第七章集散控制系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)與系統(tǒng)特性

2.1數(shù)據(jù)通信的基本概念2.1.1基本概念2.1.2通信介質(zhì)2.1.3數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)2.1.4通信控制方式2.2集散控制系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)通信2.3DCS的網(wǎng)絡(luò)存取控制技術(shù)2.4集散控制系統(tǒng)中應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議第2章集散型控制系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)與系統(tǒng)特性2.1數(shù)據(jù)通信的基本概念2.1.1基本概念通信■

數(shù)據(jù)信息■傳輸速率單工、半雙工、全雙工——信息的傳輸方式基帶傳輸、載帶傳輸、寬帶傳輸異步傳輸、同步傳輸串行傳輸、并行傳輸調(diào)頻、調(diào)幅、調(diào)相——載帶傳輸中的數(shù)據(jù)表示方法線路交換、報(bào)文交換、報(bào)文分組交換（虛電路、數(shù)據(jù)報(bào)）——數(shù)據(jù)交換方式通信協(xié)議通信：信息從一處傳輸?shù)搅硪惶幍倪^程。一個(gè)通信系統(tǒng)由發(fā)送裝置、接收裝置、信道和信息四部分組成。發(fā)送裝置將信息送上信道，信息由信道傳送給接收裝置。數(shù)據(jù)信息：具有一定的編碼、格式和字長的數(shù)字信息。傳輸速率：信道在單位時(shí)間內(nèi)傳輸?shù)男畔⒘浚瑔挝唬篵it/s單工（Simplex）：信息沿單方向傳輸?shù)耐ㄐ欧绞?。半雙工（Halfduplex）：信息可以沿著兩個(gè)方向傳輸，但在某一時(shí)刻只能沿一個(gè)方向傳輸?shù)耐ㄐ欧绞?。全雙工（Fullduplex）：信息可以同時(shí)沿著兩個(gè)方向傳輸?shù)耐ㄐ欧绞健；鶐鬏敚褐苯訉⒋矶M(jìn)制信息的脈沖信號(hào)通過信道進(jìn)行傳輸方式。載帶傳輸：用基帶信號(hào)調(diào)制載波后，在信道上傳輸調(diào)制后的載波信號(hào)，是為載帶傳輸。寬帶傳輸：在一條信道上同時(shí)傳送多路信號(hào)，各路信號(hào)以不同的載波頻率加以區(qū)別，整個(gè)信道的帶寬為各路載波信號(hào)所分享，實(shí)現(xiàn)多路信號(hào)同時(shí)傳輸。異步傳輸：信息以字符為單位進(jìn)行傳輸，每個(gè)信息字符都具有起始位和停止位，字符之間的傳輸時(shí)間間隔不確定。同步傳輸：信息以數(shù)據(jù)塊為單位進(jìn)行傳輸，在這一組數(shù)據(jù)或報(bào)文之內(nèi)不需啟/停標(biāo)志，可以獲得較高的傳輸速度。串行傳輸：把構(gòu)成數(shù)據(jù)的各個(gè)二進(jìn)制位依次在信道上進(jìn)行傳輸?shù)姆绞健２⑿袀鬏敚喊褬?gòu)成數(shù)據(jù)的各個(gè)二進(jìn)制位同時(shí)在信道上進(jìn)行傳輸?shù)姆绞?。調(diào)幅（AM）/幅移鍵控法（ASK）：調(diào)制信號(hào)的振幅變化（高振幅/低振幅）以表示二進(jìn)制數(shù)。調(diào)頻（FM）/頻移鍵控法（FSK）：調(diào)制信號(hào)的頻率變化（高頻率/低頻率）以表示二進(jìn)制數(shù)。調(diào)相（PM）/頻移鍵控法（PSK）：調(diào)制信號(hào)的相位變化（0相位/180°相位）以表示二進(jìn)制數(shù)。線路交換：一種數(shù)據(jù)交換方式，在需要交換數(shù)據(jù)的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間建立起一條實(shí)際的物理連接（通路）。存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)：一種數(shù)據(jù)交換方式，兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)交換經(jīng)由中間節(jié)點(diǎn)的存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)功能實(shí)現(xiàn)。報(bào)文交換：一種數(shù)據(jù)交換方式，基本數(shù)據(jù)單位是一個(gè)完整的報(bào)文。報(bào)文分組交換：一種數(shù)據(jù)交換方式，基本數(shù)據(jù)單位是一個(gè)報(bào)文分組。比較靈活。虛電路：報(bào)文分組交換時(shí)用到的方法，在發(fā)送前，在兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間建立一條邏輯信道。在經(jīng)過其他節(jié)點(diǎn)時(shí)需排隊(duì)等待轉(zhuǎn)發(fā)。數(shù)據(jù)報(bào)：報(bào)文分組交換時(shí)用到的方法，根據(jù)先后次序給各分組報(bào)文編號(hào)，無需事先建立邏輯連接，雖經(jīng)中間節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)會(huì)造成混亂，接收點(diǎn)可根據(jù)序號(hào)恢復(fù)報(bào)文原來的順序。通信協(xié)議：計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)中信息傳遞的控制、管理和轉(zhuǎn)換的規(guī)則。2.1.2通信介質(zhì)

