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通信基础知识篇 课程内容 基本概念 串行通讯接口 485总线 变频器组网控制 通信总线的接地方式处理 讨论与交流 基本概念－通信系统构成 接收器 解调 传输介质 译码 噪声和干扰 信息源 编码 调制 上图是一个比较简单的单向通信系统。在大多数场合下，通信是双向进行的，因此收发双方同时都具备收发设备。但双方可共用一个传输媒介，也可各自拥有单独的传输媒介。传输系统和交换系统共同组成一个完整的通信系统，直至构成复杂的通信网络。而这个简单的系统也基本上包含通信方面的一些基本技术： 编码技术：分为模拟信号编码，数字数据编码。两者还都可以细分。 调制技术：线性调制（调频，调幅，调相），非线性调制 解调技术：与调制技术过程和目的都相反的一种方法。 传输技术：基带传输（不经过调制的直接传输），载波传输，ATM等等。 评价一个通信系统的先进性的主要指标就是信息传输的有效性和可靠性。 基本概念－通信方式 单工通信：传送的信息始终是一个方向，而不进行与此相反方向的传送。 半双工通信：信息流可以在两个方向上传输，但同一时刻只限于一个传输方向。如RS-232、RS-485就是半双工方式。 全双工方式：能同时做双向通信的方式。效率高，一般需4条线。如RS-422就是全双工方式。 双向信道 接收 发送 单向信道 接收 发送 发送 接收 单向信道 接收 发送 发送 接收 基本概念－同步方式 在通信系统中，接收端要按发送端所发送的每个码元的重复频率以及起止时间来接收数据，也就是接收端要校准自己的时间和重复频率，以和发送端取得一致，该过程称为同步过程。同步方式分为异步式和同步式： 1、同步式：在传输开始时用同步字符 使收发双方进入同步 2、异步式：并不要求收发双端在传送 代码的每一比特都同步，在传输的 字符前，设置一个启动用的起始位 ，字符发送结束后，设置1~2比特 的终止位。接收端收到终止位， 将定时机构复位，准备接收下一 字符。 网络的拓扑结构就是指网络中各节点的互连形式，比较常见的结构如星形、环形、树形、总线形、无规则形等等。总线形和环行在工业现场中采用的比较多。不同的拓扑结构有不同的特点，适应于不同的通信场合。目前TD系列变频器只支持总线形拓扑结构。 基本概念－网络的拓扑结构 各种拓扑结构的特点： 星形拓扑：每个站通过点-点连接到中央节点，任何两站之间通信都通过中央节点进行。它适合终端密集，但通讯量比较少的场合。 环形拓扑：网络中由很多节点构成一个封闭的环路。链路是单向的，数据沿一个方向在网上环行。由于多个节点共享环路，需要有某种访问控制方式。比较适合于工业环境。 总线形拓扑：其传输介质是一条总线，工作站通过相应硬件接口接至总线上，一个站发送数据，所有其他站都能接收。因为所有节点共享一条传输链路，一次只允许一个站发信息，通过某种存取控制方式，确定下一个可以发送的站。信息按分组发送，到达目的站后，经过地址识别，将信息接收。 树形拓扑：是总线形拓扑的扩展形式，传输介质是不封闭的分支电缆 基本概念－网络的拓扑结构 基本概念－介质访问控制方式 令牌访问控制方式：该方式用于环形网络或总线 网络，在该网络上有一个令牌，按一定的顺序在网络上各站点传递令牌，谁得到令牌，谁就拥有发报权。分为令牌环方式和令牌传递总线方式。令牌实际上是一帧标记帧。 主从方式：只有主机有主动发言权，通过轮询机 制访问所有从机，从机对主机进行应答。 CSMA/CD（载波监听多路访问/冲突检测）：一个站在发送信号前，首先要监听总线，以决定总线上是否还有其他站在发送信号。如果总线空闲，则发送信号，如果总线忙，则等待一段时间后在测试发送。 基本概念－工控系统的发展 基地式气动仪表 控制系统 电动单元组合式 模拟仪表控制系统 集中式数字控制系统 集散控制系统DCS 检测控制仪表的初级阶段，所采用的仅是安装在生产设备现场，具备简单测控功能的基地式气动仪表，信号仅在仪表内起作用，不能送给别的仪表或系统。各测点处于封闭状态。 当生产规模扩大，需要同时对多点的信息进行实时监控，就出现了气动、电动系列的单元组合仪表，生产现场的参数通过统一的模拟信号，如0.02~0.1MPa的气压信号，0~10mA，4~20mA，1~5V电信号送往集中监控室。各单元仪表的信号按需要组合成复杂控制系统。 由于模拟信号的缺点，人们开始用数字信号取代模拟信号，出现了直接数字控制。由于当时计算机价格昂贵，人们企图用一台计算机取代控制室所有仪表盘，就是集中式数字控制系统。缺点是风险度比较高。 随着计算机技术发展，价