无论是计算机还是PLC，它们都是数字设备。它们之间交换的信息是由“0”和“1”表示的数字信号。通常把具有一定的编码、格式和位长要求的数字信号称为数据信息。

数据通信就是将数据信息通过适当的传送线路从一台机器传送到另一台机器。这里的机器可以是计算机、PLC或具有数据通信功能的其他数字设备。

数据通信系统的任务是把地理位置不同的计算机和PLC及其他数字设备连接起来，高效率地完成数据的传送、信息交换和通信处理三项任务。数据通信系统一般由传送设备、传送控制设备和传送协议及通信软件等组成。

1.并行传输与串行传输

若按照传输数据的时空顺序分类，数据通信的传输方式可以分为并行传输和串行传输两种。

（1）并行传输

数据在多个信道同时传输的方式称为并行传输。其特点是传输速度快，但由于一个并行数据有多少位二进制数，就需要有多少根传输线，因而成本较高。通常，并行传输适用于传输速率高的近距离传输。

（2）串行传输

数据在一个信道上按位（bit）顺序传输的方式称为串行传输，串行传输通常只需要一到两根的传输线，在远距离传输时，通信线路简单，成本低，但与并行传输相比传输速度慢，故常用于远距离传输而速度要求不高的场合。

2.基带传输与频带传输

根据数据传输系统在传输由终端形成的数据信号的过程中是否搬移信号的频谱和是否进行调制，可将数据传输系统分为基带传输和频带传输两种。

（1）基带传输

所谓基带，是指电信号的基本频带。计算机、PLC及其他数字设备产生的“0”和“1”的电信号脉冲序列就是基带信号。基带传输是指数据传输系统对信号不做任何调制，直接传输的数据传输方式。在PLC网络中，大多数采用基带传输，对二进制数字信号不进行任何调制，按照它们原有的脉冲形式直接传输。但是若传输距离较远时，则需考虑采用调制解调器进行频带传输。为了满足基带传输的实际需要，通常要求把单极性脉冲序列经过适当的基带编码，以保证传输码中不含有直流分量，并具有一定的检测错误信号状态的能力。一般有三种编码方法：非归零编码、曼彻斯特编码（双相码）和差分曼彻斯特编码，如图10-1所示。

图10-1 数字信号编码波形图

a）NRZ编码波形 b）曼彻斯特编码波形 c）差分曼彻斯特编码波形

1）非归零编码。非归零编码NRZ（Non-Return to Zero）波形如图10-1a所示。该编码规定负电压代表“0”，正电压代表“1”。其特点是编码简单，但缺点是接收方和发送方无法保持同步，为了保证同步，必须在发送NRZ码的同时，用另一信道同时发送同步时钟信号。此外，当信号中包含的“0”和“1”的个数不相同时，便出现数据传输中不希望存在的直流分量。计算机串口与调制解调器之间使用的就是基带传输中的非归零编码。

2）曼彻斯特编码。曼彻斯特（Manchester）编码的规则是每比特的周期分为前后两部分，前半周期传送该比特的反码，后半周期传送该比特的原码。其编码波形如图10-1b所示。该编码的优点是：每比特的中间有一次电平跳变，该跳变可以作为本地时钟，也代表数字信号的取值。当每位中间由低电平向高电平跳变时，代表“1”；由高电平向低电平跳变时，代表“0”。这种所谓“自含时钟编码”信号的方法，在发送曼彻斯特编码信号时，无需另外发送同步信号。另外，这种编码信号不含直流分量。但是该编码的缺点是效率较低。在PLC网络中，采用较多的是基带传输的曼彻斯特编码方式。

3）差分曼彻斯特编码。差分曼彻斯特编码是对曼彻斯特编码的改进形式。该编码的特点是每比特的中间跳变仅作为同步之用，而每比特的值根据其开始边界是否发生跳变来决定。若开始处出现电平跳变，则代表“0”，不发生跳变代表“1”。其编码波形如图10-1c所示。

（2）频带传输(www.daowen.com)

频带传输是把信号调制到某一频带上的传输方式。当进行频带传输时，用调制器把二进制信号调制成能在公共电话上传输的音频信号（即模拟信号）在通信线路上进行传输。信号传输到接收端后，再经过解调器的解调，把音频信号还原为二进制信号。这种以调制信号进行数据传输的方式称为频带传输。可以采用三种调制方式，即调幅、调频和调相。这三种调制方式的信号关系如图10-2所示。

图10-2 三种调制方式示意图

a）调幅 b）调频 c）调相

1）调幅是指根据数字信号的变化改变载波信号的幅度。例如，传送“1”时为载波信号，传送“0”时为0，载波信号的频率和相位均未改变。

2）调频是指根据数字信号的变化改变载波信号的频率。例如，传送“1”时频率高，传送“0”时频率低，载波信号的幅度和相位均未改变。

3）调相是指根据数字信号的变化改变载波信号的相位。数字信号从“0”变为“1”时或是从“1”变为“0”时，载波信号的相位改变180º，但频率和幅度均未改变。

基带传输方式使整个频带范围都用来传输某一数字信号（即单信道），常用于半双工通信。频带传输时，在同一条传输线路上可用频带分割的方法将频带划分为几个信道，同时传输多路信号，例如，传输两种信号，数据发送和传输使用高频信道；各站间的应答响应使用低频道，常用于全双工通信。

3.异步传输和同步传输

发送端和接收端之间的同步问题是数据通信中的重要问题。同步性不好，轻者导致误码增加，重者致使整个系统无法正常工作。因此，为了在传输过程中解决这一问题，在串行通信中采用了两种同步技术，即异步传输和同步传输。

（1）异步传输

异步传输也称为起止式传输，它是利用起止法来达到收发同步的。在异步传输中，被传输的数据编码为一串脉冲，每一个传输的字符都有一个附加的起始位和多个停止位。字节传输由起始位“0”开始，然后是被编码的字节，通常规定低位在前，高位在后，接下来是校验位（可省略），最后是停止位“1”（可以是1位、1.5位或2位，用以表示字符的结束）。例如，传输一个ASCII码字符（7位），若选用2位停止位、1位校验位和1位起始位，那么传输这个7位ASCII码字符就需要11位。其格式如图10-3a所示。

（2）同步传输

由于异步传输时，对每个字符都附加了起始位和停止位，因此在需要传输大量数据块的场合，显得过于浪费。若使用同步传输，它把每个完整的数据帧作为整体来传输，这样就可以克服异步传输效率低的缺点。

为了使接收设备能够准确地接收到数据帧中的信息，同步传输在数据起始处用同步字符“SYN”来标识，由定时信号（时钟）来实现发送端同步，一旦检测到与规定的字符相符合，接下去就是按顺序传输数据。在这种传输方式中，数据以二组数据（数据帧）为单位传输，数据帧中每个字节之间不需要附加停止位和起始位，因而传输效率高。但同步传输所需要的软件、硬件的价格比异步传输的高，因此常在数据传输速率较高的系统中才采用同步传输。同步传输格式如图10-3b所示。

图10-3 异步传输与同步传输格式示意图

a）异步传输格式 b）同步传输格式