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层，自下而上依次为：物理层、链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层，如图2-6所示。
图2.6 ISO/OST参考模型式
通信网络协议如下：
1）物理层协议涉及通信系统的驱动电路、接收电路与通信介质之间的接口问题。
包括以下内容：(1) 接插件的类型以及插针的数量和功能。(2) 数字信号在通信介质上的编码方式，如电平的高低和0、1的表达方法。(3) 确定与链路控制有关的硬件功能，如定义信号交换控制线或者忙测试线等。
2）路层协议主要完成两个功能：一个是对链路的使用进行控制，一个是组成具有
确定格式的信息帧。由于通信网络是由通信介质和与其连接的多个节点组成的，所以链路层协议必须提出一种决定如何使用链路的规则。常用网络访问控制协议有：时分多路访问、查询式、令牌式、载波监听多路访问冲突检测和护展环形。
3）网络层协议主要处理通信网络中的路径选择问题。另外，它还负责子网之间的
地址变换。大多数工业过程控制系统中网络层协议的主要作用是管理子网之间的接口。子网接口协议一般专门用于某一特定的通信系统。另外，网络层协议还负责管理那些与其他计算机系统连接时所需要的网间连接器。网络层协议把一些专用信息传送到低层协议中，即可实现上述功能。
4）在工业过程控制所用的通信系统中，常常把传输层和会话层协议合在一起。这
两层协议确定了数据传输的启动方法和停止方法，以及实现数据传输所需要的其他信息。在集散控制系统中，每个节点都有自己的微处理器，它可以独立地完成整个系统的一部分任务。般可以把通信系统的作用看成是一种数据库更新
HOLLYSYS-MACS系统在薄页纸生产线中的应用
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作用，它不断地把其他节点的信息传输到需要这些信息的节点中去，相当于在整个系统中建立了一个为多个节点所共享的分布式数据库。
5）高层协议是指表示层和应用层协议，它们用来实现低层协议与用户之间接口所
需要的一些内部操作。高层协议的重要作用之一就是区别信息的类型，并确定它们在通信系统中的优先级。
对于通信网络的设备网络互联从通信参考模型的角度可分为几个层次：在物理层使用中继器(Repeater)，通过复制位信号延伸网段长度；在数据链路层使用网桥(Bridge)，在局域网之间存储或转发数据帧；在网络层使用路由器(Router)在不同网络间存储转发分组信号；在传输层及传输层以上，使用网关(Gateway)进行协议转换，提供更高层次的接口。因此中继器、网桥、路由器和网关是不同层次的网络互联设备。
随着工业生产的发展以及控制、管理水平和通信技术的提高，相对封闭的DCS已不能满足需要。而微处理器技术实现过程控制以及智能传感器的发展，导致需要用数字信号取代模似信号，这就形成了一种先进工业测控技术——现场总线(Fiedbus)。现场总线是连接智能现场设备和自动化系统的数字式、双向传输和多分支结构的通信网络。
现场总线不单是一种通信技术，也不仅是用数字仪表代替模似仪表，而是用新一代的现场总线控制系统(FCS)代替传统的集散控制系统(Distributed Control System，DCS)。它与传统的DCS相比有很多优点，是一种全数字化、全分散式、全开放和多点通信的底层控制网络，是计算机技术、通信技术和测控技术的综合及集成。现场总线技术的特点有：1）全数字化通信2）一对传输线，N台仪表3）可靠性高4）可控状态5）互换性6）互操作性7）综合功能8）分散控制9）统一组态10）开放式系统。
常见的总线有：PROFIBUS总线、 IEC 61158总线、基金会现场总线（FF）、WorldFIP总线、ControlNet总线、LonWorks总线等。
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3 HOLLIAS MACS系统简介
MACS是北京和利时（Hollysys）开发的分层分布式的大型综合控制系统，用以完成大、中型分布式控制，大型数据采集监控，具有数据采集、控制运算、控制输出、设备和状态监视、报警监视、远程通信、实时数据处理和显示、历史数据管理、日志记录、事故顺序识别，事故追忆、图形显示、控制调节、报表打印、高级计算，以及所有这些信息的组态，调试、打印、下装、诊断等功能。该系统采用了目前世界上先进的现场总线技术（ProfiBus-DP总线），对控制系统实现计算机监控，具有可靠性高、适用性强等优点，是一个完善，经济、可靠的控制系统。
3.1 MACS的硬件体系及其通信网络
MACS系统硬件结构如下图。它是由网络、管理网关、通信网络、管理网网关、
通信控制站、现场控制站、系统服务器、工程师站、操作员站、高级计算机站等组成。
图3-1 MACS系统结构图
