仪表接口技术介绍

1、称重显示仪接口技术介绍称重显示仪接口技术介绍ZHAO LIANSENMETTLERTOLEDO目目 录录常用接口常用接口网络基础网络基础现场总线现场总线面向面向销售人员销售人员常常 用用 接接 口口常用接口常用接口什么是接口什么是接口? 两个设备之间进行信息交换或信号两个设备之间进行信息交换或信号传输需要借助接口来实现传输需要借助接口来实现. 接口是用来进行交换信息或传输信接口是用来进行交换信息或传输信号的设备号的设备.常用接口常用接口信号形式信号形式: 模拟信号模拟信号-是随时间连续变化的信号是随时间连续变化的信号(例例:电压电压,电电流流) 数字信号数字信号-是一系列离散的电脉冲或光脉冲信

2、号是一系列离散的电脉冲或光脉冲信号.接口形式接口形式: 数字式接口数字式接口-交换数字信息交换数字信息.(脉冲信号脉冲信号,电平的电平的”高高”或或”低低”分别表示分别表示”0”或或”1”; 电流的电流的”通通”或或”断断”表示表示”0”或或”1”) 模拟式接口模拟式接口-传输模拟信号传输模拟信号(例例:电压电压,电流电流)数据传送的方式数据传送的方式(数字式接口数字式接口): 并行传送并行传送-数据在多条并行数据在多条并行1位宽的传输线上同时由源传到位宽的传输线上同时由源传到目的目的.这种方式是这种方式是多位并行传送多位并行传送,而字节串行传送而字节串行传送. 例例:8142-PRO的并行口

3、输出到打印机的并行口输出到打印机常用接口常用接口选通选通8位数据线位数据线准备就绪准备就绪0101011001010110源源目目的的并行传送并行传送常用接口常用接口 BCD码接口码接口(例例:LYNX的的BCD码输出选件码输出选件)1. 1000011. 10021. G131. 40000041. 地地2. 4000012. 400 22. 132. 80000042. 地地3. 8000013. 80023. 433. 动态输出动态输出43. 地地4. G1000014. G10024. 834. 净重状态净重状态44. 超载输出超载输出5. 2000015. 20025. 235. 空

4、空45. 空空6. 100016. G1026. +5V36. 空空46. 空空7. 400017. 1027. G10000037. 显示变暗显示变暗入入47. 空空8. 800018. 4028. 20000038. 空空48. 空空常用接口常用接口8421BCD8421BCD码与十进制码的关系码与十进制码的关系十进制数十进制数8421码码十进制数十进制数8421码码0000081000100019100120010100001 000030011110001 000140100120001 001050101130001 001160110140001 010070111150001 0

5、101常用接口常用接口 串行传送串行传送-数据在单条数据在单条1位宽的传输线上位宽的传输线上,一位一一位一位地按顺序分时传送位地按顺序分时传送. 比较比较: 并行传送速度高并行传送速度高,而距离短而距离短; 串行传送速度慢串行传送速度慢,而而距离长距离长. 0 1 1 0 1 0 1 0源源目目的的串行传送串行传送常用接口常用接口串行数据的连通方法串行数据的连通方法: :单向单向数据通路数据通路: :只能进行只能进行一个方向一个方向的数据传送的数据传送. .半双工半双工数据通路数据通路: :可以可以交替地交替地进行进行双向双向数据传送数据传送. .全双工全双工数据通路数据通路: :可以可以同时

6、地同时地进行进行双向双向数据传送数据传送. .常用接口常用接口单向单向数据流数据流A发送器发送器B接收器接收器A发送器发送器接收器接收器B接收器接收器发送器发送器双向分时双向分时数据流数据流A发送器发送器接收器接收器B接收器接收器发送器发送器双向同时双向同时数据流数据流单向接口单向接口半双工接口半双工接口全双工接口全双工接口常用接口常用接口RS232CRS422RS48520mA电流环电流环称重显示仪中常用的称重显示仪中常用的 数字式接口数字式接口:常用接口常用接口RS-232、RS-422与与RS-485的由来的由来 RS-232、RS-422与与RS-485都是串行数据接口标都是串行数据接

7、口标准，最初都是由准，最初都是由(美国美国)电子工业协会（电子工业协会（EIA）制订并发）制订并发布。布。 RS-422由由RS-232发展而来，它是为弥补发展而来，它是为弥补RS-232之不足而提出的。为改进之不足而提出的。为改进RS-232通信距离短、速率通信距离短、速率低的缺点，低的缺点，RS-422定义了一种平衡通信接口。定义了一种平衡通信接口。 EIA又于又于1983年在年在RS-422基础上制定了基础上制定了RS-485标准，增加了多点、双向通信能力，即允许多个发送标准，增加了多点、双向通信能力，即允许多个发送器连接到同一条总线上，同时增加了发送器的驱动能器连接到同一条总线上，同时

8、增加了发送器的驱动能力力 。常用接口常用接口 什么是什么是RS-232-C接口？采用接口？采用RS-232-C接接口有何特点？传输电缆长度如何考虑？口有何特点？传输电缆长度如何考虑？ RS-232-C接口（又称接口（又称 EIA RS-232-C）是目前最）是目前最常用的一种串行通讯接口。它是美国电子工业协会（常用的一种串行通讯接口。它是美国电子工业协会（EIA）制定的用于串行通讯的标）制定的用于串行通讯的标 准。该标准规定采用准。该标准规定采用一个一个25个脚的个脚的 DB25连接器，对连接器的每个引脚的连接器，对连接器的每个引脚的信号内容加以规定，还对各种信信号内容加以规定，还对各种信 号

