第2章工业通信基础案例.ppt

2007.2 V2.0 现场总线技术及应用教程 Copyright by Wang Yonghua 本章内容 2.1工业网络通信基础 1. 工业数据通讯的基本概念 2. 数据编码 3. 数据传输 4. 差错控制 2.2 工业网络物理结构 1. 网络的传输媒介 2.工业通信网络的拓扑形式 3.介质访问控制方式 2.3 开放系统互连参考模型 1. OSI参考模型 2. 网络互连 3. 现场总线通信协议模型 2.1 工业网络通信基础 工业数据通讯的基本概念 工业数据通信基础 工业数据通信的基本任务 为实现真正的企业ERP提供全生命周期的设备和现场数据。 2.1 工业网络通信基础 工业数据通讯的基本概念 工业数据通信基础 工业数据通信的技术基础 主要涉及通信协议、信号编码、数据传输和交换、安全、通信控制和软硬件平台等。 工业数据通信系统的基本组成 主要由数据信息的发送设备、接收设备、传输介质、传输报文、通信协议等组成。 2.1 工业网络通信基础 工业数据通讯的基本概念 数据通信的一些基本术语 数据(Data)：数据是任何描述物体概念、情况、形势的事实、数字、字母和符号。也可以说数据是传递（携带）信息的实体，信息(Information)则是数据的内容或解释 模拟(Analog)数据； 数字(Digital)数据。 信号(Signal)：数据的物理量编码（通常为电编码），数据以信号的形式传播 模拟信号； 数字信号 。 2.1 工业网络通信基础 工业数据通讯的基本概念 数据通信的一些基本术语 信道(Channel)：传送信息的线路（或通路）。 数字信道。 模拟信道。 数字通信的优点 仅在不得已的情况下，才会采用模拟通信。 如用modem通过拨号线路传输数字信号。 2.1 工业网络通信基础 工业数据通讯的基本概念 数据通信的一些基本术语 信道带宽（Band Width） 信道容量(Channel capacity) 2.1 工业网络通信基础 工业数据通讯的基本概念 数据通信的一些基本术语 码元(Code Cell)：时间轴上的一个信号编码单元。 数据传输速率 比特率(Bit Rate)：数据传输速率 (bps，b/s)。每妙钟传递的bit数。 波特率（Baud Rate）：信号传输速率（baud）。每秒钟传递的信号脉冲（波形）数。还可以说是每秒钟传送的码元数。 误码率(Bit error rate)：信道传输的可靠性指标 P= 错误的位数 / 传输的总位数 2.1 工业网络通信基础 数据编码 为什么要进行数据编码？ 工业数据通信的系统的任务 通过编码把一种组合与一个确定的内容联系起来。编码要得到通信各方的认同。 2.1 工业网络通信基础 数据编码 编码种类 不同类型的信号在不同类型的信道上传输有4种组合，每一种相应地需要进行不同的编码处理。 编码和调制 用数字信号承载数字或模拟数据——编码 用模拟信号承载数字或模拟数据——调制 2.1 工业网络通信基础 数据编码 数字数据的数字编码 定义：用高低电平的矩形脉冲信号来表示数据的0、1状态。 数字编码的种类有：单极性码、双极性码、归零码、非归零码、差分码、Manchester编码等。 非归零码 曼彻斯特编码 2.1 工业网络通信基础 数据编码 数字数据的调制编码 定义：用模拟信号来表示数据的0、1状态。 常用技术 幅移键控，调幅 频移键控，调频。 相移键控，调相 基本原理：用数字信号对载波的不同参量进行调制。 举例说明： PSK：用载波的两个不同振幅表示0(0v)和1(+5v) FSK：用载波的两个不同频率表示0(1.2KHz)和1(2.4KHz)。现场总线的HART通信信号采用这种编码方式。 PSK：用载波的起始相位的变化表示0 (同相)和1(反相) 2.1 工业网络通信基础 数据传输 数据通信方式（数据流动方向） 单工 半双工 全双工 数据传输方式 串行传输 并行传输 2.1 工业网络通信基础 数据传输 数据传输方式 在数据通信系统中，各种处理工作都是在一定的时序脉冲控制下进行的，收发端工作的协调一致性是实现信息传输的关键，这就是数据通信系统中的传输同步问题。 并行通信 串行通信 异步传输和同步传输是解决串行通信同步传输的方法。 2.1 工业网络通信基础 数据传输 数据传输方式 异步传输 异步传输使用的是字符同步方式。 同步传输 2.1 工业网络通信基础 数据传输 数据同步方式 位同步（bit synchronous）：目的是使接收端接收的每一位信息都与发送端保持