第章計算機控制中的網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù)

計算機控制中的網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù)現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模不斷擴大，對生產(chǎn)過程的控制和管理也日趨復(fù)雜，往往需要幾臺或幾十臺計算機才能完成控制和管理任務(wù)。不同的地理位置、不同功能的計算機及設(shè)備之間需要交換信息，這樣把多臺計算機或設(shè)備連接起來，就構(gòu)成了計算機網(wǎng)絡(luò)。對于廣大的從事過程控制的技術(shù)人員來說，為了提高計算機的應(yīng)用水平，更好地編制程序，有必要了解數(shù)據(jù)通信的通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和數(shù)據(jù)通信知識。計算機網(wǎng)絡(luò)概述計算機網(wǎng)絡(luò)的定義計算機網(wǎng)絡(luò)是指把若干臺地理位置不同且具有獨立功能的計算機或設(shè)備，通過通訊設(shè)備和線路相互連接起來，以實現(xiàn)信息的傳輸和資源共享的一種計算機系統(tǒng)。也就是說，計算機網(wǎng)絡(luò)是將分布于不同地理位置上的計算機或設(shè)備通過有線或無線的通信鏈路連接起來，不僅能使網(wǎng)絡(luò)中的各臺計算機或設(shè)備(或稱為節(jié)點)之間相互通信，而且還能共享某些節(jié)點(如服務(wù)器)上的系統(tǒng)資源。所謂資源包括硬件資源(如大容量磁盤、光盤以及打印機等)，軟件資源(如語言編輯器、文本編輯器、工具軟件及應(yīng)用程序等)和數(shù)據(jù)資源(如數(shù)據(jù)文件和數(shù)據(jù)庫等)。計算機網(wǎng)絡(luò)的分類隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了多種類型的網(wǎng)絡(luò)分類方法，按其跨度、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、管理性質(zhì)、交換方式和功能，可進(jìn)行如下分類：按網(wǎng)域的跨度劃分局域網(wǎng)只有和廣域網(wǎng)互聯(lián)，進(jìn)一步擴大應(yīng)用范圍，才能更好地發(fā)揮其作用。但在同廣域網(wǎng)相連時，應(yīng)考慮網(wǎng)絡(luò)的安全性。在計算機控制系統(tǒng)中一般采用局域網(wǎng)或局域網(wǎng)的互聯(lián)。按拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)劃分在計算機通信網(wǎng)絡(luò)中，網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)?Topology)結(jié)構(gòu)是指網(wǎng)絡(luò)中的各臺計算機、設(shè)備之間相互連接的方式。常用的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有以下幾種。由于線路對信號的衰減作用，總線形網(wǎng)僅用于有限的區(qū)域，常用于組建局域網(wǎng)。由于不同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)往往采用不同的網(wǎng)絡(luò)控制方法，具有不同的性質(zhì)，適應(yīng)不同的應(yīng)用環(huán)境，因此計算機控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)可以根據(jù)應(yīng)用的不同，選擇或者混合不同的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，一般來講，計算機控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)以總線形式為多。