工業(yè)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信

1、工業(yè)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信 目錄1234數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識現(xiàn)場總線基礎(chǔ)知識工業(yè)以太網(wǎng)基礎(chǔ)知識外部數(shù)據(jù)通信簡介數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的基本通信模型：數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的基本通信模型： 產(chǎn)生和發(fā)送信息的一端叫信源，接收信息的一端叫信宿。信源與信宿通過通信線路進行通信，在數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中，也將通信線路稱為信道。 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識 模擬通信系統(tǒng)模擬通信系統(tǒng) 模擬通信系統(tǒng)通常由信源、調(diào)制器、信道、解調(diào)器、信宿以及噪聲源組成。信源所產(chǎn)生的原始模擬信號一般都要經(jīng)過調(diào)制再通過信道傳輸。到達信宿后，通過解調(diào)器將信號解調(diào)出來。普通的電話、廣播、電視等都屬于模擬通信系統(tǒng)。數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識 通信信道的分類通信信道的分類 信道是信

2、號傳輸?shù)耐ǖ溃▊鬏斆襟w和通信設(shè)備。傳輸媒體可以是有形媒體，如電纜、光纖等，也可以是無形媒體，如傳輸電磁波的空間。信道可以按不同的方法分類： 有線信道與無線信道； 模擬信道與數(shù)字信道； 專用信道和公用信道；數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識 有線信道與無線信道有線信道與無線信道 信道按所使用的傳輸介質(zhì)分類，可以分為有線信道與無線信道；使用有形的媒體作為傳輸介質(zhì)的信道稱之為有線信道。有線信道包括電話線、雙絞線、同軸電纜和光纜等；以電磁波在空間傳播方式傳送信息的信道稱之為無線信道。無線信道包括無線電、微波、紅外線和衛(wèi)星通信信道等。數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識 模擬信道與數(shù)字信道模擬信道與數(shù)字信道按傳輸信號的類型分類，信道可以

3、分為模擬信道與數(shù)字信道；能傳輸模擬信號的信道稱為模擬信道。模擬信號的電平隨時間連續(xù)變化，語音信號是典型的模擬信號。如果利用模擬信道傳送數(shù)字信號，則必須經(jīng)過數(shù)字與模擬信號之間的變換（A/D變換器）。調(diào)制解調(diào)器就是完成這種變換的。能傳輸離散數(shù)字信號的信道稱為數(shù)字信道。離散的數(shù)字信號在計算機中指由“0”和“1”的二進制代碼組成的數(shù)字序列。當利用數(shù)字信道傳輸數(shù)字信號時不需要進行變換，通常需要進行數(shù)字編碼。數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識 專用信道和公用信道專用信道和公用信道 信道按使用方式可以分為專用信道和公用信道。專用信道是一種連接于用戶設(shè)備之間的固定電路，它可以由用戶自己架設(shè)或向電信部門租用。公用信道也稱公共交換

4、信道，它是一種通過交換機轉(zhuǎn)接、為大量用戶提供服務(wù)的信道。數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識 數(shù)據(jù)通信速率數(shù)據(jù)通信速率數(shù)據(jù)通信速率分為兩種：碼元速率和信息速率。碼元速率（RB）定義為每秒中傳送的碼元數(shù)，單位為波特/秒（Baud/s），又稱為波特率；信息速率（Rb）定義為每秒中傳送的信息量，單位為比特/秒（bit/s），又稱為比特率；對于一個用二進制表示的信號（兩級電平），每個碼元包含1個比特信息，其信息速率與碼元速率相等；對于一個用四進制表示的信號（四級電平），每個碼元包含了2個比特信息，因此，它的信息速率應(yīng)該是碼元速率的2倍。數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識 一般來說，對于采用M進制電平傳輸信號時，信息速率和碼元速率之間的關(guān)系

5、是： Rb=RBlog2M數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識 數(shù)據(jù)通信速率數(shù)據(jù)通信速率數(shù)據(jù)通信速率分為兩種：碼元速率和信息速率。碼元速率（RB）定義為每秒中傳送的碼元數(shù)，單位為波特/秒（Baud/s），又稱為波特率；信息速率（Rb）定義為每秒中傳送的信息量，單位為比特/秒（bit/s），又稱為比特率；對于一個用二進制表示的信號（兩級電平），每個碼元包含1個比特信息，其信息速率與碼元速率相等；對于一個用四進制表示的信號（四級電平），每個碼元包含了2個比特信息，因此，它的信息速率應(yīng)該是碼元速率的2倍。數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識 誤碼率和誤比特率誤碼率和誤比特率 誤碼率和誤比特率是衡量數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)正常工作狀態(tài)下傳輸可靠性的重要

6、參數(shù)。誤碼率是指二進制碼元在數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中被傳錯的概率，誤比特率是指在傳輸中出錯比特的概率。公式為：在實際的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中，電話線路在3002400bps傳輸速率時，平均誤碼率在10-210-6之間，在48009600bps傳輸速率時平均誤碼率在10-210-4之間。而計算機通信的平均誤碼率要求低于10-9。數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識 信道帶寬與信道容量信道帶寬與信道容量 信道帶寬是指信道中傳輸?shù)男盘栐诓皇д娴那闆r下所占用的頻率范圍，通常稱為信道的通頻帶，單位用赫茲（Hz）表示。信道帶寬是由信道的物理特性所決定的，例如，電話線路的頻率范圍在3003400Hz，則它的帶寬為3003400Hz。信道容量是衡

7、量一個信道傳輸數(shù)字信號的重要參數(shù)。信道容量是指單位時間內(nèi)信道上所能傳輸?shù)淖畲蟊忍財?shù)，用每秒比特數(shù)（bps）表示。當傳輸?shù)男盘査俾食^信道的最大信號速率時，就會產(chǎn)生失真。數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識 通信線路的連接方式通信線路的連接方式 點對點連接點對點連接 點對點的連接就是在發(fā)送端和接收端之間采用一條線路連接，使用的線路可以是專用線路、租用線路或交換線路。使用租用或交換線路的連接方式，適合于在地理上比較分散的站點之間傳輸數(shù)據(jù)，比如通過公用電話交換網(wǎng)，實現(xiàn)點-點的連接。數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識 通信線路的連接方式通信線路的連接方式 多點線路連接多點線路連接 多點線路連接是指各個站點通過一條公共通信線路連接。在多點線

