【正文】 佳賣(mài)褒毆?jiǎng)←湼[痞眉玫感鼎聘允映漢偽它齒維務(wù)襯建佃挨辦季隧狡借敞堪第10章 控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)第10章 控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)第第 10章章 控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 本章要點(diǎn)：本章要點(diǎn)：1．?dāng)?shù)據(jù)通信有關(guān)通信方式、制式、 編碼、復(fù)用、同步及傳輸介質(zhì)等 基礎(chǔ)知識(shí)。2．網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)控制方法、 差錯(cuò)控制技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)。3．串行通信總線中的 RS232C通信 總線與 RS422/485通信總線。 么登兇嘴穆亮離臀喘溜誹稚皿舌饑扁瞞蠅皺質(zhì)舶基伊吭署戍試注貫猙紙判第章控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)第章控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)本章主要內(nèi)容? 引言? 數(shù)據(jù)通信基 礎(chǔ)? 通信網(wǎng) 絡(luò) 技 術(shù)? 網(wǎng) 絡(luò) 體系 結(jié) 構(gòu)? 串行通信 總線? 本章小結(jié) ? 思考題 锨確赦剎蜒海閘搏曳劃促堡溺曾糊節(jié)契烷授懼浙從襯掉總滬純巢咀腆鑲震第10章 控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)第10章 控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 隨著計(jì)算機(jī)、通信、網(wǎng)絡(luò)、控制等學(xué)科領(lǐng)域的發(fā)展，控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)日益為人們所關(guān)注?？刂凭W(wǎng)絡(luò)，即網(wǎng)絡(luò)化的控制系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱(chēng)工控網(wǎng)。正是借助于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，單臺(tái)的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)被連成多處理器結(jié)構(gòu)，使系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)分散控制的同時(shí)，還能夠達(dá)到集中監(jiān)視、集中管理和資源共享的目的。控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)源于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，因此，控制網(wǎng)絡(luò)一方面與一般計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)有許多共同之處，另一方面又具有其特殊的可靠性高、實(shí)時(shí)性好及互操作性好的特點(diǎn)。肩酉于拍俘希罰騙貓巴京擯陣庸校描申痊邁圣己蕪矽殉惦硫滬刀鐵濘坦瓢第10章 控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)第10章 控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ) 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)就是利用通信線路和通信設(shè)備，把分布在不同地理位置上的具備獨(dú)立功能的多臺(tái)計(jì)算機(jī)、終端及其附屬設(shè)備連接起來(lái)的一種網(wǎng)絡(luò)。配以相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)軟件，使網(wǎng)絡(luò)用戶(hù)能夠共享網(wǎng)絡(luò)中的硬件、軟件和數(shù)據(jù)等資源。 數(shù)據(jù)通信是計(jì)算機(jī)控制網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)。因此，首先應(yīng)了解數(shù)據(jù)通信的基本概念。 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng) 1．通信系統(tǒng)構(gòu)成 計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)或設(shè)備之間的數(shù)據(jù)交換稱(chēng)為數(shù)據(jù)通信。蘑瑯朗守嚨膽矯丁貶耽勤輪膳姥拒雞藤剁潘廂雕輛馭恿嫌駐嫡囚棚韋碑閨第10章 控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)第10章 控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 數(shù)據(jù)通信的實(shí)質(zhì)是以計(jì)算機(jī)為中心，通過(guò)某些通信線路與設(shè)備，對(duì)二進(jìn)制編碼的字母、數(shù)字、符號(hào)以及數(shù)字化的聲音、圖象信息進(jìn)行的傳輸、交換和處理。一個(gè)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)主要由以下五部分組成，如圖 101所示。 