通信介質(zhì)又稱傳輸介質(zhì)或信道，是指連接網(wǎng)上各節(jié)點(diǎn)之間的物理信號(hào)通路。常見的通信介質(zhì)有雙絞線、同軸電纜和光纜三種。雙絞線：把兩根平行導(dǎo)線按一定節(jié)距絞合在一起，外面包裹金屬箔屏蔽層的信號(hào)線稱為雙絞線，如下頁圖a所示。同軸電纜：由內(nèi)導(dǎo)體、用于固定內(nèi)導(dǎo)體的電介質(zhì)絕緣層、外導(dǎo)體和外絕緣層構(gòu)成。如下頁圖b所示。光纜：光纜的內(nèi)芯是由SiO2拉制而成的光導(dǎo)纖維，外面敷有一層覆層，兩層折射率不同。在覆層外面有一層合成纖維和絕緣層。如下頁圖c所示。a）雙絞線

b）同軸電纜c）光纜2.1.3數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)一、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是將地理位置不同，而且具有獨(dú)立功能的多個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，通過通信設(shè)備和線路將它們連接起來，由功能完善的網(wǎng)絡(luò)軟件(網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、信息交換方式、控制程序和網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng))實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源(硬件、軟件、信息)共享的系統(tǒng)。從所覆蓋的地域范圍大小來分類，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可劃分為遠(yuǎn)程網(wǎng)、局域網(wǎng)和分布式多處理機(jī)三類。遠(yuǎn)程網(wǎng)的傳輸距離可達(dá)數(shù)千米以上，分布式多處理機(jī)的傳輸距離僅限于幾米以內(nèi)，而局域網(wǎng)的傳輸距離介于兩者之間，約幾百米到幾千米。二、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)

拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)就是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，它是指網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)與主機(jī)之間實(shí)現(xiàn)互連的方式，如右圖所示。

其中方框代表網(wǎng)絡(luò)中的計(jì)算機(jī)，又稱主機(jī)；圓圈代表主機(jī)與通信線路之間的接口，又稱節(jié)點(diǎn)；節(jié)點(diǎn)之間的通信線路稱為通信鏈路。通常把節(jié)點(diǎn)和通信鏈路的集合統(tǒng)稱為通信子網(wǎng)，而把所有主機(jī)統(tǒng)稱為資源子網(wǎng)。1.通信子網(wǎng)的特征通信子網(wǎng)具有自己的地址結(jié)構(gòu)。通信子網(wǎng)相連可以采用自己的專用通信協(xié)議。一個(gè)通信子網(wǎng)可以通過接口與其他網(wǎng)絡(luò)相連，實(shí)現(xiàn)不同網(wǎng)絡(luò)上的設(shè)備相互通信。通信子網(wǎng)分為點(diǎn)對點(diǎn)子網(wǎng)和廣播子網(wǎng)兩種。

