基于計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)通信研究

摘 要：基于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的各種通信技術(shù)和應(yīng)用，已經(jīng)在人們的日常生活和工作中得到廣泛應(yīng)用。文中通過(guò)對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中控制系統(tǒng)的簡(jiǎn)介，闡述了常用計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的構(gòu)成和組件，對(duì)控制技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)通信中的應(yīng)用進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)；控制技術(shù)；網(wǎng)絡(luò)通信

中圖分類號(hào)：TP273.5

在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，其主要通過(guò)各種輔助部件，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用計(jì)算機(jī)與被控對(duì)象的控制，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)控制的目的?，F(xiàn)在，計(jì)算機(jī)與被控對(duì)象之間的通信，以及不同部件之間的聯(lián)系，主要通過(guò)兩種方式，分別是有效和無(wú)線。而現(xiàn)在，在計(jì)算機(jī)硬件與軟件快速發(fā)展與普及的推動(dòng)下，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用范圍也逐漸擴(kuò)展，所能夠傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量也越來(lái)越大，對(duì)各種數(shù)據(jù)的傳輸效率不斷給提高。可以預(yù)測(cè)，在可見(jiàn)的將來(lái)，基于計(jì)算機(jī)通信技術(shù)的遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將會(huì)得到更大的發(fā)展。

1 基于計(jì)算機(jī)的控制系統(tǒng)

在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中包括了工業(yè)用計(jì)算機(jī)與各種工業(yè)對(duì)象。相較于普通控制系統(tǒng)，基于計(jì)算機(jī)的控制系統(tǒng)，包括了開(kāi)環(huán)系統(tǒng)與閉環(huán)系統(tǒng)?，F(xiàn)在，工業(yè)領(lǐng)域中主要采用閉環(huán)系統(tǒng)，主要是由于該類控制系統(tǒng)為一種最基本的控制方式。根據(jù)常用的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，其硬件主要包括了計(jì)算機(jī)、各種外設(shè)、輸入和輸出通道，以及各種工業(yè)操作臺(tái)等。具體如圖1中所示。根據(jù)控制系統(tǒng)所采用控制方式的不同，則可以將其劃分成：操作指導(dǎo)控制系統(tǒng)、直接數(shù)字控制系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)監(jiān)督系統(tǒng)以及分級(jí)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)等。

2 基于計(jì)算機(jī)的遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)通訊

在遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)通信中，由于信息傳輸方向的不同，可以將該過(guò)程中所采用的通訊技術(shù)分為雙工通訊、半雙工通訊與單工通訊等幾種類型。顧名思義，雙工通訊就是通過(guò)比較復(fù)雜的通信結(jié)構(gòu)與線路，確保通訊雙方的信息都能夠向著兩個(gè)方向傳送；而半雙工通信則可以理解為信息雖然能夠在兩個(gè)方向傳輸，但是這種傳輸過(guò)程不是實(shí)時(shí)的，因?yàn)槊看蝹鬏敹贾挥袉蝹€(gè)方向的數(shù)據(jù)在傳輸；單工通信則更加簡(jiǎn)單，就是只有一個(gè)固定方向的信息能夠被傳送。在實(shí)際的應(yīng)用環(huán)境中，遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)通信中所采用的通訊方式主要為半雙工方式，也就是人們常說(shuō)的四線制傳輸方式，而在不同計(jì)算機(jī)之間的通信中，則主要采用單工通信方式，這樣，就可以在滿足各種實(shí)際要求的情況下，使得通信系統(tǒng)中所采用的線路能夠得到更大程度的簡(jiǎn)化。

在基于計(jì)算機(jī)的遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)中，其硬件構(gòu)成根據(jù)不同的功能主要包括計(jì)算機(jī)終端、網(wǎng)絡(luò)主機(jī)、各種網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交換設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸線路等。在這些硬件設(shè)備中，計(jì)算機(jī)終端的作用主要為對(duì)各個(gè)企業(yè)用戶的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通訊量和信息規(guī)模等進(jìn)行控制；數(shù)據(jù)交換設(shè)備則可以實(shí)現(xiàn)對(duì)各種網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)的分類、歸檔、處理與存儲(chǔ)等操作過(guò)程；在網(wǎng)絡(luò)主機(jī)中，則又可以具體分為微型計(jì)算機(jī)和小型計(jì)算機(jī)，其中，我們常用的計(jì)算機(jī)可以作為微型計(jì)算機(jī)來(lái)使用；網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸線路又可以劃分成多種不同的線路，比如常見(jiàn)的電話線路、光纖線路以及微波線路等，在這些線路中，人們最常用的就是光纖線路，這主要是由于光纖的速度非?？?。在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)通訊鏈路中，計(jì)算機(jī)終端、主機(jī)等硬件設(shè)備，主要通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸線路完成下路連接，而各種終端設(shè)備則需要通過(guò)數(shù)據(jù)交換設(shè)備來(lái)接入網(wǎng)絡(luò)，接著，遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)各種計(jì)算機(jī)終端，則能夠通過(guò)實(shí)現(xiàn)制定的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)終端的控制過(guò)程。

