DCS及現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù) 第5章

1、第5章DCS數(shù)據(jù)通信及網(wǎng)絡(luò)DCSDCS及現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)及現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)31信息信息 信息是對(duì)客觀事物屬性和特性的表征。信息是對(duì)客觀事物屬性和特性的表征。 信息是字母、數(shù)字及符號(hào)的集合，其載體可以是數(shù)字、文字、語(yǔ)音、信息是字母、數(shù)字及符號(hào)的集合，其載體可以是數(shù)字、文字、語(yǔ)音、視頻和圖像等。視頻和圖像等。2數(shù)據(jù)數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù)是指數(shù)據(jù)是指數(shù)字化數(shù)字化的信息。的信息。 數(shù)據(jù)是裝載信息的實(shí)體，信息則是數(shù)據(jù)的內(nèi)在含義或解釋。數(shù)據(jù)是裝載信息的實(shí)體，信息則是數(shù)據(jù)的內(nèi)在含義或解釋。 數(shù)據(jù)兩種類型：數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)（離散）和模擬數(shù)據(jù)（連續(xù)）數(shù)據(jù)兩種類型：數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)（離散）和模擬數(shù)據(jù)（連續(xù)）5.1.1基本術(shù)語(yǔ)基本術(shù)語(yǔ)3 3信號(hào)信號(hào)

2、數(shù)據(jù)通信中信號(hào)是數(shù)據(jù)在傳輸過程中的電磁波數(shù)據(jù)通信中信號(hào)是數(shù)據(jù)在傳輸過程中的電磁波的表示形式。的表示形式。 信號(hào)有兩種表示形式：模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)。信號(hào)有兩種表示形式：模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)。4 4信道信道 信道是信息從信息的發(fā)送地傳輸?shù)叫畔⒔邮盏匦诺朗切畔男畔⒌陌l(fā)送地傳輸?shù)叫畔⒔邮盏氐囊粋€(gè)通路。的一個(gè)通路。5源系統(tǒng)源系統(tǒng)目的系統(tǒng)目的系統(tǒng)傳輸系統(tǒng)傳輸系統(tǒng)公共電話網(wǎng)發(fā)送器源點(diǎn)PC機(jī)接收器傳輸系統(tǒng)終點(diǎn)調(diào)制解調(diào)器調(diào)制解調(diào)器PC機(jī)262 71與與 8按使用信道的多少來(lái)劃分：按使用信道的多少來(lái)劃分：l串行傳輸：串行傳輸：要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)編成數(shù)據(jù)流，在一條串行信道要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)編成數(shù)據(jù)流，在一條串行信道上進(jìn)行傳輸，

3、一次只傳輸一位二進(jìn)制數(shù)，接收方再把數(shù)上進(jìn)行傳輸，一次只傳輸一位二進(jìn)制數(shù)，接收方再把數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)。據(jù)流轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)。 同步同步問題問題 串行傳輸優(yōu)點(diǎn)只占用一條信道，易于實(shí)現(xiàn)，運(yùn)用廣泛。串行傳輸優(yōu)點(diǎn)只占用一條信道，易于實(shí)現(xiàn)，運(yùn)用廣泛。910接收端接收端0101000154321786010100105432178611l異步傳輸中，信息以字符為單位進(jìn)行傳輸，每個(gè)信息字符都異步傳輸中，信息以字符為單位進(jìn)行傳輸，每個(gè)信息字符都具有自己的起始位和停止位，一個(gè)字符中的各個(gè)位是同步的具有自己的起始位和停止位，一個(gè)字符中的各個(gè)位是同步的，但字符與字符之間的時(shí)間間隔是不確定的。，但字符與字符之間的時(shí)間間隔是不

4、確定的。l同步傳輸中，信息不是以字符而是以數(shù)據(jù)塊為單位進(jìn)行傳輸同步傳輸中，信息不是以字符而是以數(shù)據(jù)塊為單位進(jìn)行傳輸?shù)?。通信系統(tǒng)中有專門用來(lái)使發(fā)送裝置和接收裝置保持同步的。通信系統(tǒng)中有專門用來(lái)使發(fā)送裝置和接收裝置保持同步的時(shí)鐘脈沖，使兩者以同一頻率連續(xù)工作，并且保持一定的的時(shí)鐘脈沖，使兩者以同一頻率連續(xù)工作，并且保持一定的相位關(guān)系。在這一組數(shù)據(jù)或一個(gè)報(bào)文之內(nèi)不需要啟停標(biāo)志，相位關(guān)系。在這一組數(shù)據(jù)或一個(gè)報(bào)文之內(nèi)不需要啟停標(biāo)志，所以可以獲得較高的傳輸速度。所以可以獲得較高的傳輸速度。*12131415發(fā)送發(fā)送（a）接收接收單向通道單向通道雙向通道雙向通道雙向通道雙向通道發(fā)送發(fā)送發(fā)送發(fā)送發(fā)送發(fā)送發(fā)送發(fā)

