第章工控通信与现场总线概述

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1、水电厂计算机监控系统水电厂计算机监控系统水电厂计算机监控系统水电厂计算机监控系统v主讲：贾振国 长春工程学院能源动力工程学院 电站控制教研室 第六章：工控通信与现场总线概述第六章：工控通信与现场总线概述第六章：工控通信与现场总线概述第六章：工控通信与现场总线概述 工控网络技术概述一一二二现场总线控制系统体系结构的特点工业数据通信与控制网络基础 三三四四工控网络连接 网络传输介质及特性 五五水电厂计算机监控系统水电厂计算机监控系统长春工程学院能源动力工程学院长春工程学院能源动力工程学院一、工控网络技术概述一、工控网络技术概述一、工控网络技术概述一、工控网络技术概述 工控网络是近年来发展形成的自控

2、领域的网络技术。工控网络是近年来发展形成的自控领域的网络技术。是计算机网络、通信技术与自控技术结合的产物。是计算机网络、通信技术与自控技术结合的产物。1 1、定义、定义2 2、必要性必要性 （1 1）企业的信息集成系统正在迅速壮大企业的信息集成系统正在迅速壮大 （2 2）企业信息系统的发展对工业数据通信的开放企业信息系统的发展对工业数据通信的开放 性、对底层控制网络的功能及性能都提出了性、对底层控制网络的功能及性能都提出了 更高的要求。更高的要求。水电厂计算机监控系统水电厂计算机监控系统长春工程学院能源动力工程学院长春工程学院能源动力工程学院一、工控网络技术概述一、工控网络技术概述一、工控网络

3、技术概述一、工控网络技术概述 水电厂计算机监控系统水电厂计算机监控系统长春工程学院能源动力工程学院长春工程学院能源动力工程学院一、工控网络技术概述一、工控网络技术概述一、工控网络技术概述一、工控网络技术概述 传统泵传统泵/阀控制系统结构示意图阀控制系统结构示意图P&V 1P&V 2P&V 3P&V 4P&V 5CPU大量的电缆和连接大量的电缆和连接 ! !I/O, AD/DA etc. Modules 水电厂计算机监控系统水电厂计算机监控系统长春工程学院能源动力工程学院长春工程学院能源动力工程学院3 3、发展趋势发展趋势 （1 1） 以工业以工业PCPC为基础的工控自动化已成为主流为基础的工控

4、自动化已成为主流 v工业控制自动化的三个层次工业控制自动化的三个层次： 基础自动化、过程自动化和管理自动化，其核心是基础自动化、过程自动化和管理自动化，其核心是基础自动化和过程自动化。基础自动化和过程自动化。v工业工业PCPC为基础的低成本工控自动化系统的特点为基础的低成本工控自动化系统的特点 （1 1）开放的结构开放的结构（2 2）PCPC工控机的软硬件丰富工控机的软硬件丰富 （3 3）柔性的联网能力柔性的联网能力 （4 4）复杂任务复杂任务及及多种平台运行多种平台运行能力能力 一、工控网络技术概述一、工控网络技术概述一、工控网络技术概述一、工控网络技术概述 水电厂计算机监控系统水电厂计算机

5、监控系统长春工程学院能源动力工程学院长春工程学院能源动力工程学院3 3、发展趋势发展趋势 （2 2） PLCPLC（可编程序控制器）得到了广泛的应用（可编程序控制器）得到了广泛的应用 v 大型网络化大型网络化 v 多功能多功能 v 高可靠性高可靠性 （3 3）面向测控管一体化设计的集散控制系统面向测控管一体化设计的集散控制系统 集散控制系统集散控制系统：也称为分布式控制系统或分散式控制系统（：也称为分布式控制系统或分散式控制系统（DCSDCS），它采用），它采用了标准化、模块化和系列化的设计，由过程控制级、控制管理级和生产管了标准化、模块化和系列化的设计，由过程控制级、控制管理级和生产管理级组

