數(shù)據(jù)傳輸基本知識(shí)課件

1、數(shù)據(jù)傳輸基礎(chǔ)知識(shí)一、概述一、概述 二、二、常用設(shè)備及使用常用設(shè)備及使用三、三、常見故障處理常見故障處理 在長(zhǎng)慶油田數(shù)字化建設(shè)中主要涉及2種形式的通信網(wǎng)絡(luò)：以太網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò)和串口通信網(wǎng)絡(luò)。以太網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò)是基于TCP/IP協(xié)議棧的，例如：視頻信號(hào)、井場(chǎng)主RTU、部分PLC（安控、西門子的PLC）至中控機(jī)數(shù)據(jù)信號(hào)就是依托以太網(wǎng)信號(hào)進(jìn)行傳輸?shù)?。串口通信是指?shù)據(jù)以比特流的形式依次傳輸，每一位數(shù)據(jù)占據(jù)一個(gè)固定的時(shí)間長(zhǎng)度的通信方式，例如：在數(shù)字化應(yīng)用中，主RTU至井口采集單元、部分智能儀表輸出接口使用的就是串行通信方式。長(zhǎng)慶數(shù)字化通信結(jié)構(gòu)如下圖所示。概述概述網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)計(jì)算機(jī)A計(jì)算機(jī)B應(yīng)用層傳輸層

2、網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)接口層物理層其他網(wǎng)絡(luò)設(shè)備如路由器應(yīng)用層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)接口層物理層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)接口層物理層如FTP協(xié)議如TCP協(xié)議如IP協(xié)議如10baseT IP地址是用32位二進(jìn)制（4個(gè)字節(jié)）來(lái)表示的一個(gè)網(wǎng)絡(luò)地址，為了表示方便，地址經(jīng)常被寫成十進(jìn)制的形式，中間使用符號(hào)“.”分開不同的字節(jié)。也叫做“點(diǎn)分十進(jìn)制表示法”。 根據(jù)網(wǎng)絡(luò)容量和使用用途的不同，網(wǎng)絡(luò)地址又被劃分為如下幾類：A類、B類、C類、D類、E類，共5類。各類范圍如下：A類：B類：C類：D類：E類：0網(wǎng)絡(luò)地址主機(jī)地址8位24位112610網(wǎng)絡(luò)地址主機(jī)地址16位16位128191110網(wǎng)絡(luò)地址主機(jī)地址24位8位1922231110多播組號(hào)28位

3、22423911110留用7位27位 IP地址可以劃分為網(wǎng)絡(luò)地址和主機(jī)地址，劃分的手段就是子網(wǎng)掩碼。 子網(wǎng)掩碼是一串32位的二進(jìn)制數(shù)，其中左邊是一串為“1”的二進(jìn)制，右邊是一串為“0”的二進(jìn)制數(shù)，左邊為“1”的數(shù)量就決定了IP地址的網(wǎng)絡(luò)地址位數(shù)、為“0”的數(shù)量就決定了IP地址的主機(jī)地址位數(shù)。 讓我們通過(guò)下面的例子來(lái)理解IP地址是如何通過(guò)子網(wǎng)掩碼劃分為網(wǎng)絡(luò)地址和主機(jī)地址的。子網(wǎng)掩碼實(shí)例1 通過(guò)前面的講述，我們知道網(wǎng)絡(luò)根據(jù)不同規(guī)模劃分為不同的種類，其中C類網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)地址為24位、主機(jī)位為8位。十進(jìn)制表示IP 地址：5 子網(wǎng)掩碼：二進(jìn)制表示IP 地址

4、：11000000 10101000 01100100 01001011子網(wǎng)掩碼：11111111 11111111 11111111 00000000網(wǎng)絡(luò)地址（24位）主機(jī)地址（8位）子網(wǎng)掩碼實(shí)例2 不同類別的IP地址都有默認(rèn)的子網(wǎng)掩碼，如B類網(wǎng)子網(wǎng)掩碼為：。但是可以通過(guò)子網(wǎng)掩碼的設(shè)置劃分更小的子網(wǎng)。十進(jìn)制表示IP 地址：3 子網(wǎng)掩碼：92二進(jìn)制表示IP 地址：00001010 01001110 11010100 01011101子網(wǎng)掩碼：11111111 11111111 11111111 11000000網(wǎng)絡(luò)地址（26

