變電站綜合自動化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信-變電站綜合自動化系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)

OSI七層模型OSI七層模型七層模型，亦稱OSI。參考模型是國際標準化組織（ISO）制定的一個用于計算機或通信系統(tǒng)間互聯(lián)的標準體系，一般稱為七層模型。國際標準化組織（ISO）制定用于計算機或通信系統(tǒng)間互聯(lián)的標準體系應(yīng)用層表示層會話層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層模型的上三層主要與網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用相關(guān)，負責對用戶數(shù)據(jù)進行編碼等操作。下四層主要是負責網(wǎng)絡(luò)通訊，負責將用戶的數(shù)據(jù)傳遞到目的地。

OSI七層模型與網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用相關(guān)負責網(wǎng)絡(luò)通訊應(yīng)用層表示層會話層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層應(yīng)用層表示層會話層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層通過OSI層，信息可以從一臺計算機的軟件應(yīng)用程序傳輸?shù)搅硪慌_的應(yīng)用程序上。OSI七層模型第七層，應(yīng)用層解決的是最高層次，即程序應(yīng)用過程中的問題，它直接面對用戶的具體應(yīng)用。例如：打開瀏覽器，輸入一個網(wǎng)址，就進入了相應(yīng)的網(wǎng)站，這個瀏覽器就是瀏覽網(wǎng)頁的應(yīng)用工具，它工作在應(yīng)用層。OSI七層模型應(yīng)用層表示層會話層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層應(yīng)用層表示層會話層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層提供應(yīng)用程序間通信發(fā)送方接收方第六層，表示層用于數(shù)據(jù)管理的表示方式，表示層的功能如下：數(shù)據(jù)的編碼、翻譯、壓縮、解壓縮、加密、解密，將數(shù)據(jù)翻譯為相對應(yīng)的編碼格式，然后展現(xiàn)到應(yīng)用程序中。例如A電腦，向B電腦發(fā)了一張圖片，格式為PNG，B電腦沒有裝識別PNG的解碼工具，則無法打開這張圖片。OSI七層模型應(yīng)用層表示層會話層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層應(yīng)用層表示層會話層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層數(shù)據(jù)編碼、翻譯發(fā)送方接收方第五層，會話層利用傳輸層來提供會話服務(wù)，會話可能是一個用戶通過網(wǎng)絡(luò)登錄到一個主機，或是一個正在建立的用于傳輸文件的會話。例如A、B兩臺電腦，A電腦想訪問B電腦，連接時需要驗證身份，輸入A電腦的用戶名和密碼，就能夠訪問B電腦了。OSI七層模型應(yīng)用層表示層會話層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層應(yīng)用層表示層會話層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層建立、維護、終止對話發(fā)送方接收方第四層，傳輸層用于提高網(wǎng)絡(luò)層服務(wù)質(zhì)量，提供可靠的端到端的數(shù)據(jù)傳輸。這一層主要涉及的是網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議，它提供的是一套網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸標準，如TCP協(xié)議、UDP協(xié)議。OSI七層模型應(yīng)用層表示層會話層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層應(yīng)用層表示層會話層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層建立主機端到端連接發(fā)送方接收方網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議第三層，網(wǎng)絡(luò)層的主要功能即是提供路由，即選擇到達目標主機的最佳路徑，并沿該路徑傳送數(shù)據(jù)包。OSI七層模型應(yīng)用層表示層會話層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層應(yīng)用層表示層會話層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層邏輯編址、尋址（路由）發(fā)送方接收方最佳路徑第二層，數(shù)據(jù)鏈路層的主要任務(wù)是進行數(shù)據(jù)封裝和數(shù)據(jù)鏈接的建立。常見的集線器和低檔的交換機網(wǎng)絡(luò)設(shè)備都是工作在這個層次上，Modem之類的撥號設(shè)備也是。OSI七層模型應(yīng)用層表示層會話層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層應(yīng)用層表示層會話層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層介質(zhì)訪問、鏈路管理發(fā)送方接收方路由器Modem第一層，物理層定義了網(wǎng)絡(luò)通訊接口及介質(zhì)的標準。它提供的是機械和電氣接口。主要包括電纜、物理端口和附屬設(shè)備，如雙絞線、同軸電纜等。OSI七層模型應(yīng)用層表示層會話層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層應(yīng)用層表示層會話層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層介質(zhì)、接口標準、比特流發(fā)送方接收方提供機械和電氣接口同軸電纜雙絞線局域網(wǎng)局域網(wǎng)以太網(wǎng)通信在變電站綜合自動化系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛。以太網(wǎng)是最常用最常見的局域網(wǎng)技術(shù)。在所有的網(wǎng)絡(luò)連接中，80%都是基于以太網(wǎng)的。總線型局域網(wǎng)總線型局域網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)是總線型。所有的結(jié)點都連接到一條作為公共傳輸介質(zhì)的總線上，總線可以是同軸電纜、雙絞線，也可以是光纖?？偩€型局域網(wǎng)

