工业网络技术课件.ppt

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1、7.2工业网络技术邮电通讯网络的目的是信息的传输;局域网络的主要目的是实现资源共享和处理信息;工业网络技术最终的目的是导致了物质或能量的运动。它不仅要在工业环境中可靠运行,而且要控制现场的各类生产过程,使工业自动化系统发挥最佳性能。本节主要介绍工业网络技术、网络协议及标准、工业网络的选型等内容。7.2.1工业网络概述1.网络拓扑结构网络中互连的点称为结点或站,结点间的物理连接结构称为拓扑,采用拓扑学来研究结点和结点间连线(称链路)的几何排列。局部网络通常有四种拓扑结构:星形、环形、总线形和树形。(1)星形结构

2、结构:中心结点是主结点,它接受各分散结点的信息再转发给相应结点,具有中继交换和数据处理功能。工作过程:当某一结点想要传输数据时,它首先向中心结点发送一个请求,以便同另一个目的结点建立连接。一旦两个结点建立了连接,则在这两点间就象是一条专用线路连接起来一样,进行数据传输。特点:①网络结构简单,便于控制和管理,建网容易;②网络延迟时间短,传输错误率较低;③网络可靠性较低,一旦中央结点出现故障将导致全网瘫痪;④网络资源大部分在外围点上,相互结点必须经过中央结点才能转发信息;⑤通讯电路都是专用线路,利用率不高,故网络

3、成本较高。(2)环形结构结构:各结点通过环接口连于一条首尾相连的闭合环形通信线路中,环网中,数据按事先规定好的方向从一个结点单向传送到另一结点。工作过程:一个结点按事先规定好的方向从一个结点单向传送到另一个结点,当传送信息的目的地址与环上的某结点的地址相等时,信息才被该结点的环接口接收,否则,继续向下传送。特点:①信息流在网络中是沿固定的方向流动,故两个结点之间仅有唯一的通路,简化了路径选择控制;②环路中每个结点的收发信息均由环接口控制,控制软件较简单;③环路中,当某结点故障时,可采用旁路环的方法,提高了可靠

4、性;④环结构其结点数的增加将影响信息的传输效率,故扩展受到一定的限制。应用:环形网络结构较适合于信息处理和自动化系统中使用,是微机局部网络中常用的结构之一。特别是IBM公司推出令牌环网之后,环形网络结构就被越来越多的人所采用。(3)总线形结构结构:各结点经其接口,通过一条或几条通讯线路与公共总线连接。其任何结点的信息都可以沿着总线传输,并且能被任一结点接收。由于信息传输方向是从发送结点向两端扩散,因此又称为广播式网络。总线形网络的接口内具有发送器和接收器。接收器接收总线上的串行信息,并将其转换为并行信息送到结

5、点;发送器则将并行信息转换成串行信息广播发送到总线上。当在总线上发送的信息目的地址与某一结点的接口地址相符时,传送的信息就被该结点接收。由于一条公共总线具有一定的负载能力,因此总线长度有限,其所能连接的结点数也有限。特点:①结构简单灵活,扩展方便;②可靠性高,网络响应速度快;③共享资源能力强,便于广播式工作;④设备少,价格低,安装和使用方便;⑤由于所有结点共用一条总线,因此总线上传送的信息容易发生冲突和碰撞,故不易用在实时性要求高的场合。应用:总线形结构是目前使用最广泛的结构,也是一种最传统的主流网络结构,该

6、种结构最适于信息管理系统、办公室自动化系统、教学系统等领域的应用。(4)树形结构结构:分层结构,适用于分级管理和控制系统。特点:①通讯线路总长度较短,连网成本低,易于扩展,但结构较星形复杂;②网络中除叶结点外,任一结点或连线的故障均影响其所在支路网络的正常工作。网络的传输介质:就是网络中连接收发双方的物理通路,也是通信中实际传送信息的载体。网络中常用的传输介质有电话线,同轴电缆,双绞线,光导纤维电缆,无线与卫星通信。对于传输介质,包括以下特性:物理特性,传输特性,连通特性,地理范围,抗干扰性和相对价格。介质访

7、问控制:各结点通过公共通道传输信息,因此存在如何合理分配信道的问题(既充分利用信道的空间和时间,又防止发生各信息间的互相冲突)。访问控制方式的功能就是合理解决信道的分配。微机局部网络常用的传输访问控制方式有三种,即1)冲突检测的载波侦听多路访问(CSMA/CD);2)令牌环(TokenRing);3)令牌总线(TokenBus)。三种方式都得到IEEE802委员会的认可,成为国际标准。介质访问控制技术(MAC):解决信道(公共传输通道)的分配和使用。2.介质访问控制技术(1)冲突检测的载波侦听多路访问(CSM

8、A/CD)又称为随机访问技术或争用技术—适用于总线形和树形网络结构工作原理:当某一结点要发送信息时,首先要侦听网络中有无其它结点正在发送信息,若没有则立即发送;否则,等待一段时间,直至信道空闲,开始发送。确定等待时间的方法:①当某结点检测到信道被占用后,继续检测,发现空闲,立即发送;②当某点检测到信道被占用后就延迟一个随机时间,然后再检测。重复这一过程,直到信道空闲,开始发送。冲突的解决方法:由于传

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