控制網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)4

1、2022-5-611 控制網(wǎng)絡(luò)與計算機網(wǎng)絡(luò)控制網(wǎng)絡(luò)與計算機網(wǎng)絡(luò)2 控制網(wǎng)絡(luò)的特點控制網(wǎng)絡(luò)的特點3 網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)4 網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)5 網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)脑L問控制方式網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)脑L問控制方式6 網(wǎng)絡(luò)互連網(wǎng)絡(luò)互連2022-5-62計算機網(wǎng)絡(luò)計算機網(wǎng)絡(luò)：也稱為：也稱為信息網(wǎng)信息網(wǎng)，有，有廣域網(wǎng)廣域網(wǎng)、城城域網(wǎng)域網(wǎng)、局域網(wǎng)之稱，局域網(wǎng)之稱，是指多臺互相連接、是指多臺互相連接、可以共享數(shù)據(jù)資源的計算機構(gòu)成的集合。可以共享數(shù)據(jù)資源的計算機構(gòu)成的集合。信息網(wǎng)以信息的可靠傳輸為主要目的。信息網(wǎng)以信息的可靠傳輸為主要目的?？刂凭W(wǎng)絡(luò)控制網(wǎng)絡(luò)：是指通過現(xiàn)場總線技術(shù)，把具備：是指通過現(xiàn)場總線技術(shù)，把具備數(shù)字

2、計算、處理、與通信能力的現(xiàn)場（自數(shù)字計算、處理、與通信能力的現(xiàn)場（自控）設(shè)備連接起來的系統(tǒng)?？刂凭W(wǎng)絡(luò)以信控）設(shè)備連接起來的系統(tǒng)?？刂凭W(wǎng)絡(luò)以信息的實時傳輸為主要目的。息的實時傳輸為主要目的。2022-5-63控制網(wǎng)絡(luò)的范圍在幾千米之內(nèi)，屬于局域網(wǎng)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)?；蚓钟蚓W(wǎng)的子網(wǎng)?？刂凭W(wǎng)絡(luò)節(jié)點：各類開關(guān)；傳感器、變送器；控制網(wǎng)絡(luò)節(jié)點：各類開關(guān)；傳感器、變送器；各種調(diào)節(jié)閥；電機（馬達）控制設(shè)備；網(wǎng)各種調(diào)節(jié)閥；電機（馬達）控制設(shè)備；網(wǎng)絡(luò)中繼設(shè)備。絡(luò)中繼設(shè)備?？刂凭W(wǎng)絡(luò)特點控制網(wǎng)絡(luò)特點：數(shù)據(jù)量相對較小，傳輸距離：數(shù)據(jù)量相對較小，傳輸距離較短，實時性，可靠性要求較高。較短

3、，實時性，可靠性要求較高。發(fā)展目標(biāo)發(fā)展目標(biāo)：實時性、抗干擾能力、總線供電。：實時性、抗干擾能力、總線供電。2022-5-64如果把網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點抽象成數(shù)學(xué)上的點，把如果把網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點抽象成數(shù)學(xué)上的點，把通信線路抽象成數(shù)學(xué)上的線段，這樣構(gòu)成通信線路抽象成數(shù)學(xué)上的線段，這樣構(gòu)成的圖形稱為網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)。的圖形稱為網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)。網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)可以分為基本結(jié)構(gòu)與復(fù)合結(jié)網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)可以分為基本結(jié)構(gòu)與復(fù)合結(jié)構(gòu)。基本結(jié)構(gòu)是網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)的基本形態(tài)，構(gòu)?；窘Y(jié)構(gòu)是網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)的基本形態(tài)，而復(fù)合結(jié)構(gòu)是由幾種或幾個基本結(jié)構(gòu)復(fù)合而復(fù)合結(jié)構(gòu)是由幾種或幾個基本結(jié)構(gòu)復(fù)合而成的比較復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)拓撲形態(tài)。而成的比較復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)拓