點(diǎn)對點(diǎn)子網(wǎng)的特點(diǎn)：每一條通信鏈路只連接一對節(jié)點(diǎn)。點(diǎn)對點(diǎn)子網(wǎng)又稱存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)子網(wǎng)。點(diǎn)對點(diǎn)子網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)主要有全連接、星形連接、環(huán)形連接、樹形連接以及不規(guī)則連接等形式，如下圖所示。2.通信子網(wǎng)——

點(diǎn)對點(diǎn)子網(wǎng)點(diǎn)對點(diǎn)子網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)廣播子網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)3.通信子網(wǎng)——

廣播子網(wǎng)

廣播子網(wǎng)的特點(diǎn)：所有節(jié)點(diǎn)共享單一的通信媒體，任何一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)出的信息都能直接被所有節(jié)點(diǎn)接收到，而不需經(jīng)過中間節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)接，又稱多點(diǎn)共享。廣播子網(wǎng)有無線和有線兩種傳播方式。其中總線網(wǎng)和環(huán)形總線網(wǎng)是有線廣播子網(wǎng)的常見拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，如下圖所示。

在集散控制系統(tǒng)中應(yīng)用較多的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是星形、環(huán)形和總線型。星形：中央節(jié)點(diǎn)構(gòu)造復(fù)雜，可靠性較低。環(huán)形：信息在傳輸中需要節(jié)點(diǎn)進(jìn)行中繼，節(jié)點(diǎn)數(shù)量太多會(huì)影響通信速度，另外環(huán)是封閉的，不便于擴(kuò)充。總線型：在某一時(shí)刻網(wǎng)絡(luò)中只能有一個(gè)信息正在傳輸。對總線的電氣性能要求很高，通信距離不能太長。結(jié)構(gòu)簡單，便于擴(kuò)充。三、不同網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)

2.1.4通信控制方式差錯(cuò)控制對干擾可能造成的傳輸錯(cuò)誤進(jìn)行檢錯(cuò)和糾錯(cuò)統(tǒng)稱為差錯(cuò)控制。傳輸錯(cuò)誤包括突發(fā)錯(cuò)誤和隨機(jī)錯(cuò)誤。突發(fā)錯(cuò)誤由突發(fā)噪聲引起，特征是誤碼連續(xù)成片出現(xiàn)。隨機(jī)錯(cuò)誤由隨機(jī)噪聲引起，特征是誤碼與其前后的代碼是否出錯(cuò)無關(guān)?？煽啃灾笜?biāo)：誤碼率=出錯(cuò)的碼元數(shù)/傳輸?shù)目偞a元數(shù)在集散控制系統(tǒng)中常用每年出現(xiàn)誤碼的次數(shù)表示（0.01~4次/年）鏈路控制即對網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點(diǎn)鏈路使用權(quán)的調(diào)配。分為集中式（星形）和分散式（環(huán)形、總線型）。2.2DCS的網(wǎng)絡(luò)存取控制技術(shù)

在DCS中，常用的存取訪問控制技術(shù)有：

1.輪詢(Poll)2.令牌傳送(TokenPassing)3.帶有沖突檢測的載波監(jiān)聽多路存取

(CarrierSenseMultipleAccesswithCollisionDetection，CSMA/CD)2.2.1輪詢(Poll)

輪詢主要適用于集中控制的網(wǎng)絡(luò)（如星形網(wǎng)、樹形網(wǎng)和有總線控制器的總線網(wǎng)），在DCS中稱為1對n的控制方式。它是由主站（或總線控制器）向其他站（節(jié)點(diǎn)）逐個(gè)查詢，根據(jù)被查詢站的應(yīng)答信息，確定該站是否要發(fā)信，并確定是否讓其發(fā)信，待這一站發(fā)送完信息后，通知主站，讓主站再繼續(xù)查詢。下圖表示輪詢的工作過程。輪詢的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，網(wǎng)絡(luò)訪問分配情況可以預(yù)先確定；它的缺點(diǎn)是訪問速度慢，效率低，等待時(shí)間很長，CPU利用率不高，可靠性差等。輪詢工作過程2.2.2令牌傳送(TokenPassing)

