1、2.1 數(shù)據(jù)通信的基本概念數(shù)據(jù)通信的基本概念2.1.1 基本概念基本概念 2.1.2 通信介質(zhì)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)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 2.1.4 通信控制方式通信控制方式2.2 集散控制系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)通信集散控制系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)通信2.3 DCS的網(wǎng)絡(luò)存取控制技術(shù)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)議集散控制系統(tǒng)中應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議 第第2 2章章 集散型控制系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)與系統(tǒng)特性集散型控制系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)與系統(tǒng)特性2.1 2.1 數(shù)據(jù)通信的基本概念數(shù)據(jù)通信的基本概念2.1.1 2.1.1 基本概念基本概念n通信通信 數(shù)據(jù)信息數(shù)據(jù)信息 傳輸速率傳輸速率n單工、半雙

2、工、全雙工單工、半雙工、全雙工信息的傳輸方式信息的傳輸方式n基帶傳輸、載帶傳輸、寬帶傳輸基帶傳輸、載帶傳輸、寬帶傳輸n異步傳輸、同步傳輸異步傳輸、同步傳輸n串行傳輸、并行傳輸串行傳輸、并行傳輸n調(diào)頻、調(diào)幅、調(diào)相調(diào)頻、調(diào)幅、調(diào)相載帶傳輸中的數(shù)據(jù)表示方法載帶傳輸中的數(shù)據(jù)表示方法n線路交換、報(bào)文交換、報(bào)文分組交換（虛電路、數(shù)據(jù)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)）報(bào)）數(shù)據(jù)交換方式數(shù)據(jù)交換方式n通信協(xié)議通信協(xié)議u通信通信：信息從一處傳輸?shù)搅硪惶幍倪^(guò)程。一個(gè)通信系統(tǒng)由發(fā)送裝置、信息從一處傳輸?shù)搅硪惶幍倪^(guò)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

3、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。信道傳送給接收裝置。u數(shù)據(jù)信息數(shù)據(jù)信息：具有一定的編碼、格式和字長(zhǎng)的數(shù)字信息。具有一定的編碼、格式和字長(zhǎng)的數(shù)字信息。u傳輸速率傳輸速率：信道在單位時(shí)間內(nèi)傳輸?shù)男畔⒘?，單位：信道在單位時(shí)間內(nèi)傳輸?shù)男畔⒘浚瑔挝唬篵it/su單工單工（Simplex）：）：信息沿單方向傳輸?shù)耐ㄐ欧绞?。信息沿單方向傳輸?shù)耐ㄐ欧绞健半雙工半雙工（Half duplex）：）：信息可以沿著兩個(gè)方向傳輸，但在某一時(shí)刻信息可以沿著兩個(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?。只能沿一個(gè)方向傳輸?shù)耐ㄐ欧绞健全雙工全雙工（Full d

4、uplex）：）：信息可以同時(shí)沿著兩個(gè)方向傳輸?shù)耐ㄐ欧绞?。信息可以同時(shí)沿著兩個(gè)方向傳輸?shù)耐ㄐ欧绞健基帶傳輸基帶傳輸：直接將代表二進(jìn)制信息的脈沖信號(hào)通過(guò)信道進(jìn)行傳輸方式。直接將代表二進(jìn)制信息的脈沖信號(hào)通過(guò)信道進(jìn)行傳輸方式。u載帶傳輸載帶傳輸：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)，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。是為載帶傳輸。u寬帶傳輸寬帶傳輸：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)頻率加以區(qū)別，整個(gè)信道的帶寬為各路載波信號(hào)所

5、分享，實(shí)現(xiàn)多路信號(hào)同時(shí)傳輸。同時(shí)傳輸。u異步傳輸異步傳輸：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。始位和停止位，字符之間的傳輸時(shí)間間隔不確定。u同步傳輸同步傳輸：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)不需啟之內(nèi)不需啟/停標(biāo)志，可以獲得較高的傳輸速度。停標(biāo)志，可以獲得較高的傳輸速度。u串行傳輸串行傳輸：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)陌褬?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?。方式。u并行傳輸并行傳輸：把構(gòu)成數(shù)據(jù)的各個(gè)二進(jìn)

6、制位同時(shí)在信道上進(jìn)行傳輸?shù)陌褬?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?。方式。u調(diào)幅調(diào)幅（AM）/幅移鍵控法（幅移鍵控法（ASK）：）：調(diào)制信號(hào)的振幅變化（高振調(diào)制信號(hào)的振幅變化（高振幅幅/低振幅）以表示二進(jìn)制數(shù)。低振幅）以表示二進(jìn)制數(shù)。u調(diào)頻調(diào)頻（FM）/頻移鍵控法（頻移鍵控法（FSK）：）：調(diào)制信號(hào)的頻率變化（高頻調(diào)制信號(hào)的頻率變化（高頻率率/低頻率）以表示二進(jìn)制數(shù)。低頻率）以表示二進(jìn)制數(shù)。u調(diào)相調(diào)相（PM）/頻移鍵控法（頻移鍵控法（PSK）：）：調(diào)制信號(hào)的相位變化（調(diào)制信號(hào)的相位變化（0相相位位/180相位）以表示二進(jìn)制數(shù)。相位）以表示二進(jìn)制數(shù)。u線路交換線路交換：一種數(shù)據(jù)交換方式

7、，在需要交換數(shù)據(jù)的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間一種數(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）。建立起一條實(shí)際的物理連接（通路）。u存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)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)。間節(jié)點(diǎn)的存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)功能實(shí)現(xiàn)。u報(bào)文交換報(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。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。u報(bào)文分組交換報(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。組。比較靈活。u虛電路虛電路：報(bào)文分組交換時(shí)用到的

