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1、8.1 网络通信的基础知识,8.1.1 数据通信基础,通信：把信息从一个地方传送到另一个地方，完成信息的传递和交流。 通信系统包括：信源、信宿和信道3个部分。 网络通信：将不同地方和空间位置，操作相对独立的的多个计算机连接起来在配制一定的系统和应用软件，实现资源共享等 计算机网络：由两个或多个计算机通过特定的通信模式连接起来的一组计算机，完整的计算机网络系统包括硬件系统和软件系统组成的。,数据通信是依照一定的通信协议，利用数据传输技术在两个终端之间传递数据信息的一种通信方式和通信业务。它可实现计算机和计算机、计算机和终端以及终端与终端之间的数据信息传递。,8.1 网络通信的基础知识,1. 并行
2、通信和串行通信 按照数据传送方式划分，数据通信可以分为并行通信和串行通信两种通信方式。,(1) 并行（Parallel Communication）通信：数据的各个位同时传送，以字节或字为单位进行传送。并行通信速度快，但所用的通信线路多，成本高，适合近距离数据高速传送。然而，并行通信要求并行传送的各条线路同步，因此需要传送定时和控制信号。 (2) 串行（Serial Communication）通信：数据是一位一位顺序传送的，只用很少几根通信线。串行通信的传送速度比并行慢，但传送的距离可以很长，因此串行通信适用于长距离而速度要求不高的场合。近年来串行通信技术发展很快，传送速率可达Mb/s级，在
3、分散型工业测控系统中普遍采用串行数据通信。,8.1 网络通信的基础知识,2. 单工、半双工、全双工通信,(1) 单工（Simplex）通信：数据信号只能沿着一个方向上传输，发送方只能发送不能接收，接收方只能接收而不能发送。任何时候都不能改变信号传输的方向,不能实现双方交流信息,故在PLC网络中极少使用,而在无线电广播和电视广播中使用。 (2) 半双工（Half-Duplex）通信：数据信号可以沿两个方向传输，但两个方向不能同时传送数据，必须交替进行。半双工通信适用于会话式通信，在PLC网络中也有使用。 (3) 全双工（Full-Duplex）通信：数据信号可以同时沿两个方向传输，两个方向可以同
4、时进行发送和接收。在PLC网络中，应用较多。,8.1 网络通信的基础知识,3. 异步传输与同步传输,（1）异步传输：数据以字符为单位，采用位形式的字符同步信号，发送器和接收器具有相互独立的时钟（频率相差不能太大），且两者中任一方都不向对方提供时钟同步信号。发送器可以在任何时刻发送数据，而接收器必须随时都处于准备接收数据的状态。异步传输方式中的每个字符是由起始位(占1位、为逻辑“0”)、数据位(占58位)、奇偶校验位(占1位，也可没有校验位)和停止位(占1位、1位半或者2位，为逻辑“1”)四个部分组成。,8.1 网络通信的基础知识,（2）同步传输：以数据帧为单位，用1个或2个同步字符表示传输过程
5、的开始，接着是n个字符的数据帧，最后是校验字符。同步通信时，先发送同步字符，接收方检测到同步字符后，开始接收数据，并按约定的长度拼成一个个数据字节，直到整个数据接收完毕，经校验无传送错误则结束一帧信息的传送。同步传输时，字符之间不允许有间隙，发送和接收双方要保持完全的同步，因此要求接收和发送设备必须使用完全同步的时钟。,（3）异步传输和同步传输的区别：异步传输的每个字符都要用起始位和停止位作为字符开始和结束的标志，因而传送效率低，但硬件设备相对简单，在PLC网络中应用较多。同步传输的一帧信息中，多个要传送的字符放在同步字符后面，无需起始位和停止位，故数据传输效率高于异步传输，但硬件设备比异步传
6、输复杂，常用于高速通信的场合。,8.1 网络通信的基础知识,4. RS232C、RS422/RS485串行通信接口,（1） RS232C串行通信接口：RS232C是1969年由美国电子工业协会EIA公布的串行通信接口，具有以下特点： 1）采用负逻辑，规定-5V-15VDC为逻辑“1”，规定+5V+15VDC为逻辑“0”； 2）数据传送速率较低，可以设置为：300b/s、600b/s、1.2 kb/s、2.4 kb/s、4.8 kb/s、9.6 kb/s、19.2 kb/s。 3）采用单端驱动、单端接收方式，抗干扰能力差，传输距离一般不超过15m。,8.1 网络通信的基础知识,（2） RS-42
