维修电工中高级培训工业控制技术.ppt

1、维修电工中高级培训工业控制技术,课程大纲,第一节 制丝线控制技术的发展历程 第二节 计算机网络技术第三节 工业网络与通信基础知识第四节 现场总线 第五节 工业以太网 第六节：制丝线典型网络架构及常见故障总结,2018年10月10日星期三2时33分42秒,第二节计算机网络技术,一、计算机网络概念 二、计算机网络系统的组成三、计算机网络的分类四、计算机网络的功能,2018年10月10日星期三2时33分42秒,计算机网络是计算机技术和通信技术紧密结合的产物，它涉及到通信与计算机两个领域。它的诞生使计算机体系结构发生了巨大变化，在当今社会经济中起着非常重要的作用，它对人类社会的进步做出了巨大贡献。从某

2、种意义上讲，计算机网络的发展水平不仅反映了一个国家的计算机科学和通信技术水平，而且已经成为衡量其国力及现代化程度的重要标志之一。计算机网络要完成数据处理与数据通信两大基本功能，那么从它的结构上必然可以分成两个部分：负责数据处理的计算机和终端，负责数据通信的通信控制处理机 CCP（Communication Control Processor)和通信线路。从计算机网络组成角度来分，典型的计算机网络在逻辑上可以分为两个子网：资源子网和通信子网。,第二节计算机网络技术,2018年10月10日星期三2时33分42秒,那么到底什么是计算机网络呢？它的结构如何呢？ 不同的人群对计算机网络的含义和理解是不尽

3、相同的。早期，人们将分散的计算机、终端及其附设，利用通信媒体连接起来，能够实现相互的通信称做网络系统。 随着分布处理技术的发展和从用户使用角度考虑，对计算机网络的概念也发生了变化，定义为“必须具有能为用户自动管理各类资源的操作系统，由它调度完成网络用户的请求，使整个网络资源对用户透明”。 综上所述，我们将计算机网络做如下描述：计算机网络是利用通信线路将地理位置分散的、具有独立功能的许多计算机系统连接起来，按照某种协议进行数据通信，以实现资源共享的信息系统。,第二节计算机网络技术一、计算机网络概念,2018年10月10日星期三2时33分42秒,计算机网络系统是通信子网和资源子网组成的。而网络软件

4、系统和网络硬件系统是网络系统赖以存在的基础。在网络系统中，硬件对网络的选择起着决定性作用，而网络软件则是挖掘网络潜力的工具。,第二节计算机网络技术二、计算机网络系统的组成,2018年10月10日星期三2时33分42秒,（一）网络软件 在网络系统中，网络上的每个用户，都可享有系统中的各种资源，系统必须对用户进行控制。否则，就会造成系统混乱、信息数据的破坏和丢失。为了协调系统资源，系统需要通过软件工具对网络资源进行全面的管理、调度和分配，并采取一系列的安全保密措施，防止用户不合理的对数据和信息的访问，以防数据和信息的破坏与丢失。网络软件是实现网络功能不可缺少的软件环境。 通常网络软件包括： 1、网

5、络协议和协议软件：它是通过协议程序实现网络协议功能。 2、网络通信软件：通过网络通信软件实现网络工作站之间的通信。 3、网络操作系统：网络操作系统是用以实现系统资源共享、管理用户对不同资源访问的应用程序，它是最主要的网络软件。 4、网络管理及网络应用软件： 网络管理软件是用来对网络资源进行管理和对网络进行维护的软件。网络应用软件是为网络用户提供服务并为网络用户解决实际问题的软件。5、网络软件最重要的特征是：网络管理软件所研究的重点不是在网络中互连的各个独立的计算机本身的功能，而是在如何实现网络特有的功能。而网络软件系统和网络硬件系统是网络系统赖以存在的基础。在网络系统中，硬件对网络的选择起着决

6、定性作用，而网络软件则是挖掘网络潜力的工具。,第二节计算机网络技术二、计算机网络系统的组成,2018年10月10日星期三2时33分42秒,（二）网络硬件 网络硬件是计算机网络系统的物质基础。要构成一个计算机网络系统，首先要将计算机及其附属硬件设备与网络中的其它计算机系统连接起来。不同的计算机网络系统，在硬件方面是有差别的。随着计算机技术和网络技术的发展，网络硬件日趋多样化，功能更加强大，更加复杂。 1 线路控制器 LC(Line Controller)： LC 是主计算机或终端设备与线路上调制解调器的接口设备。 2通信控制器 CC(Communication Controller):CC是用以

