【正文】 ? 這部分網(wǎng)絡(luò)主要由傳輸速率較高的網(wǎng)段 (如 10M、100M以太網(wǎng)等 ) 組成。 第 6章 計算機控制系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù) 2022/2/17 計算機控制技術(shù) 92 工業(yè)以太網(wǎng)（ 2） ? 與現(xiàn)場總線相比，以太網(wǎng)具有以下優(yōu)點 : – 應(yīng)用廣泛 – 成本低廉 – 通信速率高 – 軟硬件資源豐富 – 可持續(xù)發(fā)展?jié)摿Υ? 第 6章 計算機控制系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù) 2022/2/17 計算機控制技術(shù) 93 工業(yè)以太網(wǎng)（ 3） ? – 通信實時性 – 總線供電 – 互操作性 – 網(wǎng)絡(luò)生存性 – 網(wǎng)絡(luò)安全性 – 本質(zhì)安全與安全防爆技術(shù) – 遠(yuǎn)距離傳輸 第 6章 計算機控制系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù) 2022/2/17 計算機控制技術(shù) 94 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀（ 1） ? 現(xiàn)場總線實時性好、穩(wěn)定性高、可靠性高、技術(shù)成熟，但有也存在著總線標(biāo)準(zhǔn)多，不同總線標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備之間互連困難，現(xiàn)場總線的數(shù)據(jù)傳送速度比以太網(wǎng)慢等不足之處。 ? 它把各個分散的測量控制設(shè)備轉(zhuǎn)換為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點 ，以現(xiàn)場總線為紐帶 ， 連接成為可以互相通信 、溝通信息 、 共同完成自控任務(wù)的網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng) 。如果傳輸錯，則再次發(fā)送，直到接收端認(rèn)為正確為止。 – 發(fā)送時鐘周期 Tc等于傳送數(shù)據(jù)位的寬度 (相當(dāng)于異步通信的 n=1)，故信息傳送速率也高于異步通信。 用一個起始位表示傳輸字符的開始 ， 用 1至 2個停止位表示字符的結(jié)束 ， 一個字符構(gòu)成一幀信息 ， 如圖所示 。 52 計算機控制技術(shù) 2022/2/17 第 6章 計算機控制系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù) Unit 2 數(shù)據(jù)通信技術(shù) Data Communication Technology 第 6章 計算機控制系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù) 2022/2/17 計算機控制技術(shù) 53 本節(jié)主要內(nèi)容 ? 數(shù)據(jù)通訊的基礎(chǔ)知識 ? 數(shù)據(jù)通信中的檢錯與糾錯 第 6章 計算機控制系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù) 2022/2/17 計算機控制技術(shù) 54 .1數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識 (1) ? – 計算機與計算機之間 、 計算機與儀器設(shè)備之間的數(shù)據(jù)交換稱為數(shù)據(jù)通信 。 – 網(wǎng)橋是為各種局域網(wǎng)存儲轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)而設(shè)計的 ，網(wǎng)橋可以將不同的局域網(wǎng)連在一起 ， 組成一個擴展的局域網(wǎng) 。 ? 采用總線方式網(wǎng)絡(luò)的連網(wǎng)距離較 CSMA/CD及Token Ring方式的網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)。 – 當(dāng)所發(fā)信息繞環(huán)一周 ， 并由發(fā)送結(jié)點清除 ， “ 忙 ”令牌又被置為 “ 空 ” 狀態(tài) ， 繞環(huán)傳送令牌 。 – 不能提供優(yōu)先級控制 ， 所有結(jié)點都有平等競爭的能力 ， 在網(wǎng)絡(luò)負(fù)載不重的情況下 ， 有較高的效率 ， 但當(dāng)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載增大時 ， 發(fā)送信息的等待時間加長 ， 效率顯著降低 。 ? 多個結(jié)點共同使用同一條線路 ， 任何結(jié)點發(fā)送信息前都必須先檢查網(wǎng)絡(luò)的線路是否有信息傳輸 。在發(fā)送時，把數(shù)據(jù)裝配成帶有站地址段、控制段、信息段和 CRC段的幀。 閉合回路 計算機 環(huán)星形結(jié)構(gòu)示意圖 第 6章 計算機控制系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù) 2022/2/17 計算機控制技術(shù) 31 計算機局域網(wǎng)絡(luò)（ 10） ? 選擇拓補結(jié)構(gòu)的考慮 – 費用 ? 除傳播媒體和所需設(shè)備本身的費用之外 ， 還應(yīng)包括安裝費用等 – 靈活性 ? 設(shè)備的更新 、 移動和增刪結(jié)點的方便性 – 可靠性 ? 主要包括媒體接觸以及個別結(jié)點故障對整個網(wǎng)絡(luò)的影響 ， 應(yīng)使故障檢測和故障隔離較為方便 第 6章 計算機控制系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù) 2022/2/17 計算機控制技術(shù) 32 計算機局域網(wǎng)絡(luò)（ 11） ? 根據(jù) IEEE802標(biāo)準(zhǔn) ， LAN協(xié)議參照了 OSI模型的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層 ， 并沒有涉及到第三層至第七層 。 – 總線形結(jié)構(gòu)屬于分散型網(wǎng)絡(luò)，其結(jié)構(gòu)靈活，易于擴展。 – 主結(jié)點的信息存儲容量大，通信處理量大，硬、軟件較復(fù)雜。 ? 應(yīng)用層（ Application Layer） – OSI模型中的這一層可以被應(yīng)用程序使用。 這一層的大部分或全部內(nèi)容由網(wǎng)絡(luò)適配器上的芯片實現(xiàn)，而再往上的各層則是由軟件（網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動器）來實現(xiàn)的。 第 6章 計算機控制系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù) 2022/2/17 計算機控制技術(shù) 12 計算機網(wǎng)絡(luò)的分類（ 7） ? – 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 。 