工业控制网络复习

第一章：1、Profibus的组成:Profibus（ProcessFieldBus）过程现场总线Profibus-FMS（现场总线报文规范）：主要解决车间级通用性通信任务，提供大量的通信服务，完成中等速度的循环和非循环通信任务。Profibus-DP（分布式外围设备）：是一种经过优化的高速通信连接、专为自动控制系统和设备级分散I/O之间的通信设计的，可用于分布式控制系统的高速数据传输。Profibus-PA（过程自动化）是专为过程自动化设计的，提供标准的本质安全的传输技术，一般用于对安全性要求较高的场合及由总线供电的站点。2、罗克韦尔自动化公司的3层网络结构简介:信息层，控制层，设备层3、工业以太网的概念：工业以太网，就是指在以太网技术和TCP/IP技术的基础上开发出来的一种新的工业网络，是为了简化网络结构、方便设备互联而提出来的。特点：（1）使用以太网要比其他现场总线容易（2）以太网产品的价格比较低廉，使用以太网会降低成本（3）以太网技术发展迅速，其技术之先进、功能之强大是其他现场总线所无法比拟的（4）信息集成更加方便4、工业以太网的缺点及其解决方法：（一）以太网的确定性不高解决方法：对其进行改进，使它能够进行确定性的通信，并适应恶劣的工业环境（二）以太网不提供标准的面向工业应用的应用层协议解决方法：（1）把现有的工业应用层协议与以太网、TCP/IP集成在一起。（2）在以太网和现有的工业网络之间安装网关，进行协议转换。（3）重新开发应用层协议。第二章：1、介质访问控制方式：1）随机访问方式：CSMA/CD(载波监听多路访问/冲突检测)2）控制访问方式:1)令牌总线Tokenbus2)令牌环Tokenring8、随机访问方式和控制访问方式特点及适用环境：特点：随机：CSMA/CD介质访问控制方法算法简单，易于实现。目前有多种VLSI可以实现CSMA/CD方法，这对降低Ethernet成本，扩大应用范围是非常有利的。CSMA/CD是一种用户访问总线时间不确定的随机竞争总线的方法，适用于办公自动化等对数据传输实时性要求不严格的应用环境。CSMA/CD在网络通信负荷较低时表现出较好的吞吐率与延迟特性。但是，当网络通信负荷增大时，由于冲突增多，网络吞吐率下降、传输延迟增加，因此CSMA/CD方法一般用于通信负荷较轻的应用环境中。控制：令牌环、令牌总线网中结点两次获得令牌之间的最大时间间隔是确定的，因而适用于对数据传输实时性要求较高的环境，如生产过程控制领域。令牌环、令牌总线网在网络通信负荷较重时表现出很好的吞吐率与较低的传输延迟，因而适用于通信负荷较重的环境。令牌环、令牌总线网的不足之处在于它们有需要复杂的环维护功能，实现较困难。适用环境：随机：办公自动化等对数据传输实时性要求不严格的应用环境。控制：适用于通信负荷较重的环境。2、数据编码：1）模拟数据编码：调幅，调频，调相2）数字数据编码：差分码，曼彻斯特编码3、信号传输方式：基带传输，载波传输，宽带网4、网络通信方式：单工通信，半双工通信，全双工通信5、信息传输的同步方式分为两种：同步式，异步式6、拓扑结构：星型，树型，环型，总线型，不规则型，完整型7、传输介质：有线：双绞线,同轴电缆,光纤无线：微波，卫星，红外线，激光8、数据交换方式：1、线路交换方式2、存储转发交换方式【报文存储转发交换、报文分组存储转发交换（数据报方式、虚电路方式）】9、差错控制：纠错，检错（奇偶校验码、循环冗余编码）10、网络互联设备:中继器（转发器，在物理层实现互联）网桥（桥接器，在数据链路层实现互联）路由器（在网络层实现互联）网关（网间连接器或联网机，在传输层及以上的层次实现互联）第三章：1、协议:一种约定，用以确保交流各方清晰地表达思想。2、网络协议：是定义并实现网络通信的一组规则和参数。计算机之间、Internet中所有的通信活动都是由协议所控制。