6、成，以通信网络为纽带，对数据进行集中显示，而操作管理和控制理级组成，以通信网络为纽带，对数据进行集中显示，而操作管理和控制相对分散，是一种配置灵活、组态方便、具有高可靠性的控制系统。相对分散，是一种配置灵活、组态方便、具有高可靠性的控制系统。分散控制、集中操作、分级管理、分而自治和综合协调分散控制、集中操作、分级管理、分而自治和综合协调一、工控网络技术概述一、工控网络技术概述一、工控网络技术概述一、工控网络技术概述 水电厂计算机监控系统水电厂计算机监控系统长春工程学院能源动力工程学院长春工程学院能源动力工程学院（4 4）大力发展和采用现场总线技术大力发展和采用现场总线技术 3 3、发展趋势发展

7、趋势 现场总线现场总线：是一种用于智能化现场设备和自动化系统：是一种用于智能化现场设备和自动化系统 的开放式、数字化、双向串行、多节点的通信总线。的开放式、数字化、双向串行、多节点的通信总线。采用现场总线技术可实现一种具有开放式、数字化和采用现场总线技术可实现一种具有开放式、数字化和 网络化结构的新型自动化控制系统。网络化结构的新型自动化控制系统。优势优势: : v 现场仪表的智能化、控制功能分散化、控制系统开放化现场仪表的智能化、控制功能分散化、控制系统开放化； v 全程全程数字化，极大地提高抗干扰能力数字化，极大地提高抗干扰能力；v 开放互联；开放互联；一、工控网络技术概述一、工控网络技术

8、概述一、工控网络技术概述一、工控网络技术概述 水电厂计算机监控系统水电厂计算机监控系统长春工程学院能源动力工程学院长春工程学院能源动力工程学院（5 5）大力研究和发展智能控制系统大力研究和发展智能控制系统 3 3、发展趋势发展趋势 v 为什么需要智能控制为什么需要智能控制？ v 智能控制定义智能控制定义 模拟人类学习和自适应的能力，能学习、存储和运用知模拟人类学习和自适应的能力，能学习、存储和运用知识，能在逻辑推理和知识推理的基础上进行信息处理，能对识，能在逻辑推理和知识推理的基础上进行信息处理，能对复杂系统进行有效的全局性控制，能自主地驱动智能机器实复杂系统进行有效的全局性控制，能自主地驱动

9、智能机器实现其目标的过程。现其目标的过程。v 智能控制系统的研究范围智能控制系统的研究范围模糊逻辑控制、专家控制、神经网络控制、模糊逻辑控制、专家控制、神经网络控制、混沌控制混沌控制、学习、学习控制系统等控制系统等一、工控网络技术概述一、工控网络技术概述一、工控网络技术概述一、工控网络技术概述 水电厂计算机监控系统水电厂计算机监控系统长春工程学院能源动力工程学院长春工程学院能源动力工程学院二、二、 现场总线控制系统体系结构的特点现场总线控制系统体系结构的特点1 1、定义定义：现场总线是连接智能现场设备和自动化系统：现场总线是连接智能现场设备和自动化系统的数字式、双向传输、多分支结构的通信网络。

10、也有将的数字式、双向传输、多分支结构的通信网络。也有将现场总线定义为应用在生产现场，在智能测控设备之间现场总线定义为应用在生产现场，在智能测控设备之间实现双向串行多节点数字通信的系统。也称为开放式、实现双向串行多节点数字通信的系统。也称为开放式、数字化、多点通信的低成本底层控制系统。数字化、多点通信的低成本底层控制系统。2 2、特点特点： v 在体系结构上成功实现了串行连接，一举克服并行在体系结构上成功实现了串行连接，一举克服并行连接的许多不足。连接的许多不足。v 在技术层面上成功解决了开放竞争和设备兼容两大在技术层面上成功解决了开放竞争和设备兼容两大难题，实现现场设备智能化和控制系统分散化目

11、标。难题，实现现场设备智能化和控制系统分散化目标。水电厂计算机监控系统水电厂计算机监控系统长春工程学院能源动力工程学院长春工程学院能源动力工程学院二、二、 现场总线控制系统体系结构的特点现场总线控制系统体系结构的特点结构特点：结构特点：基础性基础性 灵活性灵活性 易用性易用性 分散性分散性 经济性经济性 技术特点技术特点： 开放性开放性交互性交互性 自治性自治性 适应性适应性 水电厂计算机监控系统水电厂计算机监控系统长春工程学院能源动力工程学院长春工程学院能源动力工程学院P&V 1P&V 2P&V 3P&V 4P&V 5CPUDeviceNet 接口接口 只有一根电缆只有一根电缆 !Netwo