5、送接收接收接收接收接收接收接收接收（b）（c）16數(shù)字信號(hào)數(shù)字信號(hào)1(a)調(diào)幅調(diào)幅1110000 170.920.90.280.30.560.61.081.11.521.51.50.130.10.270.30.70.50.30.101.11.30.9D5D4D3D2D1D7D6樣樣本本量化級(jí)量化級(jí)編碼編碼脈沖編碼脈沖編碼D130011 D230011 D360110 D4111011 D5151111 D691001 D710001 18二進(jìn)制數(shù)據(jù)二進(jìn)制數(shù)據(jù)1(a) NRZ碼碼(b) Manchester編碼編碼(c) 差分差分Manchester編碼編碼0010100110。 19。20時(shí)分

6、多路復(fù)時(shí)分多路復(fù)用器用器時(shí)間時(shí)間112211333333322222時(shí)分多路復(fù)時(shí)分多路復(fù)用器用器111212223線路交換線路交換 （Circuit Switching）此方式通信過程分三個(gè)階段：此方式通信過程分三個(gè)階段：l1）線路建立階段：通過網(wǎng)絡(luò)在）線路建立階段：通過網(wǎng)絡(luò)在A站與站與B站之間站之間建立建立線路連線路連接，即首先發(fā)送接，即首先發(fā)送“連接請(qǐng)求包連接請(qǐng)求包”。“連接請(qǐng)求包連接請(qǐng)求包”內(nèi)含有內(nèi)含有需要建立線路連接的源地址與目的地址。需要建立線路連接的源地址與目的地址。l2）數(shù)據(jù)傳輸階段：通過該連接，實(shí)時(shí)、雙向交換或報(bào)文分）數(shù)據(jù)傳輸階段：通過該連接，實(shí)時(shí)、雙向交換或報(bào)文分組。組。l3

7、）線路釋放階段：數(shù)據(jù)傳輸完成后，進(jìn)入線路）線路釋放階段：數(shù)據(jù)傳輸完成后，進(jìn)入線路釋放釋放階段，階段，結(jié)束此次通信。結(jié)束此次通信。242526*2728l由于增加了分組附加信息，所以增加了信道開銷。由于增加了分組附加信息，所以增加了信道開銷。l主要特征主要特征基于基于標(biāo)記標(biāo)記：不先建立連接而隨時(shí)可發(fā)送數(shù)據(jù)的：不先建立連接而隨時(shí)可發(fā)送數(shù)據(jù)的交換方式，稱為交換方式，稱為無(wú)連接交換無(wú)連接交換。2910100111010首部首部首部首部首部首部數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)發(fā)送在前發(fā)送在前00101001110報(bào)文報(bào)文分組分組分組分組分組分組 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：l1 1）高效：動(dòng)態(tài)分配傳輸帶寬，對(duì)通信鏈路是逐段占用

8、。）高效：動(dòng)態(tài)分配傳輸帶寬，對(duì)通信鏈路是逐段占用。l2 2）靈活：結(jié)點(diǎn)均有智能，為每個(gè)分組獨(dú)立地選擇轉(zhuǎn)發(fā)路由。）靈活：結(jié)點(diǎn)均有智能，為每個(gè)分組獨(dú)立地選擇轉(zhuǎn)發(fā)路由。l3 3）迅速：以分組作為傳送單位，不先建立連接就能向其他主）迅速：以分組作為傳送單位，不先建立連接就能向其他主機(jī)發(fā)送分組。機(jī)發(fā)送分組。l4 4）可靠：完善的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議；使網(wǎng)絡(luò)有很好的生存性。）可靠：完善的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議；使網(wǎng)絡(luò)有很好的生存性。l節(jié)點(diǎn)處理分組的過程：收到的分組先放入緩存，再查找轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)處理分組的過程：收到的分組先放入緩存，再查找轉(zhuǎn)發(fā)表，后由交換機(jī)構(gòu)從緩存中將該分組取出，傳遞給適當(dāng)端口表，后由交換機(jī)構(gòu)從緩存中將該分組取出，傳遞給

