控制網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)4

控制網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)1控制網(wǎng)絡(luò)與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)2控制網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)3網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)4網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)5網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)脑L問(wèn)控制方式6網(wǎng)絡(luò)互連2023/2/411控制網(wǎng)絡(luò)與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)：也稱為信息網(wǎng)，有廣域網(wǎng)、城域網(wǎng)、局域網(wǎng)之稱，是指多臺(tái)互相連接、可以共享數(shù)據(jù)資源的計(jì)算機(jī)構(gòu)成的集合。信息網(wǎng)以信息的可靠傳輸為主要目的?？刂凭W(wǎng)絡(luò)：是指通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)，把具備數(shù)字計(jì)算、處理、與通信能力的現(xiàn)場(chǎng)（自控）設(shè)備連接起來(lái)的系統(tǒng)?？刂凭W(wǎng)絡(luò)以信息的實(shí)時(shí)傳輸為主要目的。2023/2/422控制網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)控制網(wǎng)絡(luò)的范圍在幾千米之內(nèi)，屬于局域網(wǎng)或局域網(wǎng)的子網(wǎng)?？刂凭W(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)：各類開(kāi)關(guān)；傳感器、變送器；各種調(diào)節(jié)閥；電機(jī)（馬達(dá)）控制設(shè)備；網(wǎng)絡(luò)中繼設(shè)備?？刂凭W(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)：數(shù)據(jù)量相對(duì)較小，傳輸距離較短，實(shí)時(shí)性，可靠性要求較高。發(fā)展目標(biāo)：實(shí)時(shí)性、抗干擾能力、總線供電。2023/2/433網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如果把網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)抽象成數(shù)學(xué)上的點(diǎn)，把通信線路抽象成數(shù)學(xué)上的線段，這樣構(gòu)成的圖形稱為網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以分為基本結(jié)構(gòu)與復(fù)合結(jié)構(gòu)?；窘Y(jié)構(gòu)是網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的基本形態(tài)，而復(fù)合結(jié)構(gòu)是由幾種或幾個(gè)基本結(jié)構(gòu)復(fù)合而成的比較復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫螒B(tài)。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞幕窘Y(jié)構(gòu)有4種2023/2/44星型結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是：存在一個(gè)中心節(jié)點(diǎn)。它是星型子網(wǎng)的主節(jié)點(diǎn)，其他節(jié)點(diǎn)皆為從節(jié)點(diǎn)。從節(jié)點(diǎn)間的通信必須經(jīng)過(guò)主節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)。（1）星型結(jié)構(gòu)2023/2/45總線型結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是：總線為所有節(jié)點(diǎn)共享，總線信道由多點(diǎn)介質(zhì)構(gòu)成?？偩€上任何兩個(gè)節(jié)點(diǎn)都可以直接通信，無(wú)須轉(zhuǎn)發(fā)，可采用廣播式通信。（2）總線型結(jié)構(gòu)2023/2/46環(huán)型結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是：每個(gè)節(jié)點(diǎn)都是端節(jié)點(diǎn)且具有中繼作用。要實(shí)現(xiàn)環(huán)上任何兩節(jié)點(diǎn)的通信，必須沿一定方向，進(jìn)行多次點(diǎn)-點(diǎn)通信，經(jīng)過(guò)多次轉(zhuǎn)發(fā)才能完成。表面上看環(huán)型結(jié)構(gòu)信道屬于點(diǎn)一點(diǎn)專用信道，但實(shí)際上卻是共享信道，因?yàn)槿魏我淮瓮暾耐ㄐ牛畔⒍家?jīng)過(guò)整個(gè)環(huán)道傳送。（3）環(huán)型結(jié)構(gòu)2023/2/47這種結(jié)構(gòu)與前三種基本結(jié)構(gòu)的一個(gè)本質(zhì)差別是存在只起中繼作用的中繼節(jié)點(diǎn)。網(wǎng)絡(luò)型結(jié)構(gòu)從發(fā)送站到接收站常有多條可能的路徑，需要進(jìn)行路徑選擇，從而導(dǎo)致通信過(guò)程比較復(fù)雜。（4）網(wǎng)格型結(jié)構(gòu)2023/2/48

