工业控制网络02李中伟

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1、工业控制网络（现场总线）主讲教师：李中伟第2章数据通信与计算机网络基础哈工大网络与电气智能化研究所数据通信需具备的条件和考虑/解决的问题：通信线——网络的传输介质通信设备/装置——节点/站点通信的快慢——通信速率通信距离——总线长度网络能连多少个节点？第2章数据通信与计算机网络基础哈工大网络与电气智能化研究所数据通信需具备的条件和考虑/解决的问题：允许数据传输方向——通信方式数据如何描述——数据编码节点识别——寻址方式节点地址有重复的怎么办？——重复MACID检测节点之间如何连接——网络拓扑结构节点优先级，冲突如何解决——介质访问控制方

2、式第2章数据通信与计算机网络基础哈工大网络与电气智能化研究所数据通信需具备的条件和考虑/解决的问题：每位数据时间的长短——位定时不同节点的位时间有误差怎么办？——同步出错了怎么办？——检错和纠错节点出故障了怎么办？——自检、故障诊断和自动脱离如何表达不同的数据——数据的格式和意义—帧的组成—协议第2章数据通信与计算机网络基础哈工大网络与电气智能化研究所数据通信需具备的条件和考虑/解决的问题：复杂协议如何实现——协议分层一次要发送的数据比较多，一帧发不完怎么办？——分段/重组如何保证数据接收节点知道发送节点何时开始发送数据、何时结束数据发送？

3、——帧起始、帧结束如何保证通信数据的保密性、完整性、可用性和不可否认性——保密通信拥塞控制、流量控制、带宽、时分复用和频分复用等第2章数据通信与计算机网络基础2.1数据编码2.2通信方式2.3网络拓扑结构2.4网络的传输介质2.5介质访问控制方式2.6计算机网络硬件2.7网络分类2.8网络软件2.9参考模型哈工大网络与电气智能化研究所2.1数据编码数据编码——通信系统中以何种物理信号的形式来表达数据。模拟数据和数字数据都可以用模拟信号和数字信号来表示和传输。除模拟数据模拟信号传输以外，其它都需要进行数据编码。数据编码：（1）数字数据的数字信

4、号编码（2）数字数据的模拟信号编码（3）模拟数据的数字信号编码哈工大网络与电气智能化研究所2.1数据编码哈工大网络与电气智能化研究所2.1数据编码哈工大网络与电气智能化研究所2.1.1数字数据的数字信号编码数字数据的数字信号编码：用高低电平的矩形脉冲信号来表达数据的0、1状态。单极性码：信号电平是单极性的。双极性编码：信号电平为正、负两种极性的。归零码：每一位二进制信息传输之后均返回零电平的编码。非归零码：在整个码元时间内维持有效电平。差分码：用电平的变化与否来代表逻辑“1”和“0”。变化为“1”，不变化为“0”。哈工大网络与电气智能化研究

5、所2.1.1数字数据的数字信号编码哈工大网络与电气智能化研究所2.1.1数字数据的数字信号编码哈工大网络与电气智能化研究所2.1.1数字数据的数字信号编码曼彻斯特编码：码元本身分为两半，前半个时间段所传信号是该时间段传送比特值的反码，后半个时间段传送的是比特值本身。（这种定义的典型应用是使用802.3协议的基带同轴电缆和CSMA/CD机制的双绞线中）ControlNet等现场总线中使用的曼彻斯特编码的定义与上述定义正好相反。其中：{L，H}=0，{H，L}=1。曼码的优点：自带同步曼码的缺点：同步与数据同时发生哈工大网络与电气智能化研究所2

6、.1.1数字数据的数字信号编码哈工大网络与电气智能化研究所差分曼彻斯特编码：数据在开始表示，有变化为1，无变化为0，同步在码元中间表示。（这种定义使用在802.5令牌环双绞线网络中）2.1.1数字数据的数字信号编码2.1.2数字数据的模拟信号编码数字数据的模拟信号编码：用模拟信号的不同幅度、频率、相位来表达数据的0、1状态。幅度键控ASK（amplitude-shiftkeying）频移键控FSK（frequency-shiftkeying）相移键控PSK（phase-shiftkeying）哈工大网络与电气智能化研究所2.1.2模拟数据编

7、码哈工大网络与电气智能化研究所串行传输与并行传输串行传输的数据是一位一位在设备间进行传输的。串行速度慢、但费用低，一般用于远距离传输。并行传输：多个位在设备间是同时传输的。并行速度快，但费用高，适用于近距离。2.2通信方式哈工大网络与电气智能化研究所单工、半双工、全双工通信单工通信：信息流只能沿一个方向传输，不能反向；半双工通信：可以双向传输，但同一时间内只能单向传输；全双工通信：允许在同一时刻两个方向同时进行数据传输。单工通信一般用于无线广播、有线广播及电视广播，数据通信中很少使用；全双工和半双工比：全双工效率高，但结构复杂，成本也比较高

8、。2.2通信方式哈工大网络与电气智能化研究所2.2通信方式哈工大网络与电气智能化研究所同步传输与异步传输同步传输：以同步的时钟节拍来发送数据信号，在一个串行数据流中，各信号码元之