7、对数据信息各个阶段进行控制的设备。 3通信处理机 CP(Communication Processor)：CP 是作为数据交换的开关，负责通信处理工作。 4前端处理机 FEP(Front End Processor)：FEP 也是负责通信处理工作的设备。 5集中器 C(Concentrator)、多路选择器 MUX(Multiplexor)：是通过通信线路分别和多个远程终端相连接的设备。 6主机 HOST(Host Computer)。 7终端 T(Terminal)。 随着计算机网络技术的发展和网络应用的普及，网络结点设备会越来越多，功能也更加强大，设计也更加复杂。,第二节计算机网络技术二、

8、计算机网络系统的组成,2018年10月10日星期三2时33分42秒,（一）从网络结点分布来看可分为局域网（Local Area Network，LAN） 、广域网（Wide Area Network，WAN）和城域网（Metropolitan Area Network，MAN） 。 局域网是一种在小范围内实现的计算机网络，一般在一个建筑物内，或一个工厂、一个单位内部，为单位独有。局域网距离可在十几公里以内，信道传输速率可达120Mbps，结构简单，布线容易。广域网范围很广，可以分布在一个省内、一个国家或几个国家。广域网信道传输速率较低，一般小于 0.1Mbps，结构比较复杂。城域网是在一个城市

9、内部组建的计算机信息网络，提供全市的信息服务。现在随着通讯技术的不断发展，计算机网络的通讯传输速率从 K 级逐步发展到十兆、百兆、千兆，有的骨干网络可以达到 10T。,第二节计算机网络技术三、计算机网络的分类,2018年10月10日星期三2时33分42秒,（二）按交换方式可分为线路交换网络（Circurt Switching） 、报文交换网络（Message Switching）和分组交换网络（Packet Switching）,第二节计算机网络技术三、计算机网络的分类,2018年10月10日星期三2时33分42秒,（三）按网络拓扑结构可分为星型网络、树型网络、总线型网络、环型网络和网状网络。

10、 络拓扑结构是抛开网络电缆的物理连接来讨论网络系统的连接形式，是指网络电缆构成的几何形状，它能表示出网络服务器、工作站的网络配置和互相之间的连接。,第二节计算机网络技术三、计算机网络的分类,2018年10月10日星期三2时33分42秒,（一）数据通信 该功能实现计算机与终端、计算机与计算机间的数据传输，这是计算机网络的基本功能。,第二节计算机网络技术四、计算机网络的功能,2018年10月10日星期三2时33分42秒,（二）资源共享 网络上的计算机彼此之间可以实现资源共享，包括硬件、软件和数据。信息时代的到来，资源的共享具有重大的意义。首先，从投资考虑，网络上的用 户可以共享使用网上的打印机、扫

11、描仪等，这样就节省了资金。其次，现代的信息量越来越大，单一的计算机已经不能将其储存，只有分布在不同的计算机上，网络用户可以共享这些信息资源。再次，现在计算机软件层出不穷，在这些浩如烟海的软件中，不少是免费共享的，这是网络上的宝贵财富。任何连入网络的人，都有权利使用它们。资源共享为用户使用网络提供了方便。,第二节计算机网络技术四、计算机网络的功能,2018年10月10日星期三2时33分42秒,（三）远程传输 计算机应用的发展，已经从科学计算到数据处理，从单机到网络。分布在很远位置的用户可以互相传输数据信息，互相交流，协同工作。,第二节计算机网络技术四、计算机网络的功能,2018年10月10日星期

12、三2时33分42秒,（四）集中管理 计算机网络技术的发展和应用，已使得现代的办公手段、经营管理等发生了变化。目前，已经有了许多 MIS 系统、OA 系统等，通过这些系统可以实现日常工作的集中管理，提高工作效率，增加经济效益。,第二节计算机网络技术四、计算机网络的功能,2018年10月10日星期三2时33分42秒,（五）实现分布式处理 网络技术的发展，使得分布式计算成为可能。对于大型的课题，可以分为许许多多的小题目，由不同的计算机分别完成，然后再集中起来，解决问题。,第二节计算机网络技术四、计算机网络的功能,2018年10月10日星期三2时33分42秒,（六）负荷均衡 负荷均衡是指工作被均匀的分

