工业控制网络 工业和信息化普通高等教育十二五 规划教材立项项目 教学课件 作者 王振力 2 数据通信与计算机网络基础.ppt

1、工业控制网络,主讲教师：王振力,第2章 数据通信与计算机网络基础,2.1 数据通信系统概述2.2 数据编码技术2.3 传输差错及其检测2.4 工业控制网络的节点2.5 通信传输介质2.6 网络拓扑结构2.7 网络传输介质的访问控制方式2.8 OSI参考模型,2.1 数据通信系统概述,一、数据通信系统组成 信息源与信宿发送设备传输介质接收设备,2.1 数据通信系统概述,二、数据通信系统的性能指标 误码率 误码率是指二进制数据被错误传输的概率。这是衡量一个数据通信系统传输可靠性的指标。数据传输速率 单位：比特/秒或位/秒，记为bit/s。协议效率 衡量一个数据通信系统传输有效性的指标。,2.2 数

2、据编码技术,一、数字数据的模拟信号编码幅移键控法ASK 频移键控法FSK 相移键控法PSK,2.2 数据编码技术,二、数字数据的数字信号编码单极性不归零码 双极性不归零码单极性归零码双极性归零码,2.2 数据编码技术,三、数字同步方式位同步（1）外同步法（2）自同步法,2.2 数据编码技术,三、数字同步方式字符同步（异步传输）,2.2 数据编码技术,三、数字同步方式帧同步（1）面向字符型同步方式,2.2 数据编码技术,三、数字同步方式帧同步（1）面向字符型同步方式（2）面向比特型同步方式SDLC/HDLC,2.3 传输差错及其检测,在数据通信过程中，信宿接收到的数据可能与信息源发送的数据不一致

3、，这一现象就是传输差错。差错控制的主要目的是减少通信信道的传输错误，差错控制的方法是对发送的信息进行控制编码。差错控制编码可分为检错码和纠错码，检错码是能自动发现差错的编码，纠错码是不仅能自动发现差错而且能自动纠正差错的编码。,2.3 传输差错及其检测,一、奇偶校验码 纵向奇偶校验码 横向奇偶校验码 纵横奇偶校验码 二、校验和 三、循环冗余校验码,2.4 工业控制网络的节点,一、可编程控制器台达DVP28SV主机支持左侧高速网络模块扩展。,2.4 工业控制网络的节点,一、可编程控制器,2.4 工业控制网络的节点,二、传感器与变送器大庆赛恩斯电子智能液位变送器RS-485接口Modbus协议,2

4、.4 工业控制网络的节点,三、执行器与驱动器台达变频器RS-485接口Modbus协议可安装PROFIBUS、DeviceNet、LonWorks、CANopen通信扩展卡,2.4 工业控制网络的节点,三、执行器与驱动器台达伺服驱动器RS-232接口RS-485接口Modbus协议CANopen通信口,2.4 工业控制网络的节点,四、人机界面台达触摸屏RS-232接口RS-485接口以太网接口Modbus协议,2.4 工业控制网络的节点,五、网络互联设备网络接口卡 中继器 集线器 网桥 交换机 路由器 网关,2.5 通信传输介质,一、双绞线 把两根互相绝缘的铜导线按照一定规则互相绞结在一起，然

5、后在外层再套上一层保护套或屏幕套，就可以做成双绞线。成对线的扭绞旨在使电磁辐射和外部电磁干扰减到最小，多对双绞线封装后构成对称电缆。,2.5 通信传输介质,二、同轴电缆 同轴电缆由内导体铜质芯线（单股实心线或多股绞合线）、绝缘层、外导体屏蔽层及塑料保护套等构成。,2.5 通信传输介质,三、光纤 光纤是由一组光导纤维作为芯线加上防护外皮而做成的。光纤通常是由非常透明的石英玻璃拉成细丝，柔韧并能传输光信号的传输介质，主要由纤芯和包层构成双层同心圆柱体。,2.6 网络拓扑结构,2.7 网络传输介质的访问控制方式,为解决在同一时间有几个设备同时争用传输介质，需有某种介质访问控制方式，以便协调各设备访问

6、介质的顺序。一、载波监听多路访问冲突检测（CSMACD）“听完再讲，边讲边听”（1）不坚持CSMA（2）1-坚持CSMA（3）P-坚持CSMA,2.7 网络传输介质的访问控制方式,二、令牌访问控制方式（1）令牌环（Token-Ring）方式 在环型拓扑结构网络上，某一瞬间可以允许发送报文的站点只有一个，令牌在网络环路上不断地传送，只有拥有此令牌的站点，才有权向环路上发送报文，而其他站点仅允许接收报文。（2）令牌传递总线（Token-Passing Bus）方式 在总线型拓扑结构网络上，通过站点地址形成逻辑环。,2.7 网络传输介质的访问控制方式,三、时分复用（TDMA）时分复用是指为共享介质的

7、每个节点预先分配好一段特定的占用总线的时间。各个节点按分配的时间段及其先后顺序占用总线。四、轮询（polling）一个主节点作为主机来周期性地轮询各个从节点，各个从节点的信息只能发送给主机，每个通信周期各个从节点至少被轮询一次。,2.7 网络传输介质的访问控制方式,五、集总帧（summation-frame）方式 Interbus和EtherCAT等工业控制网络中采用集总帧方式，也称为传递数据寄存器方式。通信网络为主从式环型拓扑结构，每个周期，主站发送一个大的数据帧，里面包含有给所有从站的数据，称为集总帧。集总帧沿着环路传输，经过一个从站时，从站对数据帧进行扫描，将其中寻址到自己的数据接收到接

8、收寄存器，并同时将发送寄存器里的反馈数据写入到集总帧，并继续传输经过处理的集总帧。,2.8 OSI参考模型,一、OSI参考模型简介实现不同厂家生产的设备之间的互联操作与数据交换。国际标准化组织ISO/TC97于1978年建立了“开放系统互联”分技术委员会，起草了开放系统互联参考模型OSI（open system interconnection）的建议草案。1983年OSI参考模型成为正式的国际标准ISO7498。,2.8 OSI参考模型,2.8 OSI参考模型,二、OSI参考模型的功能划分 1物理层（Physical Layer）2数据链路层（Data Link Layer）3网络层（Network Layer）4传输层（Transport Layer）5会话层（Session Layer）6表示层（Presentation Layer）7应用层（Application Layer）,2.8 OSI参考模型,三、几种典型控制网络的通信模型 为了满足时实性要求和降低成本，工业控制网络采用的通信模型大都在OSI模型的基础上进行了不同程度的简化。,