8、路連接方式中，一條線路被所有的站點共享，若所有的站點可以同時發(fā)送數(shù)據(jù)，則這條線路在空間上是共享的，通常采用頻分復(fù)用或波分復(fù)用技術(shù)傳輸數(shù)據(jù)；若所有的站點只能輪流使用線路發(fā)送數(shù)據(jù)時，那么它在時間上是共享的，通常采用時分復(fù)用技術(shù)傳輸數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識 數(shù)據(jù)流傳送方式數(shù)據(jù)流傳送方式 并行通信并行通信 并行通信是數(shù)據(jù)流以成組的方式在多個并行信道上同時進行傳輸。并行通信的優(yōu)點是速度快，但發(fā)端與收端之間有若干條線路，導(dǎo)致費用高，僅適合于近距離和高速率的通信。數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識 數(shù)據(jù)流傳送方式數(shù)據(jù)流傳送方式 串行通信串行通信 串行通信是數(shù)據(jù)流以串行方式在一條信道上傳輸，由于計算機內(nèi)部都采用并行通信，因此，數(shù)

9、據(jù)在發(fā)送之前，要將計算機中的字符進行并/串變換，在接收端再通過串/并變換，還原成計算機的字符結(jié)構(gòu)，才能實現(xiàn)串行通信。串行通信的優(yōu)點是收、發(fā)雙方只需要一條傳輸信道，易于實現(xiàn)，成本低，但速度比較低。數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識 信道的通信方式信道的通信方式 單工通信單工通信 單工方式指通信信道是單向信道，數(shù)據(jù)信號僅沿一個方向傳輸，發(fā)送方只能發(fā)送不能接收，接收方只能接收而不能發(fā)送，任何時候都不能改變信號傳送方向。無線電廣播和電視都屬于單工通信。數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識 半雙工通信半雙工通信 半雙工通信是指信號可以沿兩個方向傳送，但同一時刻一個信道只允許單方向傳送，即兩個方向的傳輸只能交替進行，而不能同時進行。當改變傳輸

10、方向時，要通過開關(guān)裝置進行切換。半雙工信道適合于會話式通信，比如通常使用的“對講機”和軍隊使用的“步話機”。半雙工方式在計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中適用于終端與終端之間的會話式通信。數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識 全雙工通信全雙工通信 全雙工通信是指數(shù)據(jù)可以同時沿相反的兩個方向作雙向傳輸。比如電話通話。數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識 信號的傳輸方式信號的傳輸方式 基帶傳輸基帶傳輸 就數(shù)字信號而言，基帶傳輸是一個離散的方波，“0”代表低電平，“1”代表高電平。這種方波固有的頻帶稱為基帶，方波信號稱為基帶信號，因此，基帶實際上就是數(shù)字信號所占用的基本頻帶?；鶐鬏斒窃谛诺乐兄苯觽鬏敂?shù)字信號，且傳輸媒體的整個帶寬都被基帶信號占用，雙向地傳

11、輸信息。數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識 信號的傳輸方式信號的傳輸方式 頻帶傳輸頻帶傳輸所謂頻帶傳輸是指將數(shù)字信號調(diào)制成音頻信號后再發(fā)送和傳輸，到達接收端時再把音頻信號解調(diào)成原來的數(shù)字信號?？梢?，在采用頻帶傳輸方式時，要求發(fā)送端和接收端都要安裝調(diào)制器和解調(diào)器。在實現(xiàn)遠距離通信時，經(jīng)常借助于電話線路，此時就需要利用頻帶傳輸方式。利用頻帶傳輸，不僅解決了利用電話系統(tǒng)傳輸數(shù)字信號的問題，而且可以實現(xiàn)多路復(fù)用，以提高傳輸信道的利用率。數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識 信號的傳輸方式信號的傳輸方式 寬帶傳輸寬帶傳輸 寬帶傳輸采用75的CATV電視同軸電纜或光纖作為傳輸媒體，帶寬為300MHz。 使用時通常將整個帶寬劃分為若干個子頻帶，

12、分別用這些子頻帶來傳送音頻信號、視頻信號以及數(shù)字信號。 寬帶同軸電纜原是用來傳輸電視信號的，當用它來傳輸數(shù)字信號時，需要利用電纜調(diào)制解調(diào)器（Cable Modem）把數(shù)字信號變換成頻率為幾十兆赫茲到幾百兆赫茲的模擬信號。 可利用寬帶傳輸系統(tǒng)來實現(xiàn)聲音、文字和圖像的一體化傳輸，這也是通常所說的“三網(wǎng)合一”，即語音網(wǎng)、數(shù)據(jù)網(wǎng)和電視網(wǎng)合一。數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識 數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐郊夹g(shù)數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐郊夹g(shù) 在數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中，當發(fā)送端與接收端采用串行通信時，通信雙方要交換數(shù)據(jù)，需要有高度的協(xié)同動作，彼此間傳輸數(shù)據(jù)的速率、每個比特的持續(xù)時間和間隔都必須相同，這就是同步問題。 同步就是要接收方按照發(fā)送方發(fā)送的每個碼元

13、/比特起止時刻和速率來接收數(shù)據(jù)，否則，收發(fā)之間會產(chǎn)生誤差，即使是很小的誤差，隨著時間增加的逐步累積，也會造成傳輸?shù)臄?shù)據(jù)出錯。 實現(xiàn)收發(fā)之間的同步技術(shù)是數(shù)據(jù)傳輸中的關(guān)鍵技術(shù)之一，通常使用的同步技術(shù)有兩種：異步方式和同步方式。數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識 數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐郊夹g(shù)數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐郊夹g(shù) 異步傳輸方式異步傳輸方式 在異步傳輸方式中，每傳送1個字符（7位或8位）都要在每個字符碼前加1個起始位，以表示字符代碼的開始，在字符代碼和校驗碼后面加1或2個停止位，表示字符結(jié)束。接收方根據(jù)起始位和停止位來判斷一個新字符的開始。從而起到通信雙方的同步作用。異步方式實現(xiàn)比較容易，但每傳輸一個字符都需要多使用23位，所以適合

14、于低速通信。數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識 數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐郊夹g(shù)數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐郊夹g(shù) 同步傳輸方式同步傳輸方式 同步傳輸方式的信息格式是一組字符或一個二進制位組成的數(shù)據(jù)塊（幀）。對這些數(shù)據(jù)，不需要附加起始位和停止位，而是在發(fā)送一組字符或數(shù)據(jù)塊之前先發(fā)送一個同步字符SYN（以01101000表示）或一個同步字節(jié)（01111110），用于接收方進行同步檢測，從而使收發(fā)雙方進入同步狀態(tài)。在同步字符或字節(jié)之后，可以連續(xù)發(fā)送任意多個字符或數(shù)據(jù)塊，發(fā)送數(shù)據(jù)完畢后，再使用同步字符或字節(jié)來標識整個發(fā)送過程的結(jié)束。這種方法一般用在高速傳輸數(shù)據(jù)的系統(tǒng)中，比如計算機之間的數(shù)據(jù)通信。數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識 數(shù)據(jù)的編碼和調(diào)制技術(shù)數(shù)據(jù)的編碼和調(diào)

