工業(yè)自動化網絡(淮陰工學院)

現場總線定義：是一種應用于生產現場，在現場設備之間，現場設備與控制裝置之間實行雙向、串行、多節(jié)點數字通信技術。控制系統(tǒng)對網絡的要求：控制網絡的通信系統(tǒng)應具有開放性控制網絡中的控制設備應具有互操作性與互用性控制網絡還應具有對現場環(huán)境的適應性企業(yè)網絡系統(tǒng)層次結構：現場控制層:設備級的控制制造執(zhí)行層:操作員對生產過程的集中控制企業(yè)資源管理層：了解及監(jiān)視全公司的生產動態(tài)廣義通信系統(tǒng)模型：信源→發(fā)送器→信道→接收器→信宿↑噪聲協(xié)議的關鍵要素：語法、語義、時序比特率Sb（bit）與波特率SB（baud）的計算公式：Sb=SB*log2n2qw模擬數據編碼：采用模擬信號來表達數據0,1狀態(tài)。信號的幅度、頻率、相位是描述模擬信號的參數，通過改變這3個參數實現模擬數據編碼。3種編碼方法：幅值鍵控：載波信號頻率、相位不變，幅度隨信號變化。頻移鍵控：載波信號幅度、相位不變，頻率隨信號變化。相位鍵控：載波信號頻率、幅度不變，相位隨信號變化。通信線路工作方式：單工通信：傳送的信號始終朝一個方向，而不進行與之相反方向的傳送半雙工通信：信息流可以在兩個方向上傳輸，全雙工通信：雙向通信10.信號的傳輸模式：基帶傳輸、載波傳輸、寬帶傳輸、異步轉移模式ATM11.差錯的檢測方法：冗余、回送、精確計數編碼、奇偶校驗、求校驗和、循環(huán)冗余檢驗（CRC）12.差錯糾正方法：重新傳輸、前向差錯糾正13.書34CRC校驗碼計算過程14.計算機網絡按地域范圍分為：遠程網、城域網、局域網15.網絡拓撲結構分為:星形、環(huán)形、總線形、樹形a.星形:結構簡單，易于管理；控制簡單，建網容易，通信功能簡單；網絡延遲時間小，傳輸誤差較低；中央結點是系統(tǒng)可靠工作的關鍵；中央結點負荷太重，網絡共享能力較差。通信線路利用率不高。b.環(huán)形:結點使用點—點線路連接，構成閉合的物理環(huán)形結構；環(huán)中數據沿著一個方向繞環(huán)逐站傳輸；多個結點共享一條環(huán)通路；環(huán)建立、維護、結點的插入搬出c.總線形:較好的擴充性，網絡結點增刪容易；無需中央控制器，有利于分布控制，可靠性高；多臺設備可用一條總線，信道利用率高d.樹形:易擴展；故障容易分離處理；整個網絡對根的依賴性很大，一旦網絡的根發(fā)生故障，整個系統(tǒng)就不能正常工作。16網絡的傳輸介質：雙絞線、同軸電纜、光纜、無線通信17.3種載波監(jiān)聽CSMA堅持退避算法:1).不堅持CSMA.若介質空閑，則發(fā)送；反之則等待一段隨機時間，重復第一步2)1堅持CSMA.若介質空閑，則發(fā)送；反之則繼續(xù)監(jiān)聽，直至介質空閑，立即發(fā)送；若沖突發(fā)生，則等待一段隨機時間，重復第一步3)P堅持CSMA..若介質空閑，則以P的概率發(fā)送，或以1—P的概率延遲一個時間單位后在監(jiān)聽，這個時間單位等于最大的傳播延遲；反之則繼續(xù)監(jiān)聽，直至介質空閑，重復第一步。18.令牌總線的介質訪問控制過程:令牌總線方式采用總線拓撲，網上各節(jié)點按預定順序形式形成一個邏輯環(huán)，每個節(jié)點在邏輯環(huán)中均有一個指定位置，首位相連，收到令牌的節(jié)點擁有對總線的控制權，可在規(guī)定的時間內發(fā)送一或多幀報文，時間到則將通過總線廣播帶有目的地址的令牌幀，與幀3中目的地址一致的節(jié)點接受令牌從而獲得發(fā)送權。