工業(yè)自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)(淮陰工學(xué)院)

現(xiàn)場(chǎng)總線定義：是一種應(yīng)用于生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備之間，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備與控制裝置之間實(shí)行雙向、串行、多節(jié)點(diǎn)數(shù)字通信技術(shù)?？刂葡到y(tǒng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的要求：控制網(wǎng)絡(luò)的通信系統(tǒng)應(yīng)具有開(kāi)放性控制網(wǎng)絡(luò)中的控制設(shè)備應(yīng)具有互操作性與互用性控制網(wǎng)絡(luò)還應(yīng)具有對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的適應(yīng)性企業(yè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)：現(xiàn)場(chǎng)控制層:設(shè)備級(jí)的控制制造執(zhí)行層:操作員對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的集中控制企業(yè)資源管理層：了解及監(jiān)視全公司的生產(chǎn)動(dòng)態(tài)廣義通信系統(tǒng)模型：信源→發(fā)送器→信道→接收器→信宿↑噪聲協(xié)議的關(guān)鍵要素：語(yǔ)法、語(yǔ)義、時(shí)序比特率Sb（bit）與波特率SB（baud）的計(jì)算公式：Sb=SB*log2n2qw模擬數(shù)據(jù)編碼：采用模擬信號(hào)來(lái)表達(dá)數(shù)據(jù)0,1狀態(tài)。信號(hào)的幅度、頻率、相位是描述模擬信號(hào)的參數(shù)，通過(guò)改變這3個(gè)參數(shù)實(shí)現(xiàn)模擬數(shù)據(jù)編碼。3種編碼方法：幅值鍵控：載波信號(hào)頻率、相位不變，幅度隨信號(hào)變化。頻移鍵控：載波信號(hào)幅度、相位不變，頻率隨信號(hào)變化。相位鍵控：載波信號(hào)頻率、幅度不變，相位隨信號(hào)變化。通信線路工作方式：?jiǎn)喂ねㄐ牛簜魉偷男盘?hào)始終朝一個(gè)方向，而不進(jìn)行與之相反方向的傳送半雙工通信：信息流可以在兩個(gè)方向上傳輸，全雙工通信：雙向通信10.信號(hào)的傳輸模式：基帶傳輸、載波傳輸、寬帶傳輸、異步轉(zhuǎn)移模式ATM11.差錯(cuò)的檢測(cè)方法：冗余、回送、精確計(jì)數(shù)編碼、奇偶校驗(yàn)、求校驗(yàn)和、循環(huán)冗余檢驗(yàn)（CRC）12.差錯(cuò)糾正方法：重新傳輸、前向差錯(cuò)糾正13.書(shū)34CRC校驗(yàn)碼計(jì)算過(guò)程14.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)按地域范圍分為：遠(yuǎn)程網(wǎng)、城域網(wǎng)、局域網(wǎng)15.網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分為:星形、環(huán)形、總線形、樹(shù)形a.星形:結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于管理；控制簡(jiǎn)單，建網(wǎng)容易，通信功能簡(jiǎn)單；網(wǎng)絡(luò)延遲時(shí)間小，傳輸誤差較低；中央結(jié)點(diǎn)是系統(tǒng)可靠工作的關(guān)鍵；中央結(jié)點(diǎn)負(fù)荷太重，網(wǎng)絡(luò)共享能力較差。通信線路利用率不高。b.環(huán)形:結(jié)點(diǎn)使用點(diǎn)—點(diǎn)線路連接，構(gòu)成閉合的物理環(huán)形結(jié)構(gòu)；環(huán)中數(shù)據(jù)沿著一個(gè)方向繞環(huán)逐站傳輸；多個(gè)結(jié)點(diǎn)共享一條環(huán)通路；環(huán)建立、維護(hù)、結(jié)點(diǎn)的插入搬出c.總線形:較好的擴(kuò)充性，網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)增刪容易；無(wú)需中央控制器，有利于分布控制，可靠性高；多臺(tái)設(shè)備可用一條總線，信道利用率高d.樹(shù)形:易擴(kuò)展；故障容易分離處理；整個(gè)網(wǎng)絡(luò)對(duì)根的依賴性很大，一旦網(wǎng)絡(luò)的根發(fā)生故障，整個(gè)系統(tǒng)就不能正常工作。16網(wǎng)絡(luò)的傳輸介質(zhì)：雙絞線、同軸電纜、光纜、無(wú)線通信17.3種載波監(jiān)聽(tīng)CSMA堅(jiān)持退避算法:1).不堅(jiān)持CSMA.若介質(zhì)空閑，則發(fā)送；反之則等待一段隨機(jī)時(shí)間，重復(fù)第一步2)1堅(jiān)持CSMA.若介質(zhì)空閑，則發(fā)送；反之則繼續(xù)監(jiān)聽(tīng)，直至介質(zhì)空閑，立即發(fā)送；若沖突發(fā)生，則等待一段隨機(jī)時(shí)間，重復(fù)第一步3)P堅(jiān)持CSMA..若介質(zhì)空閑，則以P的概率發(fā)送，或以1—P的概率延遲一個(gè)時(shí)間單位后在監(jiān)聽(tīng)，這個(gè)時(shí)間單位等于最大的傳播延遲；反之則繼續(xù)監(jiān)聽(tīng)，直至介質(zhì)空閑，重復(fù)第一步。18.令牌總線的介質(zhì)訪問(wèn)控制過(guò)程:令牌總線方式采用總線拓?fù)?