15、制技術(shù)數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識 數(shù)據(jù)的編碼和調(diào)制技術(shù)數(shù)據(jù)的編碼和調(diào)制技術(shù) 數(shù)字數(shù)據(jù)的調(diào)制數(shù)字數(shù)據(jù)的調(diào)制 發(fā)送端將數(shù)字數(shù)據(jù)信號變換成模擬數(shù)據(jù)信號的過程稱為調(diào)制（Modulation）。數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識 數(shù)字數(shù)據(jù)的調(diào)制數(shù)字數(shù)據(jù)的調(diào)制 幅移鍵控ASK（Amplitude Shift Keying） ASK是通過改變載波信號的幅度值表示數(shù)字信號“1”、“0”，以幅度A1表示數(shù)字信號的“1”，用載波幅度A2表示數(shù)字信號的“0”（通常A1取1，A2取0），而載波信號的參數(shù)f 和恒定。 頻移鍵控FSK（Frequency Shift Keying） FSK是通過改變載波信號頻率的方法表示數(shù)字信號“1”、“0”，用f

16、 1表示數(shù)字信號“1”，用f 2表示數(shù)字信號“0”，而載波信號的A和不變。數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識 數(shù)字數(shù)據(jù)的調(diào)制數(shù)字數(shù)據(jù)的調(diào)制 相移鍵控PSK（Phase Shift Keying） PSK是通過改變載波信號的相位值表示數(shù)字信號“1”、“0”，而載波信號的A和f不變。PSK包括兩種類型：絕對調(diào)相和相對調(diào)相。絕對調(diào)相使用相位的絕對值，為0表示數(shù)字信號“1”，為表示數(shù)字信號“0”。相對調(diào)相使用相位的相對偏移值，當數(shù)字數(shù)據(jù)為0時，相位不變化，而數(shù)字數(shù)據(jù)為1時，相位要偏移。數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識 混合調(diào)制 為了達到更高的信息傳輸速率，可以采用多元制的振幅相位混合調(diào)制技術(shù)，比如正交振幅調(diào)制QAM（Quadratur

17、e Amplitude Modulation），它不但使用相位，而且還使用幅度： 8-QAM使用了幅度與相位的8種組合，由于使用3個比特可以表示8種組合，因此，每一種組合代表一個碼元，每個碼元3個比特。 16-QAM的幅度和相位有16種組合，每個組合代表一個碼元，每個碼元4個比特。數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識 混合調(diào)制 為了達到更高的信息傳輸速率，可以采用多元制的振幅相位混合調(diào)制技術(shù)，比如正交振幅調(diào)制QAM（Quadrature Amplitude Modulation），它不但使用相位，而且還使用幅度： 8-QAM使用了幅度與相位的8種組合，由于使用3個比特可以表示8種組合，因此，每一種組合代表一個碼元

18、，每個碼元3個比特。 16-QAM的幅度和相位有16種組合，每個組合代表一個碼元，每個碼元4個比特。數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識 數(shù)字數(shù)據(jù)的編碼數(shù)字數(shù)據(jù)的編碼 利用數(shù)字通信信道直接傳輸數(shù)字數(shù)據(jù)信號的方法稱作數(shù)字信號的基帶傳輸，而數(shù)字數(shù)據(jù)在傳輸之前，需要進行數(shù)字編碼。數(shù)字數(shù)據(jù)的編碼方式有三種：不歸零碼、曼徹斯特編碼和差分曼徹斯特編碼 。數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識 模擬數(shù)據(jù)的調(diào)制模擬數(shù)據(jù)的調(diào)制 在模擬數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中，信源的信息經(jīng)過轉(zhuǎn)換，形成電信號，比如人說話的聲音經(jīng)過電話轉(zhuǎn)變?yōu)槟M的電信號，這也是模擬數(shù)據(jù)的基帶信號。 模擬數(shù)據(jù)的調(diào)制包括幅度調(diào)制（AM）、頻率調(diào)制(FM)和相位(PM)調(diào)制，即對這三要素進行符合實際需要的

19、放大或轉(zhuǎn)換。 例如，模擬數(shù)據(jù)的基帶信號具有比較低的頻率，不宜直接在信道中傳輸，需要對信號進行調(diào)制，從而將信號搬移到適合信道傳輸?shù)念l率范圍內(nèi)，接收端將接收的已調(diào)信號再搬回到原來信號的頻率范圍內(nèi)，恢復(fù)成原來的消息，比如無線電廣播。數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識 模擬數(shù)據(jù)的編碼模擬數(shù)據(jù)的編碼 脈沖編碼調(diào)制PCM（Pulse Code Modulation）是模擬數(shù)據(jù)數(shù)字化的主要方法。由于數(shù)字信號傳輸失真小、誤碼率低、數(shù)據(jù)傳輸速率高，因此在網(wǎng)絡(luò)中除計算機直接產(chǎn)生的數(shù)字信號外，語音、圖像信息必須數(shù)字化才能經(jīng)計算機處理。PCM技術(shù)的典型應(yīng)用是語音數(shù)字化。在發(fā)送端通過PCM編碼器將語音數(shù)據(jù)變換為數(shù)字化的語音信號，通過通信

20、信道傳送到接收方，接收方再通過PCM解碼器還原成模擬語音信號。數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識 PCM的工作原理的工作原理 脈沖編碼調(diào)制包括三部分：采樣、量化和編碼。（1）采樣 每隔一定的時間間隔，采集模擬信號的瞬時電平值做為樣本，表示模擬數(shù)據(jù)在某一區(qū)間隨時間變化的值。（2）量化 量化是將取樣樣本幅度按量化級決定取值的過程。量化級可以分為8級、16級，或者更多的量化級，這取決于系統(tǒng)的精確度要求。（3）編碼 編碼是用相應(yīng)位數(shù)的二進制代碼表示量化后的采樣樣本的量級。數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識 PCM的工作原理的工作原理 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識 通信接口協(xié)議標準通信接口協(xié)議標準 目前廣泛使用的通信設(shè)備接口協(xié)議標準有： EIA RS

21、-232C； EIA RS-422/485。 20mA電流環(huán)接口 IEEE-488總線接口方式 USB總線接口 以太網(wǎng)絡(luò)接口數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識 EIA RS-232C接口 在串行通信中，EIA RS-232C是應(yīng)用最為廣泛的標準。 RS-232C接口的特性： RS-232C使用9針或25針的D型連接器DB-9或DB-25。目前，絕大多數(shù)計算機使用的是9針的D型連接器。RS-232D規(guī)定使用25針的D型連接器。RS-232C采用的信號電平515V代表邏輯“1”，515V代表邏輯“0”。在傳輸距離不大于15米時，最大速率為19.2kbps。數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識RS232接口DB-9和DB-25的對應(yīng)關(guān)系

