scada系統(tǒng)培訓(xùn)---第2章數(shù)據(jù)通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)(已修改)
2025-02-24 15:57 本頁(yè)面
【正文】 監(jiān)督控制與數(shù)據(jù)采集技術(shù) 華東理工大學(xué)自動(dòng)化系 王華忠 Ch2 數(shù)據(jù)通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 一、引言 ?數(shù)據(jù)通信是完成數(shù)據(jù)編碼、傳輸、轉(zhuǎn)換、存儲(chǔ)、處理的過(guò)程，是計(jì)算機(jī)技術(shù)與通信技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。 ?與一般的控制系統(tǒng)相比， SCADA固有的測(cè)控點(diǎn)分散、測(cè)控范圍廣的特點(diǎn)決定了整個(gè)通信子系統(tǒng)在 SACDA系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程中起到了更加重要的作用。 SCADA系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)通信 ?現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控站點(diǎn)儀表、執(zhí)行機(jī)構(gòu)與下位機(jī)的通信 ?下位機(jī)系統(tǒng)與 SCADA服務(wù)器（上位機(jī)）的遠(yuǎn)程通信 ?監(jiān)控中心不同功能計(jì)算機(jī)之間的通信 ?監(jiān)控中心 Web服務(wù)器與遠(yuǎn)程客戶(hù)端的通信 二、數(shù)據(jù)通信概述 數(shù)據(jù)是指對(duì)數(shù)字、字母以及組合意義的一種表達(dá)。在 SCADA系統(tǒng)中，通信數(shù)據(jù)與監(jiān)控系統(tǒng)的各種信息緊密相關(guān)，如用數(shù)字 1表示電機(jī)處于工作狀態(tài)，用數(shù)字 0表示電機(jī)處于停止?fàn)顟B(tài)；而對(duì)于溫度、壓力、物位、流量、電流、電壓等變量可以用一定數(shù)值范圍的數(shù)字來(lái)描述。 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)組成 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)是指以計(jì)算機(jī)為中心，通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸信道將分布在各處的數(shù)據(jù)終端設(shè)備連接起來(lái)，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信為目的的系統(tǒng)。實(shí)際的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)是千差萬(wàn)別的。 例如，可以是兩臺(tái)計(jì)算機(jī)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)近距離數(shù)據(jù)傳輸，可是是工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)智能設(shè)備與控制器之間的數(shù)據(jù)通信，也可以是分布在各地的數(shù)百臺(tái)甚至更多的計(jì)算機(jī)互相傳送數(shù)據(jù)。 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)是由數(shù)據(jù)信息的發(fā)送設(shè)備、接收設(shè)備、傳輸介質(zhì)、傳輸報(bào)文、通信協(xié)議等組成。圖。 信 源 發(fā) 送 器 信 道 接 收 器 信 宿噪 聲圖 廣義通信系統(tǒng)模型 ?信源為待傳輸數(shù)據(jù)信息的產(chǎn)生者。 ?發(fā)送器將信息變換為適合于信道上傳輸?shù)男盘?hào)，而信宿的作用與之相反。 ?信道指發(fā)送器與接收器之間用于傳輸信號(hào)的物理介質(zhì)，又稱(chēng)傳輸介質(zhì)。經(jīng)過(guò)傳輸，在接收器處收到的信號(hào)在接收器處變?yōu)樾畔ⅰ? ?通信傳輸過(guò)程會(huì)受到噪聲的干擾，而噪聲往往會(huì)影響接收者正確地接收和理解所收到的信息。 ?為了把接收到的信息還原為原有信息，并為接收者所理解，需要一套實(shí)現(xiàn)約定的協(xié)議。 ?協(xié)議是數(shù)據(jù)通信規(guī)則的集合，如果沒(méi)有協(xié)議，兩臺(tái)設(shè)備即使連接也無(wú)法通信。 （ 1）通信設(shè)備 ?發(fā)送設(shè)備、接收設(shè)備和傳輸介質(zhì)是通信系統(tǒng)的硬件。 ?發(fā)送設(shè)備用于匹配信息源和傳輸介質(zhì)，即將信息源產(chǎn)生的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)編碼變換為信號(hào)形式，送往傳輸介質(zhì)； ?接收設(shè)備則需要完成發(fā)送設(shè)備的反變換，即從帶有干擾的信號(hào)中正確恢復(fù)出原有信號(hào)，并進(jìn)行解碼、解密等操作。 SCADA系統(tǒng)中，由于越來(lái)越多的設(shè)備變得智能化和數(shù)字化，數(shù)字通信能力越來(lái)越強(qiáng)大，因此，依賴(lài)不同時(shí)刻設(shè)備的作用，許多設(shè)備既是發(fā)送設(shè)備、也是接收設(shè)備。