9、適當(dāng)端口轉(zhuǎn)發(fā)。轉(zhuǎn)發(fā)。3031 323334l 1）采用高質(zhì)量的通信線路）采用高質(zhì)量的通信線路 選高質(zhì)量通信線路有利于減少內(nèi)部噪聲的影響，從而減少相選高質(zhì)量通信線路有利于減少內(nèi)部噪聲的影響，從而減少相應(yīng)差錯(cuò)產(chǎn)生。這種方法對(duì)減少外部噪聲的影響改善不明顯，應(yīng)差錯(cuò)產(chǎn)生。這種方法對(duì)減少外部噪聲的影響改善不明顯，且高質(zhì)量的線路造價(jià)成本高。且高質(zhì)量的線路造價(jià)成本高。l 2）采用差錯(cuò)控制方法）采用差錯(cuò)控制方法 差錯(cuò)控制：數(shù)據(jù)通信過程中，檢測(cè)及糾正差錯(cuò)，把差錯(cuò)限制差錯(cuò)控制：數(shù)據(jù)通信過程中，檢測(cè)及糾正差錯(cuò)，把差錯(cuò)限制在數(shù)據(jù)傳輸所允許、盡可能小范圍內(nèi)的技術(shù)和方法。在數(shù)據(jù)傳輸所允許、盡可能小范圍內(nèi)的技術(shù)和方法。 差錯(cuò)

10、控制編碼是一種有效的差錯(cuò)控制方法，即對(duì)所傳輸?shù)臄?shù)差錯(cuò)控制編碼是一種有效的差錯(cuò)控制方法，即對(duì)所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行抗干擾編碼，用以實(shí)現(xiàn)差錯(cuò)控制的目的據(jù)進(jìn)行抗干擾編碼，用以實(shí)現(xiàn)差錯(cuò)控制的目的。 353637l循環(huán)冗余校驗(yàn)循環(huán)冗余校驗(yàn) 循環(huán)冗余校驗(yàn)的編碼和譯碼主要是做模循環(huán)冗余校驗(yàn)的編碼和譯碼主要是做模2除法運(yùn)算除法運(yùn)算，如果出現(xiàn)錯(cuò)誤，則余數(shù)不為，如果出現(xiàn)錯(cuò)誤，則余數(shù)不為0，且錯(cuò)位與余數(shù)之，且錯(cuò)位與余數(shù)之間有一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系，故可據(jù)余數(shù)的數(shù)值進(jìn)行糾錯(cuò)間有一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系，故可據(jù)余數(shù)的數(shù)值進(jìn)行糾錯(cuò)。檢錯(cuò)功能較強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)容易。檢錯(cuò)功能較強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)容易。目前廣泛應(yīng)用的目前廣泛應(yīng)用的糾錯(cuò)編碼。糾錯(cuò)編碼。5.2.5工業(yè)數(shù)據(jù)

11、通信的特點(diǎn)工業(yè)數(shù)據(jù)通信的特點(diǎn) 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)是互聯(lián)工業(yè)計(jì)算機(jī)、儀表和設(shè)備，實(shí)現(xiàn)工業(yè)工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)是互聯(lián)工業(yè)計(jì)算機(jī)、儀表和設(shè)備，實(shí)現(xiàn)工業(yè)過程控制和管理。特點(diǎn)：過程控制和管理。特點(diǎn)：l1實(shí)時(shí)性好實(shí)時(shí)性好 主要數(shù)據(jù)通信信息是實(shí)時(shí)過程和操作信息，控制網(wǎng)絡(luò)應(yīng)具主要數(shù)據(jù)通信信息是實(shí)時(shí)過程和操作信息，控制網(wǎng)絡(luò)應(yīng)具有良好的實(shí)時(shí)性和快速響應(yīng)性，動(dòng)態(tài)響應(yīng)要快有良好的實(shí)時(shí)性和快速響應(yīng)性，動(dòng)態(tài)響應(yīng)要快.(快速響應(yīng)要快速響應(yīng)要求的開關(guān)、閥門或電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，其響應(yīng)時(shí)間都在毫秒級(jí)求的開關(guān)、閥門或電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，其響應(yīng)時(shí)間都在毫秒級(jí))l2可靠性高可靠性高 控制網(wǎng)絡(luò)必須能夠連續(xù)穩(wěn)定的運(yùn)行，任何暫時(shí)的中斷和故控制網(wǎng)絡(luò)必須能夠連續(xù)穩(wěn)定的運(yùn)行

12、，任何暫時(shí)的中斷和故障都會(huì)造成巨大損失。障都會(huì)造成巨大損失。DCS通常采用冗余技術(shù)等措施來(lái)提高通常采用冗余技術(shù)等措施來(lái)提高系統(tǒng)的可靠性。系統(tǒng)的可靠性。 385.2.5工業(yè)數(shù)據(jù)通信的特點(diǎn)工業(yè)數(shù)據(jù)通信的特點(diǎn)l3適應(yīng)惡劣工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境適應(yīng)惡劣工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境 運(yùn)行在惡劣的工業(yè)環(huán)境中，控制網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該有強(qiáng)抗擾運(yùn)行在惡劣的工業(yè)環(huán)境中，控制網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該有強(qiáng)抗擾性，能抗電源干擾、雷擊干擾、電磁干擾和接地電位性，能抗電源干擾、雷擊干擾、電磁干擾和接地電位差干擾。并采取差錯(cuò)控制等軟件手段，降低數(shù)據(jù)傳輸差干擾。并采取差錯(cuò)控制等軟件手段，降低數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼`碼率。的誤碼率。l4開放系統(tǒng)互連開放系統(tǒng)互連 為使不同類型的為使不同類型的D

