【正文】 98 計(jì)算機(jī)控制技術(shù) 2022/2/17 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) 第 6章 結(jié)束 THE End 。 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) 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)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。 – 信息管理層 ? 企業(yè)信息管理網(wǎng)絡(luò)位于最上層 ， 它主要用于企業(yè)的生產(chǎn)調(diào)度 、 計(jì)劃 、 銷售 、 庫存 、 財(cái)務(wù) 、 人事以及企業(yè)的經(jīng)營管理等方面信息的傳輸 。 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) 95 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀（ 2） ? 目前，一般采用以太網(wǎng)和現(xiàn)場總線相結(jié)合來構(gòu)成一個(gè)企業(yè)的信息化網(wǎng)絡(luò)。 ? 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(shí)時(shí)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(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。 – 互操作性，在遵守同一通信協(xié)議的前提下，可將不同廠家的現(xiàn)場設(shè)備產(chǎn)品統(tǒng)一組態(tài)，構(gòu)成所需要的網(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) 89 現(xiàn)場總線（ 3） ? 現(xiàn)場總線的特征： – 分散的功能模塊，便于系統(tǒng)維護(hù)、管理與擴(kuò)展，提高可靠性 。 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) 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 。 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) 。 ? 接收端收到該碼后，如果錯(cuò)誤位數(shù)在糾錯(cuò)能力以內(nèi)，則自動(dòng)地進(jìn)行糾錯(cuò)；如果錯(cuò)誤多，超出了糾錯(cuò)能力，則接收端要求發(fā)送端重發(fā)，直到正確為止。 ? 但是，糾錯(cuò)位數(shù)有限，如果為了糾正比較多的錯(cuò)誤，則要求附加的冗余碼比基本信息碼多，因而傳輸效率低，譯碼設(shè)備也比較復(fù)雜。 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) 82 .2數(shù)據(jù)通信中的檢錯(cuò)與糾錯(cuò) (8) – 自動(dòng)糾錯(cuò)方式 ? 發(fā)送端發(fā)送能夠糾錯(cuò)的信息碼，而不僅僅是檢錯(cuò)的信息碼。 ? 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(duì)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。 – 波特率是指單位時(shí)間內(nèi)傳送二進(jìn)制數(shù)據(jù)的位數(shù)，其單位是位 /秒 (b/s)。 – 單工 ? 數(shù)據(jù)只能從一方發(fā)送的另一方，數(shù)據(jù)流向固定 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) 73 .1數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識(shí) (20) ? （ 5）傳輸速率 – 在并行通信中，傳輸速率是以每秒多少字節(jié)(B/s)來表示的。 – 傳送的編碼數(shù)據(jù)中自帶時(shí)鐘信息，保證了收、發(fā)雙方的絕對(duì)同步 – 造成了同步通信的硬件比異步通信復(fù)雜。 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(shí) (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(shí) (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。 用一個(gè)或兩個(gè)同步字符表示傳送數(shù)據(jù)塊的開始 ， 接著就是 n個(gè)字符的數(shù)據(jù)塊 ，字符之間不允許有空隙 ， 當(dāng)沒有字符可發(fā)送時(shí) ， 則連續(xù)發(fā)送同步字符 ， 如圖所示 。 – 為了保證收、發(fā)同步，克服 Rc與 Tc之間的微小偏差，信息位寬度 Td=nTc，一般取 n為 1 3 64等，這樣降低了信息傳送速率。 – 發(fā)送端發(fā)送時(shí) ， 從低位到高位逐位順序發(fā)送 。 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(shí) (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) 。 ?控制字符 ?美國信息交換標(biāo)準(zhǔn)碼 ASCII碼 ? 擴(kuò)展 ASCII碼 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) 59 .1數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識(shí) (6) ? 調(diào)制 – 將數(shù)據(jù)信號(hào)轉(zhuǎn)換成能在模擬信道上傳輸?shù)哪M信號(hào) – 振幅調(diào)制 ASK(Amplitude Shift Keying） ? 用原始脈沖信號(hào)去控制載波的振幅變化 – 頻率調(diào)制 FSK(Frequency Shift Keying) ? 用原始脈沖信號(hào)去控制載波的頻率變化 – 相位調(diào)制 PSK(Phase Shift Keying） ? 用原始脈沖信號(hào)去控制載波的相位變化 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) 60 .1數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識(shí) (7) ? 三種調(diào)制信號(hào)示意圖 1 1 1 1 0 0 0 0 原始信號(hào) （ a） 調(diào)幅 （ b） 調(diào)頻 （ c） 調(diào)頻 （ d） 調(diào)相 （ e） 調(diào)相 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) 61 .1數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識(shí) (8) ? ? (1)基帶傳輸與頻帶傳輸 – 基帶是指電信號(hào)所固有的頻帶 ， 直接將這些電脈沖信號(hào)進(jìn)行傳輸 ， 就稱為基帶傳輸 ， 它不適合遠(yuǎn)距離傳輸 – 先進(jìn)行調(diào)制使其頻率變窄 ， 再傳輸 ， 則稱為頻帶傳輸 ? (2)串行傳輸與并行傳輸 – 數(shù)據(jù)在一個(gè)信道上按位依次傳輸?shù)姆绞椒Q為串行傳輸 – 數(shù)據(jù)在多個(gè)信道上同時(shí)傳輸?shù)姆绞椒Q為并行傳輸 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) 62 .1數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識(shí) (9) ? (3)同步技術(shù) – 同步是指接收端要按照發(fā)送端所發(fā)送的每個(gè)碼元的起止時(shí)間來接收數(shù)據(jù) ， 也就是接收端和發(fā)送端要在時(shí)間上取得一致 。 噪聲 N ( t ) 輸出數(shù)據(jù) d’或信號(hào) d’ ( t ) 信息源 發(fā)信機(jī) 傳輸媒介 噪聲源 收信機(jī) 受信者 通信系統(tǒng)模型示意框圖 輸入數(shù)據(jù) d或信號(hào) d(t) 發(fā)送信號(hào) s(t) 接收信號(hào) r(t) 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) 56 .1數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識(shí) (3) ? (2)模擬通信、數(shù)字通信和數(shù)據(jù)通信 – 通信傳輸?shù)男畔? ? 語音 、 圖像 、 文字 、 數(shù)據(jù)等 – 信息的類別 ? 連續(xù)信息 – 信息的狀態(tài)隨時(shí)間而連續(xù)變化 ? 離散信息 – 信息的狀態(tài)是可列的或是離散的 – 通信中的兩種基本傳輸信號(hào) ? 模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào) 第 6章