NEXT基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖2023/2/49如果把一個(gè)基本結(jié)構(gòu)作為一個(gè)節(jié)點(diǎn)，接入另一個(gè)基本結(jié)構(gòu)中去，就形成了復(fù)合型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。樹(shù)形結(jié)構(gòu)是星形結(jié)構(gòu)的復(fù)合結(jié)構(gòu)（5）復(fù)合結(jié)構(gòu)2023/2/410復(fù)合結(jié)構(gòu)圖2023/2/4114網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)1雙絞線：低成本，距離較短，速度低。2同軸電纜：傳輸特性好，成本高，單通道。3光纜：傳輸距離遠(yuǎn)，傳輸速度快，需要光電轉(zhuǎn)換設(shè)備。4無(wú)線傳輸：電磁波，激光，紅外，聲波。受環(huán)境影響大，可靠性不如有線系統(tǒng)，不需要架設(shè)線路，目標(biāo)移動(dòng)方便。適合于特殊環(huán)境。2023/2/4125網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)脑L問(wèn)控制方式1載波監(jiān)聽(tīng)多路訪問(wèn)/沖突檢測(cè)（CSMA/CD）總線形網(wǎng)絡(luò)。先聽(tīng)－后講不堅(jiān)持：等待一段時(shí)間再監(jiān)聽(tīng)，空閑發(fā)送。

1堅(jiān)持：一直監(jiān)聽(tīng)空閑立即發(fā)送。

P堅(jiān)持：監(jiān)聽(tīng)間隔隨沖突概率變化。此項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸中。2023/2/413（2）令牌令牌技術(shù)應(yīng)用于環(huán)形網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建一個(gè)令牌在個(gè)站點(diǎn)之間循環(huán)傳遞，獲得令牌的有傳輸需求的使用總線，否則將令牌傳遞給下一級(jí)。類似環(huán)城地鐵或環(huán)城公交車(chē)的管理模式?？偩€網(wǎng)絡(luò)也可按地址編號(hào)以虛擬成環(huán)形網(wǎng)絡(luò)。單站點(diǎn)故障，環(huán)被破壞。2023/2/414（3）復(fù)用技術(shù)復(fù)用技術(shù)：在一條高速線路上，傳遞多路低速信號(hào)。復(fù)用技術(shù)可分為：頻分復(fù)用、時(shí)分復(fù)用和波分復(fù)用。2023/2/415頻分復(fù)用是把一條物理信道的頻帶分割成若干個(gè)互不重疊的小頻段，將每個(gè)小頻段當(dāng)成一個(gè)子信道，傳送與該頻段相應(yīng)的載波信號(hào)，這樣就使一條物理信道變?yōu)槿舾蓷l子信道，從而實(shí)現(xiàn)了復(fù)用。頻分復(fù)用頻率2023/2/416時(shí)分復(fù)用是把一條物理信道的使用權(quán)按時(shí)間段分隔開(kāi)來(lái)，一段時(shí)間內(nèi)信道歸一對(duì)通信雙方使用，另一段時(shí)間內(nèi)歸另一對(duì)通信雙方使用。這樣一來(lái)，就使一條物理信道變?yōu)槿舾蓷l子信道，從而實(shí)現(xiàn)了復(fù)用。時(shí)分復(fù)用時(shí)間2023/2/417波分復(fù)用技術(shù)（wavelength-divisionmultiplexing,WDM）是將一系列載有信息、但波長(zhǎng)不同的光信號(hào)合成一束，沿著單根光纖傳輸；在接收端再用某種方法，將各個(gè)不同波長(zhǎng)的光信號(hào)分開(kāi)的通信技術(shù)。這種技術(shù)可以同時(shí)在一根光纖上傳輸多路信號(hào)，每一路信號(hào)都由某種特定波長(zhǎng)的光來(lái)傳送，這就是一個(gè)波長(zhǎng)信道。波分復(fù)用2023/2/418（4）交換技術(shù)三種數(shù)據(jù)交換方式：線路交換方式；報(bào)文交換方式；報(bào)文分組交換方式。2023/2/419線路交換方式是指在需要通信的兩臺(tái)微機(jī)之間建立起一條實(shí)際的物理連接，再在這條實(shí)際的物理鏈路上交換數(shù)據(jù)。線路交換方式把通信分為線路建立、數(shù)據(jù)通信、線路拆除三個(gè)階段。線路交換方式2023/2/420報(bào)文交換方式和報(bào)文分組交換方式這兩種交換方式不需要建立直接的物理鏈接，而是經(jīng)由中間節(jié)點(diǎn)的中轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。報(bào)文是雙方交換的基本數(shù)據(jù)單位，包含雙方的約定信息及被傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。一般有固定的格式。報(bào)文交換方式交換的數(shù)據(jù)單位是報(bào)文，而報(bào)文分組交換方式交換的數(shù)據(jù)單位是一個(gè)報(bào)文分組。報(bào)文分組將報(bào)文按順序切割而形成的更短的數(shù)據(jù)單位，也稱為分組。由于報(bào)文分組比報(bào)文短得多，因此傳送時(shí)比較靈活，用時(shí)較短。