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1、测控系统网络化技术及应用（第2版）,机械工业出版社 2014,第3章（1） 测控系统中常用 网络通信技术,机械工业出版社 2014,第3章 测控系统中常用网络通信技术,本章主要内容 3.1 测控系统网络通讯技术特点 3.2 测控系统中常用串行通信方法 3.3 现场总线技术 3.4 工业以太网 3.5 透明传输技术,3.1 测控系统网络通讯技术特点,本节主要内容 3.1.1 测控系统实时性 3.1.2 测控系统可靠性 3.1.3 测控系统稳定性,3.1.1 测控系统实时性,要保证整个通信子网的实时性必须满足3个时间约束条件： 1）每个通信子站每次取得通信权的时间上限值，若超过此值，无论本次通信任
2、务是否完成，均应立即释放通信权。 2）保证在某一固定的时间周期内，通信子网上的每一个站都有机会取得通信权，以防个别站因长时间取不到通信权而使其实时性太差甚至丧失实时性。 3）对于紧急任务，当实时性要求临时变得很高时，应当给以优先服务。对实时性要求较高的站，也应当给予较高的优先权。,3.1.2测控系统可靠性,1）故障的影响最小。 2）具有内部状态和差错报告能力。 3）在通常发生的故障纠正后，通信网络能够自动恢复。 4）能够支持任何站的加载、启动、停止、再加载和复位。,3.1.3测控系统稳定性,稳定性指在恶劣的工业环境中正常工作。工业现场的干扰频繁，一般有四类干扰，它们是： 1）电源干扰; 2）雷
3、击干扰; 3）电磁干扰; 4）地电位差干扰。,3.2测控系统中常用串行通信方法,本节主要内容 3.2.1 RS-232接口 3.2.2 RS422/485接口 3.2.3 USB技术 3.2.4 串行通信应用举例,3.2.1 RS-232接口,RS-232串行通信接口，是计算机系统中最常见的标准接口，最常用的方法： PC机与MODEM PC机与鼠标之间 不仅如此，利用RS-232C接口还可以连接多种设备，它是连接数据通信设备（DCE）与数据终端设备（DTE）之间的串行通信标准总线。,3.2.1 RS-232接口,1RS-232C的引脚功能 1).数据线 ：2、3、7、14、15 2).状态和控
4、制线 ：4、5、20、6、22、8、21 3).定时信号线：15、24、17 4).其它信号线：1、23,（a） (b) 图3-1 RS-232引脚图,3.2.1 RS-232接口,2常用的RS-232C电平转换电路 在RS-232C接口电路中规定：-3V-15V为“l”、3V15V为“0”，显然这与TTL的电平信号的规定是不同的，需要使用电平转换电路，进行两种电平信号的转换。,3.2.1 RS-232接口,图3-2是两个计算机通过RS-232C和电话线进行串行通信的连接示意图。,3.2.1 RS-232接口,常用的电平转换电路是MC1488和MC1489： MC1489 TTL电平 RS-2
5、32C电平， MC1488 MC1488需要使用+12V和-12V电源，而有的电路中缺少这两种电源信号。所以，另外有一些电路仅使用单一的+5V电源，通过内部自升压电路，提供较高的正负电源，这种电路通常都需要外接电容。MAX232就是其中之一。,3.2.1 RS-232接口,MC1488和MC1489、 MAX232引脚图,3.2.2 RS422/485接口,1RS-423A接口 RS-423A接口是为克服RS-232C接口抗干扰能力差而设计，RS-423A接口采用了单端发送、双端接收的传送方式，如图3-6 所示。,3.2.2 RS422/485接口,2RS-422A接口 RS-422A接口采用
6、双端发送双端接受的传送方式,3.2.2 RS422/485接口,3RS-485接口 RS-485接口也是采用双端发送双端接受的传送方式。它与RS-422A接口是兼容的，是RS-422A的简化，但是它的线路中可以有多个发送器，每个发送器可以驱动多个负载设备，在传送的两端都要配备平衡电阻。利用RS485接口，可以在传输中实现多个发送器和多个接收器共用一条线路（1对），组成一个485网络，但只能实现半双工的双向通信，这足以满足大多数工业控制网络的要求。,3.2.3 USB技术,1USB接口技术简介 USB是英文Universal Serial BUS的缩写，中文含义是“通用串行总线”。 USB用一个