9、的电平加以规定。号的电平加以规定。常用接口常用接口实际上实际上RS-232-C的的25条引线中有许多是很少使用条引线中有许多是很少使用的，在计算机与终端通讯中最简单的全双工系统只使的，在计算机与终端通讯中最简单的全双工系统只使用用3条引线条引线,即即“发送数据发送数据”、“接收数据接收数据”和和“信号信号地地”。所以采用。所以采用DB-9的的9芯插头座，传输线采用屏芯插头座，传输线采用屏蔽双绞线。蔽双绞线。计算机上接口计算机上接口RS-232-C最常用的最常用的3条引线的信号内条引线的信号内容见附表容见附表符号符号名称名称25芯插头座引脚芯插头座引脚9芯插头座引脚芯插头座引脚TXD发送数据发送

10、数据23RXD接收数据接收数据32GND信号地信号地75常用接口常用接口8142PRO与计算机的连接与计算机的连接:用用RS232信号信号COM1TXD2RXD3GND78142PRO7计算机计算机信号信号9芯芯25芯芯DCD18RXD23TXD32DTR420GND57DSR66RTS74CTS85RI922可用计算机中的可用计算机中的超级终端超级终端应用程序应用程序来测试来测试.常用接口常用接口 由于由于RS-232接口标准出现较早，不足之处有以接口标准出现较早，不足之处有以下四点：下四点： 1） 接口的信号电平值较高，易损坏接口电路的芯片，又接口的信号电平值较高，易损坏接口电路的芯片，又

11、因为与因为与TTL 电平不兼容故需使用电平转换电路方能与电平不兼容故需使用电平转换电路方能与TTL电路连接。电路连接。 2） 传输速率较低，在异步传输时，波特率为传输速率较低，在异步传输时，波特率为20Kbps。 3） 接口使用一根信号线和一根信号返回线而构成共地的接口使用一根信号线和一根信号返回线而构成共地的传输形式，传输形式， 这种共地传输容易产生共模干扰，所以抗噪声这种共地传输容易产生共模干扰，所以抗噪声干扰性弱。干扰性弱。 4） 传输距离有限，最大传输距离标准值为传输距离有限，最大传输距离标准值为50英尺英尺(15米米)。 常用接口常用接口 针对针对RS-232的不足，于是就不断出现了

12、一些新的接的不足，于是就不断出现了一些新的接口标准，如口标准，如RS-422和和RS485.特点如下：特点如下： 1. RS-422,RS485的电气特性：的电气特性：RS-422、RS-485与与RS-232不一样，数据信号采用差分传输方式，也不一样，数据信号采用差分传输方式，也称作平衡传输，它使用一对双绞线，将其中一线定义称作平衡传输，它使用一对双绞线，将其中一线定义为为A，另一线定义为，另一线定义为B.如下图。如下图。 AB使能信号地常用接口常用接口 逻辑逻辑“1”以两线间的电压差为以两线间的电压差为+（26） V表示；逻辑表示；逻辑“0”以两线间的电压差为以两线间的电压差为-（26）V

13、表示。接口信号电平比表示。接口信号电平比RS-232-C降低了降低了，就不易损坏接口电路的芯片，就不易损坏接口电路的芯片， 且该电平与且该电平与TTL电平兼容，可方便与电平兼容，可方便与TTL 电路连接。电路连接。 常用接口常用接口2. RS-422及及RS485数据最高传输速率数据最高传输速率为为10Mbps 3. RS-422及及RS485接口是采用平衡驱接口是采用平衡驱动器和差分接收器的组合，抗共模干能动器和差分接收器的组合，抗共模干能力增强，即抗噪声干扰性好。力增强，即抗噪声干扰性好。 4. RS-422及及RS485接口的最大传输距接口的最大传输距离标准值为离标准值为2000英尺英尺

14、(约约600米米)，实际，实际上可更远上可更远.常用接口常用接口RS422的连线方式的连线方式(四线方式四线方式) RS422接口组成的全双工通讯电路接口组成的全双工通讯电路,一般需四根一般需四根连线连线,RS422接口一般采用平衡双绞线传输。接口一般采用平衡双绞线传输。T1-AT1-BR1-AR1-BGNDR2-AR2-BT2-AT2-BGND常用接口常用接口 RS485的连线方式的连线方式(二线方式二线方式): RS485接口组成的半双工网络，一般只需二根连线，接口组成的半双工网络，一般只需二根连线，RS485接口一般采用平衡双绞线传输。最好采用屏蔽接口一般采用平衡双绞线传输。最好采用屏蔽

15、双绞线传输双绞线传输,。R2-AR2-BT2-AT2-BGNDT1-AT1-BR1-AR1-BGND常用接口常用接口一台计算机连接多台一台计算机连接多台8142PRO8 (HOST方式方式)接收接收+接收接收 -发送发送+发送发送 -计算机计算机8142PRO8-#1COM2 11 12 13 248142PRO8-#1COM2 11 12 13 248142PRO8-#1COM2 11 12 13 24发送发送+发送发送 -接收接收+接收接收 -起始字符起始字符地址地址方向方向功能码功能码数据数据结束结束STX 0X02313FU或DAZ字符串字符串CR(OD)地址地址313F对应仪表中参数