總線型網(wǎng)絡(luò)采用廣播通信方式，即任何一個結(jié)點發(fā)送的信號都可以沿著介質(zhì)傳播，而且能被網(wǎng)絡(luò)上其他所有結(jié)點所接收，但在同一時間內(nèi)，只允許一個結(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)?？偩€型局域網(wǎng)局域網(wǎng)硬件包括以下一些主要設(shè)備：服務(wù)器是整個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的核心，它為網(wǎng)絡(luò)用戶提供服務(wù)并管理整個網(wǎng)絡(luò)。工作站是網(wǎng)絡(luò)各用戶的工作場所，用戶通過它可以與網(wǎng)絡(luò)交換信息，共享網(wǎng)絡(luò)資源。網(wǎng)卡是局域網(wǎng)中最基本、最重要的連接設(shè)備，計算機通過網(wǎng)卡接入局域網(wǎng)絡(luò)。集線器是一種特殊的中繼器，，其主要作用是對接收到的信號進行再生放大，以擴大網(wǎng)絡(luò)的傳輸距離。目前已經(jīng)逐漸被交換機替代。服務(wù)器工作站網(wǎng)卡交換機總線型局域網(wǎng)局域網(wǎng)中常用的傳輸介質(zhì)主要有同軸電纜、雙絞線和光纖。外設(shè)主要是指網(wǎng)絡(luò)上可供網(wǎng)絡(luò)用戶共享的外部設(shè)備，包括打印機、繪圖儀、掃描儀等。同軸電纜雙絞線光纖總線型局域網(wǎng)總線型局域網(wǎng)的介質(zhì)訪問控制方法采用的是“共享介質(zhì)”方式；所有結(jié)點可以通過總線以“廣播”方式發(fā)送或接收數(shù)據(jù)，因此出現(xiàn)“沖突”不可避免；“沖突”會造成傳輸失敗，必須解決多個結(jié)點訪問總線的介質(zhì)訪問控制問題。

總線型局域網(wǎng)以太網(wǎng)使用帶有沖突檢測的載波偵聽多路訪問（簡稱CSMA/CD）介質(zhì)訪問控制方法，該方法有效地解決了多個結(jié)點如何共享公共總線的問題。CSMA/CD后來成為了IEEE802標準之一，即IEEE802.3標準。

