七章节分散型测控网络技术.ppt
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1、第七章 分散型测控网络技术 主讲人:朱云芳 1 1 第七章 分散型测控网络技术 数据通信技术 基本概念 两种通讯方式: 并行通讯:数据的各位同时传送,传送速度 高,距离短。 串行通讯:数据一位一位顺序传送,传送速 度低,传送距离长,几十至几千米。 2 2 串行通讯分为两种传送方式: 异步传送:依靠标志位进行通讯控制,一次 只传送一个字节。 同步传送:依靠时针进 行通讯可控制,一 次传送大量字节。 3 3 四种数字编码方式: 不归零码:码元间没有间隔,很难判定一 位的结束与另一位的开始,同步困难。 归零码:每一位中间有一个跳变,作为同 步时钟及数据。又称自同步编码。 曼彻斯特编码:同上,但只有两
2、个电平状 态。 差动曼彻斯特编码:每位开始有无跳变来表 示0或1,电压有变化表示0,无变化表示1。 4 4 平衡和不平衡传输 不平衡方式:用单线传输 信号,以地线作为 信号的回路,接收器是用单线输 入信号的,抗干扰 能力差。 平衡方式:用双绞线传输 信号,信号在双绞 线中自成回路不通过地线,接收器以双端差动方式 输入信号,抗干扰能力强。 5 5 不平衡传输方式-RS-232C标准 特性:单端,双极性电压供电; 每个信号一根导线,双向共用一个地线 ; 不平衡的发送器和接收器,易被干扰; 传输速率20Kbps,距离15米; 连接器有25插针、9插针等设计方案。 6 6 平衡传输方式-RS-422A
3、标准 特性:平衡,双极性电压供电; 平衡驱动和差分接收方式,取消地线 ; 抗干扰能力强; 传输速率高,距离远; 连接器采用9插针方案。 7 7 平衡传输方式-RS-485标准 特性:是RS-422的变形 与RS-422的区别: RS-422 :两对平衡差分电路,全双工; RS-485 :一对平衡差分电路,半双工; 允许32台驱动器和32台接收器并联。 8 8 串行通讯方式标准的比较 9 9 RS-485标准组成的多点互连系统 RS-422/485互连组成环形数据链路系统 1010 RS-232C/422A接口转换及其装置 1111 工业网络技术 网络拓扑结构:网络中互连的节点或站之间 的物理连
4、接结构。 星形结构 环形结构 总线形 树形 1212 介质访问 控制技术(MAC):解决信道(公共传 输通道 )的分配和使用。 (1) 冲突检测载 波侦听多路访问(CSMA/CD )-适用于总线形 原理:结点发送信息时,首先要侦听网络 中有无其它结点正在发送信息,若没有则立即 发送;否则,等待一段时间,直至信道空闲 ,开始发送。 1313 (2)令牌环(Token Ring)-适用于环网 令牌控制标志,网络中只设一张令牌,并依 次沿各结点传送,它有两个状态 “空“状态:表示令牌没有被占用,当其传 至正待发送信息的结点时,该结点立即发送 ,并置令牌为“忙“状态。 “忙”状态:表示令牌被占用,即令
5、牌正在 携带信息发送,当所发信息环绕一周,由发 送结点将“忙”令牌置为“空”令牌。 1414 (3)令牌总线(Token Passing Bus) -适用于总 线形式或树型 原理:把总线形传输介质的各个结点形成 一个逻辑环 ,即人为地给各个规定一个顺序 。控制方式类似于令牌环。 3种介质访问 控制技术的比较 1515 信息交换技术 (1)线路交换:在两个站之间建立一条专用的物 理线路进行数据传送,传送结束再“拆除”线路 。 (2)报文交换:把目的站名附加在报文上,然后 交给下一结点,该结点接收整个报文,存储下 来,根据目的选择下一转发结 点,直到目的站 。 (3)分组交换:将报文分成若干分组,
6、并在每个 分组上附加控制信息,这些报文经不同的路径 分别传送到目的站后,再组成一个完整报文。 差错控制 校验:奇偶校验、循环冗余-CRC校验。 纠错方式:重发纠错 、自动纠错 、混合纠错 。 1616 网络协议 及其层次结构 分层的好处:修改某层不会影响整个系统。 ISO的7层开放系统互连参考模型OSI。 1.物理层 功能:在信道上传输未经处理的信息。 内容:对机械、电气、连接规程进行规定 。 协议:RS-232C、 RS-485、Ethernet等。 1717 2.数据链路层 功能:将有差错的物理链路改造成对于网络 层来说是无差错的传输链 路。 内容:将数据组成数据帧,并在接收端检验 传输的
7、正确性。 协议:SDLC、802.2等。 3.网络层 功能:在网络中传输分组。 内容:控制信息交换、路由选择。 协议:X.25协议、IP协议。 1818 4.传送(传输)层 功能:从会话层接收数据,把它们传到网络层并 保证这些数据正确到达另一端。 内容:控制端到端的数据完整性。 协议:TCP协议等 5.会话层 功能:控制建立或结束一个通信会话的进程。 内容:检查并决定一个正常的通信是否正在发生 。并利用校验点,使会话在通信失效时从校验点恢复通 信 ;或根据规定,在会话不能正常发生的情况下终止 会话。 协议:HTTP,SMTP(简单邮 件文件传输)等。 1919 6.表示层 功能:实现不同信息格
8、式和编码之间的转换 。 内容:正文压缩、提供加密、解密;文件格式 的转换;输入输出格式的转换。 例如:HTML语言 7.应用层 功能:规定允许的报文集合,及每个报文所 采取的动作。 内容:解决数据传输完整性问题或发送/接收 设备的速度不匹配的问题。 例如:IE浏览器。 2020 OSI模型和各协议的对照 2121 IEEE 802标准 1981年提出,描述了物理层,并为数据链 路层划分了两个子层。 IEEE 802标准与OSI模型的关系 2222 IEEE 802标准规定各层的功能 物理层:数据的封装/拆封、数据的发送/接收 ,并通过介质存取部件收发数据信号。 介质存取控制层:介质存取,支持C
9、SMA/CD、 Token Bus、Token Ring 。 逻辑链 路控制层:寻址、排序、差错控制等功 能。 2323 工业网络的性能评价和选型 工业网络的主流拓扑结构:总线形和环形。 令牌环与令牌总线的性能比较: 传输速率:环形是点到点连接,传输效率高; 总线形是多点连接,传输效率低。总线上形成的逻 辑环不固定,令牌传递和维护算法比环形复杂。 吞吐能力:令牌环数据吞吐能力高于令牌总 线。令牌总线是广播式,数据、令牌、回答都要独 占介质;令牌环是顺序循环访问 ,一定条件下有并 行工作的特性,其数据、令牌、回答可同时传递 。 稳定性:令牌环的稳定性较令牌总线好。 确定性:两种控制结构的确定性相
10、同。 2424 工业网络的选型 1.大型系统采用-分散型控制DCS模式,分三级: 分散过程控制级: 特征:各单元间横向联系少,数据量小,数据 包短,地理分布区域小。 选型:令牌总线、主从总线或星形结构 集中操作监控级 特征:数据处理量大,数据包长,横向联系多 ; 选型:令牌总线 2525 综合信息管理级 特征:该级数据多且传输量大,系统按功能 横向分布,地域范围广。 适合选型:令牌环结构。 2. 中小型系统的工业网络选型 若只有集中操作监控级和分散过程控制级, 两级均使用令牌总线,或监控级选用令牌环。 老企业技术改造:星形结构。 2626 第七章 分散型测控网络技术 分散型控制系统(DCS)
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