按管理性質(zhì)劃分過程計算機控制系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)常為專用網(wǎng)，由于近年來計算機控制系統(tǒng)的需求變化，特別是對于遠(yuǎn)程監(jiān)控需求的增加，使用專用網(wǎng)互連公用網(wǎng)的方式來組建各種計算機控制網(wǎng)絡(luò)也普遍增多，這也是計算機控制系統(tǒng)應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展趨勢。按交換方式劃分且不允許其它用戶共享其信道資源。目前，大多數(shù)計算機網(wǎng)絡(luò)(包括廣域網(wǎng)和局域網(wǎng))都采用分組交換技術(shù)，只是分組的體積有所不同。按功能劃分通信子網(wǎng)：網(wǎng)絡(luò)中面向數(shù)據(jù)通信的資源集合，主要支持用戶數(shù)據(jù)的傳輸；該子網(wǎng)包括傳輸線路、交換機和網(wǎng)絡(luò)控制中心等硬件設(shè)施。資源子網(wǎng)：網(wǎng)絡(luò)中面向數(shù)據(jù)處理的資源集合，主要支持用戶的應(yīng)用；該子網(wǎng)由用戶的主機資源組成，包括接入網(wǎng)絡(luò)的用戶主機，以及面向應(yīng)用的外設(shè)(例如終端)、軟件和可共享的數(shù)據(jù)(例如公共數(shù)據(jù)庫)等。通信子網(wǎng)和資源子網(wǎng)的劃分是一種邏輯劃分，它們可能使用相同或不同的設(shè)備。電信部門組建的網(wǎng)絡(luò)通常理解為通信子網(wǎng)，而用戶部門的入網(wǎng)設(shè)備則被認(rèn)為屬于資源子網(wǎng)。計算機控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)一般是局域網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備具有數(shù)據(jù)傳輸和處理的功能，因此，從功能上劃分計算機控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)一般是沒有意義的。計算機網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議層次模型裹早期隨的網(wǎng)身絡(luò)都棉是各襖個公魚司根飾據(jù)用憶戶的能要求瀉而獨現(xiàn)立開鼻發(fā)的胃，實袍踐的傭結(jié)果雞表明肯，盡翠管應(yīng)釀用的盞要求共千變鐮萬化遭，但轉(zhuǎn)對網(wǎng)獲絡(luò)(嬸通訊發(fā))的當(dāng)要求從卻是設(shè)一致晴的。新計算節(jié)機網(wǎng)踏絡(luò)體兼系結(jié)貴構(gòu)實汗質(zhì)上分是定奧義和奪描述桂一組圣用于蘆計算解機及差其通調(diào)訊設(shè)輔施之堆間互術(shù)連的滿標(biāo)準(zhǔn)刊和規(guī)貞范的艘集合桑，遵慘循這恭組規(guī)更范可薦以很焰方便販的實類現(xiàn)計默算機創(chuàng)設(shè)備福之間際的通寒訊。柴在這慶種要到求下英，I巡SO憐(國兄際標(biāo)矮準(zhǔn)化園組織蛾)聯(lián)埋合了年許多踐廠商怖和專掃家，資在各動自提攻出的外計算冊機網(wǎng)廊絡(luò)結(jié)被構(gòu)的而基礎(chǔ)嚼上，毯加以狗總結(jié)威，最塞終提叉出了痛開放攀系統(tǒng)喂互連今基本頂參考電模式猴(O抱SI講/R發(fā)M)價，并殲由此爽引出奔一系簡列的挽OS介I標(biāo)窗準(zhǔn)。災(zāi)現(xiàn)在鄰越來祖越多賭的銷血售商晚轉(zhuǎn)向軟OS華I，驗而使寸這個陪標(biāo)準(zhǔn)聞成為拖一個撿實用拘的標(biāo)桂準(zhǔn)。栗以下斑是對嗎七個階層次效的具啦體描變述。池可以蠅認(rèn)為舍這一鑄層是擠一個煎硬件奮層，死通常展做成范芯片鏟，印見刷電蒼路板哨(網(wǎng)房絡(luò)適隆配器蔬)和呆電纜箱等。硬在信拋息傳狡輸?shù)钠み@個段過程摩中，掠電脈斃沖信勒號進(jìn)專入或困離開質(zhì)網(wǎng)絡(luò)姨電纜苦。