令牌傳送適用于環(huán)形網(wǎng)或在邏輯序列上將節(jié)點(diǎn)連接成環(huán)的總線網(wǎng)。在采用廣播方式的DCS中稱為n對n的控制方式。它是由環(huán)上有一個(gè)稱為令牌的信息包沿環(huán)中各節(jié)點(diǎn)依次傳送信息的。該令牌有閑、忙兩種狀態(tài)。下頁圖歸納了上述令牌傳送的工作過程。令牌傳送的優(yōu)點(diǎn)是不需要網(wǎng)絡(luò)控制器，網(wǎng)絡(luò)訪問分配情況可以預(yù)先確定，所以它適用于大型總線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)；缺點(diǎn)是當(dāng)令牌丟失或信息包在環(huán)上無限制地循環(huán)時(shí)，必須由指定的監(jiān)視節(jié)點(diǎn)向網(wǎng)絡(luò)中注入一個(gè)新令牌或?qū)⑿畔废?。a)b)c)d)令牌傳送的工作原理在令牌環(huán)網(wǎng)中有一個(gè)令牌(Token)沿著環(huán)形總線在入網(wǎng)節(jié)點(diǎn)計(jì)算機(jī)間依次傳遞，令牌實(shí)際上是一個(gè)特殊格式的幀，本身并不包含信息，僅是控制信道的使用，確保在同一時(shí)刻只有一個(gè)節(jié)點(diǎn)能夠獨(dú)占信道。當(dāng)環(huán)上節(jié)點(diǎn)都空閑時(shí)，令牌繞環(huán)行進(jìn)。節(jié)點(diǎn)計(jì)算機(jī)只有取得令牌后才能發(fā)送數(shù)據(jù)幀，因此不會(huì)發(fā)生碰撞。由于令牌在網(wǎng)環(huán)上是按順序依次傳遞的，因此對所有入網(wǎng)計(jì)算機(jī)而言，訪問權(quán)是公平的。

令牌在工作中有“閑”和“忙”兩種狀態(tài)。“閑”表示令牌沒有被占用，即網(wǎng)中沒有計(jì)算機(jī)在傳送信息；“忙”表示令牌已被占用，即網(wǎng)中有信息正在傳送。希望傳送數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)必須首先檢測到“閑”令牌，將它置為“忙”的狀態(tài)，然后在該令牌后面?zhèn)魉蛿?shù)據(jù)。當(dāng)所傳數(shù)據(jù)被目的節(jié)點(diǎn)計(jì)算機(jī)接收后，數(shù)據(jù)被從網(wǎng)中除去，令牌被重新置為“閑”。

2.2.3帶有沖突檢測的載波偵聽多路訪問(CSMA/CD)

帶有沖突檢測的載波偵聽多路訪問技術(shù)適用于總線網(wǎng)。由于接在總線上的各個(gè)站共享一條廣播式的傳輸線，為防止信息在傳輸線上發(fā)生“碰撞”的情況，可以采用“先聽后講，邊講邊聽”的辦法，即CSMA/CD技術(shù)。CSMA/CD工作原理如右圖所示。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡單，易實(shí)現(xiàn)，可靠性高，允許節(jié)點(diǎn)迅速地訪問通信網(wǎng)絡(luò)；它的缺點(diǎn)是通信響應(yīng)時(shí)間不確定，如果網(wǎng)絡(luò)分布區(qū)域較廣，則通信效率會(huì)降低。CSMA/CD工作原理CSMA/CD是carriersensemultipleaccess/collisiondetected的縮寫，可把它翻成“載波偵察聽多路訪問/沖突檢測”，或“帶有沖突檢測的載波偵聽多路訪問”。所謂載波偵聽（carrier