2023/2/421報(bào)文分組交換方式的實(shí)現(xiàn)方法1．虛電路方法虛電路是建立在通信雙方之間的一條邏輯信道。虛電路方法是指通信雙方的數(shù)據(jù)交換在虛電路上完成。2023/2/4226網(wǎng)絡(luò)互連網(wǎng)絡(luò)互連規(guī)范IEEE802.1-IEEE802.16IEEE802.1A綜述體系結(jié)構(gòu)IEEE802.1B尋址、網(wǎng)際互連和網(wǎng)絡(luò)管理IEEE802.2邏輯鏈路控制IEEE802.3CSMA/CD接入方法和物理規(guī)范IEEE802.4令牌總線接入方法和物理規(guī)范IEEE802.5令牌環(huán)接入方法和物理規(guī)范IEEE802.6城域網(wǎng)接入方法和物理規(guī)范IEEE802.7寬帶技術(shù)2023/2/423續(xù)IEEE802.8光纖技術(shù)IEEE802.9話音綜合數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)IEEE802.10可互操作的網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)IEEE802.11WLAN無(wú)線局域網(wǎng)IEEE802.12優(yōu)先級(jí)輪詢局域網(wǎng)IEEE802.14Cable－TV廣域網(wǎng)IEEE802.15WPAN無(wú)線個(gè)人局域網(wǎng)IEEE802.16寬帶無(wú)線局域網(wǎng)2023/2/4242網(wǎng)絡(luò)模型應(yīng)用層表示層會(huì)話層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層應(yīng)用層表示層會(huì)話層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層2023/2/425控制網(wǎng)絡(luò)模型用戶層用戶層用戶層應(yīng)用層FMS/FASFMS/FDA報(bào)文規(guī)范表示層會(huì)話層傳輸層TCP/UDP網(wǎng)絡(luò)層IP數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層物理層物理層物理層物理層485ISOH1HSEPROFIBUS2023/2/426控制網(wǎng)絡(luò)模型2應(yīng)用層應(yīng)用程序表示層數(shù)據(jù)解釋會(huì)話層請(qǐng)求/響應(yīng)、確認(rèn)傳輸層端到端傳輸網(wǎng)絡(luò)層報(bào)文尋址數(shù)據(jù)鏈路層介質(zhì)訪問(wèn)MAC數(shù)據(jù)鏈路層LLC介質(zhì)訪問(wèn)MAC數(shù)據(jù)鏈路層LLC物理層物理層物理層ISOLonWorksCAN2023/2/427中繼、網(wǎng)橋中繼器也稱為重發(fā)器，僅作用與物理層，作用是為了延遲通信距離。與放大器不同的是中繼是信號(hào)再生而不是原樣放大。網(wǎng)橋作用與物理層和數(shù)據(jù)鏈路層，連接兩個(gè)相同數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，不同傳輸速度、或不同介質(zhì)類型的網(wǎng)段，可以存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)。網(wǎng)橋具備尋址功能和路徑選中功能。簡(jiǎn)單網(wǎng)橋：事先預(yù)置節(jié)點(diǎn)地址表學(xué)習(xí)網(wǎng)橋：自動(dòng)獲取地址表多點(diǎn)網(wǎng)橋：連接多個(gè)網(wǎng)段2023/2/428路由器、網(wǎng)關(guān)路由：作用與物理層、鏈路層和網(wǎng)絡(luò)層，包含有軟件，可以選擇較好的傳輸路徑和在不同的網(wǎng)絡(luò)中轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包。網(wǎng)關(guān)也稱為網(wǎng)間協(xié)調(diào)轉(zhuǎn)換器：可以連接不同協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)，起到翻譯的作用。在控制網(wǎng)絡(luò)中，網(wǎng)關(guān)最常見(jiàn)的應(yīng)用就是連接不同類型的現(xiàn)場(chǎng)總線。2023/2/429異步通信是以字符為單位進(jìn)行傳輸，在傳輸時(shí)允許字符之間有不相等的間隔與停頓。異步格式的一個(gè)數(shù)據(jù)字包括1位起始位，8位數(shù)據(jù)位，最后是停止位。起始位規(guī)定為0，8位數(shù)據(jù)位依據(jù)由低位到高位的順序發(fā)送，前7位組成1個(gè)字符編碼，第8位為奇偶校驗(yàn)位。停止位可以選擇1位、1.5位、2位。這樣形成的異步格式數(shù)據(jù)字可以是10位，10.5位或11位?？臻e(IDLE)位又稱傳號(hào)位,空閑時(shí)間長(zhǎng)度任意，狀態(tài)為“1”。（1）異步通信2023/2/430異步通信波形空起D0D1D2D3D4D5D6D7校?？臻e0/10/10/10/10/10/10/10/10/110101100TTLRS-232偶校驗(yàn)2023/2/431說(shuō)明異步通信只規(guī)定了一個(gè)字節(jié)的波形，物理層有TTL、RS-232、RS-422、RS-485鏈路層規(guī)定比特率和位排列順序。上層可以是字符編碼，十六進(jìn)制編碼；在字符編碼是采用0D0A作為結(jié)束符；數(shù)據(jù)塊格式由用戶定義；2023/2/432在同步通信中，信息不是以字符為單位傳輸而是以數(shù)據(jù)塊為單位傳輸?shù)?。一個(gè)數(shù)據(jù)