16、对应仪表中参数F4.5.3设置设置115常用接口常用接口RS232, RS422, RS485RS232, RS422, RS485的比较的比较:600m (另有另有资料资料:1200mm) 600m (另有另有资料资料:1200mm) 15m 最大传输距离最大传输距离 半双工半双工全双工全双工全双工全双工数据连通方式数据连通方式 平衡平衡 平衡平衡 单端单端驱动方式驱动方式 RS485 RS422 RS232 标准标准项目项目常用接口常用接口 传输速率传输速率20kbps 10Mbps (12m) 10Mbps (12m) 1Mbps (120m) 1Mbps (120m) 100kbps

17、(600m, 另有另有资料资料:1200mm) 100kbps (600m, 另有另有资料资料:1200mm) 驱动输出电压驱动输出电压25V (开路开路) 5V (开路开路) 5V (开路开路) 5V15V (加载加载) 2V (加载加载) 1.5 V (加加载载) RS232, RS422, RS485RS232, RS422, RS485的比较的比较: :常用接口常用接口驱动负载电阻驱动负载电阻 100 54 驱动输出电流驱动输出电流 500mA 150mA 150mA 接收器输入接收器输入电压电压2525V (max)1212V (max)1212V (max)1212V 77V 71

18、2V 接收器输入接收器输入阀值阀值33V 0.20.2V 0.20.2V 接收器输入阻接收器输入阻抗抗 37 K 4 K 12 K RS232, RS422, RS485RS232, RS422, RS485的比较的比较: :常用接口常用接口什么是什么是20mA电流环电流环?20mA电流环是一种数字通信接口电流环是一种数字通信接口,它与它与RS232不同不同,它是用电流的它是用电流的”通通”或或”断断”表示表示”0”或或”1”;而而RS232是用是用电平的高低来表示电平的高低来表示”0”或或”1”.20mA电流环的传输距离为电流环的传输距离为300米米常用接口常用接口电流环方式和电流环方式和R

19、S232相比，具有远距相比，具有远距离、高速度的通讯能力及对工业现场有离、高速度的通讯能力及对工业现场有很强的抗干扰能力和抑制能力很强的抗干扰能力和抑制能力的优点。的优点。对于噪声严重、环境复杂的工业现场，对于噪声严重、环境复杂的工业现场，电流环的强抗干扰能力显得特别突出，电流环的强抗干扰能力显得特别突出，电流环远距离传输信号衰减小，不需加电流环远距离传输信号衰减小，不需加中继器等额外设备，又节约投资。中继器等额外设备，又节约投资。常用接口常用接口 发送器发送器(仪表仪表) 接收器接收器(大屏显示大屏显示) 电流信号电流信号发送器发送器(仪表仪表)接收器接收器(大屏显示大屏显示)接收器接收器(

20、大屏显示大屏显示)电流信号电流信号一台一台8142PRO仪仪表连接表连接一台一台8662大屏大屏显示器显示器一台一台8142PRO仪仪表连接表连接两台两台8662大屏大屏显示器显示器电流环的连接电流环的连接常用接口常用接口什么是什么是420mA模拟量输出接口？模拟量输出接口？ 420mA模拟量输出接口输出的信号是连续模拟量输出接口输出的信号是连续变化的模拟量。在称重领域中，仪表或重量变变化的模拟量。在称重领域中，仪表或重量变送器输出的送器输出的420mA模拟量是用来表示称量模拟量是用来表示称量值的大小，通常值的大小，通常4mA表示空秤信号，而表示空秤信号，而20mA表示满量程信号。表示满量程信

21、号。 常用接口常用接口20mA4mAW称量值称量值空秤空秤满量程满量程I电流电流常用接口常用接口 带带420mA模拟量输出的产品模拟量输出的产品:(举例举例)IND110WM0800A100PTPN-1800T600.08JXPA-1080常用接口常用接口420mA模拟量输出接口与模拟量输出接口与20mA电流环接电流环接口口的差别？的差别？传输的信号不同：传输的信号不同： 420mA模拟量输出接口传输的信号是：连模拟量输出接口传输的信号是：连续变化的模拟量；续变化的模拟量； 20mA电流环接口传输的信号是：离散的数字电流环接口传输的信号是：离散的数字量。量。常用接口常用接口信号形式的转换信号形

22、式的转换: 数字信号转换成模拟信号数字信号转换成模拟信号: 例例:A100可以实现数可以实现数/模转换模转换,把仪表输出的数字量转把仪表输出的数字量转换成模拟量换成模拟量(4-20mA) 模拟信号转换成数字信号模拟信号转换成数字信号: 例例:称重显示仪的模称重显示仪的模/数转换可以把传感器来的模拟信数转换可以把传感器来的模拟信号号(电压电压)转换成数字信号转换成数字信号,处理后显示重量处理后显示重量.网网 络络 基基 础础(入门知识)网络基础网络基础网络入门网络入门概念概念: 一组互相连接的计算机和其他设备称作一个一组互相连接的计算机和其他设备称作一个网络网络. 把计算机连接起来以便把计算机连

23、接起来以便共享资源共享资源叫作叫作组网组网. 限制在一定地域的网络叫限制在一定地域的网络叫局域网局域网(LAN, Local Area Network). 当网络的地理范围不断扩大当网络的地理范围不断扩大,可以把不同城市不同国家连可以把不同城市不同国家连接起来时局域网接起来时局域网(LAN)就变成了就变成了广域网广域网(WAN, Wide Area Network).网络基础网络基础网络布局网络布局(网络拓扑结构网络拓扑结构)基本上分为三种基本上分为三种:总线形总线形星形星形环形环形网络基础网络基础总线形拓扑结构总线形拓扑结构计算机计算机终结器终结器终结器终结器网络上的数据以电子信号的形式发送