13、CS能夠互相連接，進(jìn)行數(shù)據(jù)交換能夠互相連接，進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，控制網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該符合開放系統(tǒng)互連的標(biāo)準(zhǔn)，使異種計(jì)，控制網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該符合開放系統(tǒng)互連的標(biāo)準(zhǔn)，使異種計(jì)算機(jī)之間能夠互相連接。算機(jī)之間能夠互相連接。 3940l網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)采用分層描述方法網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)采用分層描述方法將整個(gè)網(wǎng)絡(luò)通將整個(gè)網(wǎng)絡(luò)通信功能劃分為多個(gè)層次，每層各自完成一定任務(wù)，信功能劃分為多個(gè)層次，每層各自完成一定任務(wù)，而且功能相對(duì)獨(dú)立。相鄰兩層由接口連接，以便實(shí)而且功能相對(duì)獨(dú)立。相鄰兩層由接口連接，以便實(shí)現(xiàn)功能過渡?，F(xiàn)功能過渡。l接口接口使某層通過接口向上一層提供服務(wù)。依靠使某層通過接口向上一層提供服務(wù)。依靠層間接口連接和各層特定功能，可實(shí)現(xiàn)

14、有機(jī)結(jié)合，層間接口連接和各層特定功能，可實(shí)現(xiàn)有機(jī)結(jié)合，完成不同類別及要求的系統(tǒng)間信息傳遞。完成不同類別及要求的系統(tǒng)間信息傳遞。4142分層分層5原則原則l 1）層次適度）層次適度 若層次過少，層次功能就多，實(shí)現(xiàn)功能就相對(duì)困難；若若層次過少，層次功能就多，實(shí)現(xiàn)功能就相對(duì)困難；若層次過多，層次功能較少，但運(yùn)行開銷也將增加。層次過多，層次功能較少，但運(yùn)行開銷也將增加。l 2）功能確定）功能確定 根據(jù)功能來(lái)劃分層次，每個(gè)層次都有自己分工，而完成根據(jù)功能來(lái)劃分層次，每個(gè)層次都有自己分工，而完成這些功能都有某種確定的方式。這些功能都有某種確定的方式。 434445l1）層次（）層次（Layer) 一個(gè)復(fù)雜

15、的通信過程分解成若干簡(jiǎn)單的通信過程，每個(gè)一個(gè)復(fù)雜的通信過程分解成若干簡(jiǎn)單的通信過程，每個(gè)簡(jiǎn)單過程看作是一個(gè)層次。把網(wǎng)絡(luò)需要實(shí)現(xiàn)的功能分配簡(jiǎn)單過程看作是一個(gè)層次。把網(wǎng)絡(luò)需要實(shí)現(xiàn)的功能分配到各個(gè)層次中，每個(gè)層次都能實(shí)現(xiàn)相對(duì)獨(dú)立的功能，所到各個(gè)層次中，每個(gè)層次都能實(shí)現(xiàn)相對(duì)獨(dú)立的功能，所有的層次共同實(shí)現(xiàn)最終的網(wǎng)絡(luò)功能。有的層次共同實(shí)現(xiàn)最終的網(wǎng)絡(luò)功能。4647l語(yǔ)義：語(yǔ)義：規(guī)定需要發(fā)出何種控制信息，完成何種動(dòng)作和規(guī)定需要發(fā)出何種控制信息，完成何種動(dòng)作和做出何種應(yīng)答。做出何種應(yīng)答。l語(yǔ)法：語(yǔ)法：規(guī)定用戶數(shù)據(jù)和控制信息的結(jié)構(gòu)與格式。規(guī)定用戶數(shù)據(jù)和控制信息的結(jié)構(gòu)與格式。l時(shí)序：時(shí)序：規(guī)定事件實(shí)現(xiàn)順序的詳細(xì)說明