解決方法：沖突檢測載波偵聽多路訪問

總線型局域網(wǎng)CSMA/CD的發(fā)送流程可以概括為：先聽后發(fā)，邊聽邊發(fā)，沖突停止，隨機延遲后重發(fā)。采用CSMA/CD協(xié)議的以太網(wǎng)中，各結(jié)點通過競爭的方法搶占對介質(zhì)的訪問權(quán)利，出現(xiàn)沖突后，必須隨機延遲一段時間后重發(fā)。因此，它不適合于實時性數(shù)據(jù)的傳輸。環(huán)型局域網(wǎng)環(huán)形局域網(wǎng)的拓撲結(jié)構(gòu)是環(huán)形，是用一條傳輸鏈路將一系列結(jié)點連成一個封閉的環(huán)路。所有的通信共享一條物理通道，網(wǎng)絡(luò)中的信息流只能單方向進行傳輸，每個收到信息包的結(jié)點都向它的下游結(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)該信息包。環(huán)型局域網(wǎng)環(huán)形拓撲的特點：1.結(jié)點使用點-點線路連接，構(gòu)成閉合的物理環(huán)型結(jié)構(gòu)；2.環(huán)中數(shù)據(jù)沿著一個方向繞環(huán)逐站傳輸；3.多個結(jié)點共享一條環(huán)通路；4.容錯性差，擴展不便，一個結(jié)點故障會導(dǎo)致整個網(wǎng)絡(luò)崩潰。環(huán)型局域網(wǎng)環(huán)網(wǎng)中各結(jié)點間是直接串聯(lián)，這樣任何一個結(jié)點出了故障都會造成整個網(wǎng)絡(luò)的中斷、癱瘓，而且故障查找起來也非常困難。另外，如果要添加或移動結(jié)點，就必須中斷整個網(wǎng)絡(luò)，在環(huán)的兩端作好連接器后才能連接。環(huán)型局域網(wǎng)令牌環(huán)網(wǎng)是目前除以太網(wǎng)之外的一種局域網(wǎng)組網(wǎng)技術(shù)。環(huán)型局域網(wǎng)令牌環(huán)中，各工作站以串行方式順序相連，形成一個封閉的環(huán)路。后來引入了一種被稱為多站訪問單元（簡稱MSAU）的設(shè)備，工作站先連接到MSAU上，多臺MSAU再連接在一起，形成一個大的圓形環(huán)路。環(huán)型局域網(wǎng)組建令牌環(huán)網(wǎng)所需的基本部件有：多站訪問單元（MSAU）、網(wǎng)卡、服務(wù)器、工作站、傳輸介質(zhì)（雙絞線）和連接附加設(shè)備等服務(wù)器網(wǎng)卡多站訪問單元工作站雙絞線環(huán)型局域網(wǎng)在令牌環(huán)介質(zhì)訪問控制方法中，使用了一種沿著環(huán)路循環(huán)流動的特殊數(shù)據(jù)包——“令牌”。網(wǎng)絡(luò)中的結(jié)點只有截獲了令牌后才能發(fā)送數(shù)據(jù)，沒有獲取令牌的結(jié)點不能發(fā)送數(shù)據(jù)。因此，令牌環(huán)網(wǎng)中不會產(chǎn)生沖突。環(huán)型局域網(wǎng)令牌環(huán)網(wǎng)的工作過程可分為以下四個步驟：首先結(jié)點A截獲空閑令牌；然后結(jié)點A將數(shù)據(jù)幀附在令牌上發(fā)送到結(jié)點C；C將數(shù)據(jù)拷貝至自己的緩沖區(qū)，令牌繼續(xù)環(huán)行；數(shù)據(jù)循環(huán)一周后，結(jié)點A將其收回；最后結(jié)點A解除令牌的忙狀態(tài)，令牌又向下一個結(jié)點發(fā)送，過程重新開始。令牌環(huán)網(wǎng)的主要缺點是：有較復(fù)雜的令牌維護要求?？臻e令牌的丟失將降低環(huán)路的利用率，令牌重復(fù)也會破壞網(wǎng)絡(luò)的正常運行。綜自系統(tǒng)的現(xiàn)場總線電力系統(tǒng)常用的現(xiàn)場總線現(xiàn)場總線是將自動化系統(tǒng)最底層的現(xiàn)場控制器和現(xiàn)場智能儀表設(shè)備互連的實時控制通信網(wǎng)絡(luò)。電力系統(tǒng)常用的現(xiàn)場總線包括LonWorks現(xiàn)場總線和CAN總線。LonWorks現(xiàn)場總線LonWorks現(xiàn)場總線技術(shù)是由美國埃施朗（Echelon）公司推出并與摩托羅拉、東芝公司共同倡導(dǎo)，于1990年正式公布。