控制網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)4

控制網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)1控制網(wǎng)絡(luò)與計算機網(wǎng)絡(luò)2控制網(wǎng)絡(luò)的特點3網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)4網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)5網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)脑L問控制方式6網(wǎng)絡(luò)互連2023/2/411控制網(wǎng)絡(luò)與計算機網(wǎng)絡(luò)計算機網(wǎng)絡(luò)：也稱為信息網(wǎng)，有廣域網(wǎng)、城域網(wǎng)、局域網(wǎng)之稱，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。信息網(wǎng)以信息的可靠傳輸為主要目的。控制網(wǎng)絡(luò)：是指通過現(xiàn)場總線技術(shù)，把具備數(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)以信息的實時傳輸為主要目的。2023/2/422控制網(wǎng)絡(luò)的特點控制網(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)。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)絡(luò)中繼設(shè)備?？刂凭W(wǎng)絡(luò)特點：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。發(fā)展目標：實時性、抗干擾能力、總線供電。2023/2/433網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)如果把網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點抽象成數(shù)學上的點，把通信線路抽象成數(shù)學上的線段，這樣構(gòu)成的圖形稱為網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)。網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)可以分為基本結(jié)構(gòu)與復合結(jié)構(gòu)?；窘Y(jié)構(gòu)是網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)的基本形態(tài)，而復合結(jié)構(gòu)是由幾種或幾個基本結(jié)構(gòu)復合而成的比較復雜的網(wǎng)絡(luò)拓撲形態(tài)。網(wǎng)絡(luò)拓撲的基本結(jié)構(gòu)有4種2023/2/44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)點。從節(jié)點間的通信必須經(jīng)過主節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)。（1）星型結(jié)構(gòu)2023/2/45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。（2）總線型結(jié)構(gòu)2023/2/46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，必須沿一定方向，進行多次點-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。（3）環(huán)型結(jié)構(gòu)2023/2/47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的路徑，需要進行路徑選擇，從而導致通信過程比較復雜。（4）網(wǎng)格型結(jié)構(gòu)2023/2/48

NEXT基本拓撲結(jié)構(gòu)圖2023/2/49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，就形成了復合型拓撲結(jié)構(gòu)。樹形結(jié)構(gòu)是星形結(jié)構(gòu)的復合結(jié)構(gòu)（5）復合結(jié)構(gòu)2023/2/410復合結(jié)構(gòu)圖2023/2/4114網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)1雙絞線：低成本，距離較短，速度低。2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，需要光電轉(zhuǎn)換設(shè)備。4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)，不需要架設(shè)線路，目標移動方便。適合于特殊環(huán)境。2023/2/4125網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)脑L問控制方式1載波監(jiān)聽多路訪問/沖突檢測（CSMA/CD）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。

