第二讲 数据通信与控制网络通信基础.pptVIP

现场总线技术 本章学习要求： 掌握：数据通信系统的基本组成和模型（工业数据通信系统的模型） 掌握：数据通信系统的基本概念 掌握：数据通信系统的性能指标 掌握：差错控制方法 掌握：控制网络的概念和要求网络拓扑 掌握：控制网络传输介质的访问控制方式 掌握：控制网络互连的通信参考模型 掌握：控制网络互连设备 2.1 数据通信的基本概念 2.1.1 通信系统模型 三要素：信源、信宿和信道 信源：发送信息的人或设备； 信宿：接收信息的人或设备； 信道：传输信息的通道，由通信线路及其附属设备组成 信号变换器：将信源发出的信息变换成适合在信道上传输的信号 工业数据通信系统的组成示例 发送设备和接收设备包括： 各种变送器、传感器、各种数据采集装置 可编程逻辑控制器PLC，PID控制器等 作为监视操作设备的监控计算机或工作站 各种调节阀门 变频器 机器人 网络连接设备：中继器、网桥、网关等 2.1.2 基本术语（1）：信息、数据与信号 通信的目的是交换信息， 信息的载体可以是数字、文字、语音、图形或图像； 为了在计算机或数字化工业设备之间传送这些信息，首先要将字母、数字、语音、图形或图像用二进制代码的数据来表示(编码) ；为了传输二进制代码的数据，必须将它们用模拟或数字信号的方式表示； ASCII码 信息编码标准 ASCII 码被国际标准化组织ISO接受，成为国际标准ISO 646，又称为国际5号码; 它用于计算机内码，也用做数据通信中的编码标准; ASCII码采用7位二进制比特编码，可以表示128个字符; 字符分为图形字符与控制字符两类。图形字符包括数字、字母、运算符号、商用符号等。 计算机数据通信与工业数据通信 工业数据通信 在测量、控制设备的各功能单元之间、设备与设备之间、以及这些设备与计算机之间传送表示字母、数字、符号的二进制代码0、1比特序列的模拟或数字信号的过程。 工业数据通信: 多个工业控制设备之间二进制数据的交换过程 它区别于电话、电报通信，也有别于计算机数据通信 计算机数据通信的内容 数字、文字、语音、图形或图像 工业数据通信的内容：数字、文字信息 生产装置运行参数的测量值、控制量、阀门的工作位置 开关状态、报警状态 设备的资源信息与维护信息、零点量程调校信息 系统组态、参数修改信息等。 信号的概念 信号是数据在传输过程中电信号（光）的表示形式；信号的数学描述一般是以时间t为自变量，以某种物理量如电压为因变量。 模拟信号（analog signal）的信号电平是连续变化的； 数字信号（digital signal）是用两种不同的电平去表示0、1比特序列的电压脉冲信号表示； 按照在传输介质上传输的信号类型，通信系统分为模拟通信系统与数字通信系统两种。  模拟信号与数字信号波形 基本术语（2）：总线与干线 总线 (bus)　 信号的公用传输线 总线段（bus segment） 指总线和通过总线连接在一起的多个设备的组合，也被称为现场总线系统的一个网段 同一总线段上设备的连接与操作方式遵循同一种协议规范 多个总线段可连接成现场总线网络系统 干线（trunk） 为其他分支线路提供信号的通信主通道 分支（spur） 从干线连接到某些终端设备的支线电路 基本术语（3）：报文与协议 报文（message） 泛指通信过程中传送的信息，包括文本、命令、参数值、图片、声音等 报文属于通信系统的软件 现场总线系统的报文信息包括测控参数值、操作指令等。 协议(protocol) 指一套事先约定好的、共同遵守的规约。 总线协议(Bus Protocol) 总线上的现场设备如何使用总线的一整套规则 是一套事先规定的、必须共同遵守的规约 通信协议（Communication Protocol） 规定通信报文内容、格式、次序，通信何时进行以及通信如何进行等内容的一组规则，包括语义、语法和语序三个基本部分。 参与通信的各方需要根据通信协议控制数据通信过程，理解通信报文中数据的含义。 通信协议三要素 语法(syntax)：如何讲 通信数据的结构、格式及次序。 如一个简单的协议可以定义数据的前面8位（或16位）是发送者地址即源地址的二进制码，接着的8位（或16位）是接收者地址即目的地址的二进制码，后面紧跟着的是要传送的指令或数据等 语义(semanteme)：讲什么 指通信数据位流中每个部分的含义，收发双方正是根据语义来理解所通信数据的意义。 如该数据表明了现场某点的温度测量值，该点温度是否处于异常状态，该温度测量仪表本身的工作状态是否正常等 通信协议三要素 时序安排(scheduling)：讲的顺序 时序安排包括：各节点数据发送时间的先后次序;发送数据时占用通道的时间；数据的传输速率 收发双方往往需要以某种方式校对时钟，并协调数