3、网络协议三要素:语义：控制信息的含义，需要做出的动作及响应语法：数据与控制信息的结构或格式时序：规定了操作的执行顺序OSI：OpenSystemInterconnection开放系统互连，为实现开放系统互连所建立的分层模型。4、OSI七层模型及作用：物理层Physical——物理层提供用于建立、保持和断开物理连接的机械的、电气的、功能的和过程的条件，提供有关同步和比特流在物理媒体上的传输手段.数据链路层DataLink——用于建立、维持和拆除链路连接，实现无差错传输的功能，在点到点或点到多点的链路上，保证信息的可靠传递，该层对连接相邻的通路进行差错控制、数据成帧、同步等控制。网络层Network——利用数据链路层所提供的相邻节点间的无差错数据传输功能，通过路由选择和中继功能，实现两个系统之间的连接传输层Transport——端到端的连接，提供下接、上传数据操作传输层Transport——完成开放系统之间的数据传送控制。1)主要功能是开放系统之间数据的收发确认。2)用于弥补各种通信网络的质量差异，对经过下三层之后仍然存在的传输差错进行恢复，进一步提高可靠性。3)通过复用、分段和组合、连接和分离、分流和合流等技术措施，提高吞吐量和服务质量。会话层Session——按照在应用进程之间的约定，按照正确的顺序收、发数据，进行各种形式的对话。表示层Presentation——把应用层提供的信息变换为能够共同理解的形式，提供字符代码、数据格式、控制信息格式、加密等的统一表示数据表示，应用层Application——实现应用进程(如用户程序、终端操作员等)之间的信息交换。第四章：1、现场总线(Fieldbus)概念：应用在生产现场、在微机化测量、控制设备之间、实现双向、串行、多节点、数字通信的开放型、控制网络技术。2、总线寻址方式：物理寻址，逻辑寻址，广播寻址3、总线上的数据输入设备：包括按钮、传感器、接触器、变送器、阀门等，传输其位置状态、参数值等数据；4、总线上的输出数据用于：驱动信号灯、接触器、开关、阀门等。5、（了解）infranet（底层网）：是一个通用的、公共的、数据包交换网络补充设施，为企业和高要求的私人用户提供一个高安全性、灵活性和高质量服务的网络环境。intranet（企业内部网）：是Internet技术在企业机构内部的实现,它能够以极少的成本和时间将一个企业内部的大量信息资源高效合理地传递到每个人。Intranet为企业提供了一种能充分利用通讯线路、经济而有效地建立企业内联网的方案。internet（互联网）：:是一个使用Internet/Intra-net技术使企业与其客户、其他企业相连来完成其共同目标的合作网络。它通过存取权限的控制，允许合法使用者存取远程公司的内部网络资源，达到企业与企业间资源共享的目的。第五章：LON（LocalOperatingNetwork）局部操作网络LONWORKS（LONWORKSNetWorks）分布式智能控制网络技术1、Lonworks技术概要：Lonworks使用的开放式通信协议，LonTalk为设备之间交换控制状态信息建立了一个通用的标准。LonTalk协议最大的特点是对OSI的七层协议的支持，是直接面向对象的网络协议。LonWorks技术中所有关于网络的操作实际上都是通过它实现的神经元芯片是LonWorks技术的核心，它不仅是LON总线的通信处理器，同时也可作为采集和控制的通用处理器2、Lonworks技术主要组成部分1）LonWorks节点；2）LonWorks收发器与路由器；3）LonTalk协议；4）LonWorks网络和节点开发工具3、网络节点：1）以神经元芯片为核心的控制节点2）采用MIP(微处理器接口程序)结构的控制节点4、LonWorks中的神经元芯片的CPU由哪三个部分组成？其功能是什么？由MAC处理器，网络处理器，应用处理器组成，MAC处理器对应OSI七层模型中的一二层，是通信接口，网络处理器对应OSI七层模型中的三到六层，应用处理器对应OSI的用户编程，是I/O接口。5、LonWorks路由器的功能是什么？