8、方法，在發(fā)送前，在兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之報(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(guò)其他節(jié)點(diǎn)時(shí)需排隊(duì)等待轉(zhuǎn)發(fā)。間建立一條邏輯信道。在經(jīng)過(guò)其他節(jié)點(diǎn)時(shí)需排隊(duì)等待轉(zhuǎn)發(fā)。u數(shù)據(jù)報(bào)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)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(wú)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，文編號(hào)，無(wú)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(lái)的順序。接收點(diǎn)可根據(jù)序號(hào)恢復(fù)報(bào)文原來(lái)的順序。u通信協(xié)議通信協(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)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。則。

9、2.1.2 2.1.2 通信介質(zhì)通信介質(zhì) 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)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(jiàn)的通信介質(zhì)有雙絞線、同軸電之間的物理信號(hào)通路。常見(jiàn)的通信介質(zhì)有雙絞線、同軸電纜和光纜三種。纜和光纜三種。n雙絞線雙絞線：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(yè)圖裹金屬箔屏蔽層的信號(hào)線稱為雙絞線，如下頁(yè)圖a所示。所示。n同軸電纜同軸電纜：由內(nèi)導(dǎo)體、用于固定內(nèi)導(dǎo)體的電介質(zhì)絕緣層、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(yè)圖外導(dǎo)體和外

10、絕緣層構(gòu)成。如下頁(yè)圖b所示。所示。 n光纜光纜：光纜的內(nèi)芯是由光纜的內(nèi)芯是由SiO2拉制而成的光導(dǎo)纖維，外面敷拉制而成的光導(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(yè)圖維和絕緣層。如下頁(yè)圖c所示。所示。 a a）雙絞線）雙絞線 b b）同軸電纜）同軸電纜 c c）光纜）光纜 2.1.3 2.1.3 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)一、一、 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是將計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是將地理位置不同地理位置不同，而且，而且具有獨(dú)立功能具有獨(dú)立功能的的多個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，通過(guò)多個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，

11、通過(guò)通信設(shè)備通信設(shè)備和和線路線路將它們連接起來(lái)，將它們連接起來(lái)，由功能完善的由功能完善的網(wǎng)絡(luò)軟件網(wǎng)絡(luò)軟件( (網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、信息交換方式、控制網(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)程序和網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)) )實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源資源( (硬件、軟件、信息硬件、軟件、信息) )共享共享的系統(tǒng)。的系統(tǒng)。 從所覆蓋的地域范圍大小來(lái)分類，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可劃分從所覆蓋的地域范圍大小來(lái)分類，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可劃分為為遠(yuǎn)程網(wǎng)遠(yuǎn)程網(wǎng)、局域網(wǎng)局域網(wǎng)和和分布式多處理機(jī)分布式多處理機(jī)三類。遠(yuǎn)程網(wǎng)的傳輸三類。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)

12、，而局域網(wǎng)的傳輸距離介于兩者之間，約幾百米幾米以內(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。到幾千米。二、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)二、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò) 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)就是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)結(jié)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。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)算其中方框代表網(wǎng)絡(luò)中的計(jì)算機(jī)，又稱機(jī)，又稱主機(jī)主機(jī)；圓圈代表主機(jī)與；圓圈代表主機(jī)與通信線路之間的接口，又稱通信線路之間的接口，又稱節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)；節(jié)點(diǎn)之間的通信線路稱為節(jié)點(diǎn)之間的通信線路稱為通信鏈通信鏈路路。通常把節(jié)點(diǎn)和通信鏈路的集。通常把節(jié)點(diǎn)和通信鏈路的集合

13、統(tǒng)稱為合統(tǒng)稱為通信子網(wǎng)通信子網(wǎng)，而把所有主，而把所有主機(jī)統(tǒng)稱為機(jī)統(tǒng)稱為資源子網(wǎng)資源子網(wǎng)。1. 1. 通信子網(wǎng)的特征通信子網(wǎng)的特征n通信子網(wǎng)具有自己的通信子網(wǎng)具有自己的地址結(jié)構(gòu)地址結(jié)構(gòu)。n通信子網(wǎng)相連可以采用自己的專用通信子網(wǎng)相連可以采用自己的專用通信協(xié)議通信協(xié)議。n一個(gè)通信子網(wǎng)可以通過(guò)一個(gè)通信子網(wǎng)可以通過(guò)接口接口與其他網(wǎng)絡(luò)相連，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。實(shí)現(xiàn)不同網(wǎng)絡(luò)上的設(shè)備相互通信。通信子網(wǎng)分為通信子網(wǎng)分為點(diǎn)對(duì)點(diǎn)子網(wǎng)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)子網(wǎng)和和廣播子網(wǎng)廣播子網(wǎng)兩種。兩種。 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)子網(wǎng)的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)子網(wǎng)的特點(diǎn)特點(diǎn)：每一條通信鏈路只連接一對(duì)節(jié)點(diǎn)每一條通信鏈路只連接一對(duì)節(jié)點(diǎn)。點(diǎn)對(duì)點(diǎn)子網(wǎng)又稱點(diǎn)對(duì)點(diǎn)子網(wǎng)

14、又稱存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)子網(wǎng)存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)子網(wǎng)。點(diǎn)對(duì)點(diǎn)子網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)主。點(diǎn)對(duì)點(diǎn)子網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)主要有要有全連接全連接、星形連接星形連接、環(huán)形連接環(huán)形連接、樹(shù)形連接樹(shù)形連接以及以及不規(guī)則不規(guī)則連接連接等形式，如下圖所示。等形式，如下圖所示。 2. 2. 通信子網(wǎng)通信子網(wǎng) 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)子網(wǎng)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)子網(wǎng)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)子網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)子網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 廣播子網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)廣播子網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 3. 3. 通信子網(wǎng)通信子網(wǎng) 廣播子網(wǎng)廣播子網(wǎng) 廣播子網(wǎng)的廣播子網(wǎng)的特點(diǎn)特點(diǎn)：所有節(jié)點(diǎn)共享單一的通信媒體，任：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(guò)中間節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)