24、给网上所有计算机;然而,信息只被那个地址与信号中地址相匹配的计算机所接收,在某一时间,只有一台计算机可发送信息.终结器可阻止信号反射.网络基础网络基础HUB集线器集线器星形拓扑结构星形拓扑结构在星形结构中,信号从发送计算机通过Hub传到网上所有计算机.星形网络提供了集中的资源和管理.但需要大量缆线.如一台计算机出问题只影响该计算机,而HubHub出问题整个网络瘫痪,计算机计算机网络基础网络基础计算机计算机环形拓扑结构环形拓扑结构环形拓扑结构把计算机连成环状,不需要终结器. 采用令牌传递的方法传递信息.网络基础网络基础令牌环工作过程令牌环工作过程: 当令牌环网上的第一台计算机当令牌环网上的第一台

25、计算机启动时启动时,网络就产生一个令牌网络就产生一个令牌. 令牌沿环传递令牌沿环传递,依此通过每台计算机依此通过每台计算机,直到有一台计算机要发直到有一台计算机要发送数据并获得对令牌的控制权送数据并获得对令牌的控制权.该计算机将空令牌改为忙令牌该计算机将空令牌改为忙令牌,并紧跟忙令牌之后将数据帧发到环上并紧跟忙令牌之后将数据帧发到环上,数据依此通过每台计数据依此通过每台计算机算机, 直到发现与数据中地址相匹配的计算机被接收直到发现与数据中地址相匹配的计算机被接收. 收到数据的计算机返回一信息收到数据的计算机返回一信息,表明数据已接收表明数据已接收,数据帧继续数据帧继续沿环传递沿环传递,到达发送

26、计算机到达发送计算机,经验证后经验证后,发送计算机撤消该帧发送计算机撤消该帧,并并创建一个新的令牌发送到网上创建一个新的令牌发送到网上.网络基础网络基础网络布线网络布线-物理媒介物理媒介:用于网络布线的主要缆线类型有三种用于网络布线的主要缆线类型有三种: 同轴电缆同轴电缆: 粗缆粗缆(最长最长500米米), 细缆细缆(最长最长185米米) 信号不会衰减失真信号不会衰减失真,抗干扰抗干扰 能力能力 ,比双绞比双绞线强线强 双绞线双绞线: 非屏蔽双绞线非屏蔽双绞线(UTP)( 最长最长100米米); 屏蔽双绞线屏蔽双绞线(STP)(更远更远) 光纤光纤: 最长最长6562米米网络基础网络基础网卡网

27、卡: 网卡充当计算机和网络缆线之间的物理接口网卡充当计算机和网络缆线之间的物理接口.安装在计安装在计算机或服务器上的扩展槽中算机或服务器上的扩展槽中.网卡的作用网卡的作用: 准备准备从计算机发往网线的从计算机发往网线的数据数据 给另一台计算机给另一台计算机发送数据发送数据 在计算机和布线系统之间在计算机和布线系统之间控制数据流控制数据流网络基础网络基础网络如何工作网络如何工作:(1) 计算机网络由多个互连的节点组成计算机网络由多个互连的节点组成, 节点之间需要不节点之间需要不断地交换数据和控制信息断地交换数据和控制信息,这个复杂的过程可以分成许这个复杂的过程可以分成许多单独的任务来完成多单独的

28、任务来完成.而而分层的方法是处理复杂问题的分层的方法是处理复杂问题的基本方法基本方法. 在计算机网络中在计算机网络中,就是采用这种分层的层次结构方法就是采用这种分层的层次结构方法,将网络通信中总体要实现的功能先分解将网络通信中总体要实现的功能先分解,并分配在不同并分配在不同的层次中实现的层次中实现.网络基础网络基础网络如何工作网络如何工作:(2) 对于每个层次要完成的服务及服务实现的过程都有明对于每个层次要完成的服务及服务实现的过程都有明确规定确规定 不同的网络系统可以不同的网络系统可以分成相同的层次分成相同的层次; 不同系统的不同系统的同等层具有相同的功能同等层具有相同的功能; 低层可以向高

29、层提供服务低层可以向高层提供服务,而高层可以直接调用低层的而高层可以直接调用低层的服务服务.网络基础网络基础协议协议: 在计算机网络中在计算机网络中, 节点之间为了做到有条不紊节点之间为了做到有条不紊地交换数据地交换数据,每个节点都必须遵守事先制定的标每个节点都必须遵守事先制定的标准和约定的规则准和约定的规则,这些为网络数据交换而制定的这些为网络数据交换而制定的规则规则,约定和标准约定和标准称为网络协议称为网络协议.网络基础网络基础网络体系结构的层次结构网络体系结构的层次结构:物物 理理 媒媒 体体第第 N-1 层层第第 N 层层第第 2 层层第第 1 层层第第 N-1 层层第第 N 层层第第

30、 2 层层第第 1 层层第第N层协议层协议第第N-1层协议层协议第第2层协议层协议第第1层协议层协议网络基础网络基础数据传输过程数据传输过程: 数据不是从一台机器的第数据不是从一台机器的第N层直接传送到另一台机器层直接传送到另一台机器的第的第N层。在发送端的每一层都把数据和控制信息交给层。在发送端的每一层都把数据和控制信息交给它的下一层，这样逐层传递，直到最底层。只有第一它的下一层，这样逐层传递，直到最底层。只有第一层的下面才是真正的物理媒体，也只有通过它才能进层的下面才是真正的物理媒体，也只有通过它才能进行实际的信号传输。而在接收端则完成相反的过程，行实际的信号传输。而在接收端则完成相反的过