代順表數(shù)因據(jù)信墳息的蠟網(wǎng)絡(luò)漲電信烈號(擴位模殘式、殼編碼州方法座和令傅牌)憲的含億義只劉有而床且僅硬有這底一層撿知道那。這水一層腹能夠枝發(fā)現(xiàn)當(dāng)并通陳過要歪求重仁新傳王送損稀壞的呼信息塘包糾懂正錯炸誤。恭正是辰因為辜數(shù)據(jù)梅鏈路神層如轟此復(fù)街雜，傳一般腔將其尼劃分粥為一兵個介蛙質(zhì)存姓取控欲制(債MA皇C)貪層和漢一個轟邏輯只鏈路靜控制康(L膜LC模)層臨。這大一層性的大這部分完或全茄部內(nèi)比容由韻網(wǎng)絡(luò)債適配劈器上康的芯量片實落現(xiàn)，雜而再泉往上蜻的各床層則撒是由航軟件身(網(wǎng)以絡(luò)驅(qū)攪動器牽)來榮實現(xiàn)改的。閃網(wǎng)絡(luò)營層負(fù)躲責(zé)尋概址及曲傳送既信息薄包。換如果昨來了悠一個登重復(fù)清的信貫息包揭，傳竟輸層司將識揀別出損它是廉重復(fù)交的并遭將其喚丟棄舊。會翻話層技負(fù)責(zé)克會話柳的建啄立，須支持狗會話興期間摸對信喬息包籠的發(fā)以送與節(jié)接收師的管找理及安結(jié)束賴會話聚。銀一條乳將要吩通過復(fù)網(wǎng)絡(luò)存?zhèn)鬏敯男艩t息報茄文在堤這一茶層進(jìn)箱入O擔(dān)SI氧模型也向下仰一層琴傳送巨，最業(yè)后傳板輸至憐物理毀層，懷并在墓打包潛后傳碼輸至跳其它凳工作各站。節(jié)之后置由目插的工洋作站找的物雁理層旗向上塔傳送遍，經(jīng)云過那沈個工蠶作站鄙中的烈應(yīng)用暑層直吧至到傳達(dá)需孫要這互份信害息報求文的畢應(yīng)用開程序避。錢層間最通訊情相鄰專層之誤間的懼通訊錄：在厚OS授I環(huán)朗境中瀉，相束鄰層項之間熔通訊西發(fā)生椅在相著鄰的輝上下綿層之趨間，她屬于刷局部流問題艘，標(biāo)爹準(zhǔn)中稿定義昌了通浴訊的瑞內(nèi)容倒(服忌務(wù)原直語)瓶，未仍規(guī)定蝴這些盜內(nèi)容灣的具乓體表淘現(xiàn)形鳳式和將層間筐通訊其實現(xiàn)周的具宿體方夸法。翁對于盤對等道層之付間的煩通訊丸：在絨OS資I環(huán)示境中孫，對飼等層株是指充不同災(zāi)開放喘系統(tǒng)漂中的系相同門層次火；對仰等層佳之間扔的通寬訊發(fā)箭生在睡不同股開放鑄系統(tǒng)拆的相沿同層近次之候間，月屬于墾對等銳層實釘體之伏間的原信息芒交換逢，以昌保證段相應(yīng)子層次尼功能傾的實票現(xiàn)和距服務(wù)襖的提費供。偵標(biāo)準(zhǔn)鍬中利業(yè)用定鞋義協(xié)掛議來改規(guī)定騾對等鍵層之鑼間的刷交換攻信息序格式乖和交憶換時燙序。多在O答SI白環(huán)境宏中，脖對等謝層之色間的楚通訊賢是目僵的，選相鄰面層之青間的橫通訊宮是手肺段。禾通過冤相鄰旨層之迫間的巧通訊垮，實貫現(xiàn)對畢等層富之間染的通外訊。茅為了南保證雖相關(guān)頓服務(wù)嫂的實稻現(xiàn)，苗要求勸對等件實體央的合晶作，址但是盒對等驚實體燥之間亭并沒貪有直恥接的塵通路螞，必糕須借貢助相蛾鄰下梳層的跪服務(wù)折來實己現(xiàn)，辮這種兩過程器繼續(xù)色下去生，直察至物撈理層管進(jìn)行填實際督的數(shù)頃據(jù)傳本輸。爆計算井機局否域網(wǎng)涌絡(luò)藍(lán)對于度一個殖單位談而言慘，為紫了更文方便縫的利駛用本笑單位肢的資責(zé)源，寨往往羅建立干計算濱機局索域網(wǎng)塔，將炒有限守地理塑范圍船內(nèi)的患多臺票計算該機通巴過傳諷輸媒氏體連循接起疫來，鵝通過久功能械完善秩的網(wǎng)夕絡(luò)軟李件，污實現(xiàn)騎計算潛機之慧間的瘋相互嚼通信御和共早享資柔源。染美國遷電氣略和電張子工堆程協(xié)尊會(巷IE煙EE盆)于蛇19輸80慣年2默月成細(xì)立局您域網(wǎng)竟標(biāo)準(zhǔn)埋化委群員會崗(簡績稱8縮02緣委員印會)可專門際對局校域網(wǎng)襯的標(biāo)折準(zhǔn)進(jìn)六行研梳究，圓并提殊出L歪AN陪的定攝義。葡根據(jù)膀IE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