15、接，又稱需經(jīng)過(guò)中間節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)接，又稱多點(diǎn)共享多點(diǎn)共享。廣播子網(wǎng)有。廣播子網(wǎng)有無(wú)線無(wú)線和和有線有線兩種傳播方式。其中兩種傳播方式。其中總線網(wǎng)總線網(wǎng)和和環(huán)形總線網(wǎng)環(huán)形總線網(wǎng)是有線廣是有線廣播子網(wǎng)的常見(jiàn)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，如下圖所示。播子網(wǎng)的常見(jiàn)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、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。環(huán)形和總線型。n星形星形：中央節(jié)點(diǎn)構(gòu)造復(fù)雜，可靠性較低。：中央節(jié)點(diǎn)構(gòu)造復(fù)雜，可靠性較低。n環(huán)形環(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：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。多會(huì)影響通信速度，另外

16、環(huán)是封閉的，不便于擴(kuò)充。n總線型總線型：在某一時(shí)刻網(wǎng)絡(luò)中只能有一個(gè)信息正在傳輸。：在某一時(shí)刻網(wǎng)絡(luò)中只能有一個(gè)信息正在傳輸。對(duì)總線的電氣性能要求很高，通信距離不能太長(zhǎng)。結(jié)對(duì)總線的電氣性能要求很高，通信距離不能太長(zhǎng)。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于擴(kuò)充。構(gòu)簡(jiǎn)單，便于擴(kuò)充。三、不同網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)三、不同網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn) 2.1.4 2.1.4 通信控制方式通信控制方式1.差錯(cuò)控制差錯(cuò)控制n對(duì)干擾可能造成的傳輸錯(cuò)誤進(jìn)行檢錯(cuò)和糾錯(cuò)統(tǒng)稱為對(duì)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)差錯(cuò)控制控制。n傳輸錯(cuò)誤包括傳輸錯(cuò)誤包括突發(fā)錯(cuò)誤和隨機(jī)錯(cuò)誤。突發(fā)錯(cuò)誤和隨機(jī)錯(cuò)誤。突發(fā)錯(cuò)誤突發(fā)錯(cuò)誤由突發(fā)噪由突發(fā)噪聲引起，特征是誤碼連續(xù)成片出現(xiàn)

17、。聲引起，特征是誤碼連續(xù)成片出現(xiàn)。隨機(jī)錯(cuò)誤隨機(jī)錯(cuò)誤由隨機(jī)噪由隨機(jī)噪聲引起，特征是誤碼與其前后的代碼是否出錯(cuò)無(wú)關(guān)。聲引起，特征是誤碼與其前后的代碼是否出錯(cuò)無(wú)關(guān)。n可靠性指標(biāo)：可靠性指標(biāo)：誤碼率誤碼率=出錯(cuò)的碼元數(shù)出錯(cuò)的碼元數(shù)/傳輸?shù)目偞a元數(shù)傳輸?shù)目偞a元數(shù)n在集散控制系統(tǒng)中常用每年出現(xiàn)誤碼的次數(shù)表示在集散控制系統(tǒng)中常用每年出現(xiàn)誤碼的次數(shù)表示（0.014次次/年）年）2.鏈路控制鏈路控制即對(duì)網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點(diǎn)鏈路使用權(quán)的調(diào)配。即對(duì)網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點(diǎn)鏈路使用權(quán)的調(diào)配。分為分為 集中式集中式（星形）（星形） 和和 分散式分散式（環(huán)形、總線型）。（環(huán)形、總線型）。2.2 DCS2.2 DCS的網(wǎng)絡(luò)存取控制技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)存

18、取控制技術(shù) 在在DCSDCS中，常用的存取訪問(wèn)控制技術(shù)有：中，常用的存取訪問(wèn)控制技術(shù)有： 1.1.輪詢輪詢(Poll)(Poll) 2. 2.令牌傳送令牌傳送(Token Passing)(Token Passing) 3. 3.帶有沖突檢測(cè)的載波監(jiān)聽(tīng)多路存取帶有沖突檢測(cè)的載波監(jiān)聽(tīng)多路存取 (Carrier Sense Multiple Access with(Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection Collision Detection，CSMA/CD)CSMA/CD)2.2.1 2.2.1 輪詢輪詢(Poll) (Pol

19、l) 輪詢主要適用于集中控制的網(wǎng)絡(luò)（如星形網(wǎng)、樹(shù)形網(wǎng)和有總輪詢主要適用于集中控制的網(wǎng)絡(luò)（如星形網(wǎng)、樹(shù)形網(wǎng)和有總線控制器的總線網(wǎng)），在線控制器的總線網(wǎng)），在DCSDCS中稱為中稱為1 1對(duì)對(duì)n n的控制方式的控制方式。 它是由主站（或總線控制器）向其他站（節(jié)點(diǎn)）逐個(gè)查詢，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。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(guò)程。下圖表示輪詢的工作過(guò)程。

20、輪詢的輪詢的優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)分配情況可以預(yù)先確定；是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)分配情況可以預(yù)先確定；它的它的缺點(diǎn)缺點(diǎn)是訪問(wèn)速度慢，效率低，等待時(shí)間很長(zhǎng)，是訪問(wèn)速度慢，效率低，等待時(shí)間很長(zhǎng)，CPUCPU利用率不利用率不高，可靠性差等。高，可靠性差等。輪詢工作過(guò)程輪詢工作過(guò)程 2.2.2 2.2.2 令牌傳送令牌傳送(Token Passing)(Token Passing) 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)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)。在采用廣播方式的的總線網(wǎng)。在采用廣播方式的DCSDCS中稱為中稱為n n對(duì)對(duì)n n的控制方式的控制方式。它是由環(huán)上