4、撲形態(tài)。網(wǎng)絡(luò)拓撲的基本結(jié)構(gòu)有網(wǎng)絡(luò)拓撲的基本結(jié)構(gòu)有4種種2022-5-65星型結(jié)構(gòu)的特點是：存在一個中心節(jié)點。它星型結(jié)構(gòu)的特點是：存在一個中心節(jié)點。它是星型子網(wǎng)的主節(jié)點，其他節(jié)點皆為從節(jié)是星型子網(wǎng)的主節(jié)點，其他節(jié)點皆為從節(jié)點。從節(jié)點間的通信必須經(jīng)過主節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)。點。從節(jié)點間的通信必須經(jīng)過主節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)。2022-5-66總線型結(jié)構(gòu)的特點是：總線為所有節(jié)點共享，總線型結(jié)構(gòu)的特點是：總線為所有節(jié)點共享，總線信道由多點介質(zhì)構(gòu)成?？偩€上任何兩總線信道由多點介質(zhì)構(gòu)成?？偩€上任何兩個節(jié)點都可以直接通信，無須轉(zhuǎn)發(fā)，可采個節(jié)點都可以直接通信，無須轉(zhuǎn)發(fā)，可采用廣播式通信。用廣播式通信。2022-5-67環(huán)型結(jié)構(gòu)的特點是

5、：每個節(jié)點都是端節(jié)點且具有中環(huán)型結(jié)構(gòu)的特點是：每個節(jié)點都是端節(jié)點且具有中繼作用。要實現(xiàn)環(huán)上任何兩節(jié)點的通信，必須沿繼作用。要實現(xiàn)環(huán)上任何兩節(jié)點的通信，必須沿一定方向，進行多次點一定方向，進行多次點-點通信，經(jīng)過多次轉(zhuǎn)發(fā)點通信，經(jīng)過多次轉(zhuǎn)發(fā)才能完成。表面上看環(huán)型結(jié)構(gòu)信道屬于點一點專才能完成。表面上看環(huán)型結(jié)構(gòu)信道屬于點一點專用信道，但實際上卻是共享信道，因為任何一次用信道，但實際上卻是共享信道，因為任何一次完整的通信，信息都要經(jīng)過整個環(huán)道傳送。完整的通信，信息都要經(jīng)過整個環(huán)道傳送。2022-5-68這種結(jié)構(gòu)與前三種基本結(jié)構(gòu)的一個本質(zhì)差別這種結(jié)構(gòu)與前三種基本結(jié)構(gòu)的一個本質(zhì)差別是存在只起中繼作用的中繼

6、節(jié)點。是存在只起中繼作用的中繼節(jié)點。網(wǎng)絡(luò)型結(jié)構(gòu)從發(fā)送站到接收站常有多條可能網(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，需要進行路徑選擇，從而導(dǎo)致通的路徑，需要進行路徑選擇，從而導(dǎo)致通信過程比較復(fù)雜。信過程比較復(fù)雜。2022-5-69v NEXT2022-5-610如果把一個基本結(jié)構(gòu)作為一個節(jié)點，接入另如果把一個基本結(jié)構(gòu)作為一個節(jié)點，接入另一個基本結(jié)構(gòu)中去，就形成了復(fù)合型拓撲一個基本結(jié)構(gòu)中去，就形成了復(fù)合型拓撲結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)。樹形結(jié)構(gòu)是星形結(jié)構(gòu)的復(fù)合結(jié)構(gòu)樹形結(jié)構(gòu)是星形結(jié)構(gòu)的復(fù)合結(jié)構(gòu)2022-5-6112022-5-6121 雙絞線：低成本，距離較短，速度低。雙絞線：低成本，距離較短，速度低。2 同