31、程，每一层都将所接收到的信息进一步向高一层传递，这每一层都将所接收到的信息进一步向高一层传递，这样逐层传递到第样逐层传递到第N层为止，最后由第层为止，最后由第N层按照第层按照第N层协层协议与发送端的第议与发送端的第N层进行信息交流。层进行信息交流。网络基础网络基础OSI模型的提出模型的提出 在计算机网络发展过程中，曾经提出过各种各样的网络协议在计算机网络发展过程中，曾经提出过各种各样的网络协议和标准，需要说明的是和标准，需要说明的是在在OSI模型没有被提出之前，各种网模型没有被提出之前，各种网络协议之间是相互之间不能互连互通的，这种状况极大的限络协议之间是相互之间不能互连互通的，这种状况极大的

32、限制了网络的进一步发展和应用。制了网络的进一步发展和应用。为了协调这些协议和标准为了协调这些协议和标准,提提高网络行业的标准水平高网络行业的标准水平,并能适应不同网络系统的相互通信并能适应不同网络系统的相互通信, 国际标准化组织国际标准化组织(ISO)提出了提出了开放系统互连基本参考模型开放系统互连基本参考模型(Open System Interconnect/Reference Model, OSI/RM ).网络基础网络基础应用层应用层表示层表示层会话层会话层传输层传输层网络层网络层数据链路层数据链路层物理层物理层应用层应用层表示层表示层会话层会话层传输层传输层网络层网络层数据链路层数据链

33、路层物理层物理层应用层协议应用层协议表示层协议表示层协议会话层协议会话层协议传输层协议传输层协议网络层协议网络层协议数据链路层协议数据链路层协议物理层协议物理层协议计算机计算机A计算机计算机BOSI模型模型:网络基础网络基础网络如何传送数据网络如何传送数据: 为了快速传送数据为了快速传送数据,数据都要分成小的可管理部分数据都要分成小的可管理部分,称为称为报文报文(或祯或祯)。报文是一个信息单位，报文是一个信息单位，作为一个整体从网作为一个整体从网络中的一个设备传送给另一个设备。网络按层传递报络中的一个设备传送给另一个设备。网络按层传递报文，文，每层软件都给报文增加一些格式或地址信息每层软件都给

34、报文增加一些格式或地址信息，以，以便成功地在网络上传输；便成功地在网络上传输； 在接受端，报文按相反顺序传递。在接受端，报文按相反顺序传递。每层软件读取报文每层软件读取报文上的相关信息，去掉本层附加的信息并继续往上传。上的相关信息，去掉本层附加的信息并继续往上传。当报文最终到达应用层时，地址信息已被去掉，只剩当报文最终到达应用层时，地址信息已被去掉，只剩下原来的数据，接受方就可以阅读。下原来的数据，接受方就可以阅读。网络基础网络基础应用层应用层表示层表示层会话层会话层传输层传输层网络层网络层数据链路层数据链路层物理层物理层应用层应用层表示层表示层会话层会话层传输层传输层网络层网络层数据链路层数

35、据链路层物理层物理层数据数据 数据数据 WDHSH数据数据WHS数据数据 数据数据 WDHSHS数据数据数据数据 数据数据 WDHSH数据数据WHS数据数据 数据数据 WDHSHS数据数据数据包数据包进行进行“层层包装层层包装”: :数据报文从上层向下一层传递时数据报文从上层向下一层传递时, ,增加数据包头的过程增加数据包头的过程. .H 会话包头；会话包头； S 传输包头；传输包头；W 网络包头；网络包头； D 数据链路包头数据链路包头网络基础网络基础 在实际应用中，应该说并没有哪种协议是完全符在实际应用中，应该说并没有哪种协议是完全符合合OSI模型的，但是可以和模型的，但是可以和OSI模型

36、对应起来。模型对应起来。 TCP/IP协议是目前使用最为广泛的协议，特别协议是目前使用最为广泛的协议，特别是已经成为了是已经成为了Internet上所使用的事实上的标准上所使用的事实上的标准协议。协议。 TCP/IP是一组协议的代名词，它还包括许多别是一组协议的代名词，它还包括许多别的协议，组成了的协议，组成了TCP/IP协议簇。一般来说，协议簇。一般来说，TCP提供传输层服务，而提供传输层服务，而IP提供网络层服务。提供网络层服务。网络基础网络基础应用层应用层表示层表示层会话层会话层传输层传输层网络层网络层数据链路层数据链路层物理层物理层应用层应用层TCPI P网络接口层网络接口层主机到网络

37、的连接主机到网络的连接TCP/IPTCP/IP模型模型网络基础网络基础根据上面根据上面TCP/IP模型示意图可以看出，模型示意图可以看出，TCP/IP具有四个层次具有四个层次： 应用层：应用层：应用程序通过本层来访问网络，发送数据。在这一应用程序通过本层来访问网络，发送数据。在这一层次，根据各种不同的应用的要求，提供了各种可以满足不层次，根据各种不同的应用的要求，提供了各种可以满足不同要求的协议与之相对。如我们最为常见的：同要求的协议与之相对。如我们最为常见的：SMTP协议：简单邮件传输协议协议：简单邮件传输协议FTP协议：文件传输协议协议：文件传输协议Telnet协议：远程登陆协议协议：远程

38、登陆协议DNS：域名服务：域名服务对应于对应于OSI模型的上面三层模型的上面三层会话层、表示层和应用层会话层、表示层和应用层网络基础网络基础传输层：传输层：此层主要包含两个协议，分别是：此层主要包含两个协议，分别是：TCP协协议和议和UDP协议。协议。 TCP提供的是一种可靠的数据流服务，允许一台计算机发提供的是一种可靠的数据流服务，允许一台计算机发出的包出的包(报文流报文流)无差错的发往网络上的其他计算机无差错的发往网络上的其他计算机.它把输它把输入的包入的包(报文流报文流)分成小包分成小包(报文段报文段)传输给网络层传输给网络层;而在接收而在接收端端,又把收到的报文段重新成报文流输出又把收