12、rk Scanner 现场总线泵现场总线泵/阀控制系统结构示意图阀控制系统结构示意图二、二、 现场总线控制系统体系结构的特点现场总线控制系统体系结构的特点水电厂计算机监控系统水电厂计算机监控系统长春工程学院能源动力工程学院长春工程学院能源动力工程学院三、三、典型现场总线简介典型现场总线简介 1 1、基金会现场总线基金会现场总线(Foundation (Foundation Fieldbus,FFFieldbus,FF) ) v 1994年,由ISP和WorldFIP两大集团合并成立现场总线基金会.拥有120多个成员:AB,ABB,Honeywell等v 采用OSI/ISO物理层,数据链路层和应

13、用层,增加了用户层；v 有低速(H1,31.25kb/s,200m，400m，1200m，900m)与高速(H2,1Mbps, 2.5Mpbs,750m,500m)之分,H2逐渐被HSE(100Mb/s,甚至更高)取代；v 支持双绞线、同轴电缆、光缆和无线发射传输介质 v 应用领域：比如化工、石油、污水处理 、电力等 水电厂计算机监控系统水电厂计算机监控系统长春工程学院能源动力工程学院长春工程学院能源动力工程学院2 2、过程现场总线过程现场总线(Process field (Process field bus,Profibusbus,Profibus) )三、三、典型现场总线简介典型现场总线简

14、介 v 西门子为首的13家公司，有3种版本Profibus-FMS（Fieldbus Message Specification）Profibus-PA（Process Automation）Profibus-DP（Decentralised Peripherals）v 采用ISO/OSI的物理层、数据链路层和应用层传输速率为9.6kbps-12Mbps,传输距离为100m-1.2km 采用总线型、树型、 星型v 支持双绞线和光纤v 制造自动化和过程控制自动化,电力,铁路交通 水电厂计算机监控系统水电厂计算机监控系统长春工程学院能源动力工程学院长春工程学院能源动力工程学院3 3、控制器局域网络

15、控制器局域网络(Controller Area (Controller Area Network,CANNetwork,CAN) ) 三、三、典型现场总线简介典型现场总线简介 v 由德国 Bosch 开发,起初专为汽车工业设计；v 遵循ISO/OSI模型,采用了物理层和数据链路层,应用层协议允许用户自行开发；v 采用短帧结构,最可靠；v 可采用双绞线、同轴电缆、光缆等传输介质；v 通讯速率最高1Mb/s,最远通讯距离可达10km；v 成为ISO国际标准；v 芯片由摩托罗拉,Intel等公司生产,价格低廉,用量最大；水电厂计算机监控系统水电厂计算机监控系统长春工程学院能源动力工程学院长春工程学院

16、能源动力工程学院三、三、典型现场总线简介典型现场总线简介 4 4、局部操作网络局部操作网络(Local Operating (Local Operating Network,LONNetwork,LON) )v 由美国Echelon公司推出,摩托罗拉、东芝支持倡导，组成LonMARK互操作协会；v 采用OSI模型全部7层通讯协议；v 通讯速率从300b/s到1.5Mb/s,通讯距离可达2700mv 采用总线型、树型；v 支持双绞线、同轴电缆、光缆和红外线、电力线、无线发射等传输介质；v 最大的应用领域在楼宇自动化,在工业控制领域如石油,铁路也有应用水电厂计算机监控系统水电厂计算机监控系统长春工

17、程学院能源动力工程学院长春工程学院能源动力工程学院三、三、典型现场总线简介典型现场总线简介 5 5、设备网设备网( (DeviceNetDeviceNet) ) v 由Rockwell推出,交由ODVA管理后得到全球众多制造商的支持,如Omron, Hitachi, ABB等；v 采用物理层,数据链路层和应用层；v 可选数据传输速率125Kbps,250Kbps,500Kbps；v 对等（peer to peer)，多主和主从通信方式；v 可带电更换网络节点，在线修改网络配置；v 基于CAN的技术,低成本,高可靠性；水电厂计算机监控系统水电厂计算机监控系统长春工程学院能源动力工程学院长春工程学