22、DB-9信號名稱DB-251載波檢測（CD）82發(fā)送數(shù)據(jù)（TD）23接收數(shù)據(jù)（RD）34數(shù)據(jù)終端準備（DTR）205信號地（SIG）76數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備準備（DSR）67請求發(fā)送（RTS）48允許發(fā)送（CTS）59振鈴指示（RI）22數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識 RS-232接口的應(yīng)用：接口的應(yīng)用： 異步通信 兩個DTE（計算機）設(shè)備通過DCE（調(diào)制解調(diào)器）或直接連接進行異步通信，須設(shè)置開始和停止位。 同步通信 兩個DTE設(shè)備通過RS-232C進行同步通信，使用DB-25針接口的第17和第24針腳提供外同步的時鐘信號，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的收發(fā)。由于9針的RS-232C接口不能提供時鐘信號，因而不能進行同步通信。數(shù)據(jù)通信

23、基礎(chǔ)知識 RS-232接口的空Modem連接 當近距離的兩個DTE之間進行通信時，可以不使用Modem，而是采用空Modem直接連接。數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識 RS232最簡單連接DTE與DCE相連時，DTE和DCE對應(yīng)的針腳直連，且只需要使用發(fā)送TD、接收RD和信號地SIG。對于DTE與DTE相連時，相對的發(fā)送和接收針腳需要交叉相連，因此，有時也把空Modem線稱為串口交叉線。數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識 RS-422、RS-485與RS-232不一樣，數(shù)據(jù)信號采用差分傳差分傳輸輸方式，也稱作平衡傳輸平衡傳輸，其發(fā)送驅(qū)動器使用一對雙絞線，將其中一線定義為A，另一線定義為B。通常情況下，發(fā)送驅(qū)動器A、B之間的正電

24、平在+2+6V，是一個邏輯狀態(tài)，負電平在-26V，是另一個邏輯狀態(tài)。另有一個信號地C，可不接。在RS-485中還有一“使能”端，而在RS-422中這是可用可不用的?！笆鼓堋倍耸怯糜诳刂瓢l(fā)送驅(qū)動器與傳輸線的切斷與連接。當RS485采用二線制半雙工方式時起作用。數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識 接收器也有與發(fā)送端相對的規(guī)定，收、發(fā)端通過平衡雙絞線對應(yīng)相連，當在收端AB之間有大于+200mV的電平時，輸出正邏輯電平，小于-200mV時，輸出負邏輯電平。接收器接收平衡線上的電平范圍通常在200mV至6V之間數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識 RS-422電氣規(guī)定電氣規(guī)定 ： RS-422標準全稱是“平衡電壓數(shù)字接口電路的電氣特性”，它

25、定義了接口電路的特性。RS-422采用四線制接口。實際上還有一根信號地線，共5根線。允許在相同傳輸線上連接多個接收節(jié)點，最多可接10個節(jié)點。即一個主設(shè)備（Master），其余為從設(shè)備（Salve），從設(shè)備之間不能通信，所以RS-422支持點對多的雙向通信。數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識 RS-422的最大傳輸距離為1219米，最大傳輸速率為10Mb/s。其平衡雙絞線的長度與傳輸速率成反比，在100kb/s速率以下，才可能達到最大傳輸距離。只有在很短的距離下才能獲得最高速率傳輸。一般100米長的雙絞線上所能獲得的最大傳輸速率僅為1Mb/s。 RS-422需要接一終端電阻，要求其阻值約等于傳輸電纜的特性阻抗。在

26、矩距離傳輸時可不需終端電阻，即一般在300米以下不需終端電阻。終端電阻接在傳輸電纜的最遠端。數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識 RS-485電氣規(guī)定：電氣規(guī)定： 由于RS-485是從RS-422基礎(chǔ)上發(fā)展而來的，所以RS-485許多電氣規(guī)定與RS-422相仿。如都采用平衡傳輸方式、都需要在傳輸線上接終接電阻等。RS-485可以采用二線與四線方式，如圖a、b所示。其中四線制接口方式與RS422完全一致，二線制則是由RXD+與TXD+合并為D+，RXD-與TXD-合并為D-。數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識 二線制可實現(xiàn)真正的多點雙向通信。 而采用四線連接時，與RS-422一樣只能實現(xiàn)點對多的通信，即只能有一個主（Master）設(shè)

27、備，其余為從設(shè)備，但它比RS-422有改進， 無論四線還是二線連接方式在總線上都可接到32個設(shè)備。數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識 RS-485與RS-422一樣，其最大傳輸距離約為1219米，最大傳輸速率為10Mb/s。平衡雙絞線的長度與傳輸速率成反比，在100kb/s速率以下，才可能使用規(guī)定最長的電纜長度。只有在很短的距離下才能獲得最高速率傳輸。一般100米長雙絞線最大傳輸速率僅為1Mb/s。 RS-485需要接2個終端電阻，其阻值要求等于傳輸電纜的特性阻抗。在矩距離傳輸時可不需終端電阻，即一般在300米以下不需終端電阻。終端電阻接在傳輸總線的兩端。數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識 20mA電流環(huán)接口電流環(huán)接口 采用電流

28、控制，而不像RS232C標準那樣用電壓控制。電流控制是把20mA電流作為邏輯“1”，零電流作為邏輯“0”。 電流環(huán)在許多方面比RS232C接口優(yōu)越。它內(nèi)在的雙端傳輸具有對共模噪音的抑止作用，而且由于他采用隔離技術(shù)能消除接地回路引起的一些問題，因而他的連接距離比RS232C長的多。 EIA把RS232C接口作為正式標準，而20mA電流環(huán)的文件在目前還只是非正式標準。所以，大多說制造廠商都提供RS232C串行接口。 因為RS232C和電流接口之間只在電氣連接上存在差別，所以兩者可共用I/O接口，設(shè)計師常常為串行口提供2個不同的連接器來利用這個公共口。一個接到電流環(huán)，另一個接到RS232C。數(shù)據(jù)通信

29、基礎(chǔ)知識 IEEE-488總線接口方式 IEEE-488總線是并行總線接口標準，IEEE-488總線用來連接系統(tǒng)，如微機、數(shù)字電壓表、數(shù)碼顯示器等設(shè)備。它按照位并行、字節(jié)串行雙向異步方式傳輸信號，連接方式為總線方式，儀器設(shè)備直接并聯(lián)于總線上而無需中介單元，總線上最多可連接15臺設(shè)備，最大傳輸距離為20m，信號傳輸速度一般為500Kb/s，最大傳輸速度為1Mb/s.數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識 IEEE-488總線接口方式 IEEE-488總線是并行總線接口標準，IEEE-488總線用來連接系統(tǒng)，如微機、數(shù)字電壓表、數(shù)碼顯示器等設(shè)備。它按照位并行、字節(jié)串行雙向異步方式傳輸信號，連接方式為總線方式，儀器設(shè)備直

