算

5、機(jī)為核心、以現(xiàn)代數(shù)據(jù)通信為基礎(chǔ)的計(jì)算機(jī)監(jiān)控六、水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)1. 提高水電站運(yùn)行的可靠性2. 提高水電站的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平3. 提高勞動(dòng)生產(chǎn)率七、基本名詞解釋1. 信息：認(rèn)識(shí)主體所感知或所表達(dá)的事物運(yùn)動(dòng)及其變化方式的形式、內(nèi)容和效用信息處理：信息的收集、加工、存儲(chǔ)、傳遞、施用2. 電磁干擾：電磁兼容性（EMC，Electro Magnetic Compatibility）是指電器、電子產(chǎn)品能在規(guī)定的電磁環(huán)境中正常工作，并不對(duì)該環(huán)境中其他產(chǎn)品產(chǎn)生過(guò)量的電磁干擾（EMI，Electro-Magnetic Interference）。這里包含著兩個(gè)方面的要求：其一是要求產(chǎn)品對(duì)外界的電磁干擾具

6、有一定的承受能力；其二是要求產(chǎn)品在正常運(yùn)行過(guò)程中，該產(chǎn)品對(duì)周圍環(huán)境產(chǎn)生的電磁干擾不能超過(guò)一定的限度。開課之前跟學(xué)生問(wèn)好，教育學(xué)生懂得禮儀。通過(guò)講解水電站監(jiān)控系統(tǒng)的復(fù)雜性引出將來(lái)同學(xué)們?cè)谒娬竟ぷ鞯闹匾栽敿?xì)介紹這門課程的重要性和難度，介紹水電站控制技術(shù)越來(lái)越先進(jìn)的原因。并說(shuō)明現(xiàn)代水電站對(duì)工作人員的技術(shù)要求越來(lái)越高，鼓勵(lì)同學(xué)們力爭(zhēng)上游，用心學(xué)習(xí)。通過(guò)講解水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)說(shuō)明使用計(jì)算機(jī)作為監(jiān)控系統(tǒng)核心的必然趨勢(shì)。板書設(shè)計(jì)小結(jié)1、 水電站生產(chǎn)過(guò)程的特點(diǎn)2、 水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控技術(shù)的應(yīng)用3、 水電站應(yīng)用計(jì)算機(jī)監(jiān)控技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)作業(yè)/實(shí)踐項(xiàng)目1、 水電站生產(chǎn)過(guò)程有何特點(diǎn)？2、 水電站監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展經(jīng)

7、歷了哪幾個(gè)階段？目前處于哪個(gè)階段？課題(內(nèi)容)計(jì)算機(jī)網(wǎng)路基礎(chǔ)知識(shí)與計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)類型授課地點(diǎn)授課時(shí)間授課課時(shí)2教學(xué)目標(biāo)1、 了解計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及其組成2、 掌握計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)的定義和作用教學(xué)重點(diǎn)計(jì)算機(jī)組網(wǎng)的目的及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類教學(xué)難點(diǎn)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)教學(xué)方法1、 通過(guò)對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)的介紹讓學(xué)生了解計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的組成和功能及其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)2、 通過(guò)對(duì)計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)的介紹讓學(xué)生掌握各種操作系統(tǒng)的特點(diǎn)和用途教學(xué)手段教學(xué)內(nèi)容第一節(jié) 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述一、 什么是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是利用通信設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)軟件，把地理位置分散而功能獨(dú)立的多個(gè)計(jì)算機(jī)（及其他智能設(shè)備）以相互共享資源和進(jìn)行信息傳

8、遞為目的的連接起來(lái)的一個(gè)系統(tǒng)二、 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的組成部分l 若干個(gè)主機(jī)：用來(lái)向用戶提供信息服務(wù)l 一個(gè)通信子網(wǎng)：由一些通信鏈路和節(jié)點(diǎn)交換機(jī)組成，用于進(jìn)行數(shù)據(jù)通信l 一系列的通信協(xié)議及相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)軟件：通信協(xié)議是為了確保計(jì)算機(jī)之間能進(jìn)行互聯(lián)并盡可能少的發(fā)生信息交換錯(cuò)誤而制定的一組規(guī)則或標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)通信協(xié)議的軟件（及硬件）是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)不可缺少的組成部分。開放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型（OSI/RM）美國(guó)國(guó)防部的TCP/IP協(xié)議系列（Internet網(wǎng)采用）三、 計(jì)算機(jī)組網(wǎng)的目的1、 數(shù)據(jù)通信2、 對(duì)地域分散的業(yè)務(wù)部門提供實(shí)時(shí)集中控制3、 資源共享4、 實(shí)現(xiàn)分布式信息處理5、 提高計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的可靠性和可用性 四、計(jì)

9、算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類 1、有線網(wǎng)和無(wú)線網(wǎng) 2、星型網(wǎng)，總線網(wǎng)，環(huán)形網(wǎng) 3、TCP/IP網(wǎng)，SAN網(wǎng)，IPX網(wǎng) 4、局域網(wǎng)LAN，廣域網(wǎng)WAN，城域網(wǎng)MAN第二節(jié) 計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)類型 一、 什么是操作系統(tǒng)？操作系統(tǒng)（OS）是計(jì)算機(jī)中最重要的一種系統(tǒng)軟件，是一些程序模塊的集合，它們能以盡量有效、合理的方式組織和管理計(jì)算機(jī)的軟硬件資源，合理地安排計(jì)算機(jī)的工作流程，控制和支持應(yīng)用程序的運(yùn)行，并向用戶提供各種服務(wù)，使得用戶能靈活、方便、有效地施用計(jì)算機(jī)。二、 操作系統(tǒng)的作用l 操作系統(tǒng)承擔(dān)資源的調(diào)度和分配任務(wù)，以避免沖突，保證程序正常有序的運(yùn)行l(wèi) 為用戶提供友善的人機(jī)界面l 為應(yīng)用程序的開發(fā)和運(yùn)行提供一個(gè)高效