21、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。該信息的。該令牌有閑、忙兩種狀態(tài)令牌有閑、忙兩種狀態(tài)。下頁(yè)圖歸納了上述令牌。下頁(yè)圖歸納了上述令牌傳送的工作過(guò)程。傳送的工作過(guò)程。 令牌傳送的令牌傳送的優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)是不需要網(wǎng)絡(luò)控制器，網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)分配情是不需要網(wǎng)絡(luò)控制器，網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)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)；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)缺點(diǎn)是是當(dāng)令牌丟失或信息包在環(huán)上無(wú)限制地循環(huán)時(shí)，必須由指定的當(dāng)令牌丟失或信息包在環(huán)上無(wú)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?。監(jiān)視節(jié)點(diǎn)向網(wǎng)絡(luò)中注

22、入一個(gè)新令牌或?qū)⑿畔废?a) b) c) d) a) b) c) d) 令牌傳送的工作原理令牌傳送的工作原理在令牌環(huán)網(wǎng)中有一個(gè)令牌在令牌環(huán)網(wǎng)中有一個(gè)令牌(Token)(Token)沿著環(huán)形總線在入網(wǎng)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

23、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(duì)所有入網(wǎng)計(jì)算機(jī)而言，訪問(wèn)按順序依次傳遞的，因此對(duì)所有入網(wǎng)計(jì)算機(jī)而言，訪問(wèn)權(quán)是公平的。權(quán)是公平的。 令牌在工作中有令牌在工作中有“閑閑”和和“忙忙”兩種狀態(tài)。兩種狀態(tài)?！伴e閑”表示令牌沒(méi)有被占用，即網(wǎng)中沒(méi)有計(jì)算機(jī)在傳送信息；表示令牌沒(méi)有被占用，即網(wǎng)中沒(méi)有計(jì)算機(jī)在傳送信息；“忙忙”表示令牌已被占用，即網(wǎng)中有信息正在傳送。希表示令牌已被占用，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(cè)到望傳送數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)必須首先檢測(cè)到“閑閑”令牌，將它令牌，將它置為置為“忙忙”的狀

24、態(tài)，然后在該令牌后面?zhèn)魉蛿?shù)據(jù)。當(dāng)所的狀態(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，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，令牌被重新置為令牌被重新置為“閑閑”。 2.2.3 2.2.3 帶有沖突檢測(cè)的載波偵聽(tīng)多路訪帶有沖突檢測(cè)的載波偵聽(tīng)多路訪問(wèn)問(wèn)(CSMA/CD)(CSMA/CD) 帶有沖突檢測(cè)的載波偵聽(tīng)多帶有沖突檢測(cè)的載波偵聽(tīng)多路訪問(wèn)技術(shù)適用于總線網(wǎng)。由于路訪問(wèn)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，為防止信息在傳播式的傳輸線，為防止信息在傳輸線上發(fā)生輸線上發(fā)生“碰撞碰撞”的情況，可的情況，可以

25、采用以采用“先聽(tīng)后講，邊講邊聽(tīng)先聽(tīng)后講，邊講邊聽(tīng)”的 辦 法 ， 即的 辦 法 ， 即 C S M A / C DC S M A / C D 技 術(shù) 。技 術(shù) 。CSMA/CDCSMA/CD工作原理如右圖所示。工作原理如右圖所示。 這種方法的這種方法的優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)是網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易實(shí)現(xiàn)，可靠性高，允許簡(jiǎn)單，易實(shí)現(xiàn)，可靠性高，允許節(jié)點(diǎn)迅速地訪問(wèn)通信網(wǎng)絡(luò)；它的節(jié)點(diǎn)迅速地訪問(wèn)通信網(wǎng)絡(luò)；它的缺點(diǎn)缺點(diǎn)是通信響應(yīng)時(shí)間不確定，如是通信響應(yīng)時(shí)間不確定，如果網(wǎng)絡(luò)分布區(qū)域較廣，則通信效果網(wǎng)絡(luò)分布區(qū)域較廣，則通信效率會(huì)降低。率會(huì)降低。CSMA/CDCSMA/CD工作原理工作原理 CSMA/CD CSMA/CD

26、是是carrier sense multiple access/ carrier sense multiple access/ collision detectedcollision detected的縮寫，可把它翻成的縮寫，可把它翻成“載波偵察聽(tīng)多載波偵察聽(tīng)多路訪問(wèn)路訪問(wèn)/ /沖突檢測(cè)沖突檢測(cè)”，或，或“帶有沖突檢測(cè)的載波偵聽(tīng)多路訪帶有沖突檢測(cè)的載波偵聽(tīng)多路訪問(wèn)問(wèn)”。所謂。所謂載波偵聽(tīng)載波偵聽(tīng)（carriercarrier sensesense），意思是網(wǎng)絡(luò)上各），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(tīng)總線上有沒(méi)有數(shù)據(jù)傳輸。個(gè)工作站在發(fā)送數(shù)據(jù)前都要偵聽(tīng)總線上有沒(méi)有數(shù)據(jù)傳輸。若有數(shù)據(jù)傳輸（

27、稱總線為忙），則不發(fā)送數(shù)據(jù)；若無(wú)數(shù)據(jù)若有數(shù)據(jù)傳輸（稱總線為忙），則不發(fā)送數(shù)據(jù)；若無(wú)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)。所謂多路多路訪問(wèn)訪問(wèn)（multiple access)multiple access)，意思是網(wǎng)絡(luò)上所有工作站收發(fā)，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。所謂沖突沖突（collisioncollision），意思是若網(wǎng)上有兩個(gè)或兩個(gè)以上工作），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)工站同時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)，

28、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)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(guò)程中還要不停地檢測(cè)自己發(fā)送的數(shù)據(jù)，有沒(méi)有在傳輸據(jù)過(guò)程中還要不停地檢測(cè)自己發(fā)送的數(shù)據(jù)，有沒(méi)有在傳輸過(guò)程中與其它工作站的數(shù)據(jù)發(fā)生沖突，這就是過(guò)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(cè)沖突檢測(cè)（collisioncollision detecteddetected）。）。nCSNM/CDCSNM/CD媒體訪問(wèn)控制方法的工作原理，可以概括如下：媒體訪問(wèn)控制方法的

