工业自动化网络(淮阴工学院)

现场总线定义：是一种应用于生产现场，在现场设备之间，现场设备与控制装置之间实行双向、串行、多节点数字通信技术。控制系统对网络的要求：控制网络的通信系统应具有开放性控制网络中的控制设备应具有互操作性与互用性控制网络还应具有对现场环境的适应性企业网络系统层次结构：现场控制层:设备级的控制制造执行层:操作员对生产过程的集中控制企业资源管理层：了解及监视全公司的生产动态广义通信系统模型：信源→发送器→信道→接收器→信宿↑噪声协议的关键要素：语法、语义、时序比特率Sb（bit）与波特率SB（baud）的计算公式：Sb=SB*log2n2qw模拟数据编码：采用模拟信号来表达数据0,1状态。信号的幅度、频率、相位是描述模拟信号的参数，通过改变这3个参数实现模拟数据编码。3种编码方法：幅值键控：载波信号频率、相位不变，幅度随信号变化。频移键控：载波信号幅度、相位不变，频率随信号变化。相位键控：载波信号频率、幅度不变，相位随信号变化。通信线路工作方式：单工通信：传送的信号始终朝一个方向，而不进行与之相反方向的传送半双工通信：信息流可以在两个方向上传输，全双工通信：双向通信10.信号的传输模式：基带传输、载波传输、宽带传输、异步转移模式ATM11.差错的检测方法：冗余、回送、精确计数编码、奇偶校验、求校验和、循环冗余检验（CRC）12.差错纠正方法：重新传输、前向差错纠正13.书34CRC校验码计算过程14.计算机网络按地域范围分为：远程网、城域网、局域网15.网络拓扑结构分为:星形、环形、总线形、树形a.星形:结构简单，易于管理；控制简单，建网容易，通信功能简单；网络延迟时间小，传输误差较低；中央结点是系统可靠工作的关键；中央结点负荷太重，网络共享能力较差。通信线路利用率不高。b.环形:结点使用点—点线路连接，构成闭合的物理环形结构；环中数据沿着一个方向绕环逐站传输；多个结点共享一条环通路；环建立、维护、结点的插入搬出c.总线形:较好的扩充性，网络结点增删容易；无需中央控制器，有利于分布控制，可靠性高；多台设备可用一条总线，信道利用率高d.树形:易扩展；故障容易分离处理；整个网络对根的依赖性很大，一旦网络的根发生故障，整个系统就不能正常工作。16网络的传输介质：双绞线、同轴电缆、光缆、无线通信17.3种载波监听CSMA坚持退避算法:1).不坚持CSMA.若介质空闲，则发送；反之则等待一段随机时间，重复第一步2)1坚持CSMA.若介质空闲，则发送；反之则继续监听，直至介质空闲，立即发送；若冲突发生，则等待一段随机时间，重复第一步3)P坚持CSMA..若介质空闲，则以P的概率发送，或以1—P的概率延迟一个时间单位后在监听，这个时间单位等于最大的传播延迟；反之则继续监听，直至介质空闲，重复第一步。18.令牌总线的介质访问控制过程:令牌总线方式采用总线拓扑，网上各节点按预定顺序形式形成一个逻辑环，每个节点在逻辑环中均有一个指定位置，首位相连，收到令牌的节点拥有对总线的控制权，可在规定的时间内发送一或多帧报文，时间到则将通过总线广播带有目的地址的令牌帧，与帧3中目的地址一致的节点接受令牌从而获得发送权。每个站点获得发送权的机会均等，每个站点在获得发送权时都不发送报文，则等待时间为全部令牌传递时间和，最坏情况为等待时间为全部令牌传递与发送报文之总和，实际等待时间介于两个时间之间。19.网络互连的基本概念：将分布在不同地理位置的网络，网络设备连接起来，构成更大规模的网络系统，以实现网络的数据资源共享。网络互连OSI参考模型7层协议名称：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层物理层：提供数据流在物理介质上的传输手段，实现节点间的同步。数据链路层:用于建立、维持和拆除链路连接，实现无差错传输的功能20.不同层次的网络互连设备：中继器（作用于物理层）：通过复制位信号延伸网段长度网桥（数据链路层）：在局域网之间存储或转发数据帧路由器（网络层）：在不同网络间存储转发分组信号网关（传输层及其以上）：协议转换，提高更高层次的接口21.EIA—485最大的特点是平衡差分电路，其一根导线上的电压是另一根导线上的电压值取反，接收器的输入电压为这两根导线电压的差值Va-VbEIA—485：最大传输距离：1200m最大传输速度：10Mbps22.通信串行协议功能：23．CAN的含义：controllerareanetwork是控制器局域网的简称特点如下①节点不分主从，任意节点在任意时刻均可主动发起通信②节点可设定不同优先级别，保证了该机优先级别节点在134微秒内得到传输③采用非破坏性仲裁技术，多个节点同时向总线发送信息时，低优先级别的会主动退出发送，保证不出现网络瘫痪；④通过报文滤波可实现点对点，点对多点，全局广播等几种形式⑤直接通信距离可达10KM（5Kbps）通信速率可达1Mbps(距离40m)⑥CAN上节点数多，主要取决于总线驱动电路⑦采用短帧结构，传输时间短，受干扰概率低，校错效果明显⑧通信介质选择灵活⑨有强有力的错误检测，标定，自检能力10）CAN器件可被置于睡眠方式以降低系统功耗11）CAN节点在错误严重的情况下能自动关闭CAN的通信参考模型：数据链路层、物理层CAN的报文传送有4种类型的帧及作用：数据帧：携带数据由发送器至接收器远程帧：用以请求发送具有相同标识符的数据帧出错帧：由检测出总线错误的任何单元发送超载帧：用于提供当前和后续数据帧或远程帧之间的附加延迟24.PROFIBUS根据应用特点分为PROFIBUS-DP、PROFIBUS-FMS、PROFIBUS-PAPROFIBUS-DP:为自动控制系统和设备级分散I/O之间通信设计，用于分布式控制系统的高速数据传输PROFIBUS-FMS：解决车间级通用性任务，完成中等传输速度的循环和非循环通信任务PROFIBUS-PA：标准的本质安全的传输技术，用于对安全性要求高的场合及总线供电的站点。PROFIBUS协议结构：FMSDPPA用户层FMS设备行规DP行规PA行规应用层（7）现场总线信息规范数据链路层（2）现场总线数据链路IEC接口物理层（1）RS-485/光纤IEC