5、位）主機(jī)地址（6位） 主機(jī)地址位數(shù)越少，該子網(wǎng)能夠容納的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備越少。在每一個(gè)子網(wǎng)里所能容納的有效的IP地址數(shù)量=2的主機(jī)位數(shù)次冪-2。其中主機(jī)地址段二進(jìn)制全為0的IP地址是網(wǎng)絡(luò)地址、全為1的是廣播地址，這2個(gè)地址不是有效的IP地址。IP 地址：3 子網(wǎng)掩碼：92 該子網(wǎng)所能容納的IP地址數(shù)量為2的6次方-2=62，其地址范圍為5至26。串口通信基礎(chǔ)知識(shí)串口通信基礎(chǔ)知識(shí) 串口通信直指按照時(shí)間順序依次發(fā)送比特位的通信方式，通過(guò)電平的高低代表發(fā)送的是二進(jìn)制的“0”或者“1”。 串口通信的基本參數(shù)有以下幾個(gè)：

6、波特率指每秒傳送的比特?cái)?shù)量，是每個(gè)比特時(shí)間的T的倒數(shù)，它是衡量通信速度的參數(shù)；數(shù)據(jù)位反映實(shí)際實(shí)際數(shù)據(jù)位的個(gè)數(shù)，常用的位數(shù)為7或者8；校驗(yàn)位一種簡(jiǎn)單的校驗(yàn)方式，分為奇校驗(yàn)、偶校驗(yàn)、無(wú)校驗(yàn)等幾種方式，通過(guò)設(shè)置校驗(yàn)位，來(lái)確保數(shù)據(jù)位和校驗(yàn)位值為“1”的數(shù)量為偶數(shù)或者奇數(shù)；停止位用于表示單個(gè)包的最后一位，典型的值為1、1.5和2位。 起始位數(shù)據(jù)位校驗(yàn)位 停止位T 正如前網(wǎng)絡(luò)通信所述，串口通信也是可以分為若干層結(jié)構(gòu)的。串口通信按照其物理層劃分：可以分為RS232、RS485、無(wú)線通信等幾種方式。串口通信有線通信無(wú)線通信RS232RS485RS422FSK調(diào)制ASK調(diào)制PSK調(diào)制RS232通信通信 RS23

7、2通信是收、發(fā)信號(hào)線獨(dú)立的一種通信方式，其最簡(jiǎn)單的實(shí)現(xiàn)方法，只需要3根線即可完成2個(gè)設(shè)備之間的互相通信。 RS232通信特點(diǎn)：可以實(shí)現(xiàn)全雙工通信（可以同時(shí)進(jìn)行收發(fā)）。通信距離短，最大通信距離只能達(dá)到15m左右。通信方只能有一個(gè)發(fā)送方、一個(gè)接收方。RS485通信通信 RS-485采用平衡發(fā)送和差分接收的方式實(shí)現(xiàn)。它只需要2根線就可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的通信。由于收、發(fā)數(shù)據(jù)都是通過(guò)這僅有的2根線實(shí)現(xiàn)的，所以任何時(shí)候，只能處于一種狀態(tài)，因此RS485是半雙工通信的方式，其最大通信距離可達(dá)1200米。通信方可以存在一個(gè)發(fā)送方、多個(gè)接收方。 modbus協(xié)議是主從站通訊協(xié)議，用異步串行口完成通訊，物理層采用RS4

8、85或RS232。傳輸速率可以達(dá)到115kbps，理論上可接（尋址）一臺(tái)主站和至多247臺(tái)從站。受線路和設(shè)備的限制，最多可接一臺(tái)主站和32臺(tái)從站。 modbus rtu的數(shù)據(jù)時(shí)按照幀來(lái)組織的，根據(jù)發(fā)出幀的通信方，可以分為命令幀和應(yīng)答幀。各種幀都有標(biāo)準(zhǔn)的幀格式。命令幀命令幀應(yīng)答幀應(yīng)答幀 modbus rtu幀各個(gè)字段功能如下：從站地址對(duì)于串口通信的各個(gè)設(shè)備來(lái)說(shuō)，其都有唯一標(biāo)識(shí)該設(shè)備的一個(gè)地址，其地址范圍為1-247；功能碼說(shuō)明該通信需要完成的功能代碼（見下表）；起始地址說(shuō)明所要讀取或者寫入數(shù)據(jù)的寄存器起始地址，占2個(gè)字節(jié)，其范圍根據(jù)功能碼不同而不同；寄存器長(zhǎng)度說(shuō)明要讀取或者寫入的寄存器長(zhǎng)度；校驗(yàn)

