工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與應(yīng)用復(fù)習(xí)含作業(yè)版

1、What？工業(yè)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)：在生產(chǎn)設(shè)備之間傳遞數(shù)字信息工業(yè)數(shù)據(jù)通信是形成控制網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)和支撐條件，是控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的重要組成部分。也是工業(yè)控制內(nèi)的局域網(wǎng)，是生產(chǎn)企業(yè)的底層網(wǎng)絡(luò)；Why？自動(dòng)化系統(tǒng)“讀”“算”“寫(xiě)”和“連”；How協(xié)議體系：層次設(shè)備算法。工業(yè)通信系統(tǒng)協(xié)議模型工業(yè)通信系統(tǒng)協(xié)議模型現(xiàn)場(chǎng)總線一般都是作為工業(yè)局域網(wǎng)應(yīng)用的，在常用的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)中，重要的是物理層、鏈路層和應(yīng)用層，有時(shí)候還有用戶層。物理層：比特流的產(chǎn)生和處理，包括信號(hào)電

2、平、編碼方式、硬件接口和比特流同步問(wèn)題；數(shù)據(jù)鏈路層：數(shù)據(jù)流產(chǎn)生即成幀方式，或數(shù)據(jù)流結(jié)構(gòu)，檢錯(cuò)重傳機(jī)制，流量控制機(jī)制以及信道接入控制方式等等；應(yīng)用層：如何生成和使用數(shù)據(jù)；用戶層：功能塊（設(shè)備）工業(yè)自動(dòng)控制網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)需要考慮：工業(yè)自動(dòng)控制網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)需要考慮：（1）傳輸及時(shí)性和系統(tǒng)實(shí)時(shí)性：比較制造化系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間要求在0.01～0.5s，過(guò)程控制系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間為0.5～2s。而信息網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)時(shí)間是2～6s。顯然，工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)性要求高。（2

3、）高可靠性：環(huán)境惡劣下工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的通信網(wǎng)絡(luò)必須適應(yīng)環(huán)境，包括電磁環(huán)境適應(yīng)性或電磁兼容性（EMC）、氣候環(huán)境適應(yīng)性（耐溫、防水、防塵）、機(jī)械環(huán)境適應(yīng)性（耐沖擊、耐振動(dòng)）。在易爆或可燃的場(chǎng)合，應(yīng)有本質(zhì)安全的性能。（3）工業(yè)通信需要解決不同廠商的產(chǎn)品和系統(tǒng)相互兼容問(wèn)題，強(qiáng)調(diào)互操作性，在ISOOSI參考模型上，加了用戶層，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)功能塊和裝置描述（DD）功能來(lái)保證開(kāi)放性通信。（4）總線供電：工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)控制網(wǎng)絡(luò)不僅能傳輸通信信息，而且要能夠?yàn)楝F(xiàn)場(chǎng)

4、設(shè)備傳輸工作電源。這主要是從線纜鋪設(shè)和維護(hù)方便考慮，同時(shí)總線供電還能減少線纜，降低布線成本。（5）現(xiàn)場(chǎng)控制層設(shè)備間傳輸?shù)男畔㈤L(zhǎng)度都比較小，通常僅為幾位比特或幾個(gè)、幾十個(gè)字節(jié)，對(duì)帶寬要求不高。這些信息包括生產(chǎn)裝置運(yùn)行參數(shù)的測(cè)量值、控制量、開(kāi)關(guān)與閥門(mén)的工作位置、報(bào)警狀態(tài)、設(shè)備的資源與維護(hù)信息、系統(tǒng)組態(tài)、參數(shù)修改、零點(diǎn)與量程調(diào)校信息等。不過(guò)，現(xiàn)在隨著工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)傳輸多媒體信息增加，網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)膸捯笠苍谠黾印?)使數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)能在模擬信道上傳輸三種常

5、用的調(diào)制技術(shù)：幅移鍵控ASK（AmplitudeShiftKeying）頻移鍵控FSK（FrequencyShiftKeying）相移鍵控PSK（PhaseShiftKeying）原理：用數(shù)字信號(hào)對(duì)載波的不同參量進(jìn)行調(diào)制。載波信號(hào)S(t)=Acos(ωtφ)S(t)的參量包括：幅度A、頻率ω、初相位φ?調(diào)制就是要使A、ω或φ隨數(shù)字基帶信號(hào)的變化而變化ASK：用載波的兩個(gè)不同振幅表示0和1FSK：用載波的兩個(gè)不同頻率表示0和1PSK：用載

6、波的起始相位的變化表示0和12)數(shù)字編碼:NRZManchester差分Manchester3）使模擬數(shù)據(jù)能在數(shù)字信道上傳輸采樣定理：如果模擬信號(hào)的最高頻率為F，若以≥2F的采樣頻率對(duì)其采樣，則從采樣得到的離散信號(hào)序列就能完整地恢復(fù)出原始信號(hào)。要轉(zhuǎn)換的模擬數(shù)據(jù)主要是電話語(yǔ)音信號(hào)模擬數(shù)據(jù)要在數(shù)字線路上傳輸，必須將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。三個(gè)步驟：采樣：按一定間隔對(duì)語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行采樣量化：把每個(gè)樣本舍入到最接近的量化級(jí)別上編碼：對(duì)每個(gè)舍入后的樣本進(jìn)