10、率的平臺(tái)：操作系統(tǒng)屏蔽了幾乎所有物理設(shè)備的技術(shù)細(xì)節(jié)，它以規(guī)范、高效的方式向應(yīng)用程序提供有力的支持有了操作系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)才能成為一個(gè)高效、可靠、通用的信息處理系統(tǒng)1、 Windows操作系統(tǒng)是一種在個(gè)人計(jì)算機(jī)上廣泛使用的操作系統(tǒng)，由美國(guó)微軟公司開發(fā)，提供了多任務(wù)處理和圖形用戶界面。2、 UNIX操作系統(tǒng)（歷史最悠久的通用式操作系統(tǒng)）美國(guó)bell實(shí)驗(yàn)室開發(fā)的一種通用多用戶交互式分時(shí)操作系統(tǒng)，已成為國(guó)際上目前使用最廣泛、影響最大的主流操作系統(tǒng)之一。由于UNIX系統(tǒng)提供了一系列的網(wǎng)絡(luò)通信工具和協(xié)議，著名的TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議就是在UNIX系統(tǒng)上開發(fā)成功的，因此UNIX系統(tǒng)已成為很多分布式系統(tǒng)中服務(wù)器選用

11、的一種網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)。Net BSD（UNIX的一個(gè)變種）的用戶界面3、實(shí)時(shí)系統(tǒng) 一些特殊的應(yīng)用系統(tǒng)，如軍事指揮和武器控制系統(tǒng)、電力網(wǎng)調(diào)度和工業(yè)控制系統(tǒng)、證券交易信息處理系統(tǒng)等，它們要求計(jì)算機(jī)完成任務(wù)有嚴(yán)格的時(shí)間約束，并希望對(duì)外部事件能快速做出響應(yīng)，應(yīng)具有很高的可靠性和安全性，這些系統(tǒng)所使用的操作系統(tǒng)稱為實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。實(shí)時(shí)指對(duì)隨機(jī)發(fā)生的外部事件作出及時(shí)的響應(yīng)，并對(duì)其進(jìn)行處理。實(shí)時(shí)系統(tǒng)通常包括實(shí)時(shí)過(guò)程控制和實(shí)時(shí)信息處理兩種系統(tǒng)。 國(guó)內(nèi)幾種常用的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)(1) DeltaOS(4) HBOS (3) EEOS(2) Hopen OS4、網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)l 網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)與通常的操作系統(tǒng)的區(qū)別： 網(wǎng)絡(luò)操

12、作系統(tǒng)是網(wǎng)絡(luò)上各計(jì)算機(jī)能方便而有效地共享網(wǎng)絡(luò)資源，為網(wǎng)絡(luò)用戶提供所需的各種服務(wù)的軟件和有關(guān)規(guī)程的集合。網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)與通常的操作系統(tǒng)有所不同，它除了應(yīng)具有通常操作系統(tǒng)應(yīng)具有的處理機(jī)管理、存儲(chǔ)器管理、設(shè)備管理和文件管理外，還應(yīng)具有以下兩大功能： (1)提供高效、可靠的網(wǎng)絡(luò)通信能力； (2)提供多種網(wǎng)絡(luò)服務(wù)功能，如：遠(yuǎn)程作業(yè)錄入并進(jìn)行處理的服務(wù)功能；文件轉(zhuǎn)輸服務(wù)功能；電子郵件服務(wù)功能；遠(yuǎn)程打印服務(wù)功能l 以目前常用的NOS來(lái)說(shuō),主要有UNIX系統(tǒng),Netware系統(tǒng)和Windows NT系統(tǒng)。以推出的時(shí)間來(lái)說(shuō),UNIX為最早,Netware為第二,Windows NT最晚。除去技術(shù)上的原因,依靠推出

13、時(shí)間早的優(yōu)勢(shì),UNIX幾乎獨(dú)霸了最早具有連網(wǎng)需求的郵電、銀行、鐵路、軍事等領(lǐng)域,而隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展,雖然出現(xiàn)了像Windows NT這樣界面更友好的操作系統(tǒng),但用戶出于保護(hù)投資及使用習(xí)慣上的原因不情愿完全拋棄一種操作系統(tǒng),從而導(dǎo)致了操作系統(tǒng)的共存與混用。6、 分布式操作系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)式操作系統(tǒng)：是使聯(lián)網(wǎng)的計(jì)算機(jī)能方便而有效地共享網(wǎng)絡(luò)資源，為網(wǎng)絡(luò)用戶提供所需各種服務(wù)的軟件和有關(guān)協(xié)議的集合。功能主要包括：高效、可靠的網(wǎng)絡(luò)通信；對(duì)網(wǎng)絡(luò)中共享資源進(jìn)行有效的管理；提供電子郵件、文件傳輸、共享硬盤、打印機(jī)等服務(wù)；網(wǎng)絡(luò)安全管理；提供互操作能力。 分布式操作系統(tǒng)：為分布式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)配置的操作系統(tǒng)。能直接對(duì)系統(tǒng)中各

14、類資源進(jìn)行動(dòng)態(tài)的分配和調(diào)度、任務(wù)劃分、信息傳輸協(xié)調(diào)工作，并為用戶提供一個(gè)統(tǒng)一的界面和標(biāo)準(zhǔn)的接口，用戶通過(guò)這一界面實(shí)現(xiàn)所需要的操作以及使用系統(tǒng)資源，使系統(tǒng)中若干臺(tái)計(jì)算機(jī)相互協(xié)作完成共同的任務(wù)，有效地控制和協(xié)調(diào)諸任務(wù)的并行執(zhí)行，并向系統(tǒng)提供統(tǒng)一的、有效的接口軟件集合。 分布式操作是網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)的更高級(jí)形式，它保持網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)所擁有的全部功能，同時(shí)又具有透明性、可靠性、高性能等。 網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)與分布式操作系統(tǒng)雖然都屬于管理分布在不同的地理位置的計(jì)算機(jī)，但最大的差別是：網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)工作時(shí)必須確認(rèn)網(wǎng)址，而分布式系統(tǒng)用戶則不必知道計(jì)算機(jī)的確切地址；分布式操作系統(tǒng)負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)的資源分配，通常能夠很好的隱藏系