1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。此項技術(shù)已經(jīng)廣泛地應用于網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸中。2023/2/413（2）令牌令牌技術(shù)應用于環(huán)形網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建一個令牌在個站點之間循環(huán)傳遞，獲得令牌的有傳輸需求的使用總線，否則將令牌傳遞給下一級。類似環(huán)城地鐵或環(huán)城公交車的管理模式?？偩€網(wǎng)絡(luò)也可按地址編號以虛擬成環(huán)形網(wǎng)絡(luò)。單站點故障，環(huán)被破壞。2023/2/414（3）復用技術(shù)復用技術(shù)：在一條高速線路上，傳遞多路低速信號。復用技術(shù)可分為：頻分復用、時分復用和波分復用。2023/2/415頻分復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，將每個小頻段當成一個子信道，傳送與該頻段相應的載波信號，這樣就使一條物理信道變?yōu)槿舾蓷l子信道，從而實現(xiàn)了復用。頻分復用頻率2023/2/416時分復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?yōu)槿舾蓷l子信道，從而實現(xiàn)了復用。時分復用時間2023/2/417波分復用技術(shù)（wavelength-divisionmultiplexing,WDM）是將一系列載有信息、但波長不同的光信號合成一束，沿著單根光纖傳輸；在接收端再用某種方法，將各個不同波長的光信號分開的通信技術(shù)。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來傳送，這就是一個波長信道。波分復用2023/2/418（4）交換技術(shù)三種數(shù)據(jù)交換方式：線路交換方式；報文交換方式；報文分組交換方式。2023/2/419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、線路拆除三個階段。線路交換方式2023/2/420報文交換方式和報文分組交換方式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。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。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。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多，因此傳送時比較靈活，用時較短。2023/2/421報文分組交換方式的實現(xiàn)方法1．虛電路方法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)交換在虛電路上完成。2023/2/4226網(wǎng)絡(luò)互連網(wǎng)絡(luò)互連規(guī)范IEEE802.1-IEEE802.16IEEE802.1A綜述體系結(jié)構(gòu)IEEE802.1B尋址、網(wǎng)際互連和網(wǎng)絡(luò)管理IEEE802.2邏輯鏈路控制IEEE802.3CSMA/CD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IEEE802.5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IEEE802.7寬帶技術(shù)2023/2/423續(xù)IEEE802.8光纖技術(shù)IEEE802.9話音綜合數(shù)據(jù)業(yè)務IEEE802.10可互操作的網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)IEEE802.11WLAN無線局域網(wǎng)IEEE802.12優(yōu)先級輪詢局域網(wǎng)IEEE802.14Cable－TV廣域網(wǎng)IEEE802.15WPAN無線個人局域網(wǎng)IEEE802.16寬帶無線局域網(wǎng)2023/2/4242網(wǎng)絡(luò)模型應用層表示層會話層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層應用層表示層會話層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層2023/2/425控制網(wǎng)絡(luò)模型用戶層用戶層用戶層應用層FMS/FASFMS/FDA報文規(guī)范表示層會話層傳輸層TCP/UDP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)鏈路層物理層物理層物理層物理層485ISOH1HSEPROFIBUS2023/2/426控制網(wǎng)絡(luò)模型2應用層應用程序表示層數(shù)據(jù)解釋會話層請求/響應、確認傳輸層端到端傳輸網(wǎng)絡(luò)層報文尋址數(shù)據(jù)鏈路層介質(zhì)訪問MAC數(shù)據(jù)鏈路層LLC介質(zhì)訪問MAC數(shù)據(jù)鏈路層LLC物理層物理層物理層ISOLonWorksCAN2023/2/427中繼、網(wǎng)橋中繼器也稱為重發(fā)器，僅作用與物理層，作用是為了延遲通信距離。與放大器不同的是中繼是信號再生而不是原樣放大。網(wǎng)橋作用與物理層和數(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。簡單網(wǎng)橋：事先預置節(jié)點地址表學習網(wǎng)橋：自動獲取地址表多點網(wǎng)橋：連接多個網(wǎng)段2023/2/428路由器、網(wǎng)關(guān)路由：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不同的網(wǎng)絡(luò)中轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包。網(wǎng)關(guān)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。在控制網(wǎng)絡(luò)中，網(wǎng)關(guān)最常見的應用就是連接不同類型的現(xiàn)場總線。2023/2/429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。異步格式的一個數(shù)據(jù)字包括1位起始位，8位數(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，前7位組成1個字符編碼，第8位為奇偶校驗位。停止位可以選擇1位、1.5位、2位。這樣形成的異步格式數(shù)據(jù)字可以是10位，10.5位或11位。空閑(IDLE)位又稱傳號位,空閑時間長度任意，狀態(tài)為“1”。（1）異步通信2023/2/430異步通信波形空起D0D1D2D3D4D5D6D7校?？臻e0/10/10/10/10/10/10/10/10/110101100TTLRS-232偶校驗2023/2/431說明異步通信只規(guī)定了一個字節(jié)的波形，物理層有TTL、RS-232、RS-422、RS-485鏈路層規(guī)定比特率和位排列順序。上層可以是字符編碼，十六進制編碼；在字符編碼是采用0D0A作為結(jié)束符；數(shù)據(jù)塊格式由用戶定義；2023/2/432在同步通信中，信息不是以字符為單位傳輸而是以數(shù)據(jù)塊為單位傳輸?shù)?。一個數(shù)據(jù)