29、工作原理，可以概括如下：先聽(tīng)后說(shuō)，邊聽(tīng)邊說(shuō)；一旦沖突，立即停說(shuō)；等待時(shí)機(jī)，先聽(tīng)后說(shuō)，邊聽(tīng)邊說(shuō)；一旦沖突，立即停說(shuō)；等待時(shí)機(jī)，然后再說(shuō)；然后再說(shuō)； 聽(tīng)，即監(jiān)聽(tīng)、檢測(cè)；說(shuō)，即發(fā)送數(shù)據(jù)。聽(tīng)，即監(jiān)聽(tīng)、檢測(cè)；說(shuō)，即發(fā)送數(shù)據(jù)。n上面幾句是說(shuō)在發(fā)送數(shù)據(jù)前，先監(jiān)聽(tīng)總線是否空閑。若上面幾句是說(shuō)在發(fā)送數(shù)據(jù)前，先監(jiān)聽(tīng)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)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(guò)程中，工作站邊發(fā)送邊檢送到總線上。在發(fā)送數(shù)據(jù)的過(guò)程中，工作站邊發(fā)送邊檢測(cè)總線，是否自己發(fā)送的數(shù)據(jù)有沖突。若無(wú)沖突則繼續(xù)測(cè)總線，是否自己發(fā)送的數(shù)據(jù)有沖突。若無(wú)沖突則繼續(xù)

30、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)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)沖突的據(jù)，但是要發(fā)送一個(gè)加強(qiáng)沖突的JAMJAM信號(hào)，以便使網(wǎng)絡(luò)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)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)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)。完的數(shù)據(jù)。 ncsma/cdcsma/cd是用于半雙工模式下的，這種模式下才有發(fā)生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。碰撞的可能。2.3 DCS中的網(wǎng)絡(luò)通信中的網(wǎng)絡(luò)通信2.3.1 DCS

31、中通信的特點(diǎn)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)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)設(shè)計(jì)的思想2. OSI參考模型：七層參考模型：七層3. PROWAY（工業(yè)過(guò)程控制用數(shù)據(jù)公路標(biāo)準(zhǔn)）（工業(yè)過(guò)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）（制造自動(dòng)化協(xié)議）2.3.3 現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)2.3.4 現(xiàn)場(chǎng)總線通信協(xié)議現(xiàn)場(chǎng)總線通信協(xié)議2.3.1 DCS2.3.1 DCS中通信的特點(diǎn)中通信的特點(diǎn) DCS DCS的通信網(wǎng)絡(luò)將工程師站、操作員站、現(xiàn)場(chǎng)的通信網(wǎng)絡(luò)將工程師站、操作員站、現(xiàn)場(chǎng)控制站連接起來(lái)，以達(dá)到危險(xiǎn)分散、控制功能分控制站連接起來(lái)，以達(dá)到危險(xiǎn)分散、控

32、制功能分散、顯示與管理集中的工業(yè)控制目的，因此，它散、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)：特點(diǎn)：n實(shí)時(shí)響應(yīng)能力實(shí)時(shí)響應(yīng)能力 高可靠性高可靠性n適應(yīng)惡劣的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境適應(yīng)惡劣的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境 分層結(jié)構(gòu)分層結(jié)構(gòu)2.3.2 2.3.2 網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)1. 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)設(shè)計(jì)的思想 網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的主要目的是解決網(wǎng)絡(luò)的邏輯主要目的是解決網(wǎng)絡(luò)的邏輯結(jié)構(gòu)和功能劃分問(wèn)題結(jié)構(gòu)和功能劃分問(wèn)題，也就是用層次清晰的結(jié)構(gòu)，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

33、若干個(gè)層化設(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)。信的方法和結(jié)構(gòu)。 網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)只是網(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)從功能上描述計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)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，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(wèn)題。網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)是抽象的。何實(shí)現(xiàn)問(wèn)題。網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)是抽象的。 下層將功能封裝起來(lái)通過(guò)一個(gè)統(tǒng)一的接口提下層將功能封裝起來(lái)通過(guò)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?/p>

34、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(wèn)題了。如數(shù)據(jù)鏈路層的幀傳輸就同而分別考慮問(wèn)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）不用考慮不同物理層介質(zhì)的比特率（即傳輸速率）不同的問(wèn)題，網(wǎng)絡(luò)層的包傳輸同樣不會(huì)考慮鏈路不同的問(wèn)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(wèn)題層的幀結(jié)構(gòu)不同問(wèn)題上層是通過(guò)直接調(diào)用已上層是通過(guò)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。編程中的接口思想類似。（1）分層的作用）分層的作用（a）功能分工的原則）功能分工的原則 （b）隔離穩(wěn)定的原則）隔離穩(wěn)定的

35、原則 （c）分支擴(kuò)張的原則）分支擴(kuò)張的原則 （d）方便實(shí)現(xiàn)的原則）方便實(shí)現(xiàn)的原則 （2）分層的原則）分層的原則（3）網(wǎng)絡(luò)協(xié)議）網(wǎng)絡(luò)協(xié)議n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(lái)許多困難。所以，必須有一件和軟件上的差異給通信帶來(lái)許多困難。所以，必須有一套使網(wǎng)絡(luò)全體套使網(wǎng)絡(luò)全體“成員成員”共同遵守的共同遵守的“約定約定”，以便實(shí)現(xiàn)彼，以便實(shí)現(xiàn)彼此通信和共享資源，這就是人們常說(shuō)的此通信和共享資源，這就是人們常說(shuō)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。n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，它定義了協(xié)議指連網(wǎng)和通信技術(shù)中正式規(guī)定的技