30、接并聯(lián)于總線上而無需中介單元，總線上最多可連接15臺設(shè)備，最大傳輸距離為20m，信號傳輸速度一般為500Kb/s，最大傳輸速度為1Mb/s.數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識 USB總線接口方式 通用串行總線USB（Universal Serial Bus)是由Intel、Compaq 、Digital、IBM、 Microsoft、MEC、Northern Telecom等7個家著名的計算機和通信公司共同推出的一種新型接口標準。它基于通用連接技術(shù)，實現(xiàn)外設(shè)的簡單、快速連接，達到方便用戶、降低成本、擴展PC連接外設(shè)范圍的目的。它可以為外設(shè)提供電源，而普通的使用串、并口的設(shè)備往往需要單獨的供電系統(tǒng)。USB技術(shù)的突

31、出特點是快速，USB的最高傳輸率可達12Mb/s。數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識 RJ45 型網(wǎng)線接口 RJ45 型插頭又稱水晶頭，是各種不同接頭的一種類型（RJ11也是接頭的一種類型，不過它是電話上用的），共有八芯做成，廣泛應(yīng)用于局域網(wǎng)和 ADSL 寬帶上網(wǎng)用戶的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備間網(wǎng)線（稱作五類線或雙絞線）的連接。 在具體應(yīng)用時，RJ45 型插頭和網(wǎng)線有兩種連接方法（線序），分別稱作 T568A 線序和 T568B 線序。數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識 RJ45 型網(wǎng)線接口 T568A 線序線序從18分別對應(yīng)綠白、綠、橙白、藍、藍白、橙、棕白、棕。 T568B 線序從18分別對應(yīng)橙白、橙、綠白、藍、藍白、綠、棕白、棕。數(shù)據(jù)通信

32、基礎(chǔ)知識 使用RJ45接頭的兩個設(shè)備之間網(wǎng)線接法也有兩種：交叉式和直通式。 所謂交叉式是指網(wǎng)線的一端和另一端與 RJ45 網(wǎng)線插頭的接法不同，一端按 T568A 線序連接，另一端按 T568B 線序連接，即有幾根網(wǎng)線在另一端是先做了交叉才接到 RJ45 插頭上去的。 適用的連接場合有： 1. 電腦電腦，對等網(wǎng)連接，即兩臺電腦之間只通過一條網(wǎng)線連接就可以互相傳遞數(shù)據(jù)； 2. 集線器集線器； 3. 交換機交換機。數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識 所謂直通式是指網(wǎng)線的兩端與RJ45 網(wǎng)線插頭都按T568B 線序連接。 適用的連接場合有： 1. 電腦ADSL 調(diào)制解調(diào)器 2. ADSL調(diào)制解調(diào)器ADSL 路由器的 W

33、AN 口 3. 電腦ADSL 路由器的 LAN 口 4. 電腦集線器或交換機數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識 10或100base tx RJ45接口引腳定義如下：PinNameDescription1TX+Tranceive Data+ (發(fā)信號+)2TX-Tranceive Data- (發(fā)信號-)3RX+Receive Data+ (收信號+)4n/cNot connected (空腳)5n/cNot connected (空腳)6RX-Receive Data- (收信號-)7n/cNot connected (空腳)8n/cNot connected (空腳)數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識 差錯控制技術(shù)差錯控制技

34、術(shù) 根據(jù)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的模型，當數(shù)據(jù)從信源發(fā)出，經(jīng)過通信信道傳輸，由于信道總存在著一定的噪聲，數(shù)據(jù)到達信宿端后，接收的信號實際上是數(shù)據(jù)信號和噪聲信號的疊加。接收端在取樣時鐘作用下接收數(shù)據(jù)，并根據(jù)閾值電平判斷信號電平。如果噪聲對信號的影響非常大時，就會造成數(shù)據(jù)的傳輸錯誤。數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識 差錯產(chǎn)生的原因差錯產(chǎn)生的原因 在通信過程中出現(xiàn)的傳輸差錯，是由隨機差錯和突發(fā)差錯共同構(gòu)成的，而造成差錯可能的原因包括： 在數(shù)據(jù)通信中，信號在物理信道上的線路本身的電氣特性隨機產(chǎn)生的信號幅度、頻率、相位的畸形和衰減； 電氣信號在線路上產(chǎn)生反射噪聲的回波效應(yīng)； 相鄰線路之間的串線干擾； 大氣中的閃電、電源開關(guān)的通斷、

35、自然界磁場的變化以及電源的波動等外界因素。數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識 差錯的控制差錯的控制 目前差錯控制常采用冗余編碼方案，檢測和糾正信息傳輸中產(chǎn)生的錯誤。 冗余編碼思想就是：把要發(fā)送的有效數(shù)據(jù)在發(fā)送時按照所使用的某種差錯編碼規(guī)則加上控制碼（冗余碼），當信息到達接收端后，再按照相應(yīng)的校驗規(guī)則檢驗收到的信息是否正確。 差錯編碼主要分為差錯檢測編碼和差錯糾錯編碼兩種。 其中差錯檢測編碼主要有奇偶校驗碼和CRC循環(huán)冗余碼。 差錯糾錯編碼主要有漢明碼和卷積碼等。數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識 奇偶校驗碼奇偶校驗碼 奇偶校驗有兩種類型：偶校驗與奇校驗。選擇偶校驗時，如果一組給定數(shù)據(jù)位中 1 的個數(shù)是奇數(shù)，那么校驗位就置為1，從

36、而使得總的 1 的個數(shù)是偶數(shù)。如果給定一組數(shù)據(jù)位中 1 的個數(shù)是偶數(shù)，那么校驗位就置為0，使得總的 1 的個數(shù)還是偶數(shù)。奇校驗原理和偶校驗一樣，只是湊出1的個數(shù)必須是奇數(shù)。接收機接收數(shù)據(jù)后重新計算收到字符的奇偶性，并確定該字符是否出現(xiàn)傳輸差錯。 奇偶校驗只能發(fā)現(xiàn)單個比特差錯，如果有兩個或兩個以上比特出錯，奇偶校驗位無效。異步傳輸和面向字符的同步傳輸均采用奇偶校驗技術(shù)。數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識 循環(huán)冗余碼循環(huán)冗余碼CRC 循環(huán)冗余碼校驗英文名稱為Cyclical Redundancy Check，簡稱CRC。它是利用除法及余數(shù)的原理來作錯誤偵測（Error Detecting）的。它將要發(fā)送的數(shù)據(jù)比特序

37、列當作一個多項式f(x)的系數(shù)，發(fā)送時用雙方預(yù)先約定的生成多項式G(x)去除，求得一個余數(shù)，將余數(shù)加到數(shù)據(jù)之后發(fā)送到接收端，接收端同樣用G(x)去除接收到的數(shù)據(jù)，進行計算，然后把計算結(jié)果和實際接收到的余數(shù)進行比較，相同的話表示傳輸正確。CRC校驗檢錯能力強，容易實現(xiàn)，是目前應(yīng)用最廣的檢錯碼編碼方式之一。數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識 在國際標準中，根據(jù)生成多項式G(x)的不同，CRC又可分為以下幾種標準： CRC-12碼: G(x)=X12+X11+X3+X2+X+1(即除數(shù)為1100000001111) CRC-16碼: G(x)=X16+X15+X2+1 CRC-CCITT碼: G(x)=X16+X12