39、到的报文段重新成报文流输出.TCP还要处理流还要处理流量控制量控制,避免传输错误避免传输错误. 对应于对应于OSI模型的第四层模型的第四层传输层。传输层。网络基础网络基础网络层：网络层：这层包含四个协议，分别是：互联这层包含四个协议，分别是：互联网协议网协议IP（Internet Protocol）、网际控制）、网际控制报文协议报文协议ICMP、地址解析协议、地址解析协议ARP和反向地和反向地址解析协议址解析协议RARP。其中最为主要的就是其中最为主要的就是IP协议，协议，IP从从TCP接收包和包的地址接收包和包的地址,当当TCP把把头信息加在每个包前面之后就给头信息加在每个包前面之后就给IP

40、提供了一提供了一个目的计算机的个目的计算机的IP地址地址,把此包交给把此包交给IP后后,就由就由IP向网络发送。向网络发送。对应于对应于OSI模型的第三层模型的第三层网络层网络层网络基础网络基础网络接口层：网络接口层：TCP/IP协议中没有对这一层次协议中没有对这一层次的功能进行详细的定义，是指任何一个能传的功能进行详细的定义，是指任何一个能传输数据报的通信系统输数据报的通信系统,负责将数据报负责将数据报(帧帧)放入放入线路或从线路中取下数据报线路或从线路中取下数据报(帧帧). 对应于对应于OSI中的最低两层中的最低两层(物理层和数据链路物理层和数据链路层层).网络基础网络基础 以太网中使用以

41、太网中使用TCP和和IP的简单分层结构的简单分层结构:上层协议上层协议TCPIPEthernet 数据报数据报 数据报数据报T 数据报数据报TI 数据报数据报TIE头头E尾尾上层协议的应用程序传出某格式的数据报上层协议的应用程序传出某格式的数据报TCP层在数据报上增加本身的头标信息层在数据报上增加本身的头标信息IP层也增加本身的头标信息层也增加本身的头标信息以太网层在报文的头尾各增加以太网层的信息以太网层在报文的头尾各增加以太网层的信息,通过网络将报文发送出去通过网络将报文发送出去网络基础网络基础IP地址的概念地址的概念: TCP/IP的协议规定每台主机由一个的协议规定每台主机由一个IP地址确

42、定地址确定.IP地址地址是由是由32位二进制数组成位二进制数组成,而且在网络上是唯一的而且在网络上是唯一的.为方为方便记忆便记忆, 32位二进制数分为四段位二进制数分为四段,每段每段8位位,中间用小数中间用小数点隔开点隔开,每每8位二进制数转换为十进制数位二进制数转换为十进制数,例例: 11001010 01100110 100 00110 01000100 (二进制数二进制数) 8 (十进制数十进制数)网络基础网络基础IP地址分为两部分地址分为两部分,分别为网络标识和主机标识分别为网络标识和主机标识.例例: 网络标识网络标识: 202.102.134 主机标识主机标

43、识: 68 合起来为合起来为: 8网络基础网络基础 子网掩码子网掩码: 它用来定义它用来定义IP地址中地址中,有多少位用于网络标识有多少位用于网络标识;有多少位用于网络标识。有多少位用于网络标识。 例：例：IP地址地址 8 子网掩码子网掩码 11111111 11111111 11111111 00000000 IP地址与子网掩码地址与子网掩码 按按“位与位与”运算得下面结果运算得下面结果: 网络标识网络标识: 202.102.134 主机标识主机标识: 68网络基础网络基础以太网帧格式以太网帧格式: 以太网将数据

44、打包以太网将数据打包,数据包的格式不同于其他网络中使数据包的格式不同于其他网络中使用的报文用的报文. 以太网将数据分成帧以太网将数据分成帧,帧是作为一个单位传输帧是作为一个单位传输的信息包的信息包 例：用于例：用于TCP/IP的的Ethernet II 帧的格式有起始标志帧的格式有起始标志,目的地址目的地址,源地址类型源地址类型,数据和数据和CRC起始标志起始标志目的地址目的地址源地址源地址类型类型数据数据CRC网络基础网络基础网络互联技术网络互联技术: 网络互联是指将两个以上的计算机网络通过一定的方网络互联是指将两个以上的计算机网络通过一定的方法法,用一种或多种网络通信设备互联起来用一种或多

45、种网络通信设备互联起来,从而构成更大从而构成更大的网络系统的网络系统.网络互联需要解决的问题网络互联需要解决的问题: 在物理上如何把两个网络连接起来在物理上如何把两个网络连接起来,解决信号编码、传解决信号编码、传输速率和带宽的差别问题输速率和带宽的差别问题; 一种网络如何与另一种网络实现互访与通信一种网络如何与另一种网络实现互访与通信,实现数据实现数据链路层或网络层的连接链路层或网络层的连接; 如何解决它们之间协议方面的差别如何解决它们之间协议方面的差别,实现资源的共享实现资源的共享.网络基础网络基础网络互联的层次网络互联的层次: 在在OSI参考模型中参考模型中,由于网间通信是根据不同的由于网