7、軸電纜：傳輸特性好，成本高，單通道。同軸電纜：傳輸特性好，成本高，單通道。3 光纜：傳輸距離遠，傳輸速度快，需要光光纜：傳輸距離遠，傳輸速度快，需要光電轉(zhuǎn)換設(shè)備。電轉(zhuǎn)換設(shè)備。4 無線傳輸：電磁波，激光，紅外，聲波。無線傳輸：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)移動方便。適合于特需要架設(shè)線路，目標(biāo)移動方便。適合于特殊環(huán)境。殊環(huán)境。2022-5-6131 載波監(jiān)聽多路訪問載波監(jiān)聽多路訪問/沖突檢測（沖突檢測（CSMA/CD）總線形網(wǎng)絡(luò)。先聽后講總線形網(wǎng)絡(luò)。先聽后講 不堅持：等待一段時間再監(jiān)聽，空閑發(fā)送。不堅持：等待一段

8、時間再監(jiān)聽，空閑發(fā)送。 1堅持：一直監(jiān)聽空閑立即發(fā)送。堅持：一直監(jiān)聽空閑立即發(fā)送。 P堅持：監(jiān)聽間隔隨沖突概率變化。堅持：監(jiān)聽間隔隨沖突概率變化。此項技術(shù)已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸中。此項技術(shù)已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸中。2022-5-614令牌技術(shù)應(yīng)用于環(huán)形網(wǎng)絡(luò)令牌技術(shù)應(yīng)用于環(huán)形網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建一個令牌在個站點之間循環(huán)傳遞，獲得構(gòu)建一個令牌在個站點之間循環(huán)傳遞，獲得令牌的有傳輸需求的使用總線，否則將令令牌的有傳輸需求的使用總線，否則將令牌傳遞給下一級。牌傳遞給下一級。類似環(huán)城地鐵或環(huán)城公交車的管理模式。類似環(huán)城地鐵或環(huán)城公交車的管理模式?？偩€網(wǎng)絡(luò)也可按地址編號以虛擬成環(huán)形網(wǎng)絡(luò)?？偩€網(wǎng)絡(luò)也可按地址

9、編號以虛擬成環(huán)形網(wǎng)絡(luò)。單站點故障，環(huán)被破壞。單站點故障，環(huán)被破壞。2022-5-615v復(fù)用技術(shù)：在一條高速線路上，傳遞多路復(fù)用技術(shù)：在一條高速線路上，傳遞多路低速信號。低速信號。v復(fù)用技術(shù)可分為：頻分復(fù)用、時分復(fù)用和復(fù)用技術(shù)可分為：頻分復(fù)用、時分復(fù)用和波分復(fù)用。波分復(fù)用。2022-5-616頻分復(fù)用是把一條物理信道的頻帶分割成若頻分復(fù)用是把一條物理信道的頻帶分割成若干個互不重疊的小頻段，將每個小頻段當(dāng)干個互不重疊的小頻段，將每個小頻段當(dāng)成一個子信道，傳送與該頻段相應(yīng)的載波成一個子信道，傳送與該頻段相應(yīng)的載波信號，這樣就使一條物理信道變?yōu)槿舾蓷l信號，這樣就使一條物理信道變?yōu)槿舾蓷l子信道，從而實

10、現(xiàn)了復(fù)用。子信道，從而實現(xiàn)了復(fù)用。頻率頻率2022-5-617時分復(fù)用是把一條物理信道的使用權(quán)按時間時分復(fù)用是把一條物理信道的使用權(quán)按時間段分隔開來，一段時間內(nèi)信道歸一對通信段分隔開來，一段時間內(nèi)信道歸一對通信雙方使用，另一段時間內(nèi)歸另一對通信雙雙方使用，另一段時間內(nèi)歸另一對通信雙方使用。這樣一來，就使一條物理信道變方使用。這樣一來，就使一條物理信道變?yōu)槿舾蓷l子信道，從而實現(xiàn)了復(fù)用。為若干條子信道，從而實現(xiàn)了復(fù)用。時間時間2022-5-618波分復(fù)用技術(shù)（波分復(fù)用技術(shù)（wavelength-division multiplexing, WDM）是將一系列載有信）是將一系列載有信息、但息、但波長