18、院能源动力工程学院三、三、典型现场总线简介典型现场总线简介 6 6、控制网控制网( (ControlNetControlNet) ) v 由美国Rockwell Automation推出,交由CI管理后在全世界范围内拥有包括Rockwell Automation、ABB、Honeywell等70家著名厂商组成的成员单位；v 通讯速率5Mb/s,通讯距离30km；v 采用物理层,数据链路层和应用层；v 支持总线型,树型和星型；v 应用于交通运输,汽车制造,冶金,矿山,电力,食品等领域；水电厂计算机监控系统水电厂计算机监控系统长春工程学院能源动力工程学院长春工程学院能源动力工程学院三、三、典型现场

19、总线简介典型现场总线简介 7 7、P-Net (Process automation Net)P-Net (Process automation Net) v 1984年由丹麦Process data A/s公司提出, 由Process-Data Silkeborg Aps 开发；v 采用OSI/的物理层、数据链路层、网络层、传输层和应用层；v 采用屏蔽双绞线,数据传输速率为76.8kbps,传输距离1.2km；v 多主控制器,主从式总线,每段最多可容纳32个主控制器；v 应用主要集中农业,水产,饲养,林业,食品等行业；水电厂计算机监控系统水电厂计算机监控系统长春工程学院能源动力工程学院长春工

20、程学院能源动力工程学院三、三、典型现场总线简介典型现场总线简介 8 8、WorldFIPWorldFIP(World Factory Instrumentation Protocol)(World Factory Instrumentation Protocol) v WorldFIP基于FIP协议，其最初由法国于80年代开发，并成为法国国家标准和欧洲标准,有WorldFIP协会组织；v 采用ISO/OSI模型物理层、数据链路层、应用层；v 具有单一的总线结构,可适应不同应用领域的需求v 不同应用领域采用不同的总线速率,过程控制采用31.25kpbs,制造业为1Mbps,驱动控制为1-5Mbp

21、s；v 主要应用：过程、制造自动化、电力、铁路运输；水电厂计算机监控系统水电厂计算机监控系统长春工程学院能源动力工程学院长春工程学院能源动力工程学院四、工控网络连接四、工控网络连接 1 1、工工控通信与计算机通信的区别控通信与计算机通信的区别 （1 1）功能功能上的区别：上的区别：v 计算机通讯的功能是可靠地传递信息；v 现场总线的功能是经济、安全、可靠的传递 信息;正确使用所传信息;及时处理所传信息； （2 2）要求上的区别：）要求上的区别：v 对计算机通讯的主要要求是传输速度快；v 对现场总线的要求不仅是传输速度快,而且要 求响应快； 水电厂计算机监控系统水电厂计算机监控系统长春工程学院能

22、源动力工程学院长春工程学院能源动力工程学院2 2、工工控通信中需要考虑的问题控通信中需要考虑的问题 四、工控网络连接四、工控网络连接 v 产品怎样互联在一起？v 系统中不同产品间要有可靠的互操作性及不同供货商的同类产品要有可互换性。v 产品将要交换什么样类型的数据？是控制数据(如 I/O 等)还是信息数据（如图文，声音等）v 系统需要什么样的容吐量？v 产品怎样被组态？v 系统能否在将来可以进一步扩充？水电厂计算机监控系统水电厂计算机监控系统长春工程学院能源动力工程学院长春工程学院能源动力工程学院3 3、工工控通信三层网络控通信三层网络 四、工控网络连接四、工控网络连接 （1 1）罗克韦尔自动

23、化三层网络罗克韦尔自动化三层网络, ,即即设备层设备层、控制层控制层和和 信息层信息层的体系。的体系。水电厂计算机监控系统水电厂计算机监控系统长春工程学院能源动力工程学院长春工程学院能源动力工程学院从底层到高层全部是开放的从底层到高层全部是开放的不需许可证，不用注册，没有任何限制不需许可证，不用注册，没有任何限制 对任何人都是可用的技术对任何人都是可用的技术产品的可靠的互操作性产品的可靠的互操作性扁平结构扁平结构可从高层对以下各层的产品组态及监测可从高层对以下各层的产品组态及监测以最少层次的网络支持以最少层次的网络支持所有层之间的完全桥接所有层之间的完全桥接层之间通过网桥层之间通过网桥/ /网

