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Socket通讯编程在分布式控制系统中的应用.pdf
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上传时间: 2009-12-22
详细说明： Socket通讯编程在分布式控制系统中的应用 摘要:分布式控制系统(Distributed Control System简称 DCS DCSDCSDCS DCS)是计算机系统、通讯系统、控制论、信息论 与自动化、系统工程、可靠性相互促进、互相接透、综合发展的最好、最高的典范[1]。它自 70年代问世以 来，发展异常迅速，已被广泛应用于工矿企业的生产过程控制、核试验、航空航天、核电站、核聚变实验 装置[2]等领域。中国科学院等离子体物理研究所的 HT7超导托卡马克核聚变实验装置的控制系统就是一个 分布式的控制系统，其主要特征之一是系统中采用了多处理机结构，这就使各处理机之间的数据传送变得 十分重要，通讯系统是该控制系统正常运转的支柱。本文较为详细地描述了 Socket通讯方式在该实验装置 上的应用。 关键词：分布式控制系统 Socket 通讯技术以太网 1 1111. .... 前言 前言前言前言前言 托卡马克受控热核聚变是人类本世纪替代煤和油的新能源，中国科学院等离子体物理研 究所的 HT-7超导托卡马克装置其规模和参数介于中小型装置和堆芯装置之间，可以承担聚 变工程中有关堆芯连续运行的物理和工程等重大课题的研究。为了实现对整个系 统的实时监 控，控制及诊断保护, 该控制系统采用了分布式计算机网络结构[3]。图 1是该分布式控制系 统网络结构的示意图。第二部分简单介绍了 HT-7控制系统网络的结构，在第三部分介绍了 该系统的通讯方式，而第四部分对 Socket编程作了简单介绍，第五部分则给出了一个具体 实例，并作出了初步评价，最后是对本文的总结。 2. HT 2. HT2. HT2. HT2. HT- ---7 777控制系统网络简 控制系统网络简控制系统网络简控制系统网络简控制系统网络简解 解解解解 -7 由于整个 HT-7实验控制和数据采集管理系统采用了不同类型的计算机，其操作系统也 不相同，各子系统的控制计算机分布在不同的实验现场，彼此相距较远，为了保证控制系统 能完成实时的控制，对控制信号和数据的传输速率就有一定的要求的，而且各功能子系统间 的数据传输量也比较大。实时通讯是当今网络应用的热点，被广泛应用于数据传输、实时控 制、分布处理等诸多领域。通过计算机网络不仅可以进行高速可靠的数据传输，还可以实现 资源共享，提高资源的利用率。HT-7实验控制和数据采集管理系统采用了以局域网为高速 数据通道进行连接的通讯方式，将网络通讯技术应用于 HT-7实验控制系统数据通讯系统中。 由于基于交换器的快速以太网具有性能高和升级方便，性能价格比上具有较明显的优势，且 组网技术相对简单，它是目前较好的一种网络选择。基于这种分析，我们选用了基于交换器 的快速以太网，网络结构图如图 2所示。这样的实验网络从物理结构上看比较合理，不仅交 换器的各个端口的负载比较平衡，而且所有跟实验有关的数据通讯问题，都只要在这个实验 子网段进行即可，充分体现了局域网的性能。 3.3.3.3.HTHTHTHT- ---7 777控制系统数据通讯方式 控制系统数据通讯方式控制系统数据通讯方式控制系统数据通讯方式控制系统数据通讯方式 -7 数据通讯是指通过数据通讯系统将数据以某种方式从一处安全、可靠地传输到另一处。 现今，实现计算机之间的数据通讯至少有四种方式:总线连接的通讯方式;调制---解调连接 的通讯方式;用过程输入／输出装置连接的通讯方式;高速数据通道连接的通讯方式。计算机 控制系统中的通讯往往是各个用于控制的应用程序间的通讯，应用程序之间的数据交换成为 数据通讯里的一个重要问题。应用程序的通讯方法有多种方式：文件共享、NetBIOS编程、 标准的 Sockets和 WinSock编程、DCOM编程等。在 HT-7控制网络通讯系统里，主要使用了 标准 Sockets编程的数据通讯方法。在 TCP/IP网络环境下的应用程序是通过网络系统编程 界面（Sockets）实现的，而 Sockets又利用下层的网络通信协议实现实际的通信工作，它 们之间的关系如图 3所示。HT-7控制系统中的部分数据通讯正是利用基于 TCP/IP协议的 Socket网络程序来实现, 这些通讯程序是在不同的的操作系统下：VAX的 VMS系统、路由器 的 Linux系统、主控机的 Windows系统，应用不同的编程语言：Ansi C、Visaul C++、Delphi 编写而成的, 为用不同语言在不同操作系统下进行 Socket程序开发提供了极好的模型样本。 4.4.4.4.SocketSocketSocketSocket编程要 编程要编程要编程要编程要点 点点点点 利用 socket进行通信，有两种方式：第一种流方式（Stream Socket），亦称面向连接 方式。在这种方式下，两个进行通信的应用程序之间先要建立一种虚拟的连接关系，每一次 完整的数据传输都要经过建立连接、使用连接和终止连接 3个过程，其数据收发顺序一致， 且内容相同, 流方式采用 TCP协议。第二种数据报方式（Data gram Socket），又称无连接 方式。每个数据分组都携带完整的目的地址，各分组在系统中独立传输, 数据报方式采用 ...展开收缩
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