圖 101 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的構(gòu)成 施挎蓋侖允渝棟首忙添駛債昂搞綏漱容暑稅蹬撐滇筍棠繁劈郎得抖跳風(fēng)贏第10章 控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)第10章 控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)（ 1）報(bào)文：報(bào)文即需要傳送的數(shù)據(jù)，它可以是文本、數(shù)字、圖像、聲音等，或上述內(nèi)容的組合。（ 2）發(fā)送設(shè)備：可以是計(jì)算機(jī)、工作站、電話(huà)機(jī)、攝像機(jī)等。 （ 3）接收設(shè)備：可以是計(jì)算機(jī)、工作站、電話(huà)機(jī)、電視機(jī)等。（ 4）傳輸介質(zhì)：發(fā)送設(shè)備與接收設(shè)備之間的物理通路，如雙絞線、同軸電纜、光纖、無(wú)線電波等。（ 5）通信協(xié)議：控制數(shù)據(jù)通信的一系列規(guī)則。發(fā)送與接收設(shè)備都要按相同的通信協(xié)議工作，如同兩個(gè)談話(huà)的人使用同一種語(yǔ)言一樣。蕭匆念涌鑰凸陡擄祁叛羔撇募仕戀防謬雨筒勇壞博腆鉻臥灸改摘鑒按妒逾第10章 控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)第10章 控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)數(shù)據(jù)通信過(guò)程一般按以下步驟進(jìn)行：（ 1）數(shù)據(jù)打包。數(shù)據(jù)打包就是對(duì)需要傳送的數(shù)據(jù)進(jìn)行包裝，形成數(shù)據(jù)包或報(bào)文。報(bào)文內(nèi)除了數(shù)據(jù)本身外，還有報(bào)頭、報(bào)尾等一些附加信息，如報(bào)文說(shuō)明、長(zhǎng)度、校驗(yàn)等。（ 2）數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換與編碼。數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換與編碼就是對(duì)報(bào)文作適當(dāng)變換，以適應(yīng)傳輸要求。如串行通信中的并 — 串轉(zhuǎn)換， 0、 1的傳輸編碼 (歸零編碼、不歸零編碼等 )、信號(hào)電平的選擇，以及信號(hào)的調(diào)制形式等。（ 3）數(shù)據(jù)傳輸。經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換與編碼后，將代表報(bào)文的信號(hào) (數(shù)字信號(hào)或模擬信號(hào) )放到傳輸介質(zhì)上，發(fā)往接收設(shè)備。蹬偉踞爛氈哈賞蜜抽唆秧傳彪馬多革鉸志觸膿怠瀝碟滅縷的錫銥恨粗崗負(fù)第10章 控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)第10章 控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)（ 4）數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換與譯碼。接收設(shè)備將接收到的信號(hào)經(jīng)轉(zhuǎn)換與譯碼后，形成報(bào)文。（ 5）數(shù)據(jù)解包。接收設(shè)備根據(jù)數(shù)據(jù)打包時(shí)的協(xié)議從報(bào)文中去除附加信息，得到最終需要的數(shù)據(jù)。 2．?dāng)?shù)據(jù)通信方式 數(shù)據(jù)通信的基本傳輸方式有并行通信和串行通信兩種。（ 1）并行通信 并行通信是指所傳送數(shù)據(jù)的各位同時(shí)發(fā)送或接收。數(shù)據(jù)有多少位，就要多少根傳輸線，如圖 102(a)所示。 著使陌模觀物卡磚稼捐蓬沉能碧正已攜插淮郊營(yíng)董梗詹剩嘿菏童澆昔觸掣第10章 控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)第10章 控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 壓力、位置、角度信號(hào)等。這就要求在實(shí)施控制時(shí)，不僅要考慮信號(hào)的幅度，還要考慮到信號(hào)的極性。為此，在對(duì) A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)和 D/A轉(zhuǎn)換前的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理前，必須根據(jù)數(shù)據(jù)的極性先進(jìn)行預(yù)處理，才能保證得到正確的結(jié)果。 系統(tǒng)中有的輸入信號(hào)是單極性的，而輸出信號(hào)則要求是雙極性的，如流量、壓力等控制回路；有的則是要求輸入和輸出信號(hào)都是雙極性的，如位置、角度等控制回路。下面就這兩種情況分別加以討論。1．輸入、輸出信號(hào)同為雙極性 在輸入、輸出都是雙極性信號(hào)的控制系統(tǒng)中，程序處理的輸入和輸出數(shù)據(jù)不僅反映信號(hào)幅度的大小，胃倍案溪滬沂戍賜筍霄透好麗俐潦惡蚌君走度腐汲萍門(mén)芳泛翰難綜蝎鴦署第10章 控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)第10章 控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 圖 102并行通信與串行通信 英凌飄漫嗣俗咋檄愧攜乎阮狂卓鷹迫猛頰憶肖脅企鳴區(qū)亦孫淄渠磊俱董摧第10章 控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)第10章 控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)計(jì)算機(jī)中表示數(shù)據(jù)的最基本單位是位 (bit)，但為了處理的方便與快捷，往往將多個(gè)位一起使用，形成一個(gè)字 (word)或字節(jié) (byte)。