9、和是對(duì)該數(shù)據(jù)幀校驗(yàn)和字段之外的所有數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)的校驗(yàn)碼，其長(zhǎng)度為2個(gè)字節(jié)。功能碼功能碼描述描述功能碼功能碼描述描述01H讀開關(guān)量輸出02H讀開關(guān)量輸入03H讀模擬量輸出04H讀模擬量輸入05H寫單路數(shù)字量輸出06H寫單路模擬量輸出15H寫多路數(shù)字量輸出16H寫多路模擬量輸出一、概述一、概述 二、二、常用設(shè)備及使用常用設(shè)備及使用三、三、常見故障處理常見故障處理 以太網(wǎng)設(shè)備介紹以太網(wǎng)設(shè)備介紹 在長(zhǎng)慶數(shù)字化建設(shè)中，用到的以太網(wǎng)設(shè)備主要有：交換機(jī)、路由器、無(wú)線網(wǎng)橋、光纖收發(fā)器等。無(wú)線網(wǎng)橋交換機(jī)光纖收發(fā)器無(wú)線網(wǎng)橋無(wú)線網(wǎng)橋 無(wú)線網(wǎng)橋是短距離可視無(wú)線傳輸設(shè)備，全向天線的最大通訊距離是5KM，扇區(qū)天線的最大通

10、訊距離是15KM，定向天線的最大通訊距離是4050KM。無(wú)線網(wǎng)橋有不同的頻段：2.4G、5.8G；不同的組網(wǎng)方式：點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)。長(zhǎng)慶油田用的是5.8G點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)BreezeACCESS VL系列（主站AU，從站SU）和5.8G點(diǎn)對(duì)點(diǎn)BreezeNET B系列（基站BU，遠(yuǎn)端RB）。 網(wǎng)橋的三個(gè)組成部分：室外單元（網(wǎng)橋）、室內(nèi)單元（網(wǎng)橋電源）、基帶電纜（直連網(wǎng)線）。調(diào)試前要將這些部件連接好：基帶電纜一端連接網(wǎng)橋的網(wǎng)口，一端連接網(wǎng)橋電源的RADIO口。室外單元ODU室外單元IDURADIO口AC220V無(wú)線通信模塊無(wú)線通信模塊 根據(jù)無(wú)線模塊工作的頻率，北京安控的無(wú)線模塊可以分為433MHz和2.

11、4GHz的2種類型。2.4GHz通信模塊天線接口RS232 電源接口指示燈天線接口頻率設(shè)置撥碼RS232通信指示燈433MHz通信模塊 433MHz是一個(gè)開放的通用頻段，其作用就是把原有的RS485通信線換成無(wú)線電波，將數(shù)據(jù) “透明”的傳輸出來(lái)。其使用需要設(shè)置無(wú)線頻率，所有一個(gè)井場(chǎng)通信的無(wú)線模塊需要統(tǒng)一設(shè)置成一個(gè)頻率，設(shè)置方法通過(guò)撥碼開關(guān)設(shè)置。通過(guò)1至3號(hào)撥碼設(shè)置可以實(shí)現(xiàn)8個(gè)頻段的設(shè)置，設(shè)置完后需要斷電才能生效無(wú)線模塊正常運(yùn)行后，其指示燈顯示情況如下：電源燈常亮，通信狀態(tài)燈收到數(shù)據(jù)閃綠燈、發(fā)送數(shù)據(jù)閃紅燈 北京安控從2010年起，通信方式改為2.4GHz的ZGB通信方式，其中井口采集單元內(nèi)直接將