36、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(guò)程。協(xié)議規(guī)定了網(wǎng)絡(luò)中數(shù)數(shù)據(jù)發(fā)送和接收工作中必經(jīng)的過(guò)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，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。這些相互配合。這些約定和規(guī)則的集合稱為協(xié)議約定和規(guī)則的集合稱為協(xié)議。n協(xié)議由語(yǔ)義、語(yǔ)法、時(shí)序三部分組成。協(xié)議由語(yǔ)義、語(yǔ)法、時(shí)序三部分組成。n語(yǔ)義（語(yǔ)義（Syntax）是對(duì)協(xié)議

37、元素的含義進(jìn)行解釋，是對(duì)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(yǔ)義是不同。不同的協(xié)議元素所規(guī)定的語(yǔ)義是不同。n語(yǔ)法（語(yǔ)法（Semantics）是指數(shù)據(jù)與控制信息的結(jié)構(gòu)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。信號(hào)電平等。n時(shí)序（時(shí)序（Timing）是對(duì)事件實(shí)現(xiàn)順序的詳細(xì)說(shuō)明，是對(duì)事件實(shí)現(xiàn)順序的詳細(xì)說(shuō)明，指出事件的順序以及速度匹配。指出事件的順序以及速度匹配。（4）網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的組成）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）工業(yè)網(wǎng)絡(luò)中常用的通信協(xié)議（分層方式）n開(kāi)放系統(tǒng)互連參考模型開(kāi)放系統(tǒng)互連參考模型(

38、The Reference Model of Open System Interconnection，OSI）nIEEE 802標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)n制造業(yè)自動(dòng)化通信協(xié)議制造業(yè)自動(dòng)化通信協(xié)議(Manufactured Automation Protocol，MAP) n過(guò)程數(shù)據(jù)高速公路協(xié)議過(guò)程數(shù)據(jù)高速公路協(xié)議(Process Data HiWay：PROWAY) 小結(jié)：計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)分成很多層，每一小結(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)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)

39、傳輸，我們稱之為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(jiǎn)單地說(shuō)，網(wǎng)絡(luò)分成多層，每層接口服務(wù)。簡(jiǎn)單地說(shuō)，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)。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)議的集合稱為我們將這種層和協(xié)議的集合稱為網(wǎng)絡(luò)的體系網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)。 2 2OSIOSI參考模型參考模型n關(guān)于網(wǎng)絡(luò)體系模型，國(guó)際上不同的組織提出關(guān)于網(wǎng)絡(luò)體系模型，國(guó)際上不同的組織提出了許多的模型，其中國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（了許多的模型，其中國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISOISO，International Standard OrganizationInternational Stand

40、ard Organization）提）提出的開(kāi)放系統(tǒng)互聯(lián)（出的開(kāi)放系統(tǒng)互聯(lián)（OSIOSI，Open Systems Open Systems InterconnectionInterconnection）模型最為著名，它的開(kāi)放）模型最為著名，它的開(kāi)放性使得任何兩臺(tái)遵守性使得任何兩臺(tái)遵守OSIOSI參考模型和有關(guān)協(xié)議參考模型和有關(guān)協(xié)議的系統(tǒng)都可以進(jìn)行連接。的系統(tǒng)都可以進(jìn)行連接。OSIOSI參考模型將整個(gè)參考模型將整個(gè)網(wǎng)絡(luò)通信的功能劃分為網(wǎng)絡(luò)通信的功能劃分為七個(gè)層次七個(gè)層次。 OSI將計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)分為相對(duì)獨(dú)將計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)分為相對(duì)獨(dú)立的七層：立的七層：應(yīng)用層、表示層、會(huì)話層、傳應(yīng)用層、表

41、示層、會(huì)話層、傳輸層、網(wǎng)絡(luò)層、鏈路層、物理層輸層、網(wǎng)絡(luò)層、鏈路層、物理層。 （P28/表表2-2/圖圖2-5） 這樣，一個(gè)復(fù)雜而龐大的問(wèn)題就簡(jiǎn)化為這樣，一個(gè)復(fù)雜而龐大的問(wèn)題就簡(jiǎn)化為了幾個(gè)易研究、處理的相對(duì)獨(dú)立的局部問(wèn)了幾個(gè)易研究、處理的相對(duì)獨(dú)立的局部問(wèn)題。題。 2 2OSIOSI參考模型層次的劃分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application layerA6表示層presentation layerP5會(huì)話層session layerS4傳輸層transport layerT3網(wǎng)絡(luò)層network layerN2數(shù)據(jù)鏈路層data Link layerDL1

42、物理層physical layerPHOSI OSI 七層模型示意圖七層模型示意圖nL7，應(yīng)用層，應(yīng)用層。系統(tǒng)與用戶之間的接口，包括：文件傳送訪問(wèn)系統(tǒng)與用戶之間的接口，包括：文件傳送訪問(wèn)和管理和管理FTAM、虛擬終端虛擬終端VT、事務(wù)處理事務(wù)處理TP、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫(kù)訪遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)問(wèn)RDA、制造報(bào)文規(guī)范制造報(bào)文規(guī)范MMS、目錄服務(wù)目錄服務(wù)DS等協(xié)議。等協(xié)議。nL6，表示層，表示層。負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的壓縮負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的壓縮/解壓縮、加密解壓縮、加密/解密、不同系解密、不同系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換。統(tǒng)之間數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換。nL5，會(huì)話層，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)用在兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間建立端連接。為端系

43、統(tǒng)的應(yīng)用程序之間提供了對(duì)話控制機(jī)制。此服務(wù)包括建立連接是以全程序之間提供了對(duì)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中處理雙中處理雙工方式。工方式。各層的核心功能各層的核心功能nL4，傳輸層，傳輸層。常規(guī)數(shù)據(jù)遞送面向連接或無(wú)連接。為會(huì)話層常規(guī)數(shù)據(jù)遞送面向連接或無(wú)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。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正確的傳輸消