sense），意思是網(wǎng)絡(luò)上各個(gè)工作站在發(fā)送數(shù)據(jù)前都要偵聽總線上有沒有數(shù)據(jù)傳輸。若有數(shù)據(jù)傳輸（稱總線為忙），則不發(fā)送數(shù)據(jù)；若無數(shù)據(jù)傳輸（稱總線為空），立即發(fā)送準(zhǔn)備好的數(shù)據(jù)。所謂多路訪問（multipleaccess)，意思是網(wǎng)絡(luò)上所有工作站收發(fā)數(shù)據(jù)共同使用同一條總線，且發(fā)送數(shù)據(jù)是廣播式的。所謂沖突（collision），意思是若網(wǎng)上有兩個(gè)或兩個(gè)以上工作站同時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)，在總線上就會(huì)產(chǎn)生信號(hào)的混合，哪個(gè)工作站都辨別不出真正的數(shù)據(jù)是什么。這種情況稱數(shù)據(jù)沖突又稱碰撞。為了減少?zèng)_突發(fā)生后的影響，工作站在發(fā)送數(shù)據(jù)過程中還要不停地檢測自己發(fā)送的數(shù)據(jù)，有沒有在傳輸過程中與其它工作站的數(shù)據(jù)發(fā)生沖突，這就是沖突檢測（collision

detected）。CSNM/CD媒體訪問控制方法的工作原理，可以概括如下：

先聽后說，邊聽邊說；一旦沖突，立即停說；等待時(shí)機(jī)，然后再說；

聽，即監(jiān)聽、檢測；說，即發(fā)送數(shù)據(jù)。上面幾句是說在發(fā)送數(shù)據(jù)前，先監(jiān)聽總線是否空閑。若總線忙，則不發(fā)送。若總線空閑，則把準(zhǔn)備好的數(shù)據(jù)發(fā)送到總線上。在發(fā)送數(shù)據(jù)的過程中，工作站邊發(fā)送邊檢測總線，是否自己發(fā)送的數(shù)據(jù)有沖突。若無沖突則繼續(xù)發(fā)送直到發(fā)完全部數(shù)據(jù)；若有沖突，則立即停止發(fā)送數(shù)據(jù)，但是要發(fā)送一個(gè)加強(qiáng)沖突的JAM信號(hào)，以便使網(wǎng)絡(luò)上所有工作站都知道網(wǎng)上發(fā)生了沖突，然后，等待一個(gè)預(yù)定的隨機(jī)時(shí)間，且在總線為空閑時(shí)，再重新發(fā)送未發(fā)完的數(shù)據(jù)。csma/cd是用于半雙工模式下的，這種模式下才有發(fā)生碰撞的可能。2.3DCS中的網(wǎng)絡(luò)通信2.3.1DCS中通信的特點(diǎn)1、2、3、4、2.3.2網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)1.網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的思想2.OSI參考模型：七層3.PROWAY（工業(yè)過程控制用數(shù)據(jù)公路標(biāo)準(zhǔn)）4.MAP（制造自動(dòng)化協(xié)議）2.3.3現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)2.3.4現(xiàn)場總線通信協(xié)議2.3.1DCS中通信的特點(diǎn)DCS的通信網(wǎng)絡(luò)將工程師站、操作員站、現(xiàn)場控制站連接起來，以達(dá)到危險(xiǎn)分散、控制功能分散、顯示與管理集中的工業(yè)控制目的，因此，它與一般辦公室用的局部網(wǎng)絡(luò)有區(qū)別，主要由以下特點(diǎn)：實(shí)時(shí)響應(yīng)能力■高可靠性適應(yīng)惡劣的工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境■分層結(jié)構(gòu)2.3.2網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)1.網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的思想

網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的主要目的是解決網(wǎng)絡(luò)的邏輯結(jié)構(gòu)和功能劃分問題，也就是用層次清晰的結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)方法，將計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)按功能分出若干個(gè)層次，以找出不同的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)之間互連和通信的方法和結(jié)構(gòu)。網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)只是從功能上描述計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)，即計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)設(shè)置多少層，每層提供哪些功能，而不涉及每層硬件和軟件的組成以及如何實(shí)現(xiàn)問題。網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)是抽象的。

