DCS基础学习课程课件（二）43

第一节集散控制系统中数据通信的基本知识

一、通信网络计算机网络由计算机、通信链路、和网络节点组成。从逻辑功能来看，计算机网络分为资源网和通信子网。从所覆盖的地域范围大小来分，计算机网络可分为远程网、局域网和分布式多处理机三类。按通信媒体上传输的信号可以分为基带网和宽带网。基带网传输数字信号，宽带网传送模拟信号。高速局域网络、局域网络、计算机交换分机三种网络的主要性二、数据通信1、按数据的位的传输方式分为并行通信和串行通信（1）并行通信以字节为单位传输（2）串行通信以二进制的位传输2、串行通信分为同步通信和异步通信（2）异步通信传输线上的设备有各自的时钟，通信时没有统一的时间标准，它发送数据时，借助起始标志位起始位数据位停止位（1）同步通信传输数据时不需增加冗余的标志位,有利于提高传输速度，但必须有统一的时钟信号来实现发送端和接受端之间的同步，相位要求相当严格。0/10/10/10/10/10/10/10/11110/1奇偶校验位

（3）单工通信与双工通信

ABBABA三、数据传输原理数据传输分基带和频带传输1、基带传输是指直接把数字信号在线路上传输2、频带传输采用调制器把要发送的信号换成模拟信号送到通信线路上去，接收方采用解调器把模拟信号换成数字信号，通信是双向的。3、调制方法

：调幅、调频、调相四、通信媒体共享技术（一）通信媒体1、分类：无线介质、有线介质2、无线介质3、有线介质（1）双绞线（2）同轴电缆（3）光缆分类单模、多模结构特点（二）多路复用技术在通信媒体上，先把多路信号混合后传输，接收后再把他们分开来，成为多路复用技术。1、频分多路复用：把多路信号以不同载波频率进行调制，各载波频率互相独立，是各信号带宽不发生混叠，从而是统一通信媒体可以同时传输多路信号2、时分多路复用由于通信媒体能达到的位传输率超过传输数字数据所需的数据传输率，因此利用每个信号在时间上的交叉，在同一媒体上传输多路信号五、差错控制1、产生差错的原因噪音、传输失真、载波干扰、传输反射干扰、线间串扰、静电干扰2、抗干扰编码主要是物理层对应数据进行抗干扰编码检错码：奇偶校验码最简单的检错码纠错码：循环冗余码是一种3、差错控制差错控制是数据链路层的服务（1）、超时重发（2）、拒绝接收（3）、选择拒绝（4）、探询五、网络拓扑结构网络拓扑是网络中各节点之间连接方式的几何抽象1、总线网2、环行网3、星型网第二节集集散控制系系统的网络标标准一、集散控制制系统中通行行网络的要求求1、实时性好好，动态响应应快2、可靠性高高3、适应恶劣劣的工业现场场环境4、开放系统统互连和互操操作性二、OSI参考模型：开开放系统的互互连OSI模型的连接和和封装用户X用户Y信息包装的格格式表示会话应用物理网络表示应用链路传送会话传送网络链路物理H7数据H6H7数据H5H6H7数据H4H5H6H7数据H3H4H5H6H7数据H2H3H4H5H6H7数据T2H2H3H4H5H6H7数据T2信息包链路物理第七层第一层1、物理层有有关在在物理链路上上传输非结构构的比特流。。2、数据链路层层把一条不可靠靠的传输通道道转变为一条条可靠的通道道，发送带有有检查的数据据块，使用差差错检测和帧帧确认。3、网络层通通过过网络传输数数据分组，分分组可以是独独立传输的或或者使通过一一条预先建立立的网络连接接传输的，负负责路由选择择和拥挤控制制。4、传送层在在端点之之间提供可靠靠的、透明的的数据传送，，提供端到端端的错误恢复复和流控制。。5、会话层提提供供在两个进程程之间建立、、维护和结束束连接的手段段，可以提供供检查点和再再启动服务、、隔离服务。。6、表示层通通常完成成有用的数据据转换，提供供一个标准的的应用接口和和公共的通信信服务。7、给开放系系统互连OSI模型环境的用用户提供服务务。在这七层中，，各层共有的的功能如下：：1、封装过程2、分段段存储3、连接建立立4、、流量控制5、差错控制6、多路复用三、PROWAY工业过程控制制用数据公路路标准1、PROWAY是一种专门用用于过程控制制的网络协议议，由国际电电工委员会的的WG6工作委员会制制订。以IEEE802.2、IEEE802.4为基础。2、PROWAY协议适合功能能站之间应答答式短信息包包的交换，不不适合太长的的文件，采用用令牌传送的的介质存取控控制技术3、PROWAY它规定了对应应参考模型的的第一、第二二层协议、接接口和媒体，，也就是只规规定了PROWAY的下三层的协协议即链路控制层（（PLC)、、媒体存取控控制层(MAC)、物理接收发送送层(PHY)。其余留给用户户自己定义4、与OSI参考模型的分分层比较：链路控制层（（PLC)、媒体存取控控制层(MAC)构成参考模型型的链路层，，物理接收发发送层(PHY)对应于参考模模型的物理层层5、PROWAY协议层次结构构与OSI模型的关系PROWAYOSI模型5、应用层5C、应用功能5B、数据解释5A、应用耦合7、应用层6、表示层5、会话层4网络层4B、通信接口4A、网络控制4、传输层3、网络层3、链路控制层2、链路层2、媒体存取控制层1、物理接收发送层1、物理层6、PROWAY下三层的功能能（1）链路控制层（（PLC)功能A、有一个本地发发送站使用应应答（立即响响应）协议向向另一个远程程应答站发送送数据。B、由一个本地站站无确认或重重复发送数据据给一个、几几个或者所有有远程接收站站C、由一个本地站站是用应答（（直接相应））协议向一个个远程站请求求以提供信息息（2）媒体存存取控制层(MAC)功能（3）物理接接收发送层(PHY)功能。四、MAP制造自动化协协议由美国通用汽汽车公司发起起的，建立了了工业环境下下的局域网通通信标准，称称为制造自动动化协议MAP，参照OSI参考模型和PROWAY的分层模型，，MAP现已有三种结结构：1、全MAP与OSI参考模型中的的分层一一对对应2、小MAP减小封装和解解装时间，它只有物理层层、链路层和和应用层，成成为塌缩结构构，有良好的的实时性，常常应用于DCS的现场控制级级和操作员级级的通信。3、增强性能结结构的MAP介于小MAP与全MAP之间，它的一一边采用全MAP，另一边支持小小MAP，两边可以相互互通信，因此此，它常应用用于MAP与小MAP连接的操作员员级、车间级级的通信。4、增强性能能结构的MAP结构图全MAP77塌缩结构6接口543数据链路层物理层五、场总线标标准当微处理器进进入过程控制制系统的检测测、变送及执执行机构等现现场