7、2串行通信接口：美国EIA学会针对RS232C存在最高传输速率为20kb/s和最远传输距离仅为15m的缺点，于1977年提出了改进的RS449标准，而RS422和RS485都是从RS449标准派生出来的，具有以下特点： 1）采用平衡驱动差分接收电路，其接收端和发送端不共地，大大减少了共地所带来的共模干扰，提高了传输速率和通信距离，在较短的传输距离时传输速率可达10Mb/s，最远可以传送1200m（速率低于100kb/s时）。 2）采用单机发送、多机接收、全双工、平衡传输的规范，并允许在一条平衡总线上连接最多10个接收器。,8.1 网络通信的基础知识,（3） RS-485串行通信接口： 1983
8、年，EIA在RS-422基础上制定了RS-485标准，它是RS422接口的简化，采用半双工通信方式，具有以下特点： 1）通信线路上最多可以使用32对差分驱动器/接收器，可以自行定义协议以及传输线成本低的特性，而成为工业应用中数据传输的首选标准。 2）电气标准与RS422完全相同，但当RS485线路空闲时，线路处于高阻状态，这时就可以允许被其他设备占用，也就是说具有RS485通信接口的设备可以方便地连成网络。 3）只允许有一个设备是主设备，其余全部是从设备；或者无主设备，各个设备之间通过传递令牌获得总线控制权。,8.1 网络通信的基础知识,（4） RS-485和RS-422接口听性能指标： 1）
9、当接收端差分电压大于+200mV时，RS422和RS485均输出正逻辑电平，小于-200mV时，均输出负逻辑电平。 2）RS-485与RS-422的不同之处在于其共模输出电压，RS-485是-7V至+12V之间，而RS-422是在-7V至+7V之间，RS-485接收器最小输入阻抗为12k，而RS-422的接收器最小输入阻抗为4k；所以RS-485满足所有RS-422的规范，所以RS-485的驱动器可以在RS-422网络中应用。 3）RS-485接口多用双绞线连接，双绞线的长度与传输速率成反比，在100kb/s速率以下，才可能使用规定最长的电缆长度1219m。,8.1 网络通信的基础知识,5.
10、通信介质,（1）双绞线：把两根导线扭在一起，可以减少外部电磁干扰，如果用金属织网加以屏蔽，抗干扰能力更强。双绞线成本低，安装简单，RS485接口多用它。 （2）多股屏蔽电缆：把多股导线捆在一起，外加屏蔽层而成，在RS232C和RS422接口使用。 （3）同轴电缆：由中心导体层、绝缘层、屏蔽层和保护层组成，可用于基带传输(50)，也可用于宽带传输(75)。与双绞线相比，同轴电缆的传输速度高、传输距离远，但成本相对要高。 （4）光缆：由光纤、包层和保护层构成。与电缆相比，光缆的价格较高、维修复杂，但抗干扰能力更强，传送距离更远，在计算机网络中得到应用。,8.1 网络通信的基础知识,8.1.2 网络
11、结构和通信协议,1. 网络的拓扑结构 网络的拓扑结构 网络中通过传输线互连的点称为站点或节点，节点间的物理连接结构称为拓扑结构。常用的网络拓扑结构有星形、总线型和环型三种， 如下图所示：,a) 星型结构 b)总线结构 c)环形结构,8.1 网络通信的基础知识,（1）星形结构：只有一个中心节点，网络上其它各节点都分别与中心节点相连，通信功能由中心节点进行管理，任何两个节点之间通信都要经过中心节点中继转发。这种结构的控制方式简单，但可靠性较低，一旦中心节点出现故障，整个系统就会瘫痪。如OMRON的HOST Link网采用星形结构。,（2） 总线型结构：所有节点都通过硬件接口连接到一条公共总线上。任
12、何节点都可以在总线上传送数据，并且能被总线上任一节点所接收。这种结构简单灵活，容易扩充新节点，甚至可用中继器连接多个总线。具有速度快、延迟小、可靠性高等优点。但由于所有节点共用一条总线，容易发生数据冲突、争用总线控制权、降低传输效率等问题。如OMRON的Controller Link网、SYSMAC Link网、Ethernet网均采用总线型结构。,8.1 网络通信的基础知识,(3) 环形结构：各个节点通过硬件接口连接在一条闭合的环形通信线路上。数据传输只能按照事先规定好的方向从一个节点传到下一个节点，如果下一个节点不是目的节点，则再往下传送，直到被目的节点接收为止。这种结构具有路径选择控制方式简单，但是如果某个节点发生故障就会阻塞信息通路，故可靠性较差。如OMRON的SYSMAC NET网采用环形结构。,2网络的通信协议 在通信网络中，各网络节点，各用户主机为了进行通信，就必须共同遵守一套事先制定的规则，称为协议。PLC网络一般由PLC制造厂自己制定通信协议, 或者使用无规约通信。,
