工业控制网络22打印版.ppt

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1、第二章数据通信基础与网络互联第2章数据通信基础与网络互联2.1数据通信基础2.2现场控制网络2.3网络硬件2.4网络互联2.5网络互联设备2.6通信参考模型2.2现场控制网络现场总线又称现场控制网络，它属于一种特殊类型的计算机网络，是用于完成自动化任务的网络系统。从现场控制网络节点的设备类型、传输信息的种类、网络所执行的任务、网络所处的工作环境等方面，现场控制网络都有别于由普通PC机或其他计算机构成的数据网络。2.2.1现场控制网络的节点现场控制网络的节点大都是具有计算与通信能力的测量控制设备。限位开关、感应开关等各类开关;条形码阅读器;光电传感器;温度、压力、流量、物位等各种传感器、变送器

2、;可编程逻辑控制器PLC;PID等数字控制器;各种数据采集装置;作为监视操作设备的监控计算机、工作站及其外设;各种调节阀;电动机控制设备;变频器;机器人;作为现场控制网络连接设备的中继器、网桥、网关等。把单个分散的有通信能力的测量控制设备作为网络节点，连接成网络系统，使它们之间可以相互沟通信息，由它们共同完成自控任务，这就是现场控制网络。2.2.2现场控制网络的任务现场控制网络要将现场运行的各种信息传送到远离现场的控制室(把生产现场设备的运行参数、状态以及故障信息等送往控制室)；又将各种控制、维护、组态命令等送往位于现场的测量控制现场设备中；现场级控制设备之间数据联系与沟通的作用；现场控制网

3、络还要在与操作终端、上层管理网络的数据连接和信息共享中发挥作用。参数的网络测览和远程监控控制网络必须解决的问题：各类恶劣的工作环境、控制网络的互联与互操作。不同于普通计算机网络的特点：数据传输量相对较小，传输速率相对较低，多为短帧传送，但它要求通信传输的实时性强，可靠性高。现场控制网络的特定需求：满足控制的实时性要求、工业环境下的抗干扰、总线供电等。2.2.3现场控制网络的实时性现场控制网络不同于普通数据网络的最大特点:它必须满足对现场控制的实时性要求。实时控制往往要求对某些变量的数据准确定时刷新。这种对动作时间有实时要求的系统称为实时系统。实时系统的运行不仅要求系统动作在逻辑上的正确性，同

4、时要求满足时限性。实时系统又可分为硬实时和软实时两类。硬实时系统要求实时任务必须在规定的时限完成，否则会产生严重的后果;而软实时系统中的实时任务在超过了截止期后的一定时限内，系统仍可以执行处理。2.3网络硬件2.3.1网络传输技术1.广播式网络(broadcastnetwork)广播式网络仅有一条通信信道，由网络上的所有机器共享，按某种语法组织的分组或包(packet)，可以被任何机器发送并被其他所有的机器接收。分组的地址字段指明此分组应被哪台机器接收。一旦收到分组，各机器将检查它的地址字段。如果是发送给它的，则处理该分组，否则将它丢弃。（一对一）一对多广播(broadcasting)：广播

5、系统也允许在地址字段中使用一段特殊代码，以便将分组发送到所有目标。使用此代码的分组发出以后，网络上的每一台机器都会接收和处理它。某些广播系统还支持向机器的一个子集发送的功能，即多点播送(muIticasting)。2.点到点网络(point-to-pointnetwork)由一对对机器之间的多条连接构成。为了能从源到达目的地，这种网络上的分组可能必须通过一台或多台中间机器。通常是多条路径，并且可能长度不一样，因此在点到点网络中路由算法十分重要。网络类型的选择：小的、地理上处于本地的网络采用广播方式，而大的网络则采用点到点方式。另一个网络分类的标准连接距离。数据流机器(datafIowmach

6、ine)多计算机(muItiComputers)网络：局域网城域网广域网互联网距离是重要的分类尺度，因为在不同的连接距离下所使用的技术是不一样的。按连接距离分类的多处理器系统2.3.2局域网局域网(LocalAreaNetwork)，简称LAN，是处于同一建筑、同一大学或方圆几公里远地域内的专用网络。局域网常被用于连接公司办公室或工厂里的个人计算机和工作站，以便共享资源(如打印机)和交换信息。LAN有和其他网络不同的三个特征:范围、传输技术和拓扑结构。LAN的覆盖范围比较小，即使是在最坏情况下其传输时间也是有限的，简化了网络的管理。LAN的传输技术：用一条电缆连接所有的机器。传统的LAN速度

7、为10-1OOMbit/s，传输延迟低(几十个ms)，并且出错率低。新的LAN运行速度更高，可达到每秒数百兆位。广播式LAN可以有多种拓扑结构，例如总线形、环形。2.3.3城域网城域网(MetropolitanAreaNetwork)，简称MAN，基本上是一种大型的LAN，通常使用与LAN相似的技术。它可能覆盖一组邻近的公司办公室和一个城市，既可能是私有的也可能是公用的。MAN可以支持数据和声音，并且可能涉及