1）扩展通道容量；2）连接不同的通信介质和波特率；3）提高LON总线的可靠性；4）全面提高网络性能6、LonTalk通信协议是LonWorks技术的核心第六章：1、PROFIBUS应用领域：PROFIBUSDP分布式外设：主要应用于制造业自动化系统中单元级和现场级设备高速通信。PROFIBUSPA过程自动化：电源和通信数据通过总线并行传输，主要用于面向过程自动化系统中单元级和现场级通讯。PROFIBUSFMS现场总线报文规范：主要用于自动化系统中系统级和车间级的过程数据交换。2、PROFIBUS网络的构成：PROFIBUS主站(一类主站，必需)：中央可编程控制器，如PLC、PC,支持主站功能的通讯处理器PROFIBUS从站：分布式I/O、支持DP接口的传动装置支持从站功能的通讯处理器其它支持DP接口的输入、输出或智能设备PROFIBUS网络部件：通信介质—电缆总线部件—总线连接器、中继器、耦合器、链路等人机界面设备(二类主站，可选)：经由通讯处理器连接到网络的计算机及编程设备工程及诊断工具、网络配置、诊断工具3、PROFIBUS总线存取协议：1）PUOFIBUS总线访问协议（第二层）对三种PUOFIBUS版本（FMS/DP/PA）均相同2）这使通令透明和FMS/DP/PA网络区域容易组合3）因为FMS/DP使用相同的物理介质（RS-485/FO），因此它们能组合在同一根电缆上。4、PROFIBUS介质存取控制MAC的基本要求：在主站间通信，必须保证在确切限定的时间间隔中，任何一个站点要有足够的时间来完成通信任务；在主站和从站间通信，应尽可能快速又简单地完成数据的实时传输。5、总线访问协议的特征（1）：混合总线访问协议:主站间的逻辑令牌环从站间的主从协议主站:主动站在一个限定时间内（TokenHoldTime)对总线有控制权从站:从站只是响应一个主站的请求，它们对总线没有控制权总线访问协议(FDL)的特征(2)：主站或从站可以在任何时间点接入或断开。FDL将自动地重新组织令牌环。令牌环调度确保每个主站有足够的时间履行它的通令任务。因此，用户必须计算全部目标令牌环时间（TTR）。总线访问协议有能力发现有故障的站、失效的令牌、重复的令牌、传输错误和其它所有可能的网络失败。所有信息（包括令牌信息）在传输过程中确保高度安全，以免传输错误。海明距离HD=4。两条长度相等的序列，对应位置字符不同的个数：S=AATT=TAA,HD=26、DP通信模式:点对点(用户数据传送)或广播(控制指令)循环主—从用户数据传送非循环主—主数据传送7、ProfibusFMS对应OSI七层模型ProfibusFMS的网络结构分为现场总线信息规范，现场总线数据链路，光纤三层结构.OSI的七层结构是物理层，数据链路层，网络层，传输层，会话层，表示层，应用层。ProfibusFMS的现场总线信息规范对应OSI的应用层，现场总线数据链路对应数据链路层，光纤对应物理层ProfibusDP的网络结构分为DP基本功能，现场总线数据链路，光纤三层结构.OSI的七层结构是物理层，数据链路层，网络层，传输层，会话层，表示层，应用层。ProfibusDP的DP基本功能对应OSI的用户层，现场总线数据链路对应数据链路层，光纤对应物理层第七章：控制器局域网总线CAN（ControllerAreaNetwork）1、CAN技术特点：CAN为多主方式工作，不分主从，不需要站地址网络上的节点信息分成不同的优先级采用非破坏性总线仲裁技术，逐位仲裁通过报文滤波实现数据的传送接收，无需专门的“调度”直接通信距离最远可达10km/5kbps,通信速率最高可达1Mbps/40m节点数主要取决于总线驱动电路，目前可达110个报文标识符可达2032种(CAN2.0A)，而扩展标准(CAN2.0B)的报文标识符几乎不受限制。采用短帧结构，传输时间短，受干扰概率低，具有极好的检错效果。CAN的每帧信息都有CRC校验及其他检错措施，保证了数据出错率