下層將功能封裝起來通過一個(gè)統(tǒng)一的接口提供給上層使用，這樣上層就不用再因?yàn)橄聦拥牟煌謩e考慮問題了。如數(shù)據(jù)鏈路層的幀傳輸就不用考慮不同物理層介質(zhì)的比特率（即傳輸速率）不同的問題，網(wǎng)絡(luò)層的包傳輸同樣不會(huì)考慮鏈路層的幀結(jié)構(gòu)不同問題……上層是通過直接調(diào)用已封裝好的下層功能進(jìn)行更高層次功能的實(shí)現(xiàn)。和編程中的接口思想類似。（1）分層的作用（a）功能分工的原則（b）隔離穩(wěn)定的原則（c）分支擴(kuò)張的原則（d）方便實(shí)現(xiàn)的原則（2）分層的原則（3）網(wǎng)絡(luò)協(xié)議由于網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的生產(chǎn)廠家不同，型號(hào)也不一定相同，在硬件和軟件上的差異給通信帶來許多困難。所以，必須有一套使網(wǎng)絡(luò)全體“成員”共同遵守的“約定”，以便實(shí)現(xiàn)彼此通信和共享資源，這就是人們常說的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。協(xié)議指連網(wǎng)和通信技術(shù)中正式規(guī)定的技術(shù)規(guī)范，它定義了數(shù)據(jù)發(fā)送和接收工作中必經(jīng)的過程。協(xié)議規(guī)定了網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)傳輸時(shí)使用的格式、定時(shí)方式、順序和檢錯(cuò)。兩個(gè)通信實(shí)體在進(jìn)行通信時(shí)，須遵從相互接受的一組約定和規(guī)則，以使通信雙方在通信內(nèi)容、如何通信以及何時(shí)通信等方面相互配合。這些約定和規(guī)則的集合稱為協(xié)議。協(xié)議由語義、語法、時(shí)序三部分組成。語義（Syntax）是對協(xié)議元素的含義進(jìn)行解釋，不同的協(xié)議元素所規(guī)定的語義是不同。語法（Semantics）是指數(shù)據(jù)與控制信息的結(jié)構(gòu)或格式，確定通信時(shí)采用的數(shù)據(jù)格式、編碼及信號(hào)電平等。時(shí)序（Timing）是對事件實(shí)現(xiàn)順序的詳細(xì)說明，指出事件的順序以及速度匹配。（4）網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的組成（5）工業(yè)網(wǎng)絡(luò)中常用的通信協(xié)議（分層方式）開放系統(tǒng)互連參考模型(TheReferenceModelofOpenSystemInterconnection，OSI）IEEE802標(biāo)準(zhǔn)制造業(yè)自動(dòng)化通信協(xié)議(ManufacturedAutomationProtocol，MAP)過程數(shù)據(jù)高速公路協(xié)議(ProcessDataHiWay：PROWAY)

小結(jié)：計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)分成很多層，每一層都要實(shí)現(xiàn)一定的功能，為了實(shí)現(xiàn)該層的功能，就必須為該層規(guī)定好本層的協(xié)議，同時(shí)相鄰層之間也必須有數(shù)據(jù)傳輸，我們稱之為接口服務(wù)。簡單地說，網(wǎng)絡(luò)分成多層，每層都有各自的協(xié)議，相鄰層之間要有接口服務(wù)。我們將這種層和協(xié)議的集合稱為網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)。2．OSI參考模型關(guān)于網(wǎng)絡(luò)體系模型，國際上不同的組織提出了許多的模型，其中國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO，InternationalStandardOrganization）提出的開放系統(tǒng)互聯(lián)（OSI，OpenSystemsInterconnection）模型最為著名，它的開放性使得任何兩臺(tái)遵守OSI參考模型和有關(guān)協(xié)議的系統(tǒng)都可以進(jìn)行連接。OSI參考模型將整個(gè)網(wǎng)絡(luò)通信的功能劃分為七個(gè)層次。OSI將計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)分為相對獨(dú)立的七層：應(yīng)用層、表示層、會(huì)話層、傳輸層、網(wǎng)絡(luò)層、鏈路層、物理層。