24、关连接网关连接对设备可有增强的诊断能力对设备可有增强的诊断能力将控制分散到整个体系将控制分散到整个体系四、工控网络连接四、工控网络连接 3 3、工工控通信三层网络控通信三层网络 （2 2）三层网络三层网络的的共同特点共同特点 水电厂计算机监控系统水电厂计算机监控系统长春工程学院能源动力工程学院长春工程学院能源动力工程学院四、工控网络连接四、工控网络连接 信息层（例如：使用信息层（例如：使用Ethernet)高速报文传送高速报文传送高容量数据共享高容量数据共享控制层（例如：使用控制层（例如：使用ControlNet)支持支持I/O信息，报文的传输和诊断功能信息，报文的传输和诊断功能开放性技术开放

25、性技术能够设置信息的优先级能够设置信息的优先级支持多主机、广播式和点对点支持多主机、广播式和点对点 (Peer-to-Peer) 的通信方式的通信方式高速高速I/O信息和报文的传送信息和报文的传送有效地数据共享有效地数据共享确定性和可重复性确定性和可重复性 (Determinism & Repeatability)设备层设备层(例如：使用例如：使用DeviceNet)有类似于控制层的要求，但更强调降低安装费用、系统调有类似于控制层的要求，但更强调降低安装费用、系统调 试时间试时间（2 2）三层网络三层网络的的共同特点共同特点 水电厂计算机监控系统水电厂计算机监控系统长春工程学院能源动力工程学院

26、长春工程学院能源动力工程学院四、工控网络连接四、工控网络连接 水电厂计算机监控系统水电厂计算机监控系统长春工程学院能源动力工程学院长春工程学院能源动力工程学院四、工控网络连接四、工控网络连接 水电厂计算机监控系统水电厂计算机监控系统长春工程学院能源动力工程学院长春工程学院能源动力工程学院四、工控网络连接四、工控网络连接 4 4、工工控网络拓扑结构控网络拓扑结构 （1）网状拓扑 网状网状结结构是指将各网构是指将各网络络 结结点与通信点与通信线线路互路互连连成不成不规规 则则的形状，每个的形状，每个结结点至少与点至少与 其它两个其它两个结结点相点相连连，或者，或者说说每每个个结结点至少有两条点至少

27、有两条链链路与其他路与其他结结点相点相连连。大型互。大型互联联网一般都网一般都采用采用这这种种结结构。构。水电厂计算机监控系统水电厂计算机监控系统长春工程学院能源动力工程学院长春工程学院能源动力工程学院四、工控网络连接四、工控网络连接 4 4、工工控网络拓扑结构控网络拓扑结构 （2）星形拓扑 集线器 星型星型结结构的每个构的每个结结点点都由一条点到点都由一条点到点链链路与路与中中心心结结点点（公用中心交（公用中心交换设换设备备，如：交，如：交换换机、机、HUBHUB等）等）相相连连。信息的信息的传输传输是通是通过过中心中心结结点的存点的存储转发储转发技技术术实现实现的，并且只能通的，并且只能通

28、过过中中心站点与其它站点通信心站点与其它站点通信。水电厂计算机监控系统水电厂计算机监控系统长春工程学院能源动力工程学院长春工程学院能源动力工程学院四、工控网络连接四、工控网络连接 4 4、工工控网络拓扑结构控网络拓扑结构 （3）环形拓扑 环型结构是各个网络结点通过环接口连在一条首尾相接的闭合环型通信线路中。环型结构有两种类型，即单环结构和双环结构。令牌环（Token Ring）是单环结构的典型代表，光纤分布式数据接口（FDDI）是双环结构的典型代表。水电厂计算机监控系统水电厂计算机监控系统长春工程学院能源动力工程学院长春工程学院能源动力工程学院四、工控网络连接四、工控网络连接 4 4、工工控网

29、络拓扑结构控网络拓扑结构 （4）总线拓扑 总线型拓扑结构是常用的局域网拓扑构。在这总线型拓扑结构是常用的局域网拓扑构。在这 种拓扑结构中种拓扑结构中采用一条主干电缆采用一条主干电缆，所有的节点通过，所有的节点通过 其它的传输介质连接在该主干电缆上，其它的传输介质连接在该主干电缆上，主干电缆上主干电缆上 安装有吸收信号反射的终结器安装有吸收信号反射的终结器。水电厂计算机监控系统水电厂计算机监控系统长春工程学院能源动力工程学院长春工程学院能源动力工程学院造价造价安装安装难易难易排错排错难易难易故障故障影响影响主要主要应用应用总线总线低低易易难难一点断，全一点断，全网断网断LANLAN、越来、越来越