7、4针插头作为标准插头，采用菊花链形式可以把所有的外设连接起来，最多可以连接127个外部设备，并且不会损失带宽。 USB是一个外部总线标准，用于规范电脑与外部设备的连接和通讯。USB接口支持设备的即插即用和热插拔功能。,3.2.3 USB技术,2USB的版本 第一代：USB 1.0/1.1的最大传输速率为12Mbps。1996年推出。 第二代：USB 2.0的最大传输速率高达480Mbps。USB 1.0/1.1与USB 2.0的接口是相互兼容的。 第三代：USB 3.0 最大传输速率5Gbps, 向下兼容USB 1.0/1.1/2.0,3.2.3 USB技术,3USB的应用 USB是一个使计算
8、机周边设备连接标准化、单一化的接口，其规格是由Intel、NEC、Compaq、DEC、IBM、Microsoft、Northern Telecom联系制定的。 一个USB接口理论上可以支持127个装置，但是目前还无法达到这个数字。其实，对于一台计算机，所接的周边外设很少有超过10个的，因此这个数字是足够我们使用的。,3.2.3 USB技术,USB接口速度： USB2.0有高速、全速和低速三种工作速度，高速是480Mbit/s，全速是12Mbit/s，低速是1.5Mbit/s。 全速和低速是为兼容USB1.1和USB1.0而设计的，因此选购USB产品时不能只听商家宣传USB2.0,还要搞清楚是
9、高速、全速还是低速设备。 USB2.0兼容USB1.1，但在兼容时USB2.0设备只能工作在全速状态下。,3.2.3 USB技术,4USB 与 IEEE1394 1)、USB与IEEE1394的相同点: 两者都是一种通用外接设备接口。 两者都可以快速传输大量数据。 两者都能连接多个不同设备。 两者都支持热插拨。 两者都可以不用外部电源。 2)、USB与IEEE1394的不同点: 两者的传输速率不同。 两者的结构不同。 两者的智能化不同。 两者的应用程度不同。,3.2.3 USB技术,5USB的不同接口与数据线 USB A型口 ： 常见Mini B型5Pin接口： Mini B型4Pin接口：,
10、3.2.4 串行通信应用举例,常用通信软件编程语音 Visual BASIC（简称VB）是一般程序设计人员在Windows环境下最常用的编程语言，在VB中除了可以调用API函数，完成串行通信的任务之外，更常用、更简便的是使用Visual Basic提供的Communications控件（以下简Comm.控件），来完成各种串行通信的任务。,3.2.4串行通信应用举例,1Visual Basic的Communications控件 1）Comm控件的添加 2）Comm控件概述 3）Comm控件的重要属性 4）Comm控件的事件,3.2.4串行通信应用举例,1）Comm控件的添加 用鼠标右击VB的控件
11、工具箱，这时会显示一个弹出式菜单，选择其中的“部件”菜单项，就会出现一个部件对话框。,3.2.4串行通信应用举例,2）Comm控件概述 Comm控件提供了一系列标准通讯命令的使用界面。使用它可以建立与串行端口的连接，通过串行端口连接到其他通讯设备（例如调制解调器）、发出命令、交换数据，以及监视和响应串行连接中发生的事件和错误。利用它可以进行诸如拨打电话号码、监视串行端口的输入数据乃至创建功能完备的终端程序等功能。,3.2.4串行通信应用举例,3）Comm控件的重要属性 CommPort：设置或返回通信端口号 Settings：用字符串的形式设置或返回串 行通信的帧格式 PortOpen：设置通
12、讯端口的状态 Input： 从输入缓冲区读取数据，并删除输入缓冲 区中的字符 InBuffeCount：设置接收缓冲区中的字符数 InputLen： 设置返回Input属性从接收缓冲区读取 的字符数 Output： 向发送缓冲区传送数据。 InputMode：设置或返回 Input属性取回的数据的类 型。 Sthreshold：设置并返回发送缓冲区中允许的最小字 符数,3.2.4串行通信应用举例,4）Comm控件的事件 Comm控件只有一个事件，即OnComm事件。当发生接收错误、因收到数据使得接收缓冲区的字符大于规定值或者因发送数据使得发送缓冲区中的字符数少于规定数或者从MODEM传递来的各信号线发生变化等等都会产生OnComm事件。所以当发生OnComm事件后，在其处理程序中，首先要检查Comm控件的CommEvent属性，然后根据不同的情况分别进行处理。,