15、統(tǒng)內(nèi)部的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，如對(duì)象的物理位置、并發(fā)控制、系統(tǒng)故障等。這些對(duì)用戶都是透明的。在教學(xué)過(guò)程中，教育學(xué)生科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)習(xí)作風(fēng)和工作作風(fēng)，培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。詳細(xì)介紹我們國(guó)家的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展概況，培養(yǎng)學(xué)生愛(ài)國(guó)，為國(guó)驕傲的情操。通過(guò)講解操作系統(tǒng)的作用，引出我們國(guó)家在計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)方面取得的成就。結(jié)合同學(xué)們?cè)诂F(xiàn)實(shí)生活中對(duì)計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)的使用經(jīng)驗(yàn)，詳細(xì)講解操作系統(tǒng)的發(fā)展歷史和幾種重要的操作系統(tǒng)的誕生。實(shí)時(shí)系統(tǒng)是水電站監(jiān)控系統(tǒng)的主要形式，由于學(xué)生對(duì)實(shí)時(shí)系統(tǒng)比較陌生，在講解的時(shí)候盡量用到很多的實(shí)例和故事，增加學(xué)生的理解。由于現(xiàn)在計(jì)算機(jī)及其網(wǎng)絡(luò)的普及，在講解網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)的時(shí)候，結(jié)合學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)

16、，可以通過(guò)幾個(gè)實(shí)例把這個(gè)知識(shí)點(diǎn)講透。板書設(shè)計(jì)小結(jié)1、 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)概述2、 計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)類型作業(yè)/實(shí)踐項(xiàng)目1、 計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)有幾種？各有何特征？2、 為什么說(shuō)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可以提高計(jì)算機(jī)的可靠性和可用性？課題(內(nèi)容)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)授課地點(diǎn)授課時(shí)間授課課時(shí)2教學(xué)目標(biāo)1、 掌握數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的基本組成2、 了解數(shù)據(jù)的通信方式3、 了解數(shù)據(jù)傳輸?shù)脑?、 了解常用的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換技術(shù)教學(xué)重點(diǎn)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的基本組成及數(shù)據(jù)傳輸?shù)脑斫虒W(xué)難點(diǎn)常用的串行通信技術(shù)教學(xué)方法通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的基本組成的講解和對(duì)數(shù)據(jù)傳輸原理的強(qiáng)化訓(xùn)練，使學(xué)生掌握數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)。通過(guò)對(duì)光纖通信系統(tǒng)的介紹來(lái)擴(kuò)寬學(xué)生對(duì)

17、數(shù)據(jù)通信的知識(shí)的掌握。教學(xué)手段教學(xué)內(nèi)容水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)質(zhì)上是由多臺(tái)微機(jī)組成的分層分布式的控制系統(tǒng)，主要包括微機(jī)監(jiān)控、微機(jī)保護(hù)、電能質(zhì)量自動(dòng)調(diào)節(jié)等多個(gè)子系統(tǒng)。而各子系統(tǒng)一般采用智能模塊化的組成結(jié)構(gòu)，因此必須通過(guò)內(nèi)部的數(shù)據(jù)通信，才能完成各子系統(tǒng)內(nèi)部和各子系統(tǒng)之間的信息交換。一、 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)基本組成l 通信的基本任務(wù)是傳遞信息，因此通信至少需由三個(gè)要素組成，即信息的發(fā)送者（稱為信源），信息的接收者（稱為信宿）以及信息的傳播媒介。l 調(diào)制與解調(diào)原因：長(zhǎng)距離傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，如果也直接傳送代表二進(jìn)位信息的電平信號(hào)，那么導(dǎo)線的電阻會(huì)使電信號(hào)逐漸減弱，以至于最終接受方無(wú)法收到或者識(shí)別信號(hào)。 而研究發(fā)現(xiàn)，正

18、弦波之類的持續(xù)震蕩信號(hào)能夠在長(zhǎng)距離通信中比其他信號(hào)傳送得更遠(yuǎn)，因此把這種正弦波信號(hào)作為攜帶信息的“載波”l 調(diào)制：傳送數(shù)據(jù)時(shí)，發(fā)送方利用“0”和“1”的區(qū)別略為調(diào)整一下正弦波信號(hào)的幅度（或頻率，或相位），這個(gè)過(guò)程稱為“調(diào)制”，然后就可以進(jìn)行長(zhǎng)距離傳輸。l 解調(diào)：到達(dá)目的地時(shí)，接受方再把正弦波信號(hào)攜帶的信息檢測(cè)出來(lái)，并轉(zhuǎn)換成適合計(jì)算機(jī)接受的高、低電平形式。l 無(wú)線廣播的調(diào)制解調(diào)過(guò)程將音頻信號(hào)加到所發(fā)射的電磁波上去，這樣音頻信號(hào)才能隨著電磁波傳到接收點(diǎn)，這就是現(xiàn)在大家所熟悉的調(diào)制過(guò)程。另一個(gè)是當(dāng)攜帶有音頻信號(hào)的電磁波到達(dá)接收點(diǎn)以后將音頻信號(hào)取出，經(jīng)過(guò)耳機(jī)還原聲音，這就是所謂的解調(diào)過(guò)程。二、 數(shù)據(jù)通