30、少越少环型环型低低易易易易一点断，一点断，全网断全网断FDDIFDDI星型星型中中中中易易单条线路单条线路LANLAN网状网状高高难难易易有多条冗余有多条冗余线路线路WANWAN主干主干四、工控网络连接四、工控网络连接 拓扑结构比较拓扑结构比较 水电厂计算机监控系统水电厂计算机监控系统长春工程学院能源动力工程学院长春工程学院能源动力工程学院五、工控网络传输介质及特性五、工控网络传输介质及特性 1 1、传输介质、传输介质 传输传输介介质质是是传输传输信息的信息的载载体，是网体，是网络络中位于中位于发发送端与接送端与接收端之收端之间间的物理通路。的物理通路。资资源子网中的各源子网中的各节节点和通信

31、子网中的通点和通信子网中的通信信处处理机（理机（IMPIMP）之）之间间均需通均需通过传输过传输介介质连质连接。接。水电厂计算机监控系统水电厂计算机监控系统长春工程学院能源动力工程学院长春工程学院能源动力工程学院五、工控网络传输介质及特性五、工控网络传输介质及特性 2 2、主要特性、主要特性 （1 1）物理特性物理特性：传输介质物理结构的描述：传输介质物理结构的描述； （2 2）传输特性传输特性：传输介质允许传送数字或模拟信：传输介质允许传送数字或模拟信 号以及调制技术、传输容量、传号以及调制技术、传输容量、传 输的频率范围输的频率范围； （3 3）连通特性连通特性：允许点：允许点- -点或多

32、点连接点或多点连接； （4 4）地理范围地理范围：传输介质最大传输距离；：传输介质最大传输距离； （5 5）抗干扰性抗干扰性：传输介质防止噪声与电磁干扰对：传输介质防止噪声与电磁干扰对 传输数据影响能力。传输数据影响能力。 水电厂计算机监控系统水电厂计算机监控系统长春工程学院能源动力工程学院长春工程学院能源动力工程学院五、工控网络传输介质及特性五、工控网络传输介质及特性 3 3、有线介质、有线介质 v 双绞线屏蔽双绞线 STP (Shielded Twisted Pair)无屏蔽双绞线 UTP (Unshielded Twisted Pair) v 同轴电缆50 同轴电缆75 同轴电缆v 光缆

33、 水电厂计算机监控系统水电厂计算机监控系统长春工程学院能源动力工程学院长春工程学院能源动力工程学院五、工控网络传输介质及特性五、工控网络传输介质及特性 3 3、有线介质、有线介质 (1)(1)双绞线双绞线 铜线铜线铜线铜线聚氯乙烯聚氯乙烯 套层套层聚氯乙烯聚氯乙烯套层套层屏蔽层屏蔽层绝缘层绝缘层绝缘层绝缘层无屏蔽双绞线无屏蔽双绞线 UTP屏蔽双绞线屏蔽双绞线 STP水电厂计算机监控系统水电厂计算机监控系统长春工程学院能源动力工程学院长春工程学院能源动力工程学院双绞线的特点双绞线的特点双绞线的特点双绞线的特点v双绞线的优点：双绞线的优点： （1 1）价格便宜。）价格便宜。 （2 2）安装容易）安

34、装容易v缺点：缺点： （1 1）易受电器干扰）易受电器干扰 （2 2）传输速率不快（约）传输速率不快（约10Mbps10Mbps）v双绞线电缆一般用于电话及低速数据或短距离通双绞线电缆一般用于电话及低速数据或短距离通 信上。信上。五、工控网络传输介质及特性五、工控网络传输介质及特性 水电厂计算机监控系统水电厂计算机监控系统长春工程学院能源动力工程学院长春工程学院能源动力工程学院五、工控网络传输介质及特性五、工控网络传输介质及特性 3 3、有线介质、有线介质 (2)(2)同轴电缆同轴电缆 外导体屏蔽层外导体屏蔽层绝缘层绝缘层绝缘保护套层绝缘保护套层内导体内导体 同同轴电缆轴电缆按阻抗按阻抗分有两