16、。規(guī)定事件實(shí)現(xiàn)順序的詳細(xì)說明。 語(yǔ)義、語(yǔ)法、時(shí)序構(gòu)成了通信協(xié)議的語(yǔ)義、語(yǔ)法、時(shí)序構(gòu)成了通信協(xié)議的3 3要素，規(guī)定要素，規(guī)定了通信實(shí)體要做什么，怎么做，何時(shí)做。了通信實(shí)體要做什么，怎么做，何時(shí)做。4849 50主機(jī)主機(jī)表示層表示層應(yīng)用層應(yīng)用層物理層物理層傳輸層傳輸層數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層會(huì)話層會(huì)話層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層主機(jī)主機(jī)傳輸介質(zhì)傳輸介質(zhì)通信子網(wǎng)通信子網(wǎng)表示層表示層應(yīng)用層應(yīng)用層物理層物理層傳輸層傳輸層數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層會(huì)話層會(huì)話層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層物理層物理層數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層物理層物理層數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層表示層協(xié)議表示層協(xié)議應(yīng)用層協(xié)議應(yīng)用層協(xié)議物理層協(xié)議物理層協(xié)議傳輸層協(xié)議傳

17、輸層協(xié)議數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議會(huì)話層協(xié)議會(huì)話層協(xié)議網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議l1物理層物理層 規(guī)定了通信介質(zhì)、驅(qū)動(dòng)電路和接收電路之間接口的電氣特性和機(jī)械規(guī)定了通信介質(zhì)、驅(qū)動(dòng)電路和接收電路之間接口的電氣特性和機(jī)械特性。特性。 信號(hào)表示方法、通信介質(zhì)、傳輸速率、接插件規(guī)格及使信號(hào)表示方法、通信介質(zhì)、傳輸速率、接插件規(guī)格及使用規(guī)則等。用規(guī)則等。l 2鏈路層鏈路層 作用作用1：確定在某一時(shí)刻由哪一個(gè)節(jié)點(diǎn)控制鏈路，即鏈路使用權(quán)的：確定在某一時(shí)刻由哪一個(gè)節(jié)點(diǎn)控制鏈路，即鏈路使用權(quán)的分配。分配。 作用作用2：確定比特級(jí)的信息傳輸結(jié)構(gòu)，規(guī)定了數(shù)據(jù)格式，還確定了：確定比特級(jí)的信息傳輸結(jié)構(gòu)，規(guī)定了數(shù)據(jù)格式，還確定

18、了檢錯(cuò)和糾錯(cuò)方式等檢錯(cuò)和糾錯(cuò)方式等5152535.3.4 OSI參考模型的數(shù)據(jù)傳輸參考模型的數(shù)據(jù)傳輸54主機(jī)A質(zhì)表示層應(yīng)用層物理層進(jìn)程a理傳輸層數(shù)據(jù)鏈路層會(huì)話層網(wǎng)絡(luò)層物介DU主機(jī)B進(jìn)程bDUPDUAPDUPPDUSPDUTPDUNBitsHAHSHPHTHNHDTD表示層應(yīng)用層物理層傳輸層數(shù)據(jù)鏈路層會(huì)話層網(wǎng)絡(luò)層5556所有節(jié)點(diǎn)通過鏈路組成一個(gè)環(huán)形。需要發(fā)送信息的節(jié)所有節(jié)點(diǎn)通過鏈路組成一個(gè)環(huán)形。需要發(fā)送信息的節(jié)點(diǎn)將信息送到環(huán)上，信息在環(huán)上只能按某一確定的方向點(diǎn)將信息送到環(huán)上，信息在環(huán)上只能按某一確定的方向傳輸。傳輸。 當(dāng)信息到達(dá)接收節(jié)點(diǎn)時(shí)，該節(jié)點(diǎn)識(shí)別信息中的目的地址當(dāng)信息到達(dá)接收節(jié)點(diǎn)時(shí)，該節(jié)點(diǎn)識(shí)

19、別信息中的目的地址與自己的地址相同，就將信息取出，并加上確認(rèn)標(biāo)記，與自己的地址相同，就將信息取出，并加上確認(rèn)標(biāo)記，以便由發(fā)送節(jié)點(diǎn)清除。以便由發(fā)送節(jié)點(diǎn)清除。l由于傳輸是單方向的，所以不存在確定信息傳輸路徑的由于傳輸是單方向的，所以不存在確定信息傳輸路徑的問題，這可以簡(jiǎn)化鏈路的控制。問題，這可以簡(jiǎn)化鏈路的控制。l當(dāng)某一節(jié)點(diǎn)發(fā)生故障時(shí)，可以將該節(jié)點(diǎn)旁路，以保證信當(dāng)某一節(jié)點(diǎn)發(fā)生故障時(shí)，可以將該節(jié)點(diǎn)旁路，以保證信息暢通無(wú)阻。息暢通無(wú)阻。57所有的節(jié)點(diǎn)都共享一條公用的傳輸線路，所以每次只能由所有的節(jié)點(diǎn)都共享一條公用的傳輸線路，所以每次只能由一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息，信息由發(fā)送它的節(jié)點(diǎn)向兩端擴(kuò)散。此型又一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送