19、信方式1、 遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)通信的基本模型有線形式：雙絞線、同軸電纜、光纖無(wú)線形式：微波通道、無(wú)線擴(kuò)頻受到干擾時(shí)要進(jìn)行差錯(cuò)檢查2、 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的工作方式單工方式半雙工方式全雙工方式（1）單工方式資料始終是從A設(shè)備發(fā)向B設(shè)備。（2）半雙工方式 資料能從A設(shè)備傳送到B設(shè)備，也能從B設(shè)備傳送到A設(shè)備。在任何時(shí)候資料都不能同時(shí)在兩個(gè)方向上傳送，即每次只能有一個(gè)設(shè)備發(fā)送，另一個(gè)設(shè)備接收。但是通訊雙方依照一定的通訊協(xié)議來(lái)輪流地進(jìn)行發(fā)送和接收。（3）全雙工方式允許通信雙方同時(shí)進(jìn)行發(fā)送和接收。這時(shí)，A設(shè)備在發(fā)送的同時(shí)也可以接收，B設(shè)備亦同。全雙工方式相當(dāng)于把兩個(gè)方向相反的單工方式組合在一起，因此它需要兩條數(shù)據(jù)傳輸

20、線。在計(jì)算機(jī)串行通訊中主要使用半雙工和全雙工方式。三、 數(shù)據(jù)傳輸?shù)脑韑 什么叫基帶 在數(shù)字信號(hào)頻譜中，把直流（零頻）開始到能量集中的一段頻率范圍稱為基本頻帶，簡(jiǎn)稱為基帶。由于在近距離范圍內(nèi)，基帶信號(hào)的功率衰減不大，從而信道容量不會(huì)發(fā)生變化，因此，在局域網(wǎng)中通常使用基帶傳輸技術(shù)。l 什么叫頻帶傳輸人的語(yǔ)音頻率范圍在80Hz到12KHz遠(yuǎn)距離通信信道多為模擬信道，例如，傳統(tǒng)的電話（電話信道）只適用于傳輸音頻范圍（300-3400Hz）的模擬信號(hào)，不適用于直接傳輸頻帶很寬、但能量集中在低頻段的數(shù)字基帶信號(hào)。 頻帶傳輸就是先將基帶信號(hào)變換（調(diào)制）成便于在模擬信道中傳輸?shù)摹⒕哂休^高頻率范圍的模擬信號(hào)（

21、稱為頻帶信號(hào)），再將這種頻帶信號(hào)在模擬信道中傳輸。l 什么叫寬帶傳輸在基帶傳輸中我們常常會(huì)有一個(gè)深有體會(huì)的問(wèn)題，就是等等等在這種情況下，我們就非常羨慕并向往一種傳輸了，這種傳輸?shù)拿志徒?寬帶傳輸。所謂寬帶，就是指比音頻（4KHZ）帶寬還要寬的頻帶，簡(jiǎn)單一點(diǎn)就是包括了大部分電磁波頻譜的頻帶。使用這種寬頻帶進(jìn)行傳輸?shù)南到y(tǒng)就稱為寬帶傳輸系統(tǒng)，它簡(jiǎn)直就可以容納所有的廣播，并且還可以進(jìn)行高速率的數(shù)據(jù)傳輸。對(duì)于局域網(wǎng)而言，寬帶這個(gè)術(shù)語(yǔ) 專門用于使用傳輸模擬信號(hào)的同軸電纜，可見(jiàn)寬帶傳輸系統(tǒng)是模擬信號(hào)傳輸系統(tǒng)，它允許在同一信道上進(jìn)行數(shù)字信息和模擬信息服務(wù)。l 異步通信及其協(xié)議其中各位的意義如下：起始位：先發(fā)

22、出一個(gè)邏輯”0”信號(hào)，表示傳輸字符的開始。資料位：緊接著起始位之后。資料位的個(gè)數(shù)可以是4、5、6、7、8等，構(gòu)成一個(gè)字符。通常采用ASCII碼。從最低位開始傳送，靠時(shí)鐘定位。奇偶校驗(yàn)位：資料位加上這一位后，使得“1”的位數(shù)應(yīng)為偶數(shù)(偶校驗(yàn))或奇數(shù)(奇校驗(yàn))，以此來(lái)校驗(yàn)資料傳送的正確性。停止位：它是一個(gè)字符數(shù)據(jù)的結(jié)束標(biāo)志。可以是1位、1.5位、2位的高電平。空閑位：處于邏輯“1”狀態(tài)，表示當(dāng)前線路上沒(méi)有資料傳送。波特率：是衡量資料傳送速率的指針。表示每秒鐘傳送的二進(jìn)制位數(shù)。例如資料傳送速率為120字符/秒，而每一個(gè)字符為10位，則其傳送的波特率為101201200字符/秒1200波特。四、 常用

23、串行通信技術(shù)串口是計(jì)算機(jī)上一種非常通用設(shè)備通信的協(xié)議（不要與通用串行總線Universal SerialBus或者USB混淆）。大多數(shù)計(jì)算機(jī)包含兩個(gè)基于RS232的串口。串口同時(shí)也是儀器儀表設(shè)備通用的通信協(xié)議；很多GPIB兼容的設(shè)備也帶有RS-232口。同時(shí)，串口通信協(xié)議也可以用于獲取遠(yuǎn)程采集設(shè)備的數(shù)據(jù)。l RS232串行通信1、 什么是現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)？現(xiàn)場(chǎng)總線的技術(shù)基礎(chǔ)是一種全數(shù)字化、雙向、多站的通信系統(tǒng)，是應(yīng)用于各種計(jì)算機(jī)控制領(lǐng)域的工業(yè)總線，因現(xiàn)場(chǎng)總線潛在著巨大的商機(jī)，世界范圍內(nèi)的各大公司投入相當(dāng)大的人力、物力、財(cái)力來(lái)進(jìn)行開發(fā)研究。當(dāng)今現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)一直是國(guó)際上各大公司激烈競(jìng)爭(zhēng)的領(lǐng)域，由于