11、波長不同的光信號合成一束，沿著不同的光信號合成一束，沿著單根單根光纖光纖傳輸；在接收端再用某種方法，傳輸；在接收端再用某種方法，將各個不同波長的光信號分開的將各個不同波長的光信號分開的通信技術(shù)通信技術(shù)。這種技術(shù)可以同時在一根光纖上傳輸多路這種技術(shù)可以同時在一根光纖上傳輸多路信號，每一路信號都由某種特定波長的光信號，每一路信號都由某種特定波長的光來傳送，這就是一個波長信道。來傳送，這就是一個波長信道。 2022-5-619v三種數(shù)據(jù)交換方式：三種數(shù)據(jù)交換方式：v線路交換方式；線路交換方式；v報文交換方式；報文交換方式；v報文分組交換方式。報文分組交換方式。2022-5-620線路交換方式是指在需

12、要通信的兩臺微機之線路交換方式是指在需要通信的兩臺微機之間建立起一條實際的物理連接，再在這條間建立起一條實際的物理連接，再在這條實際的物理鏈路上交換數(shù)據(jù)。線路交換方實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、線路式把通信分為線路建立、數(shù)據(jù)通信、線路拆除三個階段。拆除三個階段。2022-5-621這兩種交換方式不需要建立直接的物理鏈接，而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)點的中轉(zhuǎn)實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。是經(jīng)由中間節(jié)點的中轉(zhuǎn)實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。報文是雙方交換的基本數(shù)據(jù)單位，包含雙方的約報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。定信

13、息及被傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。一般有固定的格式。報文交換方式交換的數(shù)據(jù)單位是報文，而報文分報文交換方式交換的數(shù)據(jù)單位是報文，而報文分組交換方式交換的數(shù)據(jù)單位是一個報文分組。組交換方式交換的數(shù)據(jù)單位是一個報文分組。報文分組將報文按順序切割而形成的更短的數(shù)據(jù)報文分組將報文按順序切割而形成的更短的數(shù)據(jù)單位，也稱為分組。由于報文分組比報文短得單位，也稱為分組。由于報文分組比報文短得多，因此傳送時比較靈活，用時較短。多，因此傳送時比較靈活，用時較短。2022-5-622v1虛電路方法虛電路方法v 虛電路是建立在通信雙方之間的一條邏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)輯信道。虛電路方

14、法是指通信雙方的數(shù)據(jù)交換在虛電路上完成。交換在虛電路上完成。2022-5-623網(wǎng)絡(luò)互連規(guī)范網(wǎng)絡(luò)互連規(guī)范 IEEE802.1-IEEE802.16IEEE802.1A 綜述體系結(jié)構(gòu)綜述體系結(jié)構(gòu)IEEE802.1B 尋址、網(wǎng)際互連和網(wǎng)絡(luò)管理尋址、網(wǎng)際互連和網(wǎng)絡(luò)管理IEEE802.2 邏輯鏈路控制邏輯鏈路控制IEEE802.3 CSMA/CD接入方法和物理規(guī)范接入方法和物理規(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)范城域網(wǎng)接入方法和物理規(guī)范IEEE802.

15、7 寬帶技術(shù)寬帶技術(shù)2022-5-624IEEE802.8 光纖技術(shù)光纖技術(shù)IEEE802.9 話音綜合數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)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)可互操作的網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)IEEE802.11 WLAN無線局域網(wǎng)無線局域網(wǎng)IEEE802.12 優(yōu)先級輪詢局域網(wǎng)優(yōu)先級輪詢局域網(wǎng)IEEE802.14 CableTV廣域網(wǎng)廣域網(wǎng)IEEE802.15 WPAN無線個人局域網(wǎng)無線個人局域網(wǎng)IEEE802.16 寬帶無線局域網(wǎng)寬帶無線局域網(wǎng)2022-5-625應(yīng)用層應(yīng)用層表示層表示層會話層會話層傳輸層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層物理層物理層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層物