20、信息，信息由發(fā)送它的節(jié)點(diǎn)向兩端擴(kuò)散。此型又稱為廣播式網(wǎng)絡(luò)。稱為廣播式網(wǎng)絡(luò)。 某節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息之前，必須保證總線上沒有其他信息正在某節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息之前，必須保證總線上沒有其他信息正在傳輸。它才能把信息送上總線。當(dāng)某個(gè)節(jié)點(diǎn)由詢問信息中鑒別傳輸。它才能把信息送上總線。當(dāng)某個(gè)節(jié)點(diǎn)由詢問信息中鑒別出接收地址與自己的地址相符時(shí)，這個(gè)節(jié)點(diǎn)便做好準(zhǔn)備，接收出接收地址與自己的地址相符時(shí)，這個(gè)節(jié)點(diǎn)便做好準(zhǔn)備，接收后面所傳送的信息。后面所傳送的信息。 總線結(jié)構(gòu)突出的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于擴(kuò)充?？偩€結(jié)構(gòu)突出的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于擴(kuò)充。58 59*60絕緣層絕緣層聚氯乙烯套層聚氯乙烯套層銅芯銅芯聚氯乙烯套層聚氯乙烯套層絕緣層

21、絕緣層銅芯銅芯屏蔽層屏蔽層（a）（b）同軸電纜分類：同軸電纜分類：l(1) 基帶同軸電纜（基帶同軸電纜（50同軸電纜），基帶同軸電纜專門用于數(shù)字同軸電纜），基帶同軸電纜專門用于數(shù)字傳輸，其傳輸速率可達(dá)傳輸，其傳輸速率可達(dá)10Mbps 。l(2) 寬帶同軸電纜（寬帶同軸電纜（75同軸電纜），寬帶同軸電纜既可用于模擬同軸電纜），寬帶同軸電纜既可用于模擬傳輸（如視頻信號(hào)傳輸），也可用于數(shù)字傳輸，當(dāng)用于數(shù)字傳輸時(shí)傳輸（如視頻信號(hào)傳輸），也可用于數(shù)字傳輸，當(dāng)用于數(shù)字傳輸時(shí)，其傳輸速率可達(dá)，其傳輸速率可達(dá)50Mbps。l同軸電纜具有較高傳輸通頻帶、較低傳輸損耗、較強(qiáng)抗干擾能力等同軸電纜具有較高傳輸通頻帶、

22、較低傳輸損耗、較強(qiáng)抗干擾能力等優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)61銅芯銅芯絕緣層絕緣層絕緣保護(hù)套層絕緣保護(hù)套層外導(dǎo)體屏蔽層外導(dǎo)體屏蔽層l由光導(dǎo)纖維組成的可進(jìn)行光信號(hào)傳輸?shù)男滦屯ㄐ沤橘|(zhì)。由光導(dǎo)纖維組成的可進(jìn)行光信號(hào)傳輸?shù)男滦屯ㄐ沤橘|(zhì)。l光纖以光的光纖以光的“有有”和和“無(wú)無(wú)”形成形成“1”和和“0”二進(jìn)制信息，以二進(jìn)制信息，以光脈沖形式進(jìn)行信息傳輸。光脈沖形式進(jìn)行信息傳輸。62銅芯銅芯絕緣層絕緣層包帶層包帶層外導(dǎo)體屏蔽層外導(dǎo)體屏蔽層加強(qiáng)芯加強(qiáng)芯填充物填充物光纖及其包層光纖及其包層遠(yuǎn)供電線遠(yuǎn)供電線外套外套63光纖通信的特點(diǎn)光纖通信的特點(diǎn): :1 1）傳輸信號(hào)頻帶寬、通信容量大、信號(hào)衰減小、傳輸距）傳輸信號(hào)頻帶寬、通信容量

23、大、信號(hào)衰減小、傳輸距離長(zhǎng)、抗干擾能力強(qiáng)。離長(zhǎng)、抗干擾能力強(qiáng)。2 2）光纖有著非常高的數(shù)據(jù)傳輸率（）光纖有著非常高的數(shù)據(jù)傳輸率（Gb/sGb/s）和極低的誤碼）和極低的誤碼率（率（10-1010-10）。）。3 3）原材料資源豐富。）原材料資源豐富。4 4）抗化學(xué)腐蝕能力強(qiáng)，適用于一些特殊環(huán)境下的布線。）抗化學(xué)腐蝕能力強(qiáng)，適用于一些特殊環(huán)境下的布線。64 介質(zhì)介質(zhì) 項(xiàng)目項(xiàng)目雙絞線雙絞線同軸電纜同軸電纜光纜光纜傳輸介質(zhì)價(jià)格傳輸介質(zhì)價(jià)格較低較低較高較高較高較高連接件價(jià)格連接件價(jià)格低低較低較低高高標(biāo)準(zhǔn)化程度標(biāo)準(zhǔn)化程度高高較高較高低低連接連接簡(jiǎn)單簡(jiǎn)單需專用連接器需專用連接器需復(fù)雜連接器件和連接工藝需復(fù)