13、配给网络上的各台计算机系统。网络控制中心负责分配和检测，当某台计算机负荷过重时，系统会自动转移负荷到较轻的计算机系统去处理。 由此可见，计算机网络可以大大扩展计算机系统的功能，扩大其应用范围，提高可靠性，为用户提供方便，同时也减少了费用，提高了性能价格比。,第二节计算机网络技术四、计算机网络的功能,2018年10月10日星期三2时33分42秒,综上所述，计算机网络首先是计算机的一个群体，是由多台计算机组成的，每台计算机的工作是独立的，任何一台计算机都不能干预其他计算机的工作，例如启动、关机和控制其运行等；其次，这些计算机是通过一定的通信媒体互连在一起，计算机间的互连是指它们彼此间能够交换信息。

14、网络上的设备包括微机、小型机、大型机、终端、打印机，以及绘图仪、光驱等设备。用户可以通过网络共享设备资源和信息资源。网络处理的电子信息除一般文字信息外，还可以包括声音和视频信息等。,第二节计算机网络技术四、计算机网络的功能,2018年10月10日星期三2时33分42秒,总结,回顾所学内容总结学习方法与学员的互动交流，获取反馈信息,2018年10月10日星期三2时33分42秒,第三节 工业网络与通信基础知识,一、工业网络通信基础二、工业网络物理结构三、工业网络的主要拓扑结构五、OSI参考模型,2018年10月10日星期三2时33分42秒,既然是工业网络与通信，则必定与网络和通信技术紧密相连。在本

15、章中，系统地给大家介绍和工业网络与通信密切相关的基础知识。这些知识和概念如 NRZ 编码、曼彻斯特编码、CRC 校验、海明距离、总线拓扑、令牌总线等等，都是在后序章节讲解 PROFIBUS时要用到的。在本章最后，给大家简要地介绍网络互连的概念和 OSI 参考模型，这些也是我们为以后讲解现场总线通信模型和工业以太网时要用到的知识。对这些基本概念的理解和掌握有助于我们对后续知识的学习。,第三节 工业网络与通信基础知识,2018年10月10日星期三2时33分42秒,（一） 工业数据通信概述 通信的目的是为了彼此之问交换信息。完成把信息从一个地方传送到另外一个地方任务的系统就是通信系统。数据通信专指通

16、信过程中承载信息的数据形式是数字的(不是模拟的)，而以计算机控制系统为主体构成的网络通信系统就是数据通信系统。下面我们先介绍几个基本概念：信息、数据和信号。,第三节 工业网络与通信基础知识一、工业网络通信基础,2018年10月10日星期三2时33分42秒,（一） 工业数据通信概述,第三节 工业网络与通信基础知识一、工业网络通信基础,过去我们在进行现场信号的测量和采集时，都是采用一对一的物理连接。把现场所有的电流、电压信号送到控制室，这是一种简单的点对点的信号传送方式，还谈不上数据通信。现在我们采用了场总线技术后，把现场各智能设各提供的数字信号通过工业网络，用串行通信的方式把它们送到控制室，这才

17、是工业数据通信网络。工业数据通信阿络主要由数据信息的发送设备、接收设备、传输介质、传输报文和通信协议等组成。,2018年10月10日星期三2时33分42秒,（一） 工业数据通信概述,第三节 工业网络与通信基础知识一、工业网络通信基础,图 6-4 和图 6-3 相比，大家可以发现工业数据通信完成的任务就是通信的基本功能，工业数据通信是应用于自动化领域里的通信技术。,2018年10月10日星期三2时33分42秒,（二）数据传输,第三节 工业网络与通信基础知识一、工业网络通信基础,1数据通信方式(数据流动方向) 数据通信方式有 3种：单工通信、半双工通信和双工通信。2数据传输方式 (1) 并行传输和

18、串行传输,2018年10月10日星期三2时33分42秒,（二）数据传输,第三节 工业网络与通信基础知识一、工业网络通信基础,2数据传输方式(2) 同步传输和异步传输,2018年10月10日星期三2时33分42秒,（二）数据传输,第三节 工业网络与通信基础知识一、工业网络通信基础,3信号传输模式基带传输 载波传输 频带传输 异步转移模式,2018年10月10日星期三2时33分42秒,（三）差错控制,第三节 工业网络与通信基础知识一、工业网络通信基础,数据在通信线路上传输时，由于各种各样的干扰和噪声的影响，往往会使接收端不能收到正确的数据，这就产生了差错，即误码。这些干扰源包括： 信道的电气特性引