38、+X5+1 CRC-32碼：G(x)=X32+X26+X23+X22+X16+X12+X11+X10+X8+X7+X5+X4+X2+X1+X+1 CRC-12碼通常用來傳送6-bit字符串，CRC-16及CRC-CCITT碼則用是來傳送8-bit字符，其中CRC-16為美國采用，而CRC-CCITT為歐洲國家所采用。CRC-32碼大都被采用在一種稱為Point-to-Point的同步傳輸中。目前最常用的是CRC-16碼?，F(xiàn)場總線 什么是現(xiàn)場總線？ 現(xiàn)場總線是安裝在生產(chǎn)過程區(qū)域的現(xiàn)場設(shè)備/儀表與控制室內(nèi)的自動控制裝置/系統(tǒng)之間的一種串行、數(shù)字式、多點通信的數(shù)據(jù)總線?，F(xiàn)場總線 現(xiàn)場總線與串口通信協(xié)

39、議的異同 現(xiàn)場總線是在串口通信基礎(chǔ)上建立起來的，很多現(xiàn)場總線是以RS485為基礎(chǔ)的。但現(xiàn)場總線并不等同于RS232、RS485。 RS232、RS485只能代表通訊的物理介質(zhì)層和鏈路層，如果要實現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向訪問，就必須自己編寫通訊應(yīng)用程序，程序不具備通用性。在RS232或RS485設(shè)備聯(lián)成的設(shè)備網(wǎng)中，如果設(shè)備數(shù)量超過2臺，就必須使用RS485做通訊介質(zhì)，RS485網(wǎng)只能進行主從通信，即只允許存在一個主設(shè)備，其余全部是從設(shè)備。 現(xiàn)場總線是以ISO/OSI模型為基礎(chǔ)的，具有完整的軟件支持系統(tǒng)，能夠解決總線控制、沖突檢測、鏈路維護等問題?，F(xiàn)場總線設(shè)備自動成網(wǎng)，無主/從設(shè)備之分或允許多主存在。在同一個

40、層次上不同廠家的產(chǎn)品可以互換。現(xiàn)場總線 現(xiàn)場總線的優(yōu)點 （1）增強了現(xiàn)場級信息集成能力 現(xiàn)場總線可從現(xiàn)場設(shè)備獲取大量豐富信息，能夠更好的滿足工廠自動化系統(tǒng)的信息集成要求?，F(xiàn)場總線是數(shù)字化通信網(wǎng)絡(luò)，它不單純?nèi)〈?-20mA信號，還可實現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)、故障、參數(shù)信息傳送。系統(tǒng)除完成遠程控制，還可完成遠程參數(shù)化工作。（2）開放式、互操作性、互換性、可集成性 不同廠家產(chǎn)品只要使用同一總線標準，就具有互操作性、互換性，因此設(shè)備具有很好的可集成性。系統(tǒng)為開放式，允許其它廠商將自己專長的控制技術(shù)，如控制算法、工藝流程、配方等集成到通用系統(tǒng)中去?，F(xiàn)場總線 現(xiàn)場總線的優(yōu)點 （3）系統(tǒng)可靠性高、可維護性好 基于現(xiàn)場總

41、線的自動化監(jiān)控系統(tǒng)采用總線連接方式替代一對一的I/O連線，對于大規(guī)模I/O系統(tǒng)來說，減少了由接線點造成的不可靠因素。同時，系統(tǒng)具有現(xiàn)場級設(shè)備的在線故障診斷、報警、記錄功能，可完成現(xiàn)場設(shè)備的遠程參數(shù)設(shè)定、修改等參數(shù)化工作，也增強了系統(tǒng)的可維護性。（4）降低了系統(tǒng)及工程成本 對大范圍、大規(guī)模I/O的分布式系統(tǒng)來說，省去了大量的電纜、I/O模塊及電纜敷設(shè)工程費用，降低了系統(tǒng)及工程成本?，F(xiàn)場總線 現(xiàn)場總線的優(yōu)點 （3）系統(tǒng)可靠性高、可維護性好 基于現(xiàn)場總線的自動化監(jiān)控系統(tǒng)采用總線連接方式替代一對一的I/O連線，對于大規(guī)模I/O系統(tǒng)來說，減少了由接線點造成的不可靠因素。同時，系統(tǒng)具有現(xiàn)場級設(shè)備的在線故障

42、診斷、報警、記錄功能，可完成現(xiàn)場設(shè)備的遠程參數(shù)設(shè)定、修改等參數(shù)化工作，也增強了系統(tǒng)的可維護性。（4）降低了系統(tǒng)及工程成本 對大范圍、大規(guī)模I/O的分布式系統(tǒng)來說，省去了大量的電纜、I/O模塊及電纜敷設(shè)工程費用，降低了系統(tǒng)及工程成本。現(xiàn)場總線 現(xiàn)場總線種類：1）PROFIBUS現(xiàn)場總線 1996年3月15日批準為歐洲標準，即DIN 50170 V.2。PROFIBUS產(chǎn)品在世界市場上已被普遍接受，市場份額占歐洲首位，年增長率25%。目前支持PROFIBUS標準的產(chǎn)品超過1500多種，分別來自國際上250多個生產(chǎn)廠家。 PROFIBUS主要應(yīng)用領(lǐng)域有：制造業(yè)自動化：汽車制造（機器人、裝配線、沖壓線

43、等）、造紙、紡織。過程控制自動化：石化、制藥、水泥、食品、啤酒。電力：發(fā)電、輸配電。樓宇：空調(diào)、風(fēng)機、照明。鐵路交通：信號系統(tǒng)。 現(xiàn)場總線 現(xiàn)場總線種類：2）FF現(xiàn)場總線 1994年由ISP 基金會和World FIP(北美)兩大集團合并成立FF基金會，其宗旨在于開發(fā)出符合IEC和ISO標準的、唯一的國際現(xiàn)場總線（Fundation Fieldbus）。 FF現(xiàn)場總線的應(yīng)用領(lǐng)域以過程自動化為主。如：化工、電力、廢水處理、油田等行業(yè)。 現(xiàn)場總線 現(xiàn)場總線種類：3） LONWORKS總線 LONWORKS現(xiàn)場總線全稱為LONWORKS NetWorks,即分布式智能控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，希望推出能夠適合各