對(duì)于基于計(jì)算機(jī)的遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)中所采用的連接方式，根據(jù)現(xiàn)代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，可以劃分為分支式、多路復(fù)用、集線式以及點(diǎn)到點(diǎn)等多種方式。在這幾種方式中，點(diǎn)到點(diǎn)方式最為常用，因?yàn)檫@種連接方式主要以計(jì)算機(jī)為核心，然后再通過(guò)各種傳輸線路和數(shù)據(jù)交換設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的交換與傳輸。

3 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信的發(fā)展方向

3.1 朝著網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展

在現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展的雙重推動(dòng)下，各種基于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的控制系統(tǒng)得到廣泛應(yīng)用，且應(yīng)用范圍和規(guī)模也在不斷擴(kuò)展，也給傳統(tǒng)回路控制系統(tǒng)中所展現(xiàn)出來(lái)的特性造成了根本性的變化，主要是在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)推動(dòng)下，逐漸形成了控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展趨勢(shì)，而這也是現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的成功應(yīng)用所帶來(lái)的必然結(jié)果?；诂F(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，可以將網(wǎng)絡(luò)中的各種接口連接到儀表單元，從而使得網(wǎng)絡(luò)化條件中的儀表單元具備了直接通訊的能力。

正是由于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的推動(dòng)，才使得網(wǎng)絡(luò)能夠逐步延伸和發(fā)展到各個(gè)控制系統(tǒng)的末端，然后在與原有控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)相結(jié)合的基礎(chǔ)上，則可以實(shí)現(xiàn)從控制任務(wù)的最基底層，到實(shí)現(xiàn)整個(gè)調(diào)度工作的最高層之間的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化與連接過(guò)程。對(duì)于整個(gè)控制系統(tǒng)中的各個(gè)儀表單元，其可以作為控制網(wǎng)絡(luò)中的最小實(shí)現(xiàn)環(huán)節(jié)來(lái)使用，而這些儀表單元的網(wǎng)絡(luò)化則是在對(duì)這些儀表單元的數(shù)字化的基礎(chǔ)上才完成的；在完成原有儀表單元的數(shù)字化之后，才能添加必要的網(wǎng)絡(luò)通訊單元，從而構(gòu)成完整的總線系統(tǒng)。在現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)中，整個(gè)控制過(guò)程的實(shí)現(xiàn)與完成已經(jīng)不再僅僅通過(guò)傳統(tǒng)意義上的控制系統(tǒng)來(lái)執(zhí)行，而是通過(guò)各種儀表單元在對(duì)各自工作獨(dú)立完成的及基礎(chǔ)上，進(jìn)而通過(guò)網(wǎng)絡(luò)來(lái)實(shí)現(xiàn)不同單元之間的信息交互，最終完成程序和應(yīng)用環(huán)境所賦予的各種控制任務(wù)。

3.2 朝著扁平化的方向發(fā)展

在各種功能不同的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，特別是在基于分布式的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，整個(gè)控制系統(tǒng)可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)來(lái)劃分成不同的層次，進(jìn)而將計(jì)算機(jī)通過(guò)網(wǎng)路來(lái)連接。考慮到在網(wǎng)絡(luò)中所存在的不同層次之間的獨(dú)立性，信息在網(wǎng)絡(luò)交互過(guò)程中，將會(huì)受到計(jì)算機(jī)的影響，這也是信息或者數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)交互過(guò)程中，需要考慮的一些問(wèn)題。同時(shí)，由于分布式控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)本身所體現(xiàn)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的封閉性，會(huì)給不同廠家產(chǎn)品的交互帶來(lái)影響。

4 結(jié)束語(yǔ)

基于現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)的控制技術(shù)得到了飛速發(fā)展，各個(gè)領(lǐng)域?qū)刂葡到y(tǒng)所體現(xiàn)的控制技術(shù)水平的要求也逐漸提高，使得現(xiàn)有的控制技術(shù)水平朝著更高層次的方向發(fā)展。文中通過(guò)對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中控制系統(tǒng)的簡(jiǎn)介，闡述了常用計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的構(gòu)成和組件，對(duì)控制技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)通信中的應(yīng)用進(jìn)行分析。

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作者簡(jiǎn)介：孫福成（1970.02-），男，副教授，1993年哈爾濱理工大學(xué)應(yīng)用物理專業(yè)畢業(yè)，1994年到甘肅畜牧工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院任教，主要從事微機(jī)控制、PLC控制技術(shù)等課程的教學(xué)。

作者單位：甘肅畜牧工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，甘肅武威 733006