美國埃施朗摩托羅拉東芝公司LonWorks現(xiàn)場總線LonWorks的核心部件是神經(jīng)元（Neuron）通信處理芯片、收發(fā)器模塊和Lontalk通信協(xié)議。傳感器和控制設(shè)備收發(fā)器I/O口網(wǎng)絡(luò)通信端口Neuron芯片電源網(wǎng)絡(luò)晶振LonWorks現(xiàn)場總線LonTalk協(xié)議遵循OSI模型，并提供了OSI所定義的全部7層服務(wù)。它的特點如下：LonWorks現(xiàn)場總線LonTalk協(xié)議遵循OSI模型，并提供了OSI所定義的全部7層服務(wù)。它的特點如下：（1）LonWorks現(xiàn)場總線支持雙絞線、同軸電纜、光纖、射頻、紅外線、電力線等多種通信介質(zhì)。LonWorks現(xiàn)場總線LonTalk協(xié)議遵循OSI模型，并提供了OSI所定義的全部7層服務(wù)。它的特點如下：（2）可以運行在任何主處理器；（3）LonTalk協(xié)議支持總線型、星型等多種拓撲結(jié)構(gòu)類型。LonWorks現(xiàn)場總線LonTalk協(xié)議遵循OSI模型，并提供了OSI所定義的全部7層服務(wù)。它的特點如下：（4）LonTalk尋址體系按照域、子網(wǎng)、節(jié)點進行分級。LonWorks數(shù)據(jù)包中的源地址一般由域字段（長度為0，1或3字節(jié)）、子網(wǎng)號（2~255）和節(jié)點號（1~127）組成。域子網(wǎng)1子網(wǎng)255……….節(jié)點1節(jié)點2….節(jié)點127節(jié)點1節(jié)點2….節(jié)點127三層：域、子網(wǎng)、節(jié)點LonWorks現(xiàn)場總線第1層結(jié)構(gòu)是域。域是一個或多個信道上節(jié)點的邏輯集合，一個域就是一個實際意義上的網(wǎng)絡(luò)。域地址用域標識符ID來表示。第3層結(jié)構(gòu)是節(jié)點。子網(wǎng)內(nèi)每一個節(jié)點被賦予一個在該子網(wǎng)內(nèi)惟一的節(jié)點號。第2層結(jié)構(gòu)是子網(wǎng)。若干個子網(wǎng)組成一個域，一個域最多包含255個子網(wǎng)。CAN總線CAN總線是控制局域網(wǎng)絡(luò)的簡稱，最早由德國博世（BOSCH）公司推出，用于汽車內(nèi)部測量與執(zhí)行部件之間的數(shù)據(jù)通信。CAN總線CAN協(xié)議也是建立在OSI模型基礎(chǔ)上，只取底層的物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和頂層的應(yīng)用層。CAN總線CAN總線的特點如下：1.CAN總線為多主方式工作，網(wǎng)絡(luò)上任一節(jié)點均可在任意時刻主動地向網(wǎng)絡(luò)上其他節(jié)點發(fā)送信息，而不分主從。CAN總線2.CAN網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點信息分成不同的優(yōu)先級，可滿足不同的實時要求。CAN總線3.CAN采用非破壞性總線仲裁技術(shù)，當多個節(jié)點同時向總線發(fā)送信息時，優(yōu)先級較低的節(jié)點會主動退出發(fā)送，最高優(yōu)先級的節(jié)點不受影響繼續(xù)傳輸數(shù)據(jù)。CAN總線4.CAN只需通過報文濾波即可實現(xiàn)點對點、一點對多點及全局廣播等幾種方式傳送接收數(shù)據(jù)。CAN總線5.CAN的每幀信息都有CRC校驗及其他檢錯措施，保證數(shù)據(jù)出錯率極低。CRC檢測

CRC錯誤節(jié)點計算的CRC序列與接收到的CRC序列不同格式檢測

格式錯誤固定格式位場（如CRC界定符、ACK界定符、幀結(jié)束等）含有一個或更多非法位ACK檢測

ACK錯誤發(fā)送節(jié)點在ACK位期間未檢測到“顯性”位CRC檢測位檢測填充檢測格式檢測ACK檢測CAN總線5.CAN的每幀信息都有CRC校驗及其他檢錯措施，保證數(shù)據(jù)出錯率極低。位檢測位錯誤節(jié)點檢測到的位與自身送出的位數(shù)值不同仲裁或ACK位期間送出“隱性”位，而檢測到“顯性”位不導(dǎo)致位錯誤 填充檢測填充錯誤在使用位填充編碼的幀場（幀起始至CRC序列）中，不允許出現(xiàn)六個連續(xù)相同的電平位填充檢測位檢測現(xiàn)場總線存在問題1.大信息量傳輸時實時性一般LonWor