工業網絡與通信一工業網絡通信基礎工業網絡是指安裝在工業生產環境中的一種全數字化、雙向、多站的通信系統。具體有以下三種類型：專用、封閉型工業網絡：該網絡規范是由各公司自行研制，往往是針對某一特定應用領域而設，效率也是最高。但在相互連接時就顯得各項指標參差不齊，推廣與維護都難以協調。專用型工業網絡有三個發展方向：①走向封閉系統，以保證市場占有率。②走向開放型，使它成為標準。③設計專用的Gateway與開放型網絡連接。開放型工業網絡：除了一些較簡單的標準是無條件開放外，大部分是有條件開放，或僅對成員開放。生產商必須成為該組織的成員，產品需經過該組織的測試、認證，方可在該工業網絡系統中使用。標準工業網絡：符合國際標準IEC61158、IEC62026、ISO11519或歐洲標準EN50170的工業網絡，它們都會遵循ISO/OSI7層參考模型。工業網絡大都只使用物理層、數據鏈路層和應用層。一般工業網絡的制定是根據現有的通信界面，或是自己設計通信IC，然后再依據應用領域設定數據傳輸格式。例如，DeviceNet的物理層與數據鏈路層是以CANbus為基礎，再增加適用于一般I/O點應用的應用層規范。目前IEC61158認可的八種工業現場總線標準分別是：FieldbusType1、Profibus、ControlNet、P-NET、FoundationFieldbus、SwiftNet、WorldFIP和Interbus。1工業數據通信的技術組成和系統組成2工業數據通信的傳輸過程

二工業網絡物理機構1網絡的傳輸媒介有線傳輸介質：雙絞線、同軸電纜和光纖。無線傳輸介質：無線電、微波、衛星、移動通信等各種通信介質。2工業通信網絡的拓撲形式工業網絡中的拓撲形式就是節點的互連形式。常見的是：總線型、環形、星形和樹形等。總線型：通過一條總線電纜作為傳輸介質，各節點通過接口接入總線。是工業通信網絡中最常用的一種拓撲形式。星形與樹形：在星形拓撲中，每個節點通過點對點連接到中央節點，任何節點之間的通信都通過中央節點進行。樹形拓撲是星形拓撲的變種。常用于節點密集的地方，在商業和民用網絡中使用較多。環形：通過網絡節點點對點的鏈路的連接，構成一個環路。信號在環路上從一個設備到另一個設備單向傳輸，直到信號到達目的地為止。3介質訪問控制方式定義：在計算機網絡中，不管是采用什么樣的拓撲形式連接，傳輸介質總是作為各站點的共享資源的。將傳輸介質的頻帶有效地分配給網絡上各站點的用戶的方法稱為介質訪問控制方法或協議。介質訪問控制方法對網絡的響應時間、吞吐量和效率起著十分重要的作用。各種局域網的性能在很大程度上取決于所選用的介質訪問控制協議。多路復用技術在實際的計算機網絡系統中，為了有效地利用通信電路，總是利用一個信道同時傳輸多路信號。多路復用技術就是把多路信號在單一的傳輸線路上用單一的傳輸設備進行傳輸的技術。在遠距離傳輸時，多路復用技術可以大大節省電纜的安裝和維護費用。（2） 帶沖突檢測的載波監聽多路訪問CSMA/CD載波監聽多路訪問：網絡站點監聽載波是否存在，即判斷信道是否被占用，并采取相應的措施，它是一種爭用協議。原則：發前監聽，空閑即發，忙時等待。帶沖突檢測的載波監聽多路訪問：該方式可以提高總線的利用率，這種協議的國際標準為IEC802.3就是以太網標準，已在局域網中廣泛使用。原則：發前先偵聽，空閑即發送，邊發邊檢測，沖突時退避。（3） 令牌環（TokenRing）介質訪問方式：誰可以發送幀，是由一個沿著環旋轉的稱為“令牌”（TOKEN）的特殊幀來控制的。只有拿到令牌的站可以發送幀，而沒有拿到令牌的站只能等待。拿到令牌的站將令牌轉變成訪問控制頭，后面加掛上自己的數據進行發送。數據幀通過任何一個站點（除源站點外）時，該站點都要把幀的目的地址和本站地址相比較：如果地址相符合，則將幀拷貝到接收緩沖器，供高層軟件處理，同時將幀送回環中；如果地址不符合，則直接將幀送回環中。數據循環一周后由發送站回收。三開放系統互連參考模型1OSI參考模型ISO為了更好的使網絡應用更為普及，就推出了OSI參考模型。其含義就是推薦所有公司使用這個規范來控制網絡。這樣所有公司都有相同的規范，就能互聯了。提供各種網絡服務功能的計算機網絡系統是非常復雜的。根據分而治之的原則，ISO將整個通信功能劃分為七個層次，劃分原則是：（1） 網路中各結點都有相同的層次；（2） 不同結點的同等層具有相同的功能；（3） 同一結點內相鄰層之間通過接口通信；（4） 每一層使用下層提供的服務，并向其上層提供服務；（5） 不同結點的同等層按照協議實現對等層之間的通信。