24、現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的不斷創(chuàng)新，過(guò)程控制系統(tǒng)由第四代的DCS發(fā)展至今的FCS（Fieldbus Control System）系統(tǒng),已被稱為第五代過(guò)程控制系統(tǒng)。而FCS和DCS的真正區(qū)別在于其現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)?，F(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)以數(shù)字信號(hào)取代模擬信號(hào)，在3C（Computer計(jì)算機(jī)、Control控制、Commcenication通信）技術(shù)的基礎(chǔ)上，大量現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)與控制信息就地采集、就地處理、就地使用，許多控制功能從控制室移至現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。2、 什么是DCS分散控制方式：儀表間相距過(guò)遠(yuǎn)、儀表盤尺寸過(guò)大、無(wú)法全面了解信息及操作；集中控制方式：危險(xiǎn)過(guò)于集中，計(jì)算機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)整個(gè)生產(chǎn)裝置癱瘓；集散控制方式：控制功能分散、操

25、作管理集中-DCS。RS422串行通信接口RS-422A總線采用平衡輸出的發(fā)送器，差分輸入的接收器。如圖所示。l RS485串行通信 RS-485適用于收發(fā)雙方共享一對(duì)線進(jìn)行通信，也適用于多個(gè)點(diǎn)之間共享一對(duì)線路進(jìn)行總線方式聯(lián)網(wǎng)，但通信只能是半雙工的，線路如圖所示。五、 光纖通信系統(tǒng)1、什么叫光纖？（optical fiber）又稱為光導(dǎo)纖維，一種傳輸光能的波導(dǎo)介質(zhì)，一般由纖芯和包層組成。微細(xì)的光纖封裝在塑料護(hù)套中，使得它能夠彎曲而不至于斷裂。通常，光纖的一端的發(fā)射裝置使用發(fā)光二極管（light emitting diode,LED）或一束激光將光脈沖傳送至光纖，光纖的另一端的接收裝置使用光敏元

26、件檢測(cè)脈沖。在日常生活中，由于光在光導(dǎo)纖維的傳導(dǎo)損耗比電在電線傳導(dǎo)的損耗低得多，光纖被用作長(zhǎng)距離的信息傳遞。在多模光纖中，芯的直徑是15m50m， 大致與人的頭發(fā)的粗細(xì)相當(dāng)。而單模光纖芯的直徑為8m10m。芯外面包圍著一層折射率比芯低的玻璃封套， 以使光線保持在芯內(nèi)。再外面的是一層薄的塑料外套，用來(lái)保護(hù)封套。光纖通常被扎成束，外面有外殼保護(hù)。 纖芯通常是由石英玻璃制成的橫截面積很小的雙層同心圓柱體，它質(zhì)地脆,易斷裂,因此需要外加一保護(hù)層。2、什么叫單模光纖和多模光纖的區(qū)別？ 根據(jù)傳輸點(diǎn)模數(shù)的不同，光纖可分為單模光纖和多模光纖。所謂模是指以一定角速度進(jìn)入光纖的一束光。單模光纖采用固體激光器做光源

27、，多模光纖則采用發(fā)光二極管做光源。多模光纖允許多束光在光纖中同時(shí)傳播，從而形成模分散(因?yàn)槊恳粋€(gè)“模”光進(jìn)入光纖的角度不同它們到達(dá)另一端點(diǎn)的時(shí)間也不同，這種特征稱為模分散。)，模分散技術(shù)限制了多模光纖的帶寬和距離，因此，多模光纖的芯線粗，傳輸速度低、距離短，整體的傳輸性能差，但其成本比較低，一般用于建筑物內(nèi)或地理位置相鄰的環(huán)境下。單模光纖只能允許一束光傳播，所以單模光纖沒(méi)有模分散特性，因而，單模光纖的纖芯相應(yīng)較細(xì)，傳輸頻帶寬、容量大，傳輸距離長(zhǎng)，但因其需要激光源，成本較高。3、 光纖通信的基本組成光發(fā)射機(jī)的功能是把輸入電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào),并用耦合技術(shù)把光信號(hào)最大限度地注入光纖線路.光纖線路的功

28、能是把來(lái)自發(fā)射機(jī)的光信號(hào),以盡可能小的畸變(失真)和衰減傳輸?shù)焦饨邮諜C(jī).光接收機(jī)的功能是把從光纖線路輸出產(chǎn)生畸變和衰減的微弱光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào),并經(jīng)放大和處理后恢復(fù)成發(fā)射前的電信號(hào).當(dāng)傳輸距離很遠(yuǎn)，線路衰減過(guò)大時(shí)，需要增加光中繼器，對(duì)傳輸信號(hào)進(jìn)行中繼放大。對(duì)模擬信號(hào)而言，要使信號(hào)不失真，就要求光源具有良好的線性特性，由于常用的光源，尤其是半導(dǎo)體激光器LD的非線性比較嚴(yán)重，故現(xiàn)在的光纖通信系統(tǒng)，除少數(shù)專用系統(tǒng)之外，幾乎所有公用及大多數(shù)專用光纖系統(tǒng)都采用數(shù)字式。4、 光纖通信的特點(diǎn)l 頻帶寬，通信容量大。l 損耗低，中繼距離長(zhǎng)l 抗電磁干擾l 無(wú)串音干擾，保密性好。l 光纖線徑細(xì)、重量輕、柔軟l