每個站點獲得發(fā)送權的機會均等，每個站點在獲得發(fā)送權時都不發(fā)送報文，則等待時間為全部令牌傳遞時間和，最壞情況為等待時間為全部令牌傳遞與發(fā)送報文之總和，實際等待時間介于兩個時間之間。19.網絡互連的基本概念：將分布在不同地理位置的網絡，網絡設備連接起來，構成更大規(guī)模的網絡系統(tǒng)，以實現網絡的數據資源共享。網絡互連OSI參考模型7層協(xié)議名稱：物理層、數據鏈路層、網絡層、傳輸層、會話層、表示層、應用層物理層：提供數據流在物理介質上的傳輸手段，實現節(jié)點間的同步。數據鏈路層:用于建立、維持和拆除鏈路連接，實現無差錯傳輸的功能20.不同層次的網絡互連設備：中繼器（作用于物理層）：通過復制位信號延伸網段長度網橋（數據鏈路層）：在局域網之間存儲或轉發(fā)數據幀路由器（網絡層）：在不同網絡間存儲轉發(fā)分組信號網關（傳輸層及其以上）：協(xié)議轉換，提高更高層次的接口21.EIA—485最大的特點是平衡差分電路，其一根導線上的電壓是另一根導線上的電壓值取反，接收器的輸入電壓為這兩根導線電壓的差值Va-VbEIA—485：最大傳輸距離：1200m最大傳輸速度：10Mbps22.通信串行協(xié)議功能：23．CAN的含義：controllerareanetwork是控制器局域網的簡稱特點如下①節(jié)點不分主從，任意節(jié)點在任意時刻均可主動發(fā)起通信②節(jié)點可設定不同優(yōu)先級別，保證了該機優(yōu)先級別節(jié)點在134微秒內得到傳輸③采用非破壞性仲裁技術，多個節(jié)點同時向總線發(fā)送信息時，低優(yōu)先級別的會主動退出發(fā)送，保證不出現網絡癱瘓；④通過報文濾波可實現點對點，點對多點，全局廣播等幾種形式⑤直接通信距離可達10KM（5Kbps）通信速率可達1Mbps(距離40m)⑥CAN上節(jié)點數多，主要取決于總線驅動電路⑦采用短幀結構，傳輸時間短，受干擾概率低，校錯效果明顯⑧通信介質選擇靈活⑨有強有力的錯誤檢測，標定，自檢能力10）CAN器件可被置于睡眠方式以降低系統(tǒng)功耗11）CAN節(jié)點在錯誤嚴重的情況下能自動關閉CAN的通信參考模型：數據鏈路層、物理層CAN的報文傳送有4種類型的幀及作用：數據幀：攜帶數據由發(fā)送器至接收器遠程幀：用以請求發(fā)送具有相同標識符的數據幀出錯幀：由檢測出總線錯誤的任何單元發(fā)送超載幀：用于提供當前和后續(xù)數據幀或遠程幀之間的附加延遲24.PROFIBUS根據應用特點分為PROFIBUS-DP、PROFIBUS-FMS、PROFIBUS-PAPROFIBUS-DP:為自動控制系統(tǒng)和設備級分散I/O之間通信設計，用于分布式控制系統(tǒng)的高速數據傳輸PROFIBUS-FMS：解決車間級通用性任務，完成中等傳輸速度的循環(huán)和非循環(huán)通信任務PROFIBUS-PA：標準的本質安全的傳輸技術，用于對安全性要求高的場合及總線供電的站點。PROFIBUS協(xié)議結構：FMSDPPA用戶層FMS設備行規(guī)DP行規(guī)PA行規(guī)應用層（7）現場總線信息規(guī)范數據鏈路層（2）現場總線數據鏈路IEC接口物理層（1）RS-485/光纖IEC