DCS基礎(chǔ)學(xué)習(xí)課程課件（二）43

第一節(jié)集散控制系統(tǒng)中數(shù)據(jù)通信的基本知識(shí)

一、通信網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)由計(jì)算機(jī)、通信鏈路、和網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)組成。從邏輯功能來看，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)分為資源網(wǎng)和通信子網(wǎng)。從所覆蓋的地域范圍大小來分，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可分為遠(yuǎn)程網(wǎng)、局域網(wǎng)和分布式多處理機(jī)三類。按通信媒體上傳輸?shù)男盘?hào)可以分為基帶網(wǎng)和寬帶網(wǎng)?；鶐ЬW(wǎng)傳輸數(shù)字信號(hào)，寬帶網(wǎng)傳送模擬信號(hào)。高速局域網(wǎng)絡(luò)、局域網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算機(jī)交換分機(jī)三種網(wǎng)絡(luò)的主要性二、數(shù)據(jù)通信1、按數(shù)據(jù)的位的傳輸方式分為并行通信和串行通信（1）并行通信以字節(jié)為單位傳輸（2）串行通信以二進(jìn)制的位傳輸2、串行通信分為同步通信和異步通信（2）異步通信傳輸線上的設(shè)備有各自的時(shí)鐘，通信時(shí)沒有統(tǒng)一的時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)，它發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，借助起始標(biāo)志位起始位數(shù)據(jù)位停止位（1）同步通信傳輸數(shù)據(jù)時(shí)不需增加冗余的標(biāo)志位,有利于提高傳輸速度，但必須有統(tǒng)一的時(shí)鐘信號(hào)來實(shí)現(xiàn)發(fā)送端和接受端之間的同步，相位要求相當(dāng)嚴(yán)格。0/10/10/10/10/10/10/10/11110/1奇偶校驗(yàn)位

（3）單工通信與雙工通信

ABBABA三、數(shù)據(jù)傳輸原理數(shù)據(jù)傳輸分基帶和頻帶傳輸1、基帶傳輸是指直接把數(shù)字信號(hào)在線路上傳輸2、頻帶傳輸采用調(diào)制器把要發(fā)送的信號(hào)換成模擬信號(hào)送到通信線路上去，接收方采用解調(diào)器把模擬信號(hào)換成數(shù)字信號(hào)，通信是雙向的。3、調(diào)制方法