29、光纖的原材料資源豐富，用光纖可節(jié)約金屬材料在教學(xué)過(guò)程中明確以馬克思主義為指導(dǎo)、以展現(xiàn)學(xué)術(shù)前沿為標(biāo)準(zhǔn)、以滿足思想政治工作需要為目標(biāo)的學(xué)科定位。講解調(diào)制解調(diào)的概念和應(yīng)用的時(shí)候，通過(guò)在PPT上展示幾張貓（調(diào)制解調(diào)器）的實(shí)物圖片，引入調(diào)制解調(diào)器的重要作用，由于很多學(xué)生接觸過(guò)調(diào)制解調(diào)器卻不知道它的作用，在這邊就可以大大引起學(xué)生們的興趣，學(xué)到的東西也很多。講解數(shù)據(jù)通信方式的時(shí)候一定要引入現(xiàn)在流行的最新的數(shù)據(jù)通信方式，這樣才能讓學(xué)生們跟得上時(shí)代。講解數(shù)據(jù)傳輸?shù)脑淼臅r(shí)候，從最基本的基帶傳輸講起，從基帶傳輸?shù)牟蛔?，引入頻帶傳輸，最后講解學(xué)生們很熟悉的寬帶傳輸，特別講解寬帶在我們國(guó)家的發(fā)展。重點(diǎn)講解RS-232

30、和RS-485這兩種重要的串行通信技術(shù)，是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)的重要接口，并提醒同學(xué)們注意掌握好這兩種串行通信的接口，為將來(lái)工作做好準(zhǔn)備。在這邊事先給同學(xué)們概略的介紹一下現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)以及它的重要特點(diǎn)，為下節(jié)課做好準(zhǔn)備。由于目前光纖通信已在我們國(guó)家廣泛地使用，教材中對(duì)光纖通信的重要性沒(méi)有全面的說(shuō)明，在講解這個(gè)知識(shí)點(diǎn)的時(shí)候一定要補(bǔ)充教材的內(nèi)容，說(shuō)明通信方式在隨著時(shí)代的變化而變化。在講光纖通信的時(shí)候一定要同學(xué)們注意在通信線路中信號(hào)的變化，光纖是傳導(dǎo)光信號(hào)的，必須要有將電信號(hào)轉(zhuǎn)變成光信號(hào)的設(shè)備。板書設(shè)計(jì)小結(jié)1、 數(shù)據(jù)通信方式和數(shù)據(jù)傳輸原理2、 常用串行通信技術(shù)3、 光纖通信系統(tǒng)作業(yè)/實(shí)踐項(xiàng)目1、 光纖通信可

31、分幾種？其傳輸特點(diǎn)各有何不同？2、 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的傳輸介質(zhì)有幾種？課題(內(nèi)容)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)總線技術(shù)授課地點(diǎn)授課時(shí)間授課課時(shí)2教學(xué)目標(biāo)掌握總線的概念，了解現(xiàn)場(chǎng)總線的基本結(jié)構(gòu)，了解內(nèi)部總線的分類及應(yīng)用教學(xué)重點(diǎn)總線的概念及現(xiàn)場(chǎng)總線的基本結(jié)構(gòu)教學(xué)難點(diǎn)以太網(wǎng)技術(shù)及總線仲裁教學(xué)方法講授與啟發(fā)式相結(jié)合通過(guò)對(duì)總線概念和基本結(jié)構(gòu)的介紹，引出現(xiàn)場(chǎng)總線體系結(jié)構(gòu)、分類與特點(diǎn)，然后分析現(xiàn)場(chǎng)總線的技術(shù)特點(diǎn)，引出以太網(wǎng)技術(shù)。教學(xué)手段教學(xué)內(nèi)容一、 總線1、 什么叫總線？總線（Bus）是計(jì)算機(jī)各種功能部件之間傳送信息的公共通信干線，它是由導(dǎo)線組成的傳輸線束， 按照計(jì)算機(jī)所傳輸?shù)男畔⒎N類，計(jì)算機(jī)的總線可以劃分為數(shù)據(jù)總線、地址總線

32、和控制總線，分別用來(lái)傳輸數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)地址和控制信號(hào)?？偩€是一種內(nèi)部結(jié)構(gòu)，它是cpu、內(nèi)存、輸入、輸出設(shè)備傳遞信息的公用通道，主機(jī)的各個(gè)部件通過(guò)總線相連接，外部設(shè)備通過(guò)相應(yīng)的接口電路再與總線相連接，從而形成了計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)。在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，各個(gè)部件之間傳送信息的公共通路叫總線，微型計(jì)算機(jī)是以總線結(jié)構(gòu)來(lái)連接各個(gè)功能部件的。2、 什么叫現(xiàn)場(chǎng)總線？現(xiàn)場(chǎng)總線（Fieldbus）是近年來(lái)迅速發(fā)展起來(lái)的一種工業(yè)數(shù)據(jù)總線，它主要解決工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的智能化儀器儀表、控制器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備間的數(shù)字通信以及這些現(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)備和高級(jí)控制系統(tǒng)之間的信息傳遞問(wèn)題。由于現(xiàn)場(chǎng)總線簡(jiǎn)單、可靠、經(jīng)濟(jì)實(shí)用等一系列突出的優(yōu)點(diǎn)，因而受到了許

33、多標(biāo)準(zhǔn)團(tuán)體和計(jì)算機(jī)廠商的高度重視。3、 控制系統(tǒng)的發(fā)展過(guò)程一般把現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)稱為第五代控制系統(tǒng)，也稱作FCS現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)。人們一般把50年代前的氣動(dòng)信號(hào)控制系統(tǒng)PCS稱作第一代，把420mA等電動(dòng)模擬信號(hào)控制系統(tǒng)稱為第二代，把數(shù)字計(jì)算機(jī)集中式控制系統(tǒng)稱為第三代，而把70年代中期以來(lái)的集散式分布控制系統(tǒng)DCS稱作第四代?，F(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)FCS作為新一代控制系統(tǒng)，該項(xiàng)技術(shù)是將專用微處理器，置入傳統(tǒng)的測(cè)量控制儀表，使它們各自都具有數(shù)字計(jì)算和數(shù)字通信能力一方面，突破了DCS系統(tǒng)采用通信專用網(wǎng)絡(luò)的局限，采用了基于公開化、標(biāo)準(zhǔn)化的解決方案，克服了封閉系統(tǒng)所造成的缺陷；另一方面把DCS的集中與分散相結(jié)合