16、理層物理層應(yīng)用層應(yīng)用層表示層表示層會話層會話層傳輸層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層物理層物理層2022-5-626用戶層用戶層用戶層用戶層用戶層用戶層應(yīng)用層應(yīng)用層FMS/FASFMS/FDA報文規(guī)范報文規(guī)范表示層表示層會話層會話層傳輸層傳輸層TCP/UDP網(wǎng)絡(luò)層網(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物理層物理層物理層物理層485ISO H1 HSE PROFIBUS2022-5-627應(yīng)用層應(yīng)用層應(yīng)用程序應(yīng)用程序表示層表示層數(shù)據(jù)解釋數(shù)據(jù)解釋會話層會話層請求請求/響應(yīng)、確認響應(yīng)、確認傳輸層傳輸層端到端傳輸端到端傳

17、輸網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層報文尋址報文尋址數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層介質(zhì)訪問介質(zhì)訪問 MAC數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層 LLC介質(zhì)訪問介質(zhì)訪問 MAC數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層 LLC物理層物理層物理層物理層物理層物理層ISO LonWorks CAN2022-5-628中繼器中繼器也稱為重發(fā)器，僅作用與物理層，作也稱為重發(fā)器，僅作用與物理層，作用是為了延遲通信距離。與放大器不同的用是為了延遲通信距離。與放大器不同的是中繼是信號再生而不是原樣放大。是中繼是信號再生而不是原樣放大。網(wǎng)橋網(wǎng)橋作用與物理層和數(shù)據(jù)鏈路層，連接兩個作用與物理層和數(shù)據(jù)鏈路層，連接兩個相同數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，不同傳輸速度、或不同介相同數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，不同傳輸速度、或不同

18、介質(zhì)類型的網(wǎng)段，可以存儲和轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)。網(wǎng)質(zhì)類型的網(wǎng)段，可以存儲和轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)。網(wǎng)橋具備尋址功能和路徑選中功能。橋具備尋址功能和路徑選中功能。簡單網(wǎng)橋簡單網(wǎng)橋：事先預(yù)置節(jié)點地址表：事先預(yù)置節(jié)點地址表學(xué)習(xí)網(wǎng)橋?qū)W習(xí)網(wǎng)橋：自動獲取地址表：自動獲取地址表多點網(wǎng)橋多點網(wǎng)橋：連接多個網(wǎng)段：連接多個網(wǎng)段2022-5-629路由路由：作用與物理層、鏈路層和網(wǎng)絡(luò)層，包：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。不同的網(wǎng)絡(luò)中轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包。網(wǎng)關(guān)網(wǎng)關(guān)也稱為網(wǎng)間協(xié)調(diào)轉(zhuǎn)換器：可以連接不同也稱為網(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

19、。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)最常見的應(yīng)用就是連接在控制網(wǎng)絡(luò)中，網(wǎng)關(guān)最常見的應(yīng)用就是連接不同類型的現(xiàn)場總線。不同類型的現(xiàn)場總線。2022-5-630異步通信是以字符為單位進行傳輸，在傳輸異步通信是以字符為單位進行傳輸，在傳輸時允許字符之間有不相等的間隔與停頓。時允許字符之間有不相等的間隔與停頓。異步格式的一個數(shù)據(jù)字包括異步格式的一個數(shù)據(jù)字包括1位起始位，位起始位，8位位數(shù)據(jù)位，最后是停止位。起始位規(guī)定為數(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，位數(shù)據(jù)位依據(jù)由低位到高位的順序發(fā)送，前前7位組成位組成1個字符編碼，第個字符編碼，第8位為奇偶校位為奇偶校驗位。停止位可以選擇驗位。停止位可以選擇1位、位、1.5位、位、2位。位。這樣形成的異步格式數(shù)據(jù)字可以是這樣形成的異步格式數(shù)據(jù)字可以是10位，位，10.5位或位或11位。空閑位?？臻e(IDLE)位又稱傳號位位又稱傳號位,空閑時間長度任意，狀態(tài)為空閑時間長度任意，狀態(tài)為“1”。2022-5-631空空 起起 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 校校 停停 空閑空閑