44、息消息（也叫作（也叫作報(bào)文報(bào)文）。）。nL3，網(wǎng)絡(luò)層，網(wǎng)絡(luò)層。本層通過(guò)尋址來(lái)建立兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的連接，為本層通過(guò)尋址來(lái)建立兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的連接，為源端的運(yùn)輸層送來(lái)的分組，選擇合適的路由和交換節(jié)點(diǎn)，正確源端的運(yùn)輸層送來(lái)的分組，選擇合適的路由和交換節(jié)點(diǎn)，正確無(wú)誤地按照地址傳送給目的端的運(yùn)輸層。它包括通過(guò)互連網(wǎng)絡(luò)無(wú)誤地按照地址傳送給目的端的運(yùn)輸層。它包括通過(guò)互連網(wǎng)絡(luò)來(lái)路由和中繼數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)單元是來(lái)路由和中繼數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)單元是分組分組（也叫作（也叫作包包）。）。nL2，數(shù)據(jù)鏈路層，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

45、有可能出物理層，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(wú)差錯(cuò)的數(shù)據(jù)傳輸。本層指定拓差錯(cuò)的物理連接上，進(jìn)行幾乎無(wú)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)單元是撲結(jié)構(gòu)并提供硬件尋址，數(shù)據(jù)單元是幀幀。nL1，物理層，物理層。處于處于OSI參考模型的最底層。主要功能是利用物參考模型的最底層。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)單元是流。數(shù)據(jù)單元是比特比特。OSI環(huán)境中數(shù)據(jù)的傳輸過(guò)程環(huán)境中數(shù)據(jù)的傳輸過(guò)程各層共有功能各層共有功能n封裝過(guò)程封裝過(guò)程n分段存儲(chǔ)分段存儲(chǔ)n

46、連接建立連接建立n流量控制流量控制n差錯(cuò)控制差錯(cuò)控制n多路復(fù)用多路復(fù)用n分三層：鏈路控制層（分三層：鏈路控制層（PLC）、媒體）、媒體存取控制層（存取控制層（MAC）和物理接受發(fā)送）和物理接受發(fā)送層（層（PHY）n具有控制實(shí)時(shí)性，滿足供應(yīng)過(guò)程控制具有控制實(shí)時(shí)性，滿足供應(yīng)過(guò)程控制的要求。的要求。3 3PROWAYPROWAY（工業(yè)過(guò)程控制用數(shù)據(jù)公路標(biāo)準(zhǔn)）（工業(yè)過(guò)程控制用數(shù)據(jù)公路標(biāo)準(zhǔn)） n分三種結(jié)構(gòu)：分三種結(jié)構(gòu)：全全MAP、小、小MAP和和增強(qiáng)性能結(jié)增強(qiáng)性能結(jié)構(gòu)構(gòu)MAP。n全全MAP：七層，參照：七層，參照OSI參考模型參考模型n小小MAP：三層，物理層、鏈路層及應(yīng)用層。：三層，物理層、鏈路層及應(yīng)

47、用層。有較好的實(shí)時(shí)響應(yīng)，廣泛應(yīng)用于實(shí)際有較好的實(shí)時(shí)響應(yīng)，廣泛應(yīng)用于實(shí)際DCS的的現(xiàn)場(chǎng)控制級(jí)和操作員級(jí)的通信系統(tǒng)中?，F(xiàn)場(chǎng)控制級(jí)和操作員級(jí)的通信系統(tǒng)中。n增強(qiáng)性能結(jié)構(gòu)增強(qiáng)性能結(jié)構(gòu)MAP：介于上述二者之間。：介于上述二者之間。4 4MAPMAP（制造自動(dòng)化協(xié)議）（制造自動(dòng)化協(xié)議） 2.3.3 2.3.3 現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)n現(xiàn)場(chǎng)總線的標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)分層采用了現(xiàn)場(chǎng)總線的標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)分層采用了OSI模模型的第一、二和第七層，并把第二層和型的第一、二和第七層，并把第二層和第七層合并為通信棧。第七層合并為通信棧。n較新技術(shù)，代表不同利益集團(tuán)，產(chǎn)生多較新技術(shù)，代表不同利益集團(tuán)，產(chǎn)生多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)個(gè)標(biāo)準(zhǔn)n現(xiàn)場(chǎng)總線電纜的標(biāo)

48、準(zhǔn)現(xiàn)場(chǎng)總線電纜的標(biāo)準(zhǔn)（33頁(yè)表頁(yè)表2-4）2.3.4 2.3.4 現(xiàn)場(chǎng)總線通信協(xié)議現(xiàn)場(chǎng)總線通信協(xié)議n不同總線類型對(duì)應(yīng)不同通信協(xié)議不同總線類型對(duì)應(yīng)不同通信協(xié)議nProfibus、FF總線、總線、CAN總線、總線、LonWorks總線、總線、ControlNet、DeviceNetn第五章講第五章講n物理層和數(shù)據(jù)鏈路層物理層和數(shù)據(jù)鏈路層以太網(wǎng)以太網(wǎng)n局域網(wǎng)局域網(wǎng)IEEE802n網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層IPn傳輸層傳輸層TCP2.4 2.4 集散控制系統(tǒng)中應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議集散控制系統(tǒng)中應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議n以太網(wǎng)以太網(wǎng)(Ethernet)(Ethernet)。指的是由。指的是由XeroxXerox公司創(chuàng)建并由公司創(chuàng)建并