34、的集散系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，變成了新型全分布式結(jié)構(gòu)，把控制功能徹底下放到現(xiàn)場(chǎng)4、 系統(tǒng)總線對(duì)當(dāng)今微機(jī)控制領(lǐng)域帶來(lái)的變革二、 現(xiàn)場(chǎng)總線的基本結(jié)構(gòu)在結(jié)構(gòu)上，現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)打破了傳統(tǒng)控制系統(tǒng)采用的一對(duì)一的設(shè)備連接方式，可實(shí)現(xiàn)一對(duì)總線上傳輸多個(gè)節(jié)點(diǎn)的各種信號(hào)（如運(yùn)行各數(shù)值、設(shè)備狀態(tài)、故障信息等），同時(shí)還可利用總線為多個(gè)設(shè)備提供工作電源，大大簡(jiǎn)化了控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。三、 現(xiàn)場(chǎng)總線體系結(jié)構(gòu)1、 現(xiàn)場(chǎng)總線的體系結(jié)構(gòu)現(xiàn)場(chǎng)通信網(wǎng)絡(luò)：把通信一直延伸到生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)或生產(chǎn)設(shè)備，用于過(guò)程自動(dòng)化和制造自動(dòng)化的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備2、 現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備互連現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備或現(xiàn)場(chǎng)儀表指變送器、執(zhí)行器、服務(wù)器和網(wǎng)橋、輔助設(shè)備、監(jiān)控設(shè)備 3、互操作性：實(shí)現(xiàn)“即接即用”4、分散功

35、能塊：FCS把DCS控制站的功能塊分散分配給現(xiàn)場(chǎng)儀表，從而構(gòu)成虛擬控制站5、通信線供電：允許現(xiàn)場(chǎng)儀表直接從通信線上獲得能量6、開放式互連網(wǎng)絡(luò)：既可與同層網(wǎng)絡(luò)互連，也可與不同層網(wǎng)絡(luò)互連 四、現(xiàn)場(chǎng)總線分類1、CAN（Controller Area Network）總線。l 即控制器局域網(wǎng)，主要用于各種設(shè)備檢測(cè)及控制的一種現(xiàn)場(chǎng)總線。l 采用雙線串行通信方式，檢錯(cuò)能力強(qiáng)，有獨(dú)特的設(shè)計(jì)思想、良好的功能特性和極高的可靠性。l CAN總線采用CRC檢驗(yàn)并提供相應(yīng)的錯(cuò)誤處理功能，保證數(shù)據(jù)通信的可靠性（CRC（循環(huán)冗余檢查）-一種數(shù)據(jù)傳輸檢錯(cuò)功能，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行多項(xiàng)式計(jì)算，并將得到的和數(shù)附在幀的后面。） 2、Lon

36、works總線。其傳輸介質(zhì)為雙絞線、同軸電纜、光纖或電源線。 3、PROFIBUS總線PROFIBUS，是一種國(guó)際化開放式不依賴于設(shè)備生產(chǎn)商的現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)。4、HART（可尋址遠(yuǎn)程傳感器數(shù)據(jù)通路）總線HART(Highway Addressable Remote Transducer)，可尋址遠(yuǎn)程傳感器高速通道的開放通信協(xié)議，是美國(guó)Rosement公司于1985年推出的一種用于現(xiàn)場(chǎng)智能儀表和控制室設(shè)備之間的通信協(xié)議。 HART裝置提供具有相對(duì)低的帶寬，適度響應(yīng)時(shí)間的通信，經(jīng)過(guò)10多年的發(fā)展，HART技術(shù)在國(guó)外已經(jīng)十分成熟，并已成為全球智能儀表的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。5、FF現(xiàn)場(chǎng)總線國(guó)際公認(rèn)的唯一不附屬于某

37、行業(yè)的公正非商業(yè)化的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織。五、現(xiàn)場(chǎng)總線的體系結(jié)構(gòu)特點(diǎn)1、基礎(chǔ)性2、靈活性3、分散性4、經(jīng)濟(jì)性六、內(nèi)部總線的分類及應(yīng)用1、PC（PC/XT、PC/AT）總線 在PC總線基礎(chǔ)上開發(fā)出來(lái)，取消大底板結(jié)構(gòu)，采用無(wú)源底板，增加了擴(kuò)充槽數(shù)目2、CAN總線l 傳輸介質(zhì)為雙絞線或光纖l 可實(shí)現(xiàn)全分布式多機(jī)系統(tǒng)且無(wú)主、從機(jī)之分l 采用非破壞性總線優(yōu)先級(jí)仲裁技術(shù)l 采用循環(huán)冗余校驗(yàn)及其他檢錯(cuò)措施 七、以太網(wǎng)（Ethernet）技術(shù) 1、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：只涉及物理層和數(shù)據(jù)鏈路層，更高層系統(tǒng)為用戶層， 物理通道有發(fā)送和接受以及編碼和譯碼兩個(gè)功能，由硬件實(shí)現(xiàn)，數(shù)據(jù)鏈路層有鏈路管理及數(shù)據(jù)分裝兩種功能（分幀、尋址、

38、差錯(cuò)檢測(cè)），由硬件、軟件共同實(shí)現(xiàn)。l 分幀：在數(shù)據(jù)鏈路層，數(shù)據(jù)以幀為單位傳送。物理層的比特流按照數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議的規(guī)定被封裝在數(shù)據(jù)幀中傳送。l 差錯(cuò)檢測(cè)： 在計(jì)算機(jī)通信中，往往要求有極低的誤碼率。為此，必須采用差錯(cuò)控制技術(shù)。差錯(cuò)控制技術(shù)要使接收端能夠發(fā)現(xiàn)傳輸錯(cuò)誤，并能糾正傳輸錯(cuò)誤。數(shù)據(jù)鏈路層實(shí)體將對(duì)幀的傳輸過(guò)程進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)差錯(cuò)可以用重傳方式解決 2、數(shù)據(jù)通信方法l 網(wǎng)絡(luò)是以自由競(jìng)爭(zhēng)的廣播方式進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的l 工業(yè)局域網(wǎng)更偏重于通信網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)性的需求，即要限定每個(gè)站每次取得通信權(quán)的時(shí)間上限值，且對(duì)緊急任務(wù)，應(yīng)能提供優(yōu)先級(jí)服務(wù)l 因此，CSMA/CD技術(shù)，即載波偵聽(tīng)、多路訪問(wèn)/碰撞檢測(cè)技術(shù)實(shí)現(xiàn) C