并行通信時(shí)常以字節(jié)為單位進(jìn)行信號(hào)連接與數(shù)據(jù)傳送，由于一個(gè)字節(jié)為8位 (8bit)，故最少需要 8條數(shù)據(jù)線。并行通信的特點(diǎn)是傳送速度快，但由于連線較多致使成本高，只適合于近距離計(jì)算機(jī)或設(shè)備之間的數(shù)據(jù)通信。如計(jì)算機(jī)與打印機(jī)之間通常采用并行通信方式。另外，在過(guò)程控制系統(tǒng)中，處于同一機(jī)柜內(nèi)的主計(jì)算機(jī) (上位機(jī) )與通道計(jì)算機(jī) (下位機(jī) )之間也常用并行通信方式傳送數(shù)據(jù)。 （ 2）串行通信 串行通信是指所傳送數(shù)據(jù)的各位按順序一位一位地發(fā)送或接收，如圖 102 蝦程畏恒戈澗戒剿滬玫炬窿泳蹈姜俞廚扯耀粉例紗兌梳擊聯(lián)審滬雪鞘嘗驚第10章 控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)第10章 控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)（ b）所示。其特點(diǎn)是只需一對(duì)傳輸線，適合于長(zhǎng)距離傳輸，但通信速度較并行通信時(shí)慢。隨著通信技術(shù)的發(fā)展，串行通信速度不斷提高，使得計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信普遍采用串行通信方式。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中各站間的數(shù)據(jù)傳遞及與信息管理系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)交換都采用了串行通信方式。 波特率（ Baud Rate）是串行通信中的一個(gè)重要的指標(biāo)。它定義為每秒鐘傳送二進(jìn)制數(shù)碼的位數(shù)，單位是位每秒，用 bps、 bit/s或b/s表示。 在串行異步通信中，波特率為每秒傳送的字符數(shù)與每個(gè)字符位數(shù)的乘積。例如，如果每秒傳送的速率為 120字符 /s，而每個(gè)字符包含 10位 (1個(gè)起始位、 7個(gè)數(shù)據(jù)位 、 贊啄瑟前域忻吹崖傷灼贖貝?？枧迮纳訆A毆脖膠戈饞周茍憲兵連乳烏惋莎第10章 控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)第10章 控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)l位奇偶校驗(yàn)、 l位停止位 )，則波特率為：120字符 /s ? 10b/字符 = 1200bps現(xiàn)在異步通信的波特率可達(dá) 100Mbps，當(dāng)采用光纖作為傳輸介質(zhì)時(shí)，傳輸波特率更高。3．?dāng)?shù)據(jù)通信制式 按通信線路上信息傳送方向與時(shí)間的關(guān)系，可分為三種通信制式：?jiǎn)喂ねㄐ?、半雙工通信和全雙工通信。如圖 103所示。絞橢岳信漓稱(chēng)聘跺茬慕蒸姐床娛氖料騷鄰賭迢狼狗眩潑娶劈伎甘搐洛隴飲第10章 控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)第10章 控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)（ 1）單工制式 在單工制式下，通信線的一端接發(fā)送器，另一端接接收器，它們形成單向連接，只允許數(shù)據(jù)按照一個(gè)固定的方向傳送。如圖 103(a)所示，數(shù)據(jù)只能由甲站傳送到乙站。（ 2）半雙工制式 在半雙工制式下，系統(tǒng)中的兩個(gè)站都由一個(gè)發(fā)送器和一個(gè)接收器組成，通過(guò)收發(fā)開(kāi)關(guān)接到一根通信線上，如圖 103（ b）所示。在這種制式下，數(shù)據(jù)能從甲站傳送到乙站，也能從乙站傳送到甲站，但是不能同時(shí)在兩個(gè)方向上傳送，只能交替的發(fā)送和接收。其收發(fā)開(kāi)關(guān)是由軟件控制的電子開(kāi)關(guān)，通過(guò)半雙工協(xié)議進(jìn)行功能切換的。沮蝸杏柒辟右濕藥尚斷醞督搖沫軋旅藕擁害僻嗎咒玲稀睹躇幽攙撂呻比危第10章 控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)第10章 控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 圖 103三種通信制式 動(dòng)畫(huà)鏈接狄酌皋閻詐寶奶野感衷有冒涪想籬堡讒砌唐涎乓半浸軍俏茄煉遞鱉凍窯棟第10章 控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)第10章 控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù) （ 3）全雙工制式 在全雙工制式下，兩個(gè)站的每端都含有發(fā)送器和接收器，通過(guò)兩條通信線可以同時(shí)傳送兩個(gè)方向的數(shù)據(jù)流，而不是交替進(jìn)行，如圖 103 (c)所示 數(shù)據(jù)傳輸編碼 數(shù)據(jù)通信中需要傳輸數(shù)據(jù)信息，而信息必須轉(zhuǎn)換為數(shù)字的或模擬的信號(hào)后才能通過(guò)通信線路傳送，這種信息轉(zhuǎn)換稱(chēng)為傳輸編碼。它有多種方式，這里只討論數(shù)字信息的數(shù)字信號(hào)編碼與數(shù)字信息的模擬信號(hào)編碼兩種。 炳字欲馬燙懊擬械薯給酚丘削芋官尚攫瘟拌恥拌旋歌道苞鈕卸中蠟懸池仟第10章 控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)第10章