第1層物理層：處于OSI參考模型的最底層。物理層的主要功能是利用物理傳輸介質為數據鏈路層提供物理連接，以便透明的傳送比特流。第2層數據鏈路層：一在此層將數據分幀，并處理流控制。屏蔽物理層，為網絡層提供一個數據鏈路的連接，在一條有可能出差錯的物理連接上，進行幾乎無差錯的數據傳輸。本層指定拓撲結構并提供硬件尋址；第3層網絡層：一本層通過尋址來建立兩個節點之間的連接，為源端的運輸層送來的分組，選擇合適的路由和交換節點，正確無誤地按照地址傳送給目的端的運輸層。它包括通過互連網絡來路由和中繼數據；第4層傳輸層：一常規數據遞送一面向連接或無連接。為會話層用戶提供一個端到端的可靠、透明和優化的數據傳輸服務機制。包括全雙工或半雙工、流控制和錯誤恢復服務；第5層會話層：一在兩個節點之間建立端連接。為端系統的應用程序之間提供了對話控制機制。此服務包括建立連接是以全雙工還是以半雙工的方式進行設置，盡管可以在層4中處理雙工方式；第6層表示層：主要用于處理兩個通信系統中交換信息的表示方式。為上層用戶解決用戶信息的語法問題。它包括數據格式交換、數據加密與解密、數據壓縮與恢復等功能；第7層應用層：OSI中的最高層。為特定類型的網絡應用提供了訪問OSI環境的手段。應用層確定進程之間通信的性質，以滿足用戶的需要。應用層不僅要提供應用進程所需要的信息交換和遠程操作，而且還要作為應用進程的用戶代理，來完成一些為進行信息交換所必需的功能。它包括：文件傳送訪問和管理 FTAM、虛擬終端VT、事務處理TP、遠程數據庫訪問RDA、制造報文規范曲5、目錄服務DS等協議；數據發送時，從第七層傳到第一層，接收數據則相反。上三層總稱應用層，用來控制軟件方面。下四層總稱數據流層，用來管理硬件。數據在發至數據流層的時候將被拆分。在傳輸層的數據叫段，網絡層叫包，數據鏈路層叫幀，物理層叫比特流，這樣的叫法叫PDU。各層功能介紹物理層(PhysicalLayer)物理層是OSI參考模型的最低層，它利用傳輸介質為數據鏈路層提供物理連接。為此，該層定義了物理鏈路的建立、維護和拆除有關的機械、電氣、功能和規程特性。包括信號線的功能、“0”和“1”信號的電平表示、數據傳輸速率、物理連接器規格及其相關的屬性等。物理層的作用是通過傳輸介質發送和接收二進制比特流。數據鏈路層(DataLinkLayer)

數據鏈路層是為網絡層提供服務的，解決兩個相鄰結點之間的通信問題，傳送的協議數據單元稱為數據幀。數據幀中包含物理地址(又稱MAC地址)、控制碼、數據及校驗碼等信息。該層的主要作用是通過校驗、確認和反饋重發等手段，將不可靠的物理鏈路轉換成對網絡層來說無差錯的數據鏈路。此外，數據鏈路層還要協調收發雙方的數據傳輸速率，即進行流量控制，以防止接收方因來不及處理發送方來的高速數據而導致緩沖器溢出及線路阻塞。網絡層(NetworkLayer)網絡層是為傳輸層提供服務的，傳送的協議數據單元稱為數據包或分組。該層的主要作用是解決如何使數據包通過各結點傳送的問題，即通過路徑選擇算法(路由)將數據包送到目的地。另外，為避免通信子網中出現過多的數據包而造成網絡阻塞，需要對流入的數據包數量進行控制(擁塞控制)。當數據包要跨越多個通信子網才能到達目的地時，還要解決網際互連的問題。傳輸層(TransportLayer)傳輸層的作用是為上層協議提供端到端的可靠和透明的數據傳輸服務，包括處理差錯控制和流量控制等問題。該層向高層屏蔽了下層數據通信的細節，使高層用戶看到的只是在兩個傳輸實體間的一條主機到主機的、可由用戶控制和設定的、可靠的數據通路。傳輸層傳送的協議數據單元稱為段或報文。會話層(SessionLayer)會話層主要功能是管理和協調不同主機上各種進程之間的通信(對話)，即負責建立、管理和終止應用程序之間的會話。會話層得名的原因是它很類似于兩個實體間的會話概念。例如，一個交互的用戶會話以登錄到計算機開始，以注銷結束。表示層(PresentationLayer)表示層處理流經結點的數據編碼的表示方式問題，以保證一個系統應用層發出的信息可被另一系統的應用層讀出。如