，網(wǎng)上各節(jié)點(diǎn)按預(yù)定順序形式形成一個(gè)邏輯環(huán)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)在邏輯環(huán)中均有一個(gè)指定位置，首位相連，收到令牌的節(jié)點(diǎn)擁有對(duì)總線的控制權(quán)，可在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)發(fā)送一或多幀報(bào)文，時(shí)間到則將通過(guò)總線廣播帶有目的地址的令牌幀，與幀3中目的地址一致的節(jié)點(diǎn)接受令牌從而獲得發(fā)送權(quán)。每個(gè)站點(diǎn)獲得發(fā)送權(quán)的機(jī)會(huì)均等，每個(gè)站點(diǎn)在獲得發(fā)送權(quán)時(shí)都不發(fā)送報(bào)文，則等待時(shí)間為全部令牌傳遞時(shí)間和，最壞情況為等待時(shí)間為全部令牌傳遞與發(fā)送報(bào)文之總和，實(shí)際等待時(shí)間介于兩個(gè)時(shí)間之間。19.網(wǎng)絡(luò)互連的基本概念：將分布在不同地理位置的網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備連接起來(lái)，構(gòu)成更大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)資源共享。網(wǎng)絡(luò)互連OSI參考模型7層協(xié)議名稱：物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層、會(huì)話層、表示層、應(yīng)用層物理層：提供數(shù)據(jù)流在物理介質(zhì)上的傳輸手段，實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)間的同步。數(shù)據(jù)鏈路層:用于建立、維持和拆除鏈路連接，實(shí)現(xiàn)無(wú)差錯(cuò)傳輸?shù)墓δ?0.不同層次的網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備：中繼器（作用于物理層）：通過(guò)復(fù)制位信號(hào)延伸網(wǎng)段長(zhǎng)度網(wǎng)橋（數(shù)據(jù)鏈路層）：在局域網(wǎng)之間存儲(chǔ)或轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀路由器（網(wǎng)絡(luò)層）：在不同網(wǎng)絡(luò)間存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)分組信號(hào)網(wǎng)關(guān)（傳輸層及其以上）：協(xié)議轉(zhuǎn)換，提高更高層次的接口21.EIA—485最大的特點(diǎn)是平衡差分電路，其一根導(dǎo)線上的電壓是另一根導(dǎo)線上的電壓值取反，接收器的輸入電壓為這兩根導(dǎo)線電壓的差值Va-VbEIA—485：最大傳輸距離：1200m最大傳輸速度：10Mbps22.通信串行協(xié)議功能：23．CAN的含義：controllerareanetwork是控制器局域網(wǎng)的簡(jiǎn)稱特點(diǎn)如下①節(jié)點(diǎn)不分主從，任意節(jié)點(diǎn)在任意時(shí)刻均可主動(dòng)發(fā)起通信②節(jié)點(diǎn)可設(shè)定不同優(yōu)先級(jí)別，保證了該機(jī)優(yōu)先級(jí)別節(jié)點(diǎn)在134微秒內(nèi)得到傳輸③采用非破壞性仲裁技術(shù)，多個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)向總線發(fā)送信息時(shí)，低優(yōu)先級(jí)別的會(huì)主動(dòng)退出發(fā)送，保證不出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)癱瘓；④通過(guò)報(bào)文濾波可實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)，點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)，全局廣播等幾種形式⑤直接通信距離可達(dá)10KM（5Kbps）通信速率可達(dá)1Mbps(距離40m)⑥CAN上節(jié)點(diǎn)數(shù)多，主要取決于總線驅(qū)動(dòng)電路⑦采用短幀結(jié)構(gòu)，傳輸時(shí)間短，受干擾概率低，校錯(cuò)效果明顯⑧通信介質(zhì)選擇靈活⑨有強(qiáng)有力的錯(cuò)誤檢測(cè)，標(biāo)定，自檢能力10）CAN器件可被置于睡眠方式以降低系統(tǒng)功耗11）CAN節(jié)點(diǎn)在錯(cuò)誤嚴(yán)重的情況下能自動(dòng)關(guān)閉CAN的通信參考模型：數(shù)據(jù)鏈路層、物理層CAN的報(bào)文傳送有4種類型的幀及作用：數(shù)據(jù)幀：攜帶數(shù)據(jù)由發(fā)送器至接收器遠(yuǎn)程幀：用以請(qǐng)求發(fā)送具有相同標(biāo)識(shí)符的數(shù)據(jù)幀出錯(cuò)幀：由檢測(cè)出總線錯(cuò)誤的任何單元發(fā)送超載幀：用于提供當(dāng)前和后續(xù)數(shù)據(jù)幀或遠(yuǎn)程幀之間的附加延遲24.PROFIBUS根據(jù)應(yīng)用特點(diǎn)分為PROFIBUS-DP、PROFIBUS-FMS、PROFIBUS-PAPROFIBUS-DP:為自動(dòng)控制系統(tǒng)和設(shè)備級(jí)分散I/O之間通信設(shè)計(jì)，用于分布式控制系統(tǒng)的高速數(shù)據(jù)傳輸PROFIBUS-FMS：解決車間級(jí)通用性任務(wù)，完成中等傳輸速度的循環(huán)和非循環(huán)通信任務(wù)PROFIBUS-PA：標(biāo)準(zhǔn)的本質(zhì)安全的傳輸技術(shù)，用于對(duì)安全性要求高的場(chǎng)合及總線供電的站點(diǎn)。PROFIBUS協(xié)議結(jié)構(gòu)：FMSDPPA用戶層FMS設(shè)備行規(guī)DP行規(guī)PA行規(guī)應(yīng)用層（7）現(xiàn)場(chǎng)總線信息規(guī)范數(shù)據(jù)鏈路層（2）現(xiàn)場(chǎng)總線數(shù)據(jù)鏈路IEC接口物理層（1）RS-485/光纖IEC