【正文】 中大量現(xiàn)場設(shè)備之間測量與控制信息以及其他信息 (如變送器的零點(diǎn)漂移、執(zhí)行機(jī)構(gòu)的閥門開度狀態(tài)、故障診斷信息等 ) 的傳輸。 企業(yè)信息化網(wǎng)絡(luò) 第 6章 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù) 2022/2/17 計(jì)算機(jī)控制技術(shù) 96 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀（ 3） ? 企業(yè)信息化網(wǎng)絡(luò) – 過程監(jiān)控層 ? 過程監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)位于中間，主要用于將采集到的現(xiàn)場信息置入實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫，進(jìn)行先進(jìn)控制與優(yōu)化計(jì)算、集中顯示、過程數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)趨勢與歷史數(shù)據(jù)查詢、報(bào)表打印。 第 6章 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù) 2022/2/17 計(jì)算機(jī)控制技術(shù) 91 工業(yè)以太網(wǎng)（ 1） ? ： – 以太網(wǎng) ( Ether) 由于其應(yīng)用的廣泛性和技術(shù)的先進(jìn)性，已逐漸壟斷了商用計(jì)算機(jī)的通訊領(lǐng)域和過程控制領(lǐng)域中上層的信息管理與通信，并且有進(jìn)一步直接應(yīng)用到工業(yè)現(xiàn)場的趨勢。 第 6章 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù) 2022/2/17 計(jì)算機(jī)控制技術(shù) 87 現(xiàn)場總線（ 1） ? 現(xiàn)場總線是應(yīng)用在生產(chǎn)現(xiàn)場 ， 在微機(jī)化測量控制設(shè)備間實(shí)現(xiàn)雙向串行多節(jié)點(diǎn)的數(shù)字通訊系統(tǒng) ，又稱為開放式 、 數(shù)字化 、 多點(diǎn)通訊的低層控制網(wǎng)絡(luò) ， 被譽(yù)為自動(dòng)化領(lǐng)域的計(jì)算機(jī)局域網(wǎng) 。 ? 目前人們已經(jīng)設(shè)計(jì)了許多生成多項(xiàng)式，下面三個(gè)多項(xiàng)式已成為國際標(biāo)準(zhǔn)： – CRC12： G(x)=x12+x11+x3+x2+x+1 – CRC16： G(x)=x16+x15+x2+1 – CRCCITT： G(x)=x16+x12+x5+1 第 6章 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù) 2022/2/17 計(jì)算機(jī)控制技術(shù) 80 .2數(shù)據(jù)通信中的檢錯(cuò)與糾錯(cuò) (6) ? （ 3） 恒比碼 ? 恒比碼 – 通訊時(shí)不是原碼傳送 ， 而是對待發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼 ， 使編碼后的每一個(gè)字節(jié) （ 或每一碼組 ） 中 ，“ 1”和 “ 0”的個(gè)數(shù)之比保持恒定 ? 檢測能力 – 當(dāng)碼組中任何位置上出現(xiàn)奇數(shù)個(gè)差錯(cuò)時(shí) ， 因?yàn)槠茐牧?1和 0的恒比關(guān)系 ， 所以能被檢測出來 – 比一般的奇偶校驗(yàn)有較強(qiáng)的檢錯(cuò)能力 第 6章 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù) 2022/2/17 計(jì)算機(jī)控制技術(shù) 81 .2數(shù)據(jù)通信中的檢錯(cuò)與糾錯(cuò) (7) ? 2． 糾錯(cuò)方式 – 重發(fā)糾錯(cuò)方式 ? 發(fā)送端發(fā)送能夠檢錯(cuò)的信息碼（如奇偶校驗(yàn)碼），接收端根據(jù)該碼的編碼規(guī)則，判斷傳輸中有無錯(cuò)誤，并把判斷結(jié)果反饋給發(fā)送端。 第 6章 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù) 2022/2/17 計(jì)算機(jī)控制技術(shù) 70 .1數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識 (17) ? 工作過程 圖 同步通信的編碼、解碼示意圖 第 6章 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù) 2022/2/17 計(jì)算機(jī)控制技術(shù) 71 .1數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識 (18) ? 與異步通信相比： – 同步通信的信息幀包括同步字符和數(shù)據(jù)塊，而同步字符只有 8位或 16位，數(shù)據(jù)塊可以任意字節(jié)長，所以數(shù)據(jù)傳送效率高于異步通信。 第 6章 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù) 2022/2/17 計(jì)算機(jī)控制技術(shù) 63 .1數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識 (10) ? ① 異步通信方式 – 異 步 通 信 方 式 ASYNC （ Asynchronous Data Communication） 每次傳送一個(gè)字符的數(shù)據(jù) 。 – 有些網(wǎng)關(guān)可以通過軟件來實(shí)現(xiàn)協(xié)議的轉(zhuǎn)換，并起到與硬件類似的作用，但這是以消耗機(jī)器的資源為代價(jià)來實(shí)現(xiàn)的。 第 6章 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù) 2022/2/17 計(jì)算機(jī)控制技術(shù) 48 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備（ 2） ? – 網(wǎng)橋是連接兩個(gè)局域網(wǎng)的設(shè)備 ， 工作在數(shù)據(jù)鏈路層 ， 用它可以完成具有相同或相似體系結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的連接 。 第 6章 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù) 2022/2/17 計(jì)算機(jī)控制技術(shù) 43 計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)絡(luò)（ 22） ? 令牌總線優(yōu)缺點(diǎn) ： – 優(yōu)點(diǎn)： ? 吞吐能力大，吞吐量隨數(shù)據(jù)傳輸速率的提高而增加； ? 控制功能不隨電纜線長度的增加而減弱； ? 不需沖突檢測，故信號電壓可以有較大的動(dòng)態(tài)范圍； ? 具有一定的實(shí)時(shí)性。 在一個(gè)結(jié)點(diǎn)占令牌期間；其它結(jié)點(diǎn)只能處于接收狀態(tài) 。 – 網(wǎng)絡(luò)中各結(jié)點(diǎn)處于同等地位 ， 無需集中控制 。 ? 工作原理是：當(dāng)某一結(jié)點(diǎn)要發(fā)送信息時(shí) ， 首先要偵聽網(wǎng)絡(luò)中有無其它結(jié)點(diǎn)正發(fā)送信息 ， 若沒有則立即發(fā)送；否則 ， 即網(wǎng)絡(luò)中已有某結(jié)點(diǎn)發(fā)送信息 （ 信道被占用 ） ，該結(jié)點(diǎn)就需要等待一段時(shí)間 ， 直至信道空閑 ， 開始發(fā)送 。 LLC為高層服務(wù)，向上提供高層接口。 第 6章 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù) 2022/2/17 計(jì)算機(jī)控制技術(shù) 30 計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)絡(luò)（ 9） ? 混合形結(jié)構(gòu) – 混合形結(jié)構(gòu)是將上述各種拓補(bǔ)混合起來的結(jié)構(gòu) ， 常見的有樹形 、 環(huán)星形等 。 – 總線形網(wǎng)絡(luò)的 “ 廣播式 ” 傳輸是依賴于數(shù)據(jù)信號沿總線向兩端傳播的特性來實(shí)現(xiàn)的。 分支結(jié)點(diǎn) 中央結(jié)點(diǎn) 星形結(jié)構(gòu)示意圖 第 6章 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù) 2022/2/17 計(jì)算機(jī)控制技術(shù) 24 計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)絡(luò)（ 3） ? 星形結(jié)構(gòu) – 通信方式：任何兩個(gè)分支結(jié)點(diǎn)之間的通信都要通過主結(jié)點(diǎn)，該主結(jié)點(diǎn)集中來自各分支結(jié)點(diǎn)的信息，按照一種集中式的通信控制策略，把集中到主結(jié)點(diǎn)的信息轉(zhuǎn)發(fā)給相應(yīng)的分支結(jié)點(diǎn) 。 第 6章 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù) 2022/2/17 計(jì)算機(jī)控制技術(shù) 19 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議層次模型（ 7） ? 表示層（ Presentation Layer） – 當(dāng)各種計(jì)算機(jī)打算彼此傳送信息時(shí)，表示層可將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為機(jī)器內(nèi)部的數(shù)字格式或者完成其逆過程。 LLC子層工作于 MAC子層之上，主要負(fù)責(zé)發(fā)送和接收用戶的數(shù)據(jù)信息。 交換機(jī)采用具有 “ 存儲 — 轉(zhuǎn)發(fā) ” 能力的計(jì)算機(jī) ， 用戶數(shù)據(jù)可以暫時(shí)保存在交換機(jī)內(nèi) ， 等待線路空閑時(shí) ， 再進(jìn)行用戶數(shù)據(jù)的一次傳輸 。 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) 。 ? 資源包括硬件資源 、 軟件資源和數(shù)據(jù)庫資源 。 – 廣域網(wǎng) WAN（ Wide Area Network) ? 不僅可以把多個(gè)局域網(wǎng)連在一起，也可以把世界各地的局域網(wǎng)連在一起，傳輸裝置和媒體由電信部門提供。 