控制网络与现场总线技术数据通信基础课件.ppt

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1、控制网络与现场总线技术第二章数据通信基础2.1网络与通信基本概念与操作1、总线（bus）与总线段（bussegment）；2、总线主设备（busmaster），又称命令者；3、总线从设备（busslaver），也称基本设备；4、总线协议（busprotocol）；5、总线操作；多段总线操作；6、总线仲裁；7、总线定时；控制网络与现场总线技术8、控制信号；9、通信请求；10、数据传送；11、寻址；物理寻址；逻辑寻址；广播寻址12、出错检测；13、容错；控制网络与现场总线技术2.2工业数据通信系统的基本组成一、数据通信系统是硬软件的结合体数据指对数字、

2、字母以及组合意义的一种表达。工业数据一般指与生产过程密切相关的数值、状态、指令等的表达。例如用数字1表示管道阀门的开启，用数字0表示阀门的关闭；规定数字1表示生产过程处于非正常状态，数字0表示生产过程处于非正常状态;以及表示温度、压力、流量、液位等的参数数值都是典型的工业数据。控制网络与现场总线技术数据通信是两点或多点之间借助某种传输介质以二进制形式进行信息交换的过程，它是计算机与通信技术结合的产物。将数据准确、及时地传送到正确的目的地是数据通信系统的基本任务。数据通信技术主要涉及通信协议、信号编码、接口、同步、数据交换、安全、通信控制与管理等问题

3、。在工业数据通信系统中，监控计算机和具有通信能力的现场测量控制仪表是主要的通信设备，是构成控制网络的网络节点。自动化系统正是借助它们之间的数据交换来实现测量、控制、监视、操作等功能。数据通信系统主要负责将数据按编码格式在两点之间准确传输，一般并不对数据内容进行任何操作。控制网络与现场总线技术图1工业数据通信系统示例数据通信系统由数据信息的发送设备、接收设备、传输介质、传输报文、通信协议等几部分组成。图1为工业数据通信系统的一个简单示例。控制网络与现场总线技术图1中的温度变送器（发送设备）将生产现场运行的温度测量值送到监控计算机（接收设备）。这里的报

4、文内容为所传送的温度值，中间的连接电缆为传输介质，通信协议则是事先以软件形式存在于计算机和温度变送器内的一组程序。可以认为，这种数据通信系统实际上是一个软硬件的结合体。控制网络与现场总线技术2.3广义通信系统模型由香农（C.E.Shannon）定义的广义通信系统模型如图2所示。其中信源为待传输数据信息的产生者。发送器将信息变换为适合于信道上传输的信号，而接收接收器作用与之相反。信道指发送器与接收器之间用于传输信号的物理介质。通信传输过程会受到噪声的干扰，而噪声往往会影响接收者正确地接收和理解所接收到的信号。当然，将所接收到的信号还原为原有信息，并为

5、接收者理解，需要一套事先约定的协议。图2广义通信系统模型控制网络与现场总线技术一、发送设备、接收设备和传输介质：通信系统的硬件。发送设备：用于匹配信息源和传输介质，即将信息源产生的报文经过编码变换为便于传送的信号形式，送往传输介质；接收设备：需要完成发送设备的反变换，即从带有干扰的信号中正确恢复出原有信号，并进行解码、解密等。在工业数据通信系统中，发送与接收设备往往都与数据源紧密连接为一个整体。在图1中作为发送设备的现场温度变送器就是一个带有通信接口的数据源。控制网络与现场总线技术许多测量控制设备既可以作为发送设备，又可以作为接收设备；一方面将本设

6、备产生的数据发送到通信系统，另一方面也接收系统内其他设备传送给它的信号。图1中的现场温度变送器在发送现场温度值时为发送设备，而在接受对它的零点量程调整时它又是接收设备，接受由操作监控计算机发送给它的调校指令与数值。控制网络与现场总线技术在工业数据通信系统中典型的发送与接收设备如下:各种变送器、传感器；各种数据采集装置；可编程逻辑控制器PIC，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；电机控制设备；变频器；机器人；网络连接设备：如中继器、网桥、网关等。控制网络与现场总线技术传输介质：指从发送设备到接收设备之间信号传递所经过的

7、媒介，是网络中连接收发双方的物理通路，是通信中实际传送信息的载体。它也是组成通信系统的硬件之一。工业数据通信系统可以采用无线传输介质:例如电磁波、红外线等，有线介质:双绞线、电缆、电力线、光缆等。传输介质的特性对数据通信质量影响很大。其特性主要有:物理特性:传输介质的物理结构。传输特性:传输介质对数据传送所允许的传输速率、频率、容量等。连通特性:点对点或一对多点的连接方式。地理范围:传输介质的最大传输距离。抗干扰性:传输介质防止电磁干扰等噪声对传输数据影响的能力。性能价格比。控制网络与现场总线技术二、通信软件报文与通信协议都属于通信系统中的软件。一

8、般把需要传送的信息，包括文本、命令、参数值、图片、声音等称为报文，它们是经过数字化后的信息。这些信息或是原始数据，或是测控