35、种，一种是分有两种，一种是5050欧姆欧姆电缆电缆，一般以一般以铜铜网网为为外外导导体，用于基本数字信号的体，用于基本数字信号的传输传输，主，主要用于局域以太网，速率一般是要用于局域以太网，速率一般是10Mbps10Mbps；另一种是另一种是7575欧姆欧姆电缆电缆，用于，用于宽带宽带模模拟传输拟传输，常用于有，常用于有线电视线电视，频带频带可达可达300M300M450MHz450MHz，以，以铝带为铝带为外外导导体。体。水电厂计算机监控系统水电厂计算机监控系统长春工程学院能源动力工程学院长春工程学院能源动力工程学院五、工控网络传输介质及特性五、工控网络传输介质及特性 3 3、有线介质、有线

36、介质 (3)(3)光纤光纤 折射角折射角入射角入射角 包层包层（低折射率的媒体）（低折射率的媒体） 包层包层（低折射率的媒体）（低折射率的媒体）包层包层纤纤芯芯水电厂计算机监控系统水电厂计算机监控系统长春工程学院能源动力工程学院长春工程学院能源动力工程学院五、工控网络传输介质及特性五、工控网络传输介质及特性 输入脉冲输出脉冲单模光纤输入脉冲输出脉冲多模光纤多模光纤与单模光纤多模光纤与单模光纤多模光纤与单模光纤多模光纤与单模光纤水电厂计算机监控系统水电厂计算机监控系统长春工程学院能源动力工程学院长春工程学院能源动力工程学院不受电源线波动、电磁干扰及空气中腐蚀性化学物不受电源线波动、电磁干扰及空气

37、中腐蚀性化学物质的影响。质的影响。可提供极宽的频带，功率损失小，无可提供极宽的频带，功率损失小，无中继传输远。中继传输远。无串音干扰，保密性好，不易被截取数据。无串音干扰，保密性好，不易被截取数据。体积小，重量体积小，重量轻。轻。五、工控网络传输介质及特性五、工控网络传输介质及特性 光纤的优点光纤的优点光纤的优点光纤的优点 水电厂计算机监控系统水电厂计算机监控系统长春工程学院能源动力工程学院长春工程学院能源动力工程学院光纤的缺点光纤的缺点光纤的缺点光纤的缺点 v安装分接不易，分路、耦合比较麻烦安装分接不易，分路、耦合比较麻烦v故障排除困难故障排除困难v价格较高价格较高v质地脆、机械强度低质地脆

38、、机械强度低室内单芯室内单芯 室内多芯室内多芯 室外铠装室外铠装 五、工控网络传输介质及特性五、工控网络传输介质及特性 水电厂计算机监控系统水电厂计算机监控系统长春工程学院能源动力工程学院长春工程学院能源动力工程学院介质比较介质比较介质比较介质比较五、工控网络传输介质及特性五、工控网络传输介质及特性 水电厂计算机监控系统水电厂计算机监控系统长春工程学院能源动力工程学院长春工程学院能源动力工程学院五、工控网络传输介质及特性五、工控网络传输介质及特性 4 4、网络互连设备简介、网络互连设备简介 v中继器中继器 v网桥网桥 v路由器路由器 v网关网关 v集线器集线器 无源集线器无源集线器 有源集线器

39、有源集线器 智能集线器智能集线器 交换式集线器交换式集线器 中继器中继器(REPEATER)(REPEATER)中继器是中继器是网络物理层上面的连接设备。网络物理层上面的连接设备。适用于完全相同的两类网络适用于完全相同的两类网络的互连，主要功能是通过对的互连，主要功能是通过对 数据信号的重新发送或者转数据信号的重新发送或者转发，来扩大网络传输的距离。发，来扩大网络传输的距离。水电厂计算机监控系统水电厂计算机监控系统长春工程学院能源动力工程学院长春工程学院能源动力工程学院五、工控网络传输介质及特性五、工控网络传输介质及特性 4 4、网络互连设备简介、网络互连设备简介 v中继器中继器 v网桥网桥