：調(diào)幅、調(diào)頻、調(diào)相四、通信媒體共享技術(shù)（一）通信媒體1、分類：無線介質(zhì)、有線介質(zhì)2、無線介質(zhì)3、有線介質(zhì)（1）雙絞線（2）同軸電纜（3）光纜分類單模、多模結(jié)構(gòu)特點(diǎn)（二）多路復(fù)用技術(shù)在通信媒體上，先把多路信號(hào)混合后傳輸，接收后再把他們分開來，成為多路復(fù)用技術(shù)。1、頻分多路復(fù)用：把多路信號(hào)以不同載波頻率進(jìn)行調(diào)制，各載波頻率互相獨(dú)立，是各信號(hào)帶寬不發(fā)生混疊，從而是統(tǒng)一通信媒體可以同時(shí)傳輸多路信號(hào)2、時(shí)分多路復(fù)用由于通信媒體能達(dá)到的位傳輸率超過傳輸數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)所需的數(shù)據(jù)傳輸率，因此利用每個(gè)信號(hào)在時(shí)間上的交叉，在同一媒體上傳輸多路信號(hào)五、差錯(cuò)控制1、產(chǎn)生差錯(cuò)的原因噪音、傳輸失真、載波干擾、傳輸反射干擾、線間串?dāng)_、靜電干擾2、抗干擾編碼主要是物理層對應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行抗干擾編碼檢錯(cuò)碼：奇偶校驗(yàn)碼最簡單的檢錯(cuò)碼糾錯(cuò)碼：循環(huán)冗余碼是一種3、差錯(cuò)控制差錯(cuò)控制是數(shù)據(jù)鏈路層的服務(wù)（1）、超時(shí)重發(fā)（2）、拒絕接收（3）、選擇拒絕（4）、探詢五、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涫蔷W(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點(diǎn)之間連接方式的幾何抽象1、總線網(wǎng)2、環(huán)行網(wǎng)3、星型網(wǎng)第二節(jié)集集散控制系系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)一、集散控制制系統(tǒng)中通行行網(wǎng)絡(luò)的要求求1、實(shí)時(shí)性好好，動(dòng)態(tài)響應(yīng)應(yīng)快2、可靠性高高3、適應(yīng)惡劣劣的工業(yè)現(xiàn)場場環(huán)境4、開放系統(tǒng)統(tǒng)互連和互操操作性二、OSI參考模型：開開放系統(tǒng)的互互連OSI模型的連接和和封裝用戶X用戶Y信息包裝的格格式表示會(huì)話應(yīng)用物理網(wǎng)絡(luò)表示應(yīng)用鏈路傳送會(huì)話傳送網(wǎng)絡(luò)鏈路物理H7數(shù)據(jù)H6H7數(shù)據(jù)H5H6H7數(shù)據(jù)H4H5H6H7數(shù)據(jù)H3H4H5H6H7數(shù)據(jù)H2H3H4H5H6H7數(shù)據(jù)T2H2H3H4H5H6H7數(shù)據(jù)T2信息包鏈路物理第七層第一層1、物理層有有關(guān)在在物理鏈路上上傳輸非結(jié)構(gòu)構(gòu)的比特流。。2、數(shù)據(jù)鏈路層層把一條不可靠靠的傳輸通道道轉(zhuǎn)變?yōu)橐粭l條可靠的通道道，發(fā)送帶有有檢查的數(shù)據(jù)據(jù)塊，使用差差錯(cuò)檢測和幀幀確認(rèn)。3、網(wǎng)絡(luò)層通通過過網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)數(shù)據(jù)分組，分分組可以是獨(dú)獨(dú)立傳輸?shù)幕蚧蛘呤雇ㄟ^一一條預(yù)先建立立的網(wǎng)絡(luò)連接接傳輸?shù)模?fù)負(fù)責(zé)路由選擇擇和擁擠控制制。4、傳送層在在端點(diǎn)之之間提供可靠靠的、透明的的數(shù)據(jù)傳送，，提供端到端端的錯(cuò)誤恢復(fù)復(fù)和流控制。。5、會(huì)話層提提供供在兩個(gè)進(jìn)程程之間建立、、維護(hù)和結(jié)束束連接的手段段，可以提供供檢查點(diǎn)和再再啟動(dòng)服務(wù)、、隔離服務(wù)。。6、表示層通通常完成成有用的數(shù)據(jù)據(jù)轉(zhuǎn)換，提供供一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的的應(yīng)用接口和和公共的通信信服務(wù)。7、給開放系系統(tǒng)互連OSI模型環(huán)境的用用戶提供服務(wù)務(wù)。在這七層中，，各層共有的的功能如下：：1、封裝過程2、分段段存儲(chǔ)3、連接建立立4、、流量控制5、差錯(cuò)控制6、多路復(fù)用三、PROWAY工業(yè)過程控制制用數(shù)據(jù)公路路標(biāo)準(zhǔn)1、PROWAY是一種專門用用于過程控制制的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議議，由國際電電工委員會(huì)的的WG6工作委員會(huì)制制訂。以IEEE802.2、IEEE802.4為基礎(chǔ)。2、PROWAY協(xié)議適合功能能站之間應(yīng)答答式短信息包包的交換，不不適合太長的的文件，采用用令牌傳送的的介質(zhì)存取控控制技術(shù)3、PROWAY它規(guī)定了對應(yīng)應(yīng)參考模型的的第一、第二二層協(xié)議、接接口和媒體，，也就是只規(guī)規(guī)定了PROWAY的下三層的協(xié)協(xié)議即鏈路控制層（（PLC)、、媒體存取控控制層(MAC)、物理接收發(fā)送送層(PHY)。其余留給用戶戶自己定義4、與OSI參考模型的分分層比較：鏈路控制層（（PLC)、媒體存取控控制層(MAC)構(gòu)成參考模型型的鏈路層，，物理接收發(fā)發(fā)送層(PHY)對應(yīng)于參考模模型的物理層層5、PROWAY協(xié)議層次結(jié)構(gòu)構(gòu)與OSI模型的關(guān)系PROWAYOSI模型5、應(yīng)用層5C、應(yīng)用功能5B、數(shù)據(jù)解釋5A、應(yīng)用耦合7、應(yīng)用層6、表示層5、會(huì)話層4網(wǎng)絡(luò)層4B、通信接口4A、網(wǎng)絡(luò)控制4、傳輸層3、網(wǎng)絡(luò)層3、鏈路控制層2、鏈路層2、媒體存取控制層1、物理接收發(fā)送層1、物理層6、PROWAY下三層的功能能（1）鏈路控制層（（PLC)功能A、有一個(gè)本地發(fā)發(fā)送站使用應(yīng)應(yīng)答（立即響響應(yīng)）協(xié)議向向另一個(gè)遠(yuǎn)程程應(yīng)答站發(fā)送送數(shù)據(jù)。B、由一個(gè)本地站站無確認(rèn)或重重復(fù)發(fā)送數(shù)據(jù)據(jù)給一個(gè)、幾幾個(gè)或者所有有遠(yuǎn)程接收站站C、由一個(gè)本地站站是用應(yīng)答（（直接相應(yīng)））協(xié)議向一個(gè)個(gè)遠(yuǎn)程站請求求以提供信息息（2）媒體存存取控制層(MAC)功能（3）物理接接收發(fā)送層(PHY)功能。四、MAP制造自動(dòng)化協(xié)協(xié)議由美國通用汽汽車公司發(fā)起起的，建立了了工業(yè)環(huán)境下下的局域網(wǎng)通通信標(biāo)準(zhǔn)，稱稱為制造自動(dòng)動(dòng)化協(xié)議MAP，參照OSI參考模型和PROWAY的分層模型，，MAP現(xiàn)已有三種結(jié)結(jié)構(gòu)：1、全MAP與OSI參考模型中的的分層一一對對應(yīng)2、小MAP減小封裝和解解裝時(shí)間，它只有物理層層、鏈路層和和應(yīng)用層，成成為塌縮結(jié)構(gòu)構(gòu)，有良好的的實(shí)時(shí)性，常常應(yīng)用于DCS的現(xiàn)場控制級(jí)級(jí)和操作員級(jí)級(jí)的通信。3、增強(qiáng)性能結(jié)結(jié)構(gòu)的MAP介于小MAP與全MAP之間，它的一一邊采用全MAP，另一邊支持小小MAP，兩邊可以相互互通信，因此此，它常應(yīng)用用于MAP與小MAP連接的操作員員級(jí)、車間級(jí)級(jí)的通信。4、增強(qiáng)性能能結(jié)構(gòu)的MAP結(jié)構(gòu)圖全MAP77塌縮結(jié)構(gòu)6接口543數(shù)據(jù)鏈路層物理層五、場總線標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)微處理器進(jìn)進(jìn)入過程控制制系統(tǒng)的檢測測、變送及執(zhí)執(zhí)行機(jī)構(gòu)等現(xiàn)現(xiàn)場