（P28/表2-2/圖2-5）這樣，一個(gè)復(fù)雜而龐大的問題就簡化為了幾個(gè)易研究、處理的相對獨(dú)立的局部問題。2．OSI參考模型層次的劃分層號(hào)中文名稱英文名稱英文名稱縮寫7應(yīng)用層applicationlayerA6表示層presentationlayerP5會(huì)話層sessionlayerS4傳輸層transportlayerT3網(wǎng)絡(luò)層networklayerN2數(shù)據(jù)鏈路層dataLinklayerDL1物理層physicallayerPHOSI七層模型示意圖L7，應(yīng)用層。系統(tǒng)與用戶之間的接口，包括：文件傳送訪問和管理FTAM、虛擬終端VT、事務(wù)處理TP、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫訪問RDA、制造報(bào)文規(guī)范MMS、目錄服務(wù)DS等協(xié)議。L6，表示層。負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的壓縮/解壓縮、加密/解密、不同系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換。L5，會(huì)話層。在兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間建立端連接。為端系統(tǒng)的應(yīng)用程序之間提供了對話控制機(jī)制。此服務(wù)包括建立連接是以全雙工還是以半雙工的方式進(jìn)行設(shè)置，也可以在層4中處理雙工方式。各層的核心功能L4，傳輸層。常規(guī)數(shù)據(jù)遞送－面向連接或無連接。為會(huì)話層用戶提供一個(gè)端到端的可靠、透明和優(yōu)化的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)機(jī)制。包括全雙工或半雙工、流控制和錯(cuò)誤恢復(fù)服務(wù)，在端到端之間正確的傳輸消息（也叫作報(bào)文）。L3，網(wǎng)絡(luò)層。本層通過尋址來建立兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的連接，為源端的運(yùn)輸層送來的分組，選擇合適的路由和交換節(jié)點(diǎn)，正確無誤地按照地址傳送給目的端的運(yùn)輸層。它包括通過互連網(wǎng)絡(luò)來路由和中繼數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)單元是分組（也叫作包）。L2，數(shù)據(jù)鏈路層。在此層將數(shù)據(jù)分幀，并處理流控制。屏蔽物理層，為網(wǎng)絡(luò)層提供一個(gè)數(shù)據(jù)鏈路的連接，在一條有可能出差錯(cuò)的物理連接上，進(jìn)行幾乎無差錯(cuò)的數(shù)據(jù)傳輸。本層指定拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)并提供硬件尋址，數(shù)據(jù)單元是幀。L1，物理層。處于OSI參考模型的最底層。主要功能是利用物理傳輸介質(zhì)為數(shù)據(jù)鏈路層提供物理連接，以便透明的傳送比特流。數(shù)據(jù)單元是比特。OSI環(huán)境中數(shù)據(jù)的傳輸過程各層共有功能封裝過程分段存儲(chǔ)連接建立流量控制差錯(cuò)控制多路復(fù)用分三層：鏈路控制層（PLC）、媒體存取控制層（MAC）和物理接受發(fā)送層（PHY）具有控制實(shí)時(shí)性，滿足供應(yīng)過程控制的要求。3．PROWAY（工業(yè)過程控制用數(shù)據(jù)公路標(biāo)準(zhǔn)）分三種結(jié)構(gòu)：全MAP、小MAP和增強(qiáng)性能結(jié)構(gòu)MAP。全MAP：七層，參照OSI參考模型小MAP：三層，物理層、鏈路層及應(yīng)用層。有較好的實(shí)時(shí)響應(yīng)，廣泛應(yīng)用于實(shí)際DCS的現(xiàn)場控制級和操作員級的通信系統(tǒng)中。增強(qiáng)性能結(jié)構(gòu)MAP：介于上述二者之間。4．MAP（制造自動(dòng)化協(xié)議）2.3.3現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)場總線的標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)分層采用了OSI模型的第一、二和第七層，并把第二層和第七層合并為通信棧。較新技術(shù)，代表不同利益集團(tuán)，產(chǎn)生多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)場總線電纜的標(biāo)準(zhǔn)（33頁表2-4）2.3.4現(xiàn)場總線通信協(xié)議不同總線類型對應(yīng)不同通信協(xié)議Profibus、FF總線、CAN總線、LonWorks總線、ControlNet、DeviceNet第五章講物理層和數(shù)據(jù)鏈路層——以太網(wǎng)局域網(wǎng)——IEEE802網(wǎng)絡(luò)層——IP傳輸層——TCP2.4集散控制系統(tǒng)中應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議以太網(wǎng)(Ethernet)。指的是由Xerox公司創(chuàng)建并由Xerox,Intel和DEC公司聯(lián)合開發(fā)的基帶局域網(wǎng)規(guī)范。以太網(wǎng)絡(luò)使用CSMA/CD(載波監(jiān)聽多路訪問及沖突檢測技術(shù))技術(shù)，并以10M/S的速率運(yùn)行在多種類型的電纜上。以太網(wǎng)與IEEE802·3系列標(biāo)準(zhǔn)相類似。