44、種現(xiàn)場總線應(yīng)用場合的測控網(wǎng)絡(luò)。目前LONGWORKS應(yīng)用范圍廣泛，主要包括工業(yè)控制、樓宇自動化、數(shù)據(jù)采集、SCADA系統(tǒng)等。國內(nèi)主要應(yīng)用于樓宇自動化方面。 現(xiàn)場總線 現(xiàn)場總線種類：4） CANBUS現(xiàn)場總線 CANBUS現(xiàn)場總線已由ISO/TC22技術(shù)委員會批準為國際標準IOS 11898（通信速率小于1Mbps）和ISO 11519（通信速率小于125Kbps）。CANBUS主要產(chǎn)品應(yīng)用于汽車制造、公共交通車輛、機器人、液壓系統(tǒng)、分散型I/O。另外在電梯、醫(yī)療器械、工具機床、樓宇自動化等場合均有所應(yīng)用。 現(xiàn)場總線 現(xiàn)場總線種類：6） P-NET現(xiàn)場總線P-NET現(xiàn)場總線籌建于1983年。19

45、84年推出采用多重主站現(xiàn)場總線的第一批產(chǎn)品。1986年通信協(xié)議中加入了多重網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和多重接口功能。1987年推出P-NET的多重接口產(chǎn)品。1987年P(guān)-NET標準成為開放式的完整標準，成為丹麥的國家標準。1996年成為歐洲總線標準的一部分（EN 50170 V.1）。1997年組建國際P-NET用戶組織，現(xiàn)有企業(yè)會員近百家，總部設(shè)在丹麥的Siekeborg，并在德國、英國、葡萄牙和加拿大等地設(shè)有地區(qū)性組織分部。P-NET現(xiàn)場總線在歐洲及北美地區(qū)得到廣泛應(yīng)用，其中包括石油化工、能源、交通、輕工、建材、環(huán)保工程和制造業(yè)等應(yīng)用領(lǐng)域。 現(xiàn)場總線 現(xiàn)場總線種類：6） P-NET現(xiàn)場總線P-NET現(xiàn)場總線

46、籌建于1983年。1984年推出采用多重主站現(xiàn)場總線的第一批產(chǎn)品。1986年通信協(xié)議中加入了多重網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和多重接口功能。1987年推出P-NET的多重接口產(chǎn)品。1987年P(guān)-NET標準成為開放式的完整標準，成為丹麥的國家標準。1996年成為歐洲總線標準的一部分（EN 50170 V.1）。1997年組建國際P-NET用戶組織，現(xiàn)有企業(yè)會員近百家，總部設(shè)在丹麥的Siekeborg，并在德國、英國、葡萄牙和加拿大等地設(shè)有地區(qū)性組織分部。P-NET現(xiàn)場總線在歐洲及北美地區(qū)得到廣泛應(yīng)用，其中包括石油化工、能源、交通、輕工、建材、環(huán)保工程和制造業(yè)等應(yīng)用領(lǐng)域。 現(xiàn)場總線 PROFIBUS現(xiàn)場總線 PROF

47、IBUS是一種用于工廠自動化車間級監(jiān)控和現(xiàn)場設(shè)備層數(shù)據(jù)通信與控制的現(xiàn)場總線技術(shù)。可實現(xiàn)現(xiàn)場設(shè)備層到車間級監(jiān)控的分散式數(shù)字控制和現(xiàn)場通信網(wǎng)絡(luò)，從而為實現(xiàn)工廠綜合自動化和現(xiàn)場設(shè)備智能化提供了可行的解決方案。 PROFIBUS由三個兼容部分組成，即： PROFIBUS-DP（Decentralized Periphery）PROFIBUS-PA(Process Automation) PROFIBUS-FMS(Fieldbus Message Specification)。 現(xiàn)場總線 PROFIBUS-DP：是一種高速低成本通信，用于設(shè)備級控制系統(tǒng)與分散式I/O的通信。使用PROFIBUS-DP可取

48、代辦24VDC或4-20mA信號傳輸。PROFIBUS-DP用于現(xiàn)場層的高速數(shù)據(jù)傳送。主站周期地讀取從站的輸入信息并周期地向從站發(fā)送輸出信息。總線循環(huán)時間必須要比主站（PLC）程序循環(huán)時間短。除周期性用戶數(shù)據(jù)傳輸外，PROFIBUS-DP還提供智能化現(xiàn)場設(shè)備所需的非周期性通信以進行組態(tài)、診斷和報警處理。 現(xiàn)場總線 PROFIBUSPA主要用于流程工業(yè)自動化領(lǐng)域。它將自動化系統(tǒng)或過程控制系統(tǒng)與設(shè)備（如壓力、溫度和液位變送器等）通過總線連接起來，并解決它們之間的通信任務(wù)。PA采用IEC11582傳輸技術(shù)，現(xiàn)場設(shè)備由總線供電，具有本質(zhì)安全特性?？捎糜谟斜ㄎｋU的區(qū)域。使用PROFIBUSPA可取代現(xiàn)

49、行的420mA的模擬技術(shù)。 現(xiàn)場總線 PROFIBUS-FMS：主要用于車間（或單元）級的通信網(wǎng)絡(luò)，是一個令牌結(jié)構(gòu)、實時多主網(wǎng)絡(luò)。由于這一級處在工廠自動化系統(tǒng)的中間層，起承上啟下的作用，因此在這一級高性能的功能要求遠比系統(tǒng)的快速反應(yīng)更為重要，通信的實時性要求低于現(xiàn)場層。FMS除解決智能現(xiàn)場設(shè)備（如PLC、PC、MMI等）之間的通信任務(wù)外，還提供了大量的、強有力的管理和服務(wù)功能，以適應(yīng)各種應(yīng)用需要。它也用于大范圍和復(fù)雜的通信系統(tǒng)。 現(xiàn)場總線 PROFIBUS傳輸技術(shù)： 用于DP和FMS的RS485傳輸。 用于PA的IEC1158-2傳輸。 光纖現(xiàn)場總線 用于DP/FMS的RS485傳輸技術(shù) 由于

50、DP與FMS系統(tǒng)使用了同樣的傳輸技術(shù)和統(tǒng)一的總線訪問協(xié)議，因而這兩套系統(tǒng)可在同一根電纜上同時操作。 RS-485傳輸技術(shù)基本特征： 網(wǎng)絡(luò)拓撲：線性總線，兩端有有源的總線終端電阻。 傳輸速率：9.6K bit/s12M bit/s。 介質(zhì)：屏蔽雙絞電纜，也可取消屏蔽，取決于環(huán)境條件（EMC）。 站點數(shù)：每分段32個站（不帶中繼），可多到127個站（帶中繼）。 插頭連接：最好使用9針D型插頭?，F(xiàn)場總線 RS-485傳輸設(shè)備安裝要點： （1） 全部設(shè)備均與總線連接。 （2） 每個分段上最多可接32個站（主站或從站）。 （3） 每段的頭和尾各有一個總線終端電阻，確保操作運行不發(fā)生誤差。兩個總線終端電阻