3.1.1 通讯系统 通讯系统由网络、管理网关和通讯控制站组成。
(1) 网络 MACS网络由上到下分为监控网络、系统网络和控制网络三个层次。 a) 监控网络 监控网络（M-NET）由100M高速以太网络构成，用于系统服务器与
工作站，操作站、高级计算机站的连接，完成工程师站的数据下装，操作员站、
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高级计算站的在线数据通讯。
b) 系统网络 系统网络（S-NET）由100M以太网构成，用于系统服务器与现场总
线控制站，通信控制站的连接，完成现场控制站、通信控制站的数据下装，服务器与现场控制站、通信控制站之间的实时数据通讯。
c) 控制网络 控制网络（C-NET）由CAN总线或Profibus-DP总线构成，用来实
现过程I/O模块与现场控制站住空单元的通信，完成实时输入、输出数据的传送。PROFIBUS-DP是专门为自动控制系统与设备级分散I/O之间进行通讯而设计的。既可满足高速传输，又有简单实用、经济性强等特点。
Profibus-DP符合EN50170标准，拓补结构为总线式，在总线两端有有源总线端接器。
最大节点数为126，其中每个分段上最多可接22个节点，各段可通过中继器相连；传输速率9.6kps~12Mbps，与每段距离有关。当距离在100m 内时可达12Mbps （同一系统中的全部设备需选用同一速率）。通讯介质采用屏蔽双绞线或光纤。
CAN2.0A协议的网络采均高可靠性的双冗余结构，应用时可以保证在任何一条网络失效的情况下都不影响系统通信。系统的网络拓补结构为星型，中央节点为服务器。
MACS网络采用可靠性高的双冗余结构，应用时可以保证在任何一条网络失效的情况下都不影响系统通讯。系统的网络拓补结构为星型，中央节点为服务器。传输速率100Mbps，通讯介质采用光纤或双绞线，每根光缆的最大连接长度是2km，每根双绞线的最大长度是100m。允许的最大HUB数为4，每个HUB有16个端口。
(2) 管理网关 MACS系统是一个开放的系统，通过管理网网关提供外界一个访问接口。作为网关，它一侧连接到MACS系统内，另一侧连接到外界系统，是内外系统沟通的桥梁。其主要作用是通过内部网关软件，将MACSTM内部的实时数据、历史数据转换到标准关系数据库中，并对数据提供数据访问接口。 硬件接口：标准10/100M以太网。
通讯协议：Ethernet、TCP/IP，可与Windows65、Windows NT等系统连接。 数据库接口：提供业界规范的ODBC、SQL等数据库接口，可与采用Oracle、Informix、Sybase、SQL Serever等关系数据库的系统连接。
(3) 通讯控制站（CCS）
通讯控制站由高可靠性工业微机、各种通信卡件和
通信软件组成，实现与各类现场总线仪表、PLC、智能电子设备IED、RTU及其它子系统的通信，完成各种通信协议的解释和数据格式转换等功能。
通讯控制站接收来自其它系统的通信数据，进行校验、分解数据包，并将数据
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发送到系统服务器；从系统服务器取得数据，按照协议组织数据包发送到其他计算机系统或进行远程发送。在接收和发送的数据处理中可以加入各种组台的算法进行数据加工。可支持RS232、RS422、RS485等通信线路。通信控制站通过系统网络S-NET与MACS系统连接。
3.1.2现场控制站(分散过程控制装置)
现场控制站是MACS系统实现数据采集和过程控制的重要特点，主要完成数据采集、工程单位变换、控制和联锁算法、控制输出、通过系统网络将数据和诊断结果船送到系统服务器等功能，它由电源单元、主控单元、智能I/O单元和专用机柜四部分组成。现场控制站内部采用了分布式的结构，与系统网络相连接的是现场控制站的主控单元，可冗余配置。主控单元通过控制网络（C-NET）与各个智能I/O单元实现连接。现场控制站的内部结构如图。
主控单元 主控单元 AI 单元
AO 单元 DI 单 元 DO 单元 PI 单 元 回路板 DEH 单 元
图3-2 现场控制站的内部结构
电源单元式一种开关电源，它体积小，质量轻、变换效率高，为MACS系统现场
控制站的I/O模块提供+24V（DC）电源，模块具有完善的保护电路，输入部分模块采用可熔端保险丝进行过电流保护；模块还采用防雷击保护管进行过电压保护，输出部分使用自恢复保险丝防止输出过电流损害输出级器件，使用压敏电阻进行输出过电压保护。
主控单元为单元式模块化结构，它具有能够支持冗余的双网结构（以太网）。
通过以太网与MACS系统的服务器相连，它还有Profibus-DP 现场总线接口，与MACSxitong的I/O模块通信，主控单元自身为冗余设计，以提高系统的可靠性。
在主控单元和智能I/O单元上，分别固化了实时控制软件，主要完成以下功能。 (a) 信号转换与处理
对功能板采集上来的数据进行线性或非线性化转换。