49、由Xerox,IntelXerox,Intel和和DECDEC公司聯(lián)合開(kāi)發(fā)的基帶局域網(wǎng)規(guī)范。公司聯(lián)合開(kāi)發(fā)的基帶局域網(wǎng)規(guī)范。以太網(wǎng)絡(luò)使用以太網(wǎng)絡(luò)使用CSMA/CD(CSMA/CD(載波監(jiān)聽(tīng)多路訪問(wèn)及沖突檢載波監(jiān)聽(tīng)多路訪問(wèn)及沖突檢測(cè)技術(shù)測(cè)技術(shù)) )技術(shù)，并以技術(shù)，并以10M/S10M/S的速率運(yùn)行在多種類型的的速率運(yùn)行在多種類型的電纜上。以太網(wǎng)與電纜上。以太網(wǎng)與IEEE802IEEE8023 3系列標(biāo)準(zhǔn)相類似。系列標(biāo)準(zhǔn)相類似。 n它不是一種具體的網(wǎng)絡(luò)，是一種技術(shù)規(guī)范它不是一種具體的網(wǎng)絡(luò)，是一種技術(shù)規(guī)范。 n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)

50、。該標(biāo)準(zhǔn)定義了在局域網(wǎng)（標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)定義了在局域網(wǎng)（LANLAN）中采用的電纜）中采用的電纜類型和信號(hào)處理方法類型和信號(hào)處理方法。 2.4.1 2.4.1 以太網(wǎng)以太網(wǎng)以太網(wǎng)插頭以太網(wǎng)插頭 RJ45RJ45接口通常用于數(shù)據(jù)傳輸，最常見(jiàn)的應(yīng)用為網(wǎng)卡接口通常用于數(shù)據(jù)傳輸，最常見(jiàn)的應(yīng)用為網(wǎng)卡接口。接口。 RJ45是各種不同接頭的一種類型（例如：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(guò)它是電話上用的），也是接頭的一種類型，不過(guò)它是電話上用的），10 100base tx RJ45接口是常用的以太網(wǎng)接口，接口是常用的以太網(wǎng)接口，支持支持10兆和兆和100兆自適應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)連接速度兆自

51、適應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)連接速度.2.4.2 2.4.2 常用物理層標(biāo)準(zhǔn)接口常用物理層標(biāo)準(zhǔn)接口nRS-232CRS-232C（PCPC機(jī)常用、串口）機(jī)常用、串口）nRS-449RS-449（是（是RS232RS232的后繼的后繼, ,它允許更長(zhǎng)的它允許更長(zhǎng)的電纜距離）電纜距離）nRS-485RS-485（RS-485RS-485接口具有良好的抗噪聲接口具有良好的抗噪聲干擾性，長(zhǎng)的傳輸距離和多站能力等優(yōu)干擾性，長(zhǎng)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)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)(Ele

52、ctronic Industries Association，EIA) 所制定的一種串行物理接口標(biāo)準(zhǔn)。所制定的一種串行物理接口標(biāo)準(zhǔn)。RS是英文是英文“Recommended Standard推薦標(biāo)準(zhǔn)推薦標(biāo)準(zhǔn)”的縮寫，的縮寫，232為為標(biāo)識(shí)號(hào)標(biāo)識(shí)號(hào)，C表示修改次數(shù)。通常表示修改次數(shù)。通常 RS-232 接口以接口以9個(gè)引腳個(gè)引腳 (DB-9) 或是或是25個(gè)引腳個(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)有兩的型態(tài)出現(xiàn)，一般個(gè)人計(jì)算機(jī)上會(huì)有兩組組 RS-232 接口，分別稱為接口，分別稱為 COM1 和和 COM2。RS-232-C總線標(biāo)總線標(biāo)準(zhǔn)設(shè)有準(zhǔn)設(shè)有25條信號(hào)線，包括一個(gè)主通道和

53、一個(gè)輔助通道。條信號(hào)線，包括一個(gè)主通道和一個(gè)輔助通道。 nIEEE（Institute Of Electrical and Electronics Engineers）電氣和電子工程師協(xié)會(huì)電氣和電子工程師協(xié)會(huì)nIEEE802局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)n與與IEEE802有關(guān)的其它網(wǎng)絡(luò)協(xié)議有關(guān)的其它網(wǎng)絡(luò)協(xié)議 uIEEE 802.1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(cè)量。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(cè)量。 uIEEE 802.2邏輯鏈路控制邏輯鏈路控制LLC。 uIEEE 802.4令牌總線網(wǎng)令牌總線網(wǎng) uIEEE 802.5令牌環(huán)形網(wǎng)令牌環(huán)形網(wǎng)uIEEE 802.6城域網(wǎng)城域

54、網(wǎng)uIEEE 802.11無(wú)線局域網(wǎng)無(wú)線局域網(wǎng)2.4.3 IEEE2.4.3 IEEE協(xié)議族協(xié)議族2.4.4 TCP/IP2.4.4 TCP/IPn網(wǎng)際通信協(xié)議（網(wǎng)際通信協(xié)議（Internet ProtocolIP）/傳輸控制協(xié)議傳輸控制協(xié)議（Transmission Control ProtocolTCP）nTCP/IP是用于計(jì)算機(jī)通信的一組協(xié)議，我們通常稱它為是用于計(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。包括協(xié)議族。包括TCP、IP、UDP、ICMP、RIP、TELNETFTP、SMTP、ARP、TFTP等許多協(xié)議。等許多協(xié)議。nIP(Internetworking Pro

55、tocol)網(wǎng)間網(wǎng)協(xié)議網(wǎng)間網(wǎng)協(xié)議nUDP(User Datagram Protocol)用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議nICMP(Internet Control Message Protocol)互聯(lián)網(wǎng)控制信息協(xié)議互聯(lián)網(wǎng)控制信息協(xié)議nSMTP(Simple Mail Transfer Protocol)簡(jiǎn)單郵件傳輸協(xié)議簡(jiǎn)單郵件傳輸協(xié)議nSNMP(Simple Network manage Protocol)簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議nFTP(File Transfer Protocol)文件傳輸協(xié)議文件傳輸協(xié)議nARP(Address Resolation Protocol)地址解析協(xié)議地址解析協(xié)議從協(xié)議分層模型方面來(lái)講，從協(xié)議分層模型方面來(lái)講，TCP/IPTCP/IP由四個(gè)層次組成：網(wǎng)絡(luò)接口