51、必須永遠有電源?，F(xiàn)場總線 RS-485傳輸設(shè)備安裝要點： （4） 當分段站超過32個時，必須使用中繼器用以連接各總線段。串聯(lián)的中繼器一般不超過3個。 現(xiàn)場總線 RS-485傳輸設(shè)備安裝要點：（5）電纜最大長度取決于傳輸速率。如使用A型電纜，則傳輸速率與長度如下表：波特率（K bit/s）96192937518755001500 12000距離/段（M） 1200120012001000400200100現(xiàn)場總線 RS-485傳輸設(shè)備安裝要點： （6） RS-485的傳輸技術(shù)的PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)最好使用9針D型插頭。 （7） 當連接各站時，應(yīng)確保數(shù)據(jù)線不要擰絞，系統(tǒng)在高電磁發(fā)射環(huán)境下運行應(yīng)使用

52、帶屛蔽的電纜，屏蔽可提高電磁兼容性（EMC）。 （8）如用屏蔽編織線和屏蔽箔，應(yīng)在兩端與保護接地連接，并通過盡可能的大面積屏蔽接線來覆蓋，以保持良好的傳導(dǎo)性。另外建議數(shù)據(jù)線必須與高壓線隔離。 （9）超過500Kbit/s的數(shù)據(jù)傳輸速率時應(yīng)避免使用短截線段，應(yīng)使用市場上現(xiàn)有的插頭，可使數(shù)據(jù)輸入和輸出電纜直接與插頭連接，而且總線插頭可在任何時候接通或斷開而并不中斷其它站的數(shù)據(jù)通信。現(xiàn)場總線 PROFIBUS總線存取協(xié)議(1) 三種PROFIBUS（DP、FMS、PA）均使用一致的總線存取協(xié)議。該協(xié)議是通過OSI參考模型第二層（數(shù)據(jù)鏈路層）來實現(xiàn)的。它包括了保證數(shù)據(jù)可靠性技術(shù)及傳輸協(xié)議和報文處理。(

53、2) 在PROFIBUS中，第二層稱之為現(xiàn)場總線數(shù)據(jù)鏈路層（Fieldbus Data LinkFDL）。介質(zhì)存取控制（Medium Access ControlMAC）具體控制數(shù)據(jù)傳輸?shù)某绦颍琈AC必須確保在任何一個時刻只有一個站點發(fā)送數(shù)據(jù)。 現(xiàn)場總線 PROFIBUS總線存取協(xié)議 (3) PROFIBUS協(xié)議的設(shè)計要滿足介質(zhì)存取控制的兩個基本要求： 在復(fù)雜的自動化系統(tǒng)（主站）間的通信，必須保證在確切限定的時間間隔中，任何一個站點要有足夠的時間來完成通信任務(wù)。 在復(fù)雜的程序控制器和簡單的I/O設(shè)備（從站）間通信，應(yīng)盡可能快速又簡單地完成數(shù)據(jù)的實時傳輸。 因此，PROFIBUS總線存取協(xié)議，主

54、站之間采用令牌傳送方式，主站與從站之間采用主從輪詢方式?，F(xiàn)場總線 PROFIBUS總線存取協(xié)議(4) 令牌傳遞程序保證每個主站在一個確切規(guī)定的時間內(nèi)得到總線存取權(quán)（令牌）。在PROFIBUS中，令牌傳遞僅在各主站之間進行。(5) 主站得到總線存取令牌時可與從站通信。每個主站均可向從站發(fā)送或讀取信息。因此，可能有以下三種系統(tǒng)配置： 純主從系統(tǒng) 純主主系統(tǒng) 混合系統(tǒng)現(xiàn)場總線 PROFIBUS總線存取協(xié)議 (6) 下圖是一個由3個主站、7個從站構(gòu)成的PROFIBUS系統(tǒng)。3個主站之間構(gòu)成令牌邏輯環(huán)。當某主站得到令牌報文后，該主站可在一定時間內(nèi)執(zhí)行主站工作。在這段時間內(nèi)，它可依照主從通訊關(guān)系表與所有從

55、站通信，也可依照主主通訊關(guān)系表與所有主站通信。 工業(yè)以太網(wǎng) 工業(yè)以太網(wǎng)工業(yè)以太網(wǎng)遵循IEEE 802.3標準，提供了針對制造業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊蕴W(wǎng)標準。該技術(shù)基于工業(yè)標準，利用了交換以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)，有很高的網(wǎng)絡(luò)安全性、可操作性和實效性，最大限度地滿足了用戶和生產(chǎn)廠商的需求。工業(yè)以太網(wǎng)以其特有的低成本、高實效、高擴展性及高智能的魅力，吸引著越來越多的工業(yè)用戶。工業(yè)以太網(wǎng) 以太網(wǎng)類型目前的以太網(wǎng)按照傳輸速率大致分為以下四種： 1）10Base-T 以太網(wǎng)傳輸介質(zhì)是銅軸電纜，傳輸速率為10Mbit/s； 2） 100Base-T快速以太網(wǎng)傳輸速率為100Mbit/s，采用光纜或雙絞線作為傳輸介質(zhì)，

56、兼容10Base-T 以太網(wǎng)； 3）Gigabit 以太網(wǎng)擴展的以太網(wǎng)協(xié)議，傳輸速率為1Gbit/s,采用光纜或雙絞線作為傳輸介質(zhì)，基于當前的以太網(wǎng)標準，兼容10Mbit/s以太網(wǎng)和100Mbit/s以太網(wǎng)的交換機和路由器設(shè)備； 4）10 Gigabit 以太網(wǎng)2002年6月發(fā)布，是一種速度更快的以太網(wǎng)技術(shù)。支持智能以太網(wǎng)服務(wù)，是未來廣域網(wǎng)（WANWide Area Network）和城域網(wǎng)（MANMetropolitan Area Network）的寬帶解決方案。工業(yè)以太網(wǎng) 工業(yè)以太網(wǎng)與傳統(tǒng)以太網(wǎng)絡(luò)的比較工業(yè)以太網(wǎng)與傳統(tǒng)以太網(wǎng)絡(luò)的比較 工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)是普通以太網(wǎng)技術(shù)在控制網(wǎng)絡(luò)延伸的產(chǎn)物，前者源于后者但不同與前者。工業(yè)網(wǎng)絡(luò)與傳統(tǒng)辦公室網(wǎng)絡(luò)相比，有一些不同之處。工業(yè)以太網(wǎng) 工業(yè)現(xiàn)場對工業(yè)以太網(wǎng)產(chǎn)品的要求包括：1)工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場環(huán)境的高溫、潮濕、空氣污濁以及腐蝕性氣體的存在，要求工業(yè)級的產(chǎn)品具有氣候環(huán)境適應(yīng)性，并要求耐腐蝕、防塵和防水。2)工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場的粉塵、易燃易爆和有毒性氣體的