12、無(wú)線模塊嵌入到電路板上，主RTU使用SZ930 模塊，與433MHz無(wú)線模塊相同，其也需要對(duì)同一井場(chǎng)內(nèi)的模塊設(shè)置同一頻率，其設(shè)置方法通過(guò)調(diào)試軟件實(shí)現(xiàn)。在這里站號(hào)就指無(wú)線通信模的使用頻率，其設(shè)置范圍為1-11.無(wú)線通信建立起來(lái)后E5318-I模塊的STA指示燈會(huì)定時(shí)閃亮主RTU的SZ930無(wú)線模塊上有指示通信收發(fā)和通信強(qiáng)度的信號(hào)燈。串口通信測(cè)試串口通信測(cè)試 正如前所述，在長(zhǎng)慶數(shù)字化產(chǎn)品序列里，大部分設(shè)備的串口是具備Modbus rtu協(xié)議的。為了檢驗(yàn)井口采集單元或者閥組間設(shè)備的串口通信是否正常，可以通過(guò)專業(yè)的測(cè)試軟件MODSCAN實(shí)現(xiàn)。1、將電腦與井場(chǎng)主RTU網(wǎng)口（或交換機(jī)）通過(guò)網(wǎng)線相連，需要將

13、電腦 IP設(shè)置成與主RTU的IP一致；2、選擇菜單欄“conection”下的“conect”命令，在“conect using”下拉框 下選擇“Remote modbus TCP Server”方式；3、在IP地址輸入框內(nèi)輸入主RTU的IP地址和modbus固定的端口號(hào)502；4、設(shè)置好通信測(cè)試參數(shù)后，在modscan主界面里輸入所需測(cè)試的井口采 集單元或者閥組間RTU的通信站號(hào)后，就可以進(jìn)行測(cè)試；5、測(cè)試時(shí)“Number of Polls”后面的數(shù)字會(huì)隨著通信的發(fā)包的增加而增加， 如果通信正?！癡alid Slave Responses”后面的數(shù)量也會(huì)同步增加。否 則說(shuō)明通信異常。一、概述

14、一、概述 二、二、常用設(shè)備及使用常用設(shè)備及使用三、三、常見故障處理常見故障處理 1、室內(nèi)單元power燈不亮，原因有： a、電源接觸不好； b、室內(nèi)單元損壞；2、室內(nèi)單元link燈不亮，原因有： a、室內(nèi)單元網(wǎng)口至交換機(jī)或者電腦未連接或連接不好； b、室內(nèi)單元至室外單元基帶電纜連接不好；3、室外單元電源燈亮紅燈： 室外單元自檢未通過(guò)，更換室外單元；4、信號(hào)質(zhì)量低，無(wú)線網(wǎng)橋室外單元信號(hào)條指示燈長(zhǎng)度少： a、兩點(diǎn)之間存在遮擋，調(diào)整網(wǎng)橋安裝位置； b、存在頻率干擾，更換網(wǎng)橋頻率(只需要更改主站網(wǎng)橋通信頻率)； c、天線安裝角度不合適，調(diào)整天線安裝角度；5、室外單元信號(hào)條指示燈亮紅燈： a、檢查無(wú)線網(wǎng)

15、橋設(shè)置參數(shù)，特別是ESSID是否與主站網(wǎng)橋一致； b、兩點(diǎn)之間存在遮擋，調(diào)整網(wǎng)橋安裝位置； c、天線安裝角度不合適，調(diào)整天線安裝角度； 串口通信故障的判斷：站控平臺(tái)油井?dāng)?shù)據(jù)經(jīng)常中斷，數(shù)據(jù)顯示“-”，通過(guò)modscan工具測(cè)試無(wú)回包、或者丟包率很大。解決方法：一、無(wú)線通信 1、433MHz無(wú)線模塊收發(fā)燈應(yīng)該有很規(guī)律的紅綠相隔的閃爍。 a、如果沒有任何閃爍，而旁邊油井正常，說(shuō)明無(wú)線模塊故障或者頻 率設(shè)置出錯(cuò)； b、如果只有綠燈閃爍，檢查油井站號(hào)是否設(shè)置出錯(cuò)造成與其他油井 沖突，或者檢查無(wú)線模塊與控制器連接電纜是否正常且可靠接觸； c、如果丟包率很高，而且整個(gè)井場(chǎng)通信效率都很低，嘗試更換無(wú)線 模塊工作頻率，避免其他井場(chǎng)干擾；無(wú)線模塊正常運(yùn)行后，其指示燈顯示情況如下：電源燈常亮，通信狀態(tài)燈收到數(shù)據(jù)閃綠燈、發(fā)送數(shù)據(jù)閃紅燈 2、2.4GHz無(wú)線模塊通信正常時(shí)，井口rtu的sta燈應(yīng)該很有很周期性的閃 爍。 a、如果沒有任何閃爍，而旁邊油井正常，說(shuō)明井口rt