項目二、工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)主講教師：主要內(nèi)容2.1項目要求及學(xué)習(xí)目標2.2相關(guān)理論知識2.3實驗要求及步驟2.1項目要求及學(xué)習(xí)目標1、了解工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)通信的基本知識。2、掌握工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)與控制方法。3、了解控制網(wǎng)絡(luò)的通信協(xié)議。2.2.1工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)通信知識1、數(shù)據(jù)通信

數(shù)據(jù)通信是指依據(jù)通信協(xié)議，利用數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)在兩個功能單元之間傳遞數(shù)據(jù)。一般情況下所說的數(shù)據(jù)通信是指計算機技術(shù)與通信技術(shù)相結(jié)合的通信方式。工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)中的現(xiàn)場設(shè)備大多采用微型計算機，因此工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)屬于一種特殊類型的計算機網(wǎng)絡(luò)。

數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)一般由信息源與信宿、發(fā)送設(shè)備、接收設(shè)備和傳輸介質(zhì)幾部分組成。2.2.1工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)通信知識

2、數(shù)據(jù)傳輸方式

數(shù)據(jù)傳輸方式是指數(shù)據(jù)在信道上傳送所采取的方式。如按數(shù)據(jù)代碼傳輸?shù)捻樞蚩梢苑譃椴⑿袀鬏敽痛袀鬏?；如按?shù)據(jù)傳輸?shù)耐椒绞娇煞譃橥絺鬏敽彤惒絺鬏敚蝗绨磾?shù)據(jù)傳輸?shù)牧飨蚝蜁r間關(guān)系可分為單工、半雙工和全雙工數(shù)據(jù)傳輸。2.2.1工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)通信知識3、數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的性能指標

數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的目的是傳遞信息，衡量一個數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)好壞的性能指標主要有誤碼率、數(shù)據(jù)傳輸速率和協(xié)議效率。4、數(shù)據(jù)編碼技術(shù)

數(shù)據(jù)編碼技術(shù)包括信源編碼和信號編碼。在數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的信息源中將原始的信息轉(zhuǎn)換成用代碼表示的數(shù)據(jù)的過程稱為信源編碼，如BCD碼、ASCII碼、漢字區(qū)位碼等。信號編碼又叫信道編碼，是將數(shù)據(jù)由信源編碼變換到某種適合于信道傳輸?shù)男盘栃问降倪^程。2.2.1工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)通信知識5、傳輸差錯控制

在數(shù)據(jù)通信過程中，信宿接收到的數(shù)據(jù)可能與信息源發(fā)送的數(shù)據(jù)不一致，這一現(xiàn)象就是傳輸差錯。差錯的產(chǎn)生是不可避免的，差錯控制就是要在數(shù)據(jù)通信過程中發(fā)現(xiàn)并糾正差錯，將差錯控制在盡可能小的范圍內(nèi)，保證數(shù)據(jù)通信的正常進行。2.2.2工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的組成與體系結(jié)構(gòu)1、工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的硬件構(gòu)成

工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的硬件包括總線電纜和總線設(shè)備。

⑴

總線電纜：又稱為通信線、通信介質(zhì)(媒體/媒介/介體)。網(wǎng)絡(luò)中常用的傳輸介質(zhì)包括有線介質(zhì)（有雙絞線、同軸電纜和光纖）和無線介質(zhì)。

⑵

總線設(shè)備：指連接在通信線上的設(shè)備，亦稱為總線裝置、節(jié)點(主節(jié)點從節(jié)點)、站。主要包括網(wǎng)絡(luò)接口卡、中繼器、集線器橋、交換機、路由器和網(wǎng)關(guān)。2.2.2工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的組成與體系結(jié)構(gòu)2、工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的軟件

工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的軟件分為系統(tǒng)平臺軟件和系統(tǒng)應(yīng)用軟件。

⑴

系統(tǒng)平臺軟件

系統(tǒng)平臺軟件是系統(tǒng)構(gòu)建、運行以及為系統(tǒng)應(yīng)用軟件編程而提供環(huán)境、條件或工具的基礎(chǔ)軟件。包括組態(tài)工具軟件、組態(tài)通信軟件、監(jiān)控組態(tài)軟件和設(shè)備編程軟件。2.2.2工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的組成與體系結(jié)構(gòu)2、工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的軟件

⑵

系統(tǒng)應(yīng)用軟件

系統(tǒng)應(yīng)用軟件是為實現(xiàn)系統(tǒng)以及設(shè)備的各種功能而編寫的軟件，包括系統(tǒng)用戶程序軟件、設(shè)備接口通信軟件和設(shè)備功能軟件。2.2.2工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的組成與體系結(jié)構(gòu)3、網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)

網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)是指用數(shù)據(jù)傳輸介質(zhì)將各種設(shè)備連接在一起的物理布局。網(wǎng)絡(luò)中的計算機等設(shè)備要實現(xiàn)互聯(lián)，就需要以一定的結(jié)構(gòu)方式進行連接，這種連接方式就叫做“拓撲結(jié)構(gòu)”。

常見的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)主要有：星形結(jié)構(gòu)、總線型結(jié)構(gòu)、環(huán)形結(jié)構(gòu)、樹形結(jié)構(gòu)。2.2.2工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的組成與體系結(jié)構(gòu)4、網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)的訪問控制方式

在總線型和環(huán)型拓撲中，設(shè)備必須共享網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)。為解決在同一時間有幾個設(shè)備同時爭用傳輸介質(zhì)，需有某種介質(zhì)訪問控制方式，以便協(xié)調(diào)各設(shè)備訪問介質(zhì)的順序。

通信中對介質(zhì)的訪問可以是隨機的，即各個節(jié)點可在任何時刻、任意地點訪問介質(zhì)；也可以是受控的，即各個節(jié)點可用一定的算法調(diào)整各站訪問介質(zhì)的順序和時間。在隨機訪問方式中，常用的爭用總線技術(shù)為載波監(jiān)聽多路訪問/沖突檢測；在控制訪問方式中則常用令牌環(huán)、令牌總線、時分復(fù)用、輪詢等方式。2.2.2工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的組成與體系結(jié)構(gòu)4、網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)的訪問控制方式

在總線型和環(huán)型拓撲中，設(shè)備必須共享網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)。為解決在同一時間有幾個設(shè)備同時爭用傳輸介質(zhì)，需有某種介質(zhì)訪問控制方式，以便協(xié)調(diào)各設(shè)備訪問介質(zhì)的順序。

通信中對介質(zhì)的訪問可以是隨機的，即各個節(jié)點可在任何時刻、任意地點訪問介質(zhì)；也可以是受控的，即各個節(jié)點可用一定的算法調(diào)整各站訪問介質(zhì)的順序和時間。在隨機訪問方式中，常用的爭用總線技術(shù)為載波監(jiān)聽多路訪問/沖突檢測；在控制訪問方式中則常用令牌環(huán)、令牌總線、時分復(fù)用、輪詢等方式。2.3實驗要求及步驟1、實驗要求

⑴

了解數(shù)字通信的基本知識。

⑵

理解工業(yè)控制網(wǎng)的構(gòu)成及各種體系結(jié)構(gòu)。

⑶

理