46、间通信是根据不同的层次划分的层次划分的,同等层之间可以相互通信。实现互同等层之间可以相互通信。实现互联的层次越高，互联设备就越复杂。根据连接联的层次越高，互联设备就越复杂。根据连接层次的不同，网间连接设备可以分为中继器、层次的不同，网间连接设备可以分为中继器、网桥、路由器和网关。网桥、路由器和网关。网络基础网络基础应用层应用层表示层表示层会话层会话层传输层传输层网络层网络层数据链路层数据链路层物理层物理层应用层应用层表示层表示层会话层会话层传输层传输层网络层网络层数据链路层数据链路层物理层物理层网关网关路由器路由器网桥网桥中继器中继器MTConnectionsMTConnectionsIEIE

47、以太网Ethernet网络基础网络基础网络基础网络基础 JAGXTREME的以太网口的设置的以太网口的设置: 需输入需输入IP地址地址 (对JAGXTREME是唯一的)子网掩码子网掩码网关地址网关地址远程生产管理嵌入式的网页服务器兼容于标准的IE浏览器可通过电话线或以太网访问JAGXTREME网络基础网络基础现场总线现场总线现场总线的概念现场总线的概念什么是现场总线什么是现场总线现场总线的产生现场总线的产生现场总线在自动化系统中所处的位置现场总线在自动化系统中所处的位置现场总线对自动控制系统和自动化系统的影响现场总线对自动控制系统和自动化系统的影响使用现场总线技术给用户带来的好处使用现场总线技

48、术给用户带来的好处现场总线现场总线什么是现场总线什么是现场总线 现场总线是现场总线是安装在生产过程现场的设备安装在生产过程现场的设备/仪表与控制室仪表与控制室内的自动控制装置内的自动控制装置/系统之间的系统之间的一种串行数字式多点双一种串行数字式多点双向通信的数据总线。向通信的数据总线。 或者现场总线是或者现场总线是以单个分散的数字化智能化的设备以单个分散的数字化智能化的设备(仪仪表表)作为网络节点用总线相连接实现相互交换信息共同作为网络节点用总线相连接实现相互交换信息共同完成自动控制功能的网络系统与控制系统。完成自动控制功能的网络系统与控制系统。现场总线现场总线现场总线的产生现场总线的产生现

49、场总线是伴随着控制系统的发展而产生的现场总线是伴随着控制系统的发展而产生的.控制系统的发展过程控制系统的发展过程: 模拟仪表控制系统模拟仪表控制系统: 精度低精度低,易受干扰易受干扰; 集中式数字控制系统集中式数字控制系统:克服了精度低的缺陷克服了精度低的缺陷,提高了提高了抗干扰能力抗干扰能力,但对控制器要求很高的处理能力及可但对控制器要求很高的处理能力及可靠性靠性.现场总线现场总线 集散型控制系统集散型控制系统(DCS):集中管理集中管理,分散控制分散控制,克克服了对控制器要求很高的缺陷服了对控制器要求很高的缺陷,但不同但不同(DCS)厂厂家对控制通讯网络采用各自专用的封闭形式家对控制通讯网

50、络采用各自专用的封闭形式. 现场总线控制系统现场总线控制系统(FCS):用现场总线这一开放用现场总线这一开放的的,具有可互操作的网络将现场各控制器及仪表具有可互操作的网络将现场各控制器及仪表设备互连构成现场总线控制系统设备互连构成现场总线控制系统.现场总线现场总线工厂级工厂级车间级车间级现场级现场级仪表仪表 1仪表仪表 2现场现场设备设备 1现场现场设备设备 2现场总线现场总线传统方式传统方式: :现场设备与控制器之间连接现场设备与控制器之间连接采用一对一的所谓采用一对一的所谓 I/OI/O接线方式接线方式, ,传递传递4-20mA4-20mA或或24VDC24VDC信号信号现场总线现场总线现

51、现场场总总线线现现场场总总线线控制器控制器控制器控制器车间级监控网车间级监控网去工厂骨干网去工厂骨干网现场总线现场总线技术技术:主要特征是主要特征是采用数字通采用数字通信方式取代信方式取代设备级的设备级的4-20mA(4-20mA(模模拟量拟量) )和和24VDC(24VDC(开关开关量量) )信号信号, ,使使用一根电缆用一根电缆连接所有现连接所有现场设备场设备.现场总线现场总线现场总线对自动控制系统和自动化系统的影响现场总线对自动控制系统和自动化系统的影响 传统的信号制将由传统的信号制将由4-20 mA4-20 mA模拟信号制转换为双向数字模拟信号制转换为双向数字通信的现场总线信号制通信的

52、现场总线信号制; ; 自动控制系统的体系结构将由模拟与数字的分散型系自动控制系统的体系结构将由模拟与数字的分散型系统统(DCS)(DCS)转换为全数字现场总线控制系统转换为全数字现场总线控制系统(FCS);(FCS); 自动控制系统的设计方法和安装调试方式也将发生重自动控制系统的设计方法和安装调试方式也将发生重大变化大变化; ; 进而进而, ,现行的现场设备和仪表的产品结构将发现行的现场设备和仪表的产品结构将发生重大变革生重大变革; ; 现场总线把自动控制系统和设备带进了信息网络之中现场总线把自动控制系统和设备带进了信息网络之中, ,形成为企业信息网络的形成为企业信息网络的底层底层, ,从而为