24、雜連接器件和連接工藝敷設(shè)敷設(shè)簡(jiǎn)單簡(jiǎn)單稍復(fù)雜稍復(fù)雜簡(jiǎn)單簡(jiǎn)單抗干擾能力抗干擾能力較好較好很好很好特別好特別好環(huán)境的適應(yīng)性環(huán)境的適應(yīng)性較好較好較好較好特別好特別好適用網(wǎng)絡(luò)類型適用網(wǎng)絡(luò)類型環(huán)形網(wǎng)環(huán)形網(wǎng)總線型或環(huán)形網(wǎng)總線型或環(huán)形網(wǎng)目前多用于環(huán)形網(wǎng)目前多用于環(huán)形網(wǎng)l4 4 無(wú)線電波無(wú)線電波 電磁波頻譜電磁波頻譜10KHz10KHz1GHz1GHz之間為無(wú)線電頻率，在工業(yè)過程控制領(lǐng)域主要之間為無(wú)線電頻率，在工業(yè)過程控制領(lǐng)域主要是傳輸頻率在是傳輸頻率在2.4GHz2.4GHz的工業(yè)頻段，其傳輸距離較短，所需的功率較低。的工業(yè)頻段，其傳輸距離較短，所需的功率較低。l5 5 微波微波 微波可穿透電離層進(jìn)入宇宙空間

25、，不能靠電離層反射來(lái)進(jìn)行傳播，靠微波可穿透電離層進(jìn)入宇宙空間，不能靠電離層反射來(lái)進(jìn)行傳播，靠微波接力或是衛(wèi)星轉(zhuǎn)播進(jìn)行微波接力，傳播距離一般在微波接力或是衛(wèi)星轉(zhuǎn)播進(jìn)行微波接力，傳播距離一般在50km50km左右，要實(shí)左右，要實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳播，須在兩個(gè)通信終端間建立中繼站?，F(xiàn)遠(yuǎn)距離傳播，須在兩個(gè)通信終端間建立中繼站。l6 6 紅外紅外 采用光發(fā)射二極管、激光二極管來(lái)進(jìn)行站與站之間的數(shù)據(jù)交換。紅外采用光發(fā)射二極管、激光二極管來(lái)進(jìn)行站與站之間的數(shù)據(jù)交換。紅外設(shè)備發(fā)出的光，一般只包含電磁波或小范圍電磁頻譜中的光子。傳輸信設(shè)備發(fā)出的光，一般只包含電磁波或小范圍電磁頻譜中的光子。傳輸信號(hào)可以直接或經(jīng)過墻面、天

26、花板反射后，被接收裝置收到。號(hào)可以直接或經(jīng)過墻面、天花板反射后，被接收裝置收到。*655.4.3通信網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)設(shè)備通信網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)設(shè)備1 1、物理層互連設(shè)備、物理層互連設(shè)備 中繼器（中繼器（RepeaterRepeater） 把接收到的弱信號(hào)分離，并再生放大。把接收到的弱信號(hào)分離，并再生放大。 集線器（集線器（HubHub） 網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)間的中央節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)間的中央節(jié)點(diǎn) 。2 2、數(shù)據(jù)鏈路層互連設(shè)備、數(shù)據(jù)鏈路層互連設(shè)備 l網(wǎng)橋（網(wǎng)橋（BridgeBridge） 局域網(wǎng)間的橋梁，屬于網(wǎng)絡(luò)層設(shè)備，作用是擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)局域網(wǎng)間的橋梁，屬于網(wǎng)絡(luò)層設(shè)備，作用是擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)和通信手段，和通信手段，l交換器（交換器

27、（SwitchSwitch） 新的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，通過交換設(shè)備提高網(wǎng)絡(luò)傳輸性能。新的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，通過交換設(shè)備提高網(wǎng)絡(luò)傳輸性能。*663 3、網(wǎng)絡(luò)層互連設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)層互連設(shè)備 l路由器（路由器（RouterRouter） 工作在網(wǎng)橋的上一層，因此，工作在網(wǎng)橋的上一層，因此，路由器的功能比網(wǎng)橋更強(qiáng)。除了具有網(wǎng)橋的全部功路由器的功能比網(wǎng)橋更強(qiáng)。除了具有網(wǎng)橋的全部功能外，還具有路徑選擇功能。能外，還具有路徑選擇功能。 4 4、應(yīng)用層互連設(shè)備、應(yīng)用層互連設(shè)備l網(wǎng)關(guān)（網(wǎng)關(guān)（GatewayGateway） 當(dāng)連接不同類型而協(xié)議差別又當(dāng)連接不同類型而協(xié)議差別又較大的網(wǎng)絡(luò)時(shí)，要選網(wǎng)關(guān)設(shè)備。其功能體現(xiàn)在較大的網(wǎng)絡(luò)時(shí)，要選網(wǎng)

