工业网络讲义

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1、工业网络讲义一．历史发展1．RS-232：15m2．RS-485：1200m1:N取决于RS485驱动芯片的带载能力3．DH-485：9.6kb/s或19.2kb/s，可连接32节点，整个网络长度可达1200m，利用AIC+模块可延长至2438m4．DH+：最大64个节点；57.6kb/s速度下可传输1524m，230.4kb/s速度下可传输762m。5．RI/O：在57.6kb/s速度下，链路长度可达3048m，115kb/s速度下1524m，230kb/s速度下762m。6．CONTROLNET

2、：在5Mb/s速度下，链路长度可达3048m7．DEVICENET8．ETHERNET9．DDE、OPC10．SCADA二．现场总线1．定义：是应用在生产现场、在微机化测量控制设备之间实现双向串行多节点数字通信的系统，也被称为开放式、数字式、多点通信的底层控制网络。、2．发展：1984年美国仪表协会（ISA）下属ISA/SP50开始制定现场总线标准1985年国际电工委员会决定由ProwayWorkingGroup负责制定1986年德国开始制定ProcessFieldbus标准，简称PROFIBUS1

3、992年由Siemens,Rocemount,ABB,Foxboro,Yokogawa等80家公司联合，成立了ISP（InteroperableSystemProtocol）组织，以PROFIBUS为基础制定现场总线标准。1993年以Honeywell,Bailey等公司为首，成立了WorldFIP（FactoryInstrumentationProtocol）组织，有120多家公司加盟，并以法国标准FIP为基础制定现场总线标准。1994年ISP和WorldFIP北美部分合并，成立了现场总线基金会（

4、FieldbusFoundation，简称FF），推动了现场总线标准的制定和产品开发，于1996年颁布了低速总线H1的标准。三．组态软件的产生及推动1．概念：是使用软件工具对计算机及软件的各种资源进行配置，达到使计算机或软件按照预先设置，自动执行特定任务，满足使用者要求的目的。2．监控组态软件：面向监控与数据采集的软件平台工具，主要解决人机图形界面问题，随着它的快速发展，实时数据库、实时控制、SCADA、通信及联网、开放数据接口、对I/O设备的广泛支持，已经成为它的主要内容。3．发展：几乎所有的PL

5、C和一半以上的DCS厂家都使用PC作为操作站，他们主动公开协议，加入组态软件的监控阵营。组态软件越来越成为工业自动化的灵魂。4．12标准化：国际电工委员会IEC1131-3开放型国际编程标准，提供用于规范DCS和PLC中的控制用4种编程语言，梯形图、结构化高级语言、方框图、指令助记符。OLE（目标的连接与嵌入）、OPC（过程控制用OLE）是微软公司的编程技术标准，目前被广泛使用。TCP/IP是网络通信的标准协议，被广泛应用于现场测控设备之间及测控设备与操作站之间的通信。一．网络通信协议OSI参考模型

6、OSI（OpenSystemInterconnection）参考模型提供了概念性和功能性结构，该模型将开放系统的通信功能划分为七个层次。1．物理层：提供用于建立、保持和断开物理连接的机械的、电气的、功能的和过程的条件，它连接两个物理设备，为链路层提供透明位流传输所必须遵循的规则，典型协议有EIA-232-D。2．数据链路层：采用高级数据链控制HDLC（High-levelDataLinkControl）协议HDLC：帧结构、帧类型与动作规程。3．网络层：主机与通信网络的接口。4．传输层：在源主机与目

7、的主机进程之间提供可靠的端-端通信。协议软件只在主机上运行。5．会话层：当两个应用进程进行相互通信时，会话层协调它们之间的数据流，以便使应用进程专注于信息交互。6．表示层：保证所传输的数据经传送后其意义不改变。7．应用层：实现应用进程之间的信息交换。用户应用进程和系统应用管理进程。二．通讯的机制1．令牌（token）访问方式为了解决网络上各站点发报的随机性而产生的冲突，采用有控制的发报方式，即按一定顺序在各站点传递令牌（token）的方法，谁得到令牌（token），谁才有发报权。2．生产/消费者模式

8、该模式要求对信息打包，使它具有数据标识区，控制器发出的一个报文，通过报文识别符过滤方式使多个消费者节点从单个生产者节点那里同时获得相同的数据，其它需要数据的设备对总线上的报文进行监听，当它识别到相应的标识符后，便开始接受整个报文，即“消费”。同时标识符还提供解决多级优先权（仲裁中使用）的手段，以便更高效传送I/O数据，并供多个消费者使用。目前DeviceNet、ControlNet、FIP和基金会现场总线等都采用了这一通讯模式。三．DDE/OPC第三方通讯1．DDE标