第 6章 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù) 2022/2/17 計(jì)算機(jī)控制技術(shù) 10 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類（ 5） ? – 專用網(wǎng)： – 公用網(wǎng)： 由電信部門組建 、 管理和控制 ， 網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的傳輸和轉(zhuǎn)換可供任何部門和個(gè)人使用；公用網(wǎng)常用于遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建 ， 支持用戶的遠(yuǎn)程通信 。 第 6章 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù) 2022/2/17 計(jì)算機(jī)控制技術(shù) 13 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議層次模型（ 1） ? 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的實(shí)質(zhì) – 定義和描述一組用于計(jì)算機(jī)及其通訊設(shè)施之間互連的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的集合 ， 遵循這組規(guī)范可以很方便的實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)設(shè)備之間的通訊 。網(wǎng)絡(luò)層負(fù)責(zé)尋址及傳送信息包。之后由目的工作站的物理層向上傳送，經(jīng)過那個(gè)工作站中的應(yīng)用層直至到達(dá)需要這份信息報(bào)文的應(yīng)用程序。 第 6章 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù) 2022/2/17 計(jì)算機(jī)控制技術(shù) 25 計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)絡(luò)（ 4） ? 星形結(jié)構(gòu) – 典型的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是基于電路交換的電話交換網(wǎng)。 但傳送距離短。 而最低兩層 （ 物理層和鏈路層 ） 功能上基本上有硬件來完成 。 LLC向下提供介質(zhì)訪問控制層的接口。 ? 確定等待時(shí)間的方法： – 當(dāng)某結(jié)點(diǎn)檢測到信道被占用后 ， 繼續(xù)檢測下去 ， 待發(fā)現(xiàn)信道空閑時(shí) ， 立即發(fā)送 。 ? 在這種方式中 ， 令牌是控制標(biāo)志 ， 網(wǎng)中只設(shè)一張令牌 ， 只有獲得令牌的結(jié)點(diǎn)才能發(fā)送信息 ， 發(fā)送完后 ， 令牌又傳給相鄰的另一個(gè)結(jié)點(diǎn) 。 第 6章 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù) 2022/2/17 計(jì)算機(jī)控制技術(shù) 41 計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)絡(luò)（ 20） ? 令牌環(huán)的優(yōu)缺點(diǎn)： –優(yōu)點(diǎn)： 能提供可調(diào)整的訪問控制方式 ， 能提供優(yōu)先權(quán)服務(wù) ， 有較強(qiáng)的實(shí)時(shí)性 。 第 6章 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù) 2022/2/17 計(jì)算機(jī)控制技術(shù) 44 計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)絡(luò)（ 23） （ 4） LAN網(wǎng)絡(luò)適配器 ? LAN網(wǎng)絡(luò)適配器是實(shí)現(xiàn) LAN物理層和鏈路層的硬件接口板。 – 與網(wǎng)橋相比不同點(diǎn)是：交換機(jī)存儲轉(zhuǎn)發(fā)延遲小 ， 遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了網(wǎng)橋互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)之間的轉(zhuǎn)發(fā)性能 。 第 6章 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù) 2022/2/17 計(jì)算機(jī)控制技術(shù) 55 .1數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識 (2) ? (1)通信系統(tǒng)模型 – 任何一個(gè)通信系統(tǒng)都可以借助如圖所示的通信系統(tǒng)模型來抽象地進(jìn)行描述 。 第 6章 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù) 2022/2/17 計(jì)算機(jī)控制技術(shù) 64 圖 異步通信信息幀格式 .1數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識 (11) ? 異步通信信息幀格式 第 6章 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù) 2022/2/17 計(jì)算機(jī)控制技術(shù) 65 .1數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識 (12) ? 發(fā)送時(shí)鐘和接收時(shí)鐘 圖 發(fā)送 、 接收時(shí)鐘和信息位 第 6章 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù) 2022/2/17 計(jì)算機(jī)控制技術(shù)