28、關(guān)設(shè)備。其功能體現(xiàn)在OSIOSI模型最高層，它將協(xié)議進(jìn)行轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)重新分組，模型最高層，它將協(xié)議進(jìn)行轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)重新分組，以便在兩個(gè)不同類型的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)之間進(jìn)行通信。以便在兩個(gè)不同類型的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)之間進(jìn)行通信。 6768l1.控制網(wǎng)絡(luò)中控制網(wǎng)絡(luò)中是控制系統(tǒng)最基本的要求。是控制系統(tǒng)最基本的要求。l過程控制系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間要求為過程控制系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間要求為0.01s0.01s0.5s0.5s，l制造自動(dòng)化系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間要求為制造自動(dòng)化系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間要求為0.5s0.5s2.0s,2.0s, 信息網(wǎng)絡(luò)的響應(yīng)時(shí)間要求為信息網(wǎng)絡(luò)的響應(yīng)時(shí)間要求為2.0s2.0s6.Os6.Os。故信息網(wǎng)的實(shí)時(shí)性可忽略。故信息網(wǎng)的

29、實(shí)時(shí)性可忽略。l2控制網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)調(diào)在惡劣環(huán)境下數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐暾浴⒖刂凭W(wǎng)絡(luò)強(qiáng)調(diào)在惡劣環(huán)境下數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐暾?、。?yīng)具有應(yīng)具有在高溫、潮濕、震動(dòng)、腐蝕、電磁干擾等工業(yè)環(huán)境中長(zhǎng)時(shí)間、連續(xù)、在高溫、潮濕、震動(dòng)、腐蝕、電磁干擾等工業(yè)環(huán)境中長(zhǎng)時(shí)間、連續(xù)、可靠、完整地傳送數(shù)據(jù)的能力，并能抵抗工業(yè)電網(wǎng)的浪涌、跌落和尖可靠、完整地傳送數(shù)據(jù)的能力，并能抵抗工業(yè)電網(wǎng)的浪涌、跌落和尖峰干擾。還應(yīng)具有本質(zhì)安全性能。峰干擾。還應(yīng)具有本質(zhì)安全性能。*69l3控制系統(tǒng)中，由于分散的單一用戶要借助控制控制系統(tǒng)中，由于分散的單一用戶要借助控制網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)進(jìn)入某個(gè)系統(tǒng)，通信方式多使用廣播或組播入某個(gè)系統(tǒng)，通信方式多使用廣播或組播方式方式；

30、在信息網(wǎng)；在信息網(wǎng)絡(luò)中某個(gè)自主系統(tǒng)與另一個(gè)自主系統(tǒng)一般都使用一對(duì)一通絡(luò)中某個(gè)自主系統(tǒng)與另一個(gè)自主系統(tǒng)一般都使用一對(duì)一通信方式。信方式。l4工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線控制網(wǎng)絡(luò)可以實(shí)現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線控制網(wǎng)絡(luò)可以實(shí)現(xiàn)總線供電總線供電。而通常。而通常IT信息網(wǎng)絡(luò)缺少此措施。信息網(wǎng)絡(luò)缺少此措施。*7071*72操作員站操作員站工程師站工程師站實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)服務(wù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)服務(wù)現(xiàn)場(chǎng)控制站現(xiàn)場(chǎng)控制站網(wǎng)絡(luò)通信網(wǎng)絡(luò)通信在運(yùn)行監(jiān)控軟件在運(yùn)行監(jiān)控軟件的控制網(wǎng)節(jié)點(diǎn)上，的控制網(wǎng)節(jié)點(diǎn)上，其軟件層次結(jié)構(gòu)其軟件層次結(jié)構(gòu)如右圖如右圖運(yùn)運(yùn)行行監(jiān)監(jiān)控控節(jié)節(jié)點(diǎn)點(diǎn)OPC客戶端客戶端監(jiān)控平臺(tái)監(jiān)控平臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)控制站現(xiàn)場(chǎng)控制站操作員站操作員站OPC服務(wù)端服務(wù)端網(wǎng)絡(luò)通信網(wǎng)絡(luò)通信OPC服服務(wù)務(wù)端端在運(yùn)行在運(yùn)行OPC服服務(wù)器務(wù)器的控制網(wǎng)節(jié)的控制網(wǎng)節(jié)點(diǎn)上，其軟件層點(diǎn)上，其軟件層次結(jié)構(gòu)如右圖次結(jié)構(gòu)如右圖ESOP