19、起信号幅度、频率和相位的衰减或畸变； 信号反射； 相邻线路间的串扰； 闪电、开关开闭和大功率电动机的起停等。 根据差错检测方法的不同，进行差错控制的方法也会有区别，进行差错控制的基本方法有两类：一类是自动请求重发(ARQ， Automatic Request for Repettion)；另一类是前向纠错(FEC， Forward Error Correction)。,2018年10月10日星期三2时33分42秒,第三节 工业网络与通信基础知识二、工业网络物理结构,要想组成一个工业控制网络，必须使用信号传输介质按一定的拓扑形式把各种节点连接起来才行，所以说网络的传输介质、拓扑结构和介质访问控制

20、方式等均是影响网络性能的最主要的基础因素。,2018年10月10日星期三2时33分42秒,第三节 工业网络与通信基础知识二、工业网络物理结构,（一）网络的传输介质 传输介质是网络中连接各个节点的物理通路，也是通信中传送信息的载体。网络中常用的传输介质有有线传输介质(硬介质)和无线传输介质(软介质)。 有线传输介质包括双绞线、 同轴电缆和光纤。工业通信中常用的是有线传输介质。无线传输介质包括无线电、微波、卫星、移动通信等。,2018年10月10日星期三2时33分42秒,第三节 工业网络与通信基础知识三、工业通信网络的主要拓扑结构,网络中的拓扑形式就是指网络中的通信线路和节点间的几何排列方式，即节

21、点的互连形式，它用来表示网络的整体结构和外貌，同时也反映了各个节点间的结构关系。常见的网络拓扑形式有总线型、环形、星形和树形等。,2018年10月10日星期三2时33分42秒,第三节 工业网络与通信基础知识三、工业通信网络的主要拓扑结构,（一）总线型拓扑 （二）星形拓扑 （三）环形拓扑 （四）树形拓扑,2018年10月10日星期三2时33分42秒,第三节 工业网络与通信基础知识五、开放系统互连参考模型及网络互连,1概述 （一）OSI 参考模型（1）协议 （2）服务 （3）访问点 （4）原语,2018年10月10日星期三2时33分42秒,第三节 工业网络与通信基础知识五、开放系统互连参考模型及网

22、络互连,2OSI 的分层技术 分层的好处是： （1）结构简单每个层次向上一层提供服务向下一层请求服务。邻层之间的约定称为接口，各层之间的约定称为协议。只要相邻层的接口一致，即可进行通信。 （2）关系简化由于各层只关心本层的内容，每一层的细节问题对上一层来说是屏蔽的，因此通信关系大大简化。 （3）相对独立由于分层，每一层的功能相对独立，只要与相邻层的接口保持一致，其内部的变化、修改不影响整体的功能。 （4）构造灵活 OSI 是一个参考模型由于是分层的结构，所以使用者在遵守互连原则的基础上构造自己的具体通信协议时，可以根据实际需要合并某几个层或扩充某些层的功能。,2018年10月10日星期三2时3

23、3分42秒,第三节 工业网络与通信基础知识五、开放系统互连参考模型及网络互连,2OSI 的分层技术 分层时应遵循的原则是： （1）根据不同抽象层次的需要进行分层，即当有大量的通信任务性质相近时，就应当设立一个相应的层次； （2）每一层应当实现一个明确定义的功能； （3）每一层功能的选择应当有助于制定网络协议的国际标准； （4）层与层之间的边界应该选择在通过边界的信息量尽量少的地方； （5）层数应足够多但也不能太多。,2018年10月10日星期三2时33分42秒,第三节 工业网络与通信基础知识五、开放系统互连参考模型及网络互连,3OSI 对等通信的实质 在 OSI 中，对等层之间是不能进行直接通

24、信的。每一层必须依靠相邻层提供的服务来与另一台主机的对应层通信。OSI 中对等通信的实质就是：对等层实体之间虚拟通信；下层向上层提供服务；实际通信在最底层完成。OSIRM 中对等层协议之间交换的信息单元统称为协议数据单元(PDU)。传输层及以下各层的 PDU 另外还有各自特定的名称： （1）传输层数据段(Segment)； （2）网络层分组(Packet)； （3）数据链路层数据帧(Frame)； （4）物理层比特(Bit)。,2018年10月10日星期三2时33分42秒,第三节 工业网络与通信基础知识五、开放系统互连参考模型及网络互连,4OSI 中各层的功能,2018年10月10日星期三2时33分42秒,总结,回顾所学内容总结学习方法与学员的互动交流，获取反馈信息,2018年10月10日星期三2时33分42秒,