39、SMA/CD（Carrier Sense Multiple Access/Collision Derect），即載波監(jiān)聽(tīng)多路訪問(wèn)/沖突檢測(cè)方法是一種爭(zhēng)用型的介質(zhì)訪問(wèn)控制協(xié)議。它起源于美國(guó)夏威夷大學(xué)開發(fā)的ALOHA網(wǎng)所采用的爭(zhēng)用型協(xié)議，并進(jìn)行了改進(jìn)，使之具有比ALOHA協(xié)議更高的介質(zhì)利用率。 3、 水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)采用以太總線網(wǎng)、CSMA/CD協(xié)議，具有可靠性高，出錯(cuò)率低，即使在重載情況仍能穩(wěn)定工作，信道利用率較高，易于擴(kuò)展和維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。4、 水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)是一個(gè)實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)，其節(jié)點(diǎn)不多，數(shù)據(jù)通信量相對(duì)公共數(shù)據(jù)網(wǎng)較少，負(fù)荷較輕；但對(duì)可靠性要求很高，并要求維護(hù)、擴(kuò)充容易，而且監(jiān)控系統(tǒng)采用

40、分層分布式結(jié)構(gòu)，對(duì)站控級(jí)可采用雙總線以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)，配置兩臺(tái)站級(jí)主機(jī)以實(shí)現(xiàn)冗余熱備用。站級(jí)主機(jī)與現(xiàn)地控制單元（LCU）為以太網(wǎng)連接，從而使站控級(jí)具有良好的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和較高的可靠性。5、 水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)有統(tǒng)一的操作系統(tǒng)，系統(tǒng)上各個(gè)節(jié)點(diǎn)上的資源是整個(gè)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的一部分，由統(tǒng)一的操作系統(tǒng)統(tǒng)一管理和調(diào)度，各節(jié)點(diǎn)的獨(dú)立性較少。6、 水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)有共同的控制操作任務(wù)，要同各節(jié)點(diǎn)的計(jì)算機(jī)控制單元分工協(xié)作來(lái)共同完成。花費(fèi)一定的時(shí)間重點(diǎn)講解現(xiàn)場(chǎng)總線的概念，因?yàn)橥瑢W(xué)們很少接觸這個(gè)工業(yè)數(shù)據(jù)總線，而這個(gè)概念在工業(yè)領(lǐng)域包括水電站中是非常重要的，所以講解后一定要大部分的同學(xué)都能了解。通過(guò)講解控制系統(tǒng)的發(fā)展過(guò)程

41、要同學(xué)們掌握FCS系統(tǒng)總線對(duì)當(dāng)今微機(jī)控制領(lǐng)域帶來(lái)的變革。通過(guò)比較傳統(tǒng)的DCS集中控制系統(tǒng)與現(xiàn)代先進(jìn)的FCS分散式控制系統(tǒng)，督促學(xué)生跟上時(shí)代的發(fā)展，要求他們不能固步自封，隨時(shí)掌握最先進(jìn)的工業(yè)技術(shù)。通過(guò)給同學(xué)們介紹幾種世界上工業(yè)領(lǐng)域中使用最廣泛地現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)，開拓他們的知識(shí)面，并未將來(lái)的工作打好基礎(chǔ)。以太網(wǎng)是目前很重要的一種組網(wǎng)技術(shù)，在水電站局域網(wǎng)中用得比較廣泛，將以太網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)比喻成學(xué)生比較熟悉的快遞傳遞模式，加深學(xué)生的理解。在講解以太網(wǎng)技術(shù)的時(shí)候引入水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的特點(diǎn)，加深同學(xué)們對(duì)以太網(wǎng)技術(shù)在水電站中的應(yīng)用的理解。板書設(shè)計(jì)小結(jié)1、 總線的概念2、 現(xiàn)場(chǎng)總線的基本結(jié)構(gòu)3、 現(xiàn)場(chǎng)總線

42、的體系結(jié)構(gòu)、分類與特點(diǎn)4、 現(xiàn)場(chǎng)總線的技術(shù)特點(diǎn)5、 以太網(wǎng)技術(shù)作業(yè)/實(shí)踐項(xiàng)目1、 何謂計(jì)算機(jī)總線？其作用是什么？課題(內(nèi)容)水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)基本類型授課地點(diǎn)授課時(shí)間授課課時(shí)2教學(xué)目標(biāo)掌握水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的幾種基本類型，了解水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)教學(xué)重點(diǎn)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的基本類型教學(xué)難點(diǎn)水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)教學(xué)方法講授教學(xué)手段PPT教學(xué)內(nèi)容一、按計(jì)算機(jī)在水電站監(jiān)控系統(tǒng)中的作用分類 1、以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的監(jiān)控系統(tǒng)（CBSC）l 取消常規(guī)的控制裝置l 是實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)監(jiān)控的主要發(fā)展方向 2、計(jì)算機(jī)輔助監(jiān)控系統(tǒng)（CASC）l 水電站的控制操作主要仍由常規(guī)的自動(dòng)裝置來(lái)完成l 計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)主要實(shí)行運(yùn)行監(jiān)視、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、事件記錄、打印制表和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行計(jì)算等功能。 3、計(jì)算機(jī)與常規(guī)裝置雙重監(jiān)控系統(tǒng)（CCSC） 二、按計(jì)算機(jī)在水電站監(jiān)控系統(tǒng)