40、v路由器路由器 v网关网关 v集线器集线器 无源集线器无源集线器 有源集线器有源集线器 智能集线器智能集线器 交换式集线器交换式集线器 网桥（网桥（BridgeBridge）是一个局域网）是一个局域网与另一个局域网之间建立连接与另一个局域网之间建立连接的桥梁。网桥是属于网络层的的桥梁。网桥是属于网络层的一种设备，它的作用是扩展网一种设备，它的作用是扩展网络和通信手段，在各种传输介络和通信手段，在各种传输介质中转发数据信号，扩展网络质中转发数据信号，扩展网络的距离，同时又有选择地将有的距离，同时又有选择地将有地址的信号从一个传输介质发地址的信号从一个传输介质发送到另一个传输介质，并能有送到另一个

41、传输介质，并能有效地限制两个介质系统中无关效地限制两个介质系统中无关紧要的通信。紧要的通信。 水电厂计算机监控系统水电厂计算机监控系统长春工程学院能源动力工程学院长春工程学院能源动力工程学院五、工控网络传输介质及特性五、工控网络传输介质及特性 4 4、网络互连设备简介、网络互连设备简介 v中继器中继器 v网桥网桥 v路由器路由器 v网关网关 v集线器集线器 无源集线器无源集线器 有源集线器有源集线器 智能集线器智能集线器 交换式集线器交换式集线器 路由器在连接不同网络或网段路由器在连接不同网络或网段时，可以对这些网络之间的数时，可以对这些网络之间的数据信息进行据信息进行“翻译翻译”，然后翻译，

42、然后翻译成双方都能成双方都能“读读”懂的数据，这懂的数据，这样就可以实现不同网络或网段样就可以实现不同网络或网段间的互联互通。同时，它还具间的互联互通。同时，它还具有判断网络地址和选择路径的有判断网络地址和选择路径的功能以及过滤和分隔网络信息功能以及过滤和分隔网络信息流的功能。流的功能。水电厂计算机监控系统水电厂计算机监控系统长春工程学院能源动力工程学院长春工程学院能源动力工程学院v中继器中继器 v网桥网桥 v路由器路由器 v网关网关 v集线器集线器 无源集线器无源集线器 有源集线器有源集线器 智能集线器智能集线器 交换式集线器交换式集线器 在使用不同的通信协议、数据在使用不同的通信协议、数据

43、格式或语言格式或语言, ,甚至体系结构完全甚至体系结构完全不同的两种系统之间，网关是不同的两种系统之间，网关是一个翻译器。与网桥只是简单一个翻译器。与网桥只是简单地传达信息不同，网关对收到地传达信息不同，网关对收到的信息要重新打包，以适应目的信息要重新打包，以适应目的系统的需求。同时，网关也的系统的需求。同时，网关也可以提供过滤和安全功能。可以提供过滤和安全功能。大多数网关运行在大多数网关运行在OSI 7OSI 7层协议层协议的顶层的顶层-应用层。应用层。 4 4、网络互连设备简介、网络互连设备简介 五、工控网络传输介质及特性五、工控网络传输介质及特性 水电厂计算机监控系统水电厂计算机监控系统

44、长春工程学院能源动力工程学院长春工程学院能源动力工程学院v中继器中继器 v网桥网桥 v路由器路由器 v网关网关 v集线器集线器 无源集线器无源集线器 有源集线器有源集线器 智能集线器智能集线器 交换式集线器交换式集线器 集线器的作用可以简单的理解集线器的作用可以简单的理解为将一些机器连接起来组成一为将一些机器连接起来组成一个局域网。而交换机（又名交个局域网。而交换机（又名交换式集线器）作用与集线器大换式集线器）作用与集线器大体相同。但是两者在性能上有体相同。但是两者在性能上有区别：集线器采用的式共享带区别：集线器采用的式共享带宽的工作方式，而交换机是独宽的工作方式，而交换机是独享带宽。这样在机器很多或数享带宽。这样在机器很多或数据量很大时，两者将会有比较据量很大时，两者将会有比较明显的。明显的。 4 4、网络互连设备简介、网络互连设备简介 五、工控网络传输介质及特性五、工控网络传输介质及特性 水电厂计算机监控系统水电厂计算机监控系统长春工程学院能源动力工程学院长春工程学院能源动力工程学院难处做功夫，难处做功夫，苦中得学问！苦中得学问！