如下位機(jī)設(shè)備與上位機(jī)通信時(shí)，當(dāng)下位機(jī)向上位機(jī)傳送現(xiàn)場(chǎng)儀表參數(shù)時(shí)，下位機(jī)是發(fā)送設(shè)備，上位機(jī)是接收設(shè)備；而當(dāng)下位機(jī)接收上位機(jī)的控制指令，如開(kāi)啟某臺(tái)設(shè)備，或修改下位機(jī)參數(shù)時(shí)，下位機(jī)是接收設(shè)備，而上位機(jī)是發(fā)送設(shè)備。 （ 2）傳輸信道 傳輸信道可以是簡(jiǎn)單的兩條導(dǎo)線，也可以是由傳輸介質(zhì)、數(shù)據(jù)中繼、交換、存儲(chǔ)、管理設(shè)備構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)。傳輸信道是為收發(fā)兩地的數(shù)據(jù)流提供傳輸?shù)男诺?，傳輸信道由兩部分組成：一部分是傳輸介質(zhì)，另外一部分是其他數(shù)據(jù)處理設(shè)備。傳輸介質(zhì)分為有線介質(zhì)和無(wú)線介質(zhì)兩種，有線介質(zhì)有雙絞線、同軸電纜和光纖等，無(wú)線介質(zhì)則為空氣。傳輸手段為微波、紅外線、激光等，由光纖、同軸電纜、雙絞線等有線介質(zhì)構(gòu)成有線線路， 數(shù)據(jù)傳輸?shù)膸讉€(gè)基本概念 （ 1）數(shù)據(jù)傳輸模式 A：傳輸模式 數(shù)據(jù)傳輸模式是指數(shù)據(jù)在信道上傳輸所采取的方式。 B：同步技術(shù) 在數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中，通信系統(tǒng)的接收設(shè)備與發(fā)送設(shè)備的數(shù)據(jù)序列在時(shí)間上必須取得同步，以準(zhǔn)確地接收發(fā)來(lái)的每位數(shù)據(jù)。 C：基帶傳輸、頻帶傳輸和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳輸。 D：通信線路工作方式（單工、半雙工、全雙工） 幾種數(shù)據(jù)傳輸模式 數(shù)據(jù)傳輸模式可以分為不同的類(lèi)型 ?按數(shù)據(jù)代碼傳輸?shù)捻樞?，可以分為兩種基本方式：即并行傳輸與串行傳輸； ?按數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐椒绞?，可以分為同步傳輸與異步傳輸； ?按數(shù)據(jù)傳輸?shù)牧飨蚝蜁r(shí)間關(guān)系，可以分為單工、半雙工與全雙工數(shù)據(jù)傳輸； ?按照數(shù)據(jù)信號(hào)特點(diǎn)，可以分為基帶傳輸、頻帶傳輸和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳輸。 （ 2）數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳輸 在線路上傳輸?shù)亩M(jìn)制數(shù)據(jù)可以采用并行模式傳輸或串行模式傳輸。在并行模式下，每一個(gè)時(shí)鐘脈沖有多位數(shù)據(jù)被傳送；而在串行模式下，每一個(gè)時(shí)鐘脈沖只發(fā)送一位數(shù)據(jù)。而且，發(fā)送并行數(shù)據(jù)僅僅只有一種方式，而對(duì)于串行傳輸則有兩種方式 ?同步傳輸 ?異步傳輸 （ 3）同步傳輸與異步傳輸 在線路上傳輸?shù)亩M(jìn)制數(shù)據(jù)可以采用并行模式傳輸或串行模式傳輸。在并行模式下，每一個(gè)時(shí)鐘脈沖有多位數(shù)據(jù)被傳送；而在串行模式下，每一個(gè)時(shí)鐘脈沖只發(fā)送一位數(shù)據(jù)。而且，發(fā)送并行數(shù)據(jù)僅僅只有一種方式，而對(duì)于串行傳輸則有兩種方式 ?同步傳輸 ?異步傳輸 同步傳輸是以一定時(shí)鐘節(jié)拍來(lái)發(fā)送數(shù)據(jù)信號(hào)的。這個(gè)時(shí)鐘可以是由參與通信的那些設(shè)備或器件中的一臺(tái)產(chǎn)生的，也可以是由外部時(shí)鐘信號(hào)源提供的。時(shí)鐘可以有固定的頻率，也可以間隔一個(gè)不規(guī)則的周期進(jìn)行卻換。 所有傳輸?shù)臄?shù)據(jù)位都和這個(gè)時(shí)鐘信號(hào)同步。在同步傳輸時(shí)，它不是獨(dú)立地發(fā)送每個(gè)字符，而是連續(xù)地發(fā)送位流，并且不需要每個(gè)字符都有自己的開(kāi)始位和停止位，而是把它們組合起來(lái)一起發(fā)送，這些組合稱(chēng)為數(shù)據(jù)幀，或者簡(jiǎn)稱(chēng)為幀。 異步傳輸中，每個(gè)節(jié)點(diǎn)有有自己的時(shí)鐘信號(hào)，每個(gè)通信節(jié)點(diǎn)必須在時(shí)鐘頻率上保持一致，并且所有的時(shí)鐘必須在一定誤差范圍內(nèi)相吻合。異步傳輸中，并不要求在傳送信號(hào)的每一數(shù)據(jù)位時(shí)收發(fā)兩端都同步。依賴(lài)起始位、數(shù)據(jù)位、停止位等來(lái)起同步作用。 同步傳輸通常要比異步傳輸快，傳輸效率較高。異步傳輸實(shí)現(xiàn)起來(lái)比較容易，對(duì)線路和收發(fā)器要求較低，實(shí)現(xiàn)字符同步也比較簡(jiǎn)單，收發(fā)雙方的時(shí)鐘信號(hào)不需要精確地同步。缺點(diǎn)是多傳輸了用于同步
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