它不是一種具體的網(wǎng)絡(luò)，是一種技術(shù)規(guī)范。

以太網(wǎng)是當(dāng)今現(xiàn)有局域網(wǎng)采用的最通用的通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)定義了在局域網(wǎng)（LAN）中采用的電纜類型和信號(hào)處理方法。2.4.1以太網(wǎng)以太網(wǎng)插頭RJ45RJ45接口通常用于數(shù)據(jù)傳輸，最常見的應(yīng)用為網(wǎng)卡接口。

RJ45是各種不同接頭的一種類型（例如：RJ11也是接頭的一種類型，不過它是電話上用的），10100basetxRJ45接口是常用的以太網(wǎng)接口，支持10兆和100兆自適應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)連接速度.2.4.2常用物理層標(biāo)準(zhǔn)接口RS-232C（PC機(jī)常用、串口）RS-449（是RS232的后繼,它允許更長的電纜距離）RS-485（RS-485接口具有良好的抗噪聲干擾性，長的傳輸距離和多站能力等優(yōu)點(diǎn)，使其成為首選的串行接口）RS-232/RS-232C個(gè)人計(jì)算機(jī)上的通訊接口之一，由電子工業(yè)協(xié)會(huì)(ElectronicIndustriesAssociation，EIA)所制定的一種串行物理接口標(biāo)準(zhǔn)。RS是英文“RecommendedStandard推薦標(biāo)準(zhǔn)”的縮寫，232為標(biāo)識(shí)號(hào)，C表示修改次數(shù)。通常RS-232接口以9個(gè)引腳(DB-9)或是25個(gè)引腳(DB-25)的型態(tài)出現(xiàn)，一般個(gè)人計(jì)算機(jī)上會(huì)有兩組RS-232接口，分別稱為COM1和COM2。RS-232-C總線標(biāo)準(zhǔn)設(shè)有25條信號(hào)線，包括一個(gè)主通道和一個(gè)輔助通道。IEEE—（InstituteOfElectricalandElectronicsEngineers）電氣和電子工程師協(xié)會(huì)IEEE802—局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)與IEEE802有關(guān)的其它網(wǎng)絡(luò)協(xié)議

IEEE802.1—概述、體系結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)互連，以及網(wǎng)絡(luò)管理和性能測量。

IEEE802.2—邏輯鏈路控制LLC。

IEEE802.4—令牌總線網(wǎng)

IEEE802.5—令牌環(huán)形網(wǎng)IEEE802.6—城域網(wǎng)IEEE802.11—無線局域網(wǎng)2.4.3IEEE協(xié)議族2.4.4TCP/IP網(wǎng)際通信協(xié)議（InternetProtocol—IP）/傳輸控制協(xié)議（TransmissionControlProtocol—TCP）TCP/IP是用于計(jì)算機(jī)通信的一組協(xié)議，我們通常稱它為TCP/IP協(xié)議族。包括TCP、IP、UDP、ICMP、RIP、TELNETFTP、SMTP、ARP、TFTP等許多協(xié)議。IP(InternetworkingProtocol)網(wǎng)間網(wǎng)協(xié)議UDP(UserDatagramProtocol)用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議ICMP(InternetControlMessageProtocol)互聯(lián)網(wǎng)控制信息協(xié)議SMTP(SimpleMailTransferProtocol)簡單郵件傳輸協(xié)議SNMP(SimpleNetworkmanageProtocol)簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議FTP(FileTransferProtocol)文件傳輸協(xié)議ARP(AddressResolationProtocol)地址解析協(xié)議從協(xié)議分層模型方面來講，T