第 6章 計算機控制系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù) 2022/2/17 計算機控制技術(shù) 9 計算機網(wǎng)絡(luò)的分類（ 4） 按網(wǎng)絡(luò)的拓樸結(jié)構(gòu)分類： – 環(huán)形網(wǎng) :入網(wǎng)機器通過中繼器接入網(wǎng)絡(luò) ， 每個中繼器僅與兩個相鄰的中繼器有直接的物理線路 ， 所有的中繼器及其物理線路構(gòu)成了一個環(huán)狀的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng) ，環(huán)形網(wǎng)也是局域網(wǎng)的一種主要形式 。 第 6章 計算機控制系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù) 2022/2/17 計算機控制技術(shù) 6 計算機網(wǎng)絡(luò)的分類（ 1） – 局域網(wǎng) LAN（ Local Area Network) ? 計算機硬件設(shè)備不大、通信線路不長、采用單一的傳輸介質(zhì)、覆蓋范圍小。 – 區(qū)域網(wǎng) MAN (Metropolitan Area NetWork) ? 通常覆蓋一個區(qū)域城市，又稱城域網(wǎng)。 – 網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò) :利用專門負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)通信和傳輸?shù)墓?jié)點機構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò) ， 入網(wǎng)機器直接接入節(jié)點機進行通信 ，網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)主要用于地理范圍大 、 入網(wǎng)機器多的環(huán)境 ，例如構(gòu)造廣域網(wǎng) 。 – 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 。 第 6章 計算機控制系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù) 2022/2/17 計算機控制技術(shù) 17 計算機網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議層次模型（ 5） ? 網(wǎng)絡(luò)層 （ Network Layer） – 這一層切換路由信息包，使之到達(dá)它們的目的地。一條將要通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)男畔笪脑谶@一層進入 OSI模型向下一層傳送，最后傳輸至物理層，并在打包后傳輸至其它工作站。 – 各分支結(jié)點的通信處理負(fù)擔(dān)卻較小，只需具備簡單的點到點的通迅功能 。一個站發(fā)生故障不會影響其它站的工作，可靠性高。 ? 從應(yīng)用層到網(wǎng)絡(luò)層的高層功能完全由軟件來實現(xiàn) ， 它提供了兩個站之間的端 — 端服務(wù) 。在接受時，拆卸幀，執(zhí)行站地址識別， CRC校驗，并把接收數(shù)據(jù)傳送給上層。 第 6章 計算機控制系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù) 2022/2/17 計算機控制技術(shù) 36 計算機局域網(wǎng)絡(luò)（ 15） ? CSMA/CD技術(shù)中，需解決信道被占用 時 和 兩個問題。 第 6章 計算機控制系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù) 2022/2/17 計算機控制技術(shù) 39 計算機局域網(wǎng)絡(luò)（ 18） ② 令牌環(huán)（ Token Ring） ? 令牌環(huán) （ Token Ring） 全稱是令牌通行環(huán) （ Token Passing Ring） ， 僅適用于環(huán)形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 。 – 當(dāng)下一個結(jié)點要發(fā)送信息時 ， 則下一個結(jié)點便得到這一令牌 ， 并可發(fā)送信息 。 – 缺點 : ? 結(jié)點獲得令牌的時間開銷較大 ， 一般一個結(jié)點都需要等待多次無效的令牌傳送后才能獲得令牌 。 第 6章 計算機控制系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù) 2022/2/17 計算機控制技術(shù) 49 計算機網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備（ 3） ? – 交換機是一種具有使用簡單 、 價格低 、 性能高等特點的交換產(chǎn)品 ， 體現(xiàn)了橋接技術(shù)的復(fù)雜交換技術(shù) ， 和網(wǎng)橋一樣也是工作在數(shù)據(jù)鏈路層 。 – 需要一個通信網(wǎng)絡(luò) (如電話交換網(wǎng) 、 用戶電報網(wǎng)及專用通信網(wǎng)絡(luò) )來傳輸數(shù)據(jù)信號 ， 并且與數(shù)據(jù)處理相關(guān) 。 – 發(fā)送端發(fā)送時 ， 從低位到高位逐位順序發(fā)送 。 – 傳送的編碼數(shù)據(jù)中自帶時鐘信息，保證了收、發(fā)雙方的絕對同步 – 造成了同步通信的硬件比異步通信復(fù)雜。 第 6章 計算機控制系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù) 2022/2/17 計算機控制技術(shù) 82 .2數(shù)據(jù)通信中的檢錯與糾錯 (8) – 自動糾錯方式 ? 發(fā)送端發(fā)送能夠糾錯的信息碼，而不僅僅是檢錯的信息碼。 第 6章 計算機控制系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù) 2022/2/17 計算機控制技術(shù) 88 現(xiàn)場總線（ 2） ? 現(xiàn)場總線的特征： – 現(xiàn)場設(shè)備已成為以微處理器為核心的數(shù)字化設(shè)備，彼此通過傳輸媒體（雙絞線、同軸電纜或光纖）以總線拓?fù)湎噙B 。 ? 工業(yè)以太網(wǎng)傳送速度快、不存在現(xiàn)場總線的多種標(biāo)準(zhǔn)的問題，但在實時性、可靠性、安全性等方面還沒有得到很好的解決，很多技術(shù)還有待成熟。 第 6章 計算機控制系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù) 2022/2/17 計算機控制技術(shù) 97 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀（ 4） ? 企業(yè)信息化網(wǎng)絡(luò) – 現(xiàn)場設(shè)備控制層 ? 現(xiàn)場設(shè)備層網(wǎng)絡(luò)位于最底層，主要用于控制系統(tǒng)