3．2．1 分布式控制系统的数据通信网络
　　数据通信网络是分布式控制系统的支柱。整个分布式控制系统的结构，实质上是一个
网络结构，现场控制站、数据采集站、工程师站、操作员站、监控计算机等都是这个网络上

“

”

的 节点 ，都含有 CPU 和网络接口，它们都有自己特定的网络地址(节点号)，可以通过
网络发送和接收数据，网络中的各节点处于平等地位，既能共享资源，又不相互依赖，
形成既有统一指挥，又使危险分散的功能结构，网络的架构区具有极大的伸缩性，可扩
性很强，可以满足分布式控制系统扩充与升级的需要，十分灵活、方便。
　　(1)

 

控制网络特点 分布式控制系统的通信网络不同于通用计算机网络，与一般的通信

网络比较，它有如下特殊要求：①有高可靠性和安全性，要求传递的信息绝对准确、可靠，
为此常采用冗余技术、后备措施和自诊断功能。如：控制站采用双 CPU 板，双 I／0 板等。
②具有良好的实时性。③对环境适应性强。
　　(2)

 

网络拓扑结构 建筑设备自动化系统常用的有总线网和环网，在两种结构中任意两

节点通信可直接通过网络进行，各节点处于平等地位。
　　(3)

 

网络通信协议 组成建筑设备自动化系统，必须有一种大家都能接受并且共同遵守

的工作语言来实现相互之间的对话，这就是数据通信协议标准。
用于建筑自动化控制网络的 BACnet 协议由物理层、数据链路层、网络层和应用层组成，或
相当于开放系统互联参考模型(OSI)的第一、二、三、七层协议
其中：ARCnet 为令牌总线网，数据传输速率为 2．5-20bit／s，有良好的实时性。MS／TP
是一种主／从令牌传递数据链路层技术，允许使用 EIA-485 硬件。BACnet 实现了不同生

“ ”

“ ”

产厂家自控系统之间进行通信的技术，即从一个 岛 到另一个 岛 之间进行相互联系的
技术。
　　3．2．2 

——

现场总线技术的应用

分布式控制系统的进一步分散化

　　(1)

 

现场总线概况 现场总线(Fieldbus)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。不同的现场总线遵循的协议不同，接口标准不同，各具特
色。现场总线技术具有如下一些特点：①以数字信号取代 4-20mA 的模拟信号，极大地提
高了信号转换的精度和可靠性，因此现场总线具有很高的性能价格比。②现场总线把处于
设备现场的智能仪表(智能传感器、智能执行器)连成网络，使控制、报警、趋势分析等功能
分散到现场仪表，使控制结构进一步分散化，导致控制系统体系结构的变化。③符合同一
现场总线标准的不同厂家的仪表、装置可以联网，实现互操作，不同标准通过网关或路由
器也可互联，现场总线控制系统是一个开放式系统。
　　(2)LonWorks 技术
　　LonWorks 是一种完全分布式控制的局部操作网(Local Operating Network—LON)技术 。
LonWorks 网络节点由神经元芯片、收发器、固件和 I／O 接口电路组成。神经元芯片(Neuron 
chip)是这种智能节点的核心，它由媒体访问控制处理器、网络处理器和应用处理器组成，
这就使得节点既能管理网络通信，又具有控制功能。Neuron 芯片方块图。
　　芯片附有固件，该固件实现 LonTalk 通信协议和所有的任务调度。LonTalk 协议遵循
世界标准组织 ISO 提出的开放式互联参考模型 OSI，具有完整的 7 层协议，管理网络节点
的通信，分配节点地址，运行内含的冲突／检测回避算法，控制物理／电气的连接等。
　　Neuron 芯片除了具有控制功能外，还带有媒体访问控制处理器和网络处理器 ，
LonTalk 协议固化在芯片的 ROM 中，使得 LonWorks 的微型节点无需中心结构的完全分布
式控制模式，将控制功能分散到了现场级仪表。
　　LonWorks 网络，可以采用多种通信媒体，如双绞线、电力线、同轴电缆、光缆、无线电、
红外线，并且提供与上述多种媒体相适应的收发器，这使得同一网络中的信号可以在不
同的媒体之间传输，因而可以根据需要组网，不同媒体之间以路由器进行连接。