53、实现企业信息集成从而为实现企业信息集成和企业综合自动化提供了可行的基础和企业综合自动化提供了可行的基础. .现场总线现场总线使用现场总线技术给用户带来的好处使用现场总线技术给用户带来的好处 节省硬件成本节省硬件成本;(省去了大量的电缆、省去了大量的电缆、I/O模块及电缆敷设工模块及电缆敷设工程费用，降低了系统及工程成本。程费用，降低了系统及工程成本。) 设计安装调试简便设计安装调试简便; 系统的安全可靠性好系统的安全可靠性好,减少故障减少故障;(接线点减少接线点减少) 系统可维护性好系统可维护性好; (设备可在线故障诊断等设备可在线故障诊断等) 完善了企业信息系统完善了企业信息系统,为实现企业

54、综合自动化提为实现企业综合自动化提供了基础供了基础.现场总线现场总线 现场总线标准现场总线标准现场总线技术得以实现的一个现场总线技术得以实现的一个关键问题关键问题，是，是要在自动化行业中形成一个制造商们共同要在自动化行业中形成一个制造商们共同遵守的现场总线通信协议技术标准，遵守的现场总线通信协议技术标准，制造商们制造商们能按照标准生产产品，系统集成商门能按照标能按照标准生产产品，系统集成商门能按照标准将不同产品组成系统。这就提出了现场总线准将不同产品组成系统。这就提出了现场总线标准的问题。标准的问题。 据说目前国际上各种总线及总线标准不下二百据说目前国际上各种总线及总线标准不下二百多种多种.现

55、介绍与本公司仪表相关的几种现场总线现介绍与本公司仪表相关的几种现场总线.现场总线现场总线关于关于PROFIBUS现场总线现场总线: 1996年年3月月15日批准为欧洲标准，即日批准为欧洲标准，即DIN 50170 V.2。 PROFIBUS产品在世界市场上已被普遍接受，市场份产品在世界市场上已被普遍接受，市场份额占欧洲首位，年增长率额占欧洲首位，年增长率25%。目前支持。目前支持PROFIBUS标准的产品超过标准的产品超过1500多种，分别来自国际上多种，分别来自国际上250多多个生产厂家。个生产厂家。 1985年组建了年组建了PROFIBUS国际支持中心；国际支持中心； 1989年年12月建

56、立了月建立了PROFIBUS用户组织（用户组织（PNO） 1997年年7月组建了中国现场总线（月组建了中国现场总线（PROFIBUS）专业）专业委员会，并筹建现场总线委员会，并筹建现场总线PROFIBUS产品演示及认证产品演示及认证的实验室。的实验室。PROFIBUS现场总线现场总线PROFIBUS主要应用领域有：主要应用领域有： 制造业自动化：制造业自动化：汽车制造（机器人、装配线、汽车制造（机器人、装配线、冲压线等）、造纸、纺织。冲压线等）、造纸、纺织。 过程控制自动化：石化、制药、水泥、食品、过程控制自动化：石化、制药、水泥、食品、啤酒。啤酒。 电力：电力：发电、输配电。发电、输配电。

57、楼宇：楼宇：空调、风机、照明。空调、风机、照明。 铁路交通：铁路交通：信号系统信号系统PROFIBUS现场总线现场总线PROFIBUS现场总线现场总线PROFIBUS概貌概貌 PROFIBUS是一种国际化、开放式、不依赖于设备生产是一种国际化、开放式、不依赖于设备生产商的现场总线标准。商的现场总线标准。PROFIBUS由三个兼容部分组成，即由三个兼容部分组成，即 PROFIBUS-DP（Decentralized Periphery）、）、 PROFIBUS-PA (Process Automation)、 PROFIBUS-FMS(Fieldbus Message Specification

58、)1. PROFIBUS-DP：是一种高速低成本通信，用于：是一种高速低成本通信，用于设备级设备级控制系统与控制系统与分散式分散式I/O的通信。使用的通信。使用PROFIBUS-DP可取可取代办代办24VDC或或4-20mA信号传输。信号传输。PROFIBUS现场总线现场总线PROFIBUS现场总线现场总线 PROFIBUS-PA：专为：专为过程自动化过程自动化设计，可使传感设计，可使传感器和执行机构联在一根总线上，并有器和执行机构联在一根总线上，并有本征安全规范本征安全规范。PROFIBUS-FMS：用于车间级监控网络，是一个令：用于车间级监控网络，是一个令牌结构、实时多主网络。牌结构、实时

59、多主网络。 PROFIBUS是一种用于工厂自动化车间级监控和是一种用于工厂自动化车间级监控和现现场设备层场设备层数据通信与控制的现场总线技术。数据通信与控制的现场总线技术。可实现现可实现现场设备层到车间级监控的分散式数字控制和现场通信场设备层到车间级监控的分散式数字控制和现场通信网络，从而为实现工厂综合自动化和现场设备智能化网络，从而为实现工厂综合自动化和现场设备智能化提供了可行的解决方案。提供了可行的解决方案。 PROFIBUS协议结构协议结构 PROFIBUS协议结构是根据协议结构是根据ISO7498国际准，以开放式系统互联网络（国际准，以开放式系统互联网络（Open System Int

60、erconnection-SIO）作为参考模型的。该模型有七层，如下图）作为参考模型的。该模型有七层，如下图 PROFIBUS-DP：定义了第一、二层和：定义了第一、二层和用户层接口。第三到七层未加描述。用户层接口。第三到七层未加描述。用用户层接口户层接口规定了用户及系统以及不同设规定了用户及系统以及不同设备可调用的应用功能，并详细说明了各备可调用的应用功能，并详细说明了各种不同种不同PROFIBUS-DP设备的设备行为设备的设备行为。PROFIBUS-DP RS-485传输是传输是PROFIBUS-DP最常用的一种传输技术最常用的一种传输技术.采采用的电缆是屏蔽双绞铜线。用的电缆是屏蔽双绞铜