计算机控制中的网络与通信技术.doc

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1、第6章计算机控制中的网络与通信技术现代化工业生产规模不断扩大，对生产过程的控制和管理也日趋复杂，往往需要几台或几十台计算机才能完成控制和管理任务。不同的地理位置、不同功能的计算机及设备之间需要交换信息，这样把多台计算机或设备连接起来，就构成了计算机网络。对于广大的从事过程控制的技术人员来说，为了提高计算机的应用水平，更好地编制程序，有必要了解数据通信的通信网络技术、通信网络协议和数据通信知识。6.1计算机网络概述6.1.1计算机网络的定义计算机网络是指把若干台地理位置不同且具有独立功能的计算机或设备，通过通讯设备和线路相互连接起来，以实现信息的传输和资源共享的一种计算机系统。也就是说，计算

2、机网络是将分布于不同地理位置上的计算机或设备通过有线或无线的通信链路连接起来，不仅能使网络中的各台计算机或设备(或称为节点)之间相互通信，而且还能共享某些节点(如服务器)上的系统资源。所谓资源包括硬件资源(如大容量磁盘、光盘以及打印机等)，软件资源(如语言编辑器、文本编辑器、工具软件及应用程序等)和数据资源(如数据文件和数据库等)。6.1.2计算机网络的分类随着网络技术的发展，出现了多种类型的网络分类方法，按其跨度、拓扑结构、管理性质、交换方式和功能，可进行如下分类：1.按网域的跨度划分局域网只有和广域网互联，进一步扩大应用范围，才能更好地发挥其作用。但在同广域网相连时，应考虑网络的安全性

3、。在计算机控制系统中一般采用局域网或局域网的互联。2.按拓扑结构划分在计算机通信网络中，网络的拓扑(Topology)结构是指网络中的各台计算机、设备之间相互连接的方式。常用的网络拓扑结构有以下几种。由于线路对信号的衰减作用，总线形网仅用于有限的区域，常用于组建局域网。由于不同拓扑结构的网络往往采用不同的网络控制方法，具有不同的性质，适应不同的应用环境，因此计算机控制系统的网络可以根据应用的不同，选择或者混合不同的网络拓扑结构，一般来讲，计算机控制系统的网络拓扑结构以总线形式为多。3.按管理性质划分过程计算机控制系统中的网络常为专用网，由于近年来计算机控制系统的需求变化，特别是对于远程监控

4、需求的增加，使用专用网互连公用网的方式来组建各种计算机控制网络也普遍增多，这也是计算机控制系统应用网络的发展趋势。1.按交换方式划分且不允许其它用户共享其信道资源。目前，大多数计算机网络(包括广域网和局域网)都采用分组交换技术，只是分组的体积有所不同。2.按功能划分通信子网：网络中面向数据通信的资源集合，主要支持用户数据的传输；该子网包括传输线路、交换机和网络控制中心等硬件设施。资源子网：网络中面向数据处理的资源集合，主要支持用户的应用；该子网由用户的主机资源组成，包括接入网络的用户主机，以及面向应用的外设(例如终端)、软件和可共享的数据(例如公共数据库)等。通信子网和资源子网的划分是一种

5、逻辑划分，它们可能使用相同或不同的设备。电信部门组建的网络通常理解为通信子网，而用户部门的入网设备则被认为属于资源子网。计算机控制系统的网络一般是局域网，网络设备具有数据传输和处理的功能，因此，从功能上划分计算机控制系统的网络一般是没有意义的。6.1.2计算机网络的协议层次模型早期的网络都是各个公司根据用户的要求而独立开发的，实践的结果表明，尽管应用的要求千变万化，但对网络(通讯)的要求却是一致的。计算机网络体系结构实质上是定义和描述一组用于计算机及其通讯设施之间互连的标准和规范的集合，遵循这组规范可以很方便的实现计算机设备之间的通讯。在这种要求下，ISO(国际标准化组织)联合了许多厂商和

6、专家，在各自提出的计算机网络结构的基础上，加以总结，最终提出了开放系统互连基本参考模式(OSI/RM)，并由此引出一系列的OSI标准。现在越来越多的销售商转向OSI，而使这个标准成为一个实用的标准。以下是对七个层次的具体描述。可以认为这一层是一个硬件层，通常做成芯片，印刷电路板(网络适配器)和电缆等。在信息传输的这个过程中，电脉冲信号进入或离开网络电缆。代表数据信息的网络电信号(位模式、编码方法和令牌)的含义只有而且仅有这一层知道。这一层能够发现并通过要求重新传送损坏的信息包纠正错误。正是因为数据链路层如此复杂，一般将其划分为一个介质存取控制(MAC)层和一个逻辑链路控制(LLC)层。这一

7、层的大部分或全部内容由网络适配器上的芯片实现，而再往上的各层则是由软件(网络驱动器)来实现的。网络层负责寻址及传送信息包。如果来了一个重复的信息包，传输层将识别出它是重复的并将其丢弃。会话层负责会话的建立，支持会话期间对信息包的发送与接收的管理及结束会话。一条将要通过网络传输的信息报文在这一层进入OSI模型向下一层传送，最后传输至物理层，并在打包后传输至其它工作站。之后由目的工作站的物理层向上传送，经过那个工作站中的应用