理论教育 工业局域网基础知识介绍

工业局域网基础知识介绍

时间:2023-07-02 理论教育 版权反馈
【摘要】:在计算机网络中每个计算机或交换信息的智能设备称为网络的站点,根据计算机网络的站间距离可将计算机网络分为全域网、广域网和局域网。PLC控制网络采用局域网进行数据通信。总线型网络结构简单,易于扩充,可靠性高,灵活性好,网络响应速度快,特别适用于工业控制局域网。

工业局域网基础知识介绍

计算机网络中每个计算机或交换信息的智能设备称为网络的站点,根据计算机网络的站间距离可将计算机网络分为全域网、广域网和局域网。

全域网:通过卫星通信覆盖世界各地。

广域网:又称为远程网,站点分布从几千米至几千千米,一般借用公共电话网和电报网进行通信,各种规程限制很严格。

局域网:地理范围有限,站间距离一般在几十米至几千米,数据通信传输速率高,网络拓扑结构规则。PLC控制网络采用局域网进行数据通信。

1.局域网拓扑结构

网络中通过传输线互联的点称为节点,节点间的物理连接结构称为拓扑。常用的网络拓扑结构有3种,即星型、总线型和环型,如图8-5所示。

(1)星型结构

星型网络的结构是一种以中央节点为中心,如图8-5a所示,网络上的其他节点都与中央节点相连接。通信由中央节点管理,网络中任何两个节点不能直接进行通信,数据传输都要由中央节点中继转发。

上位机(主机)通过点对点的方式与各个现场处理机(从机)进行通信,就是星型网络。星型网络结构简单,建网容易,便于程序集中开发和资源共享。但是上位机的负载重,线路利用率低,系统费用高。如果上位机发生故障,整个通信系统将瘫痪。

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图8-5 局域网拓扑结构

a)星型结构 b)环型结构 c)总线型结构

(2)环型结构(www.daowen.com)

环型网络的结构特点是各个节点通过环路接口首尾相连,形成环形。如图8-5b所示,各个节点均可以请求发送信息,请求得到批准后,数据沿环路穿越各个环路接口,单向或双向发送,直至到达接收站点。

环型网络结构简单,安装费用低,某个节点发生故障时,可以自动旁路,对整个系统的影响较小。自动化系统经常采用环型网络。

(3)总线型结构

总线型网络是利用总线连接所有的节点,任何节点都可以在总线上传输数据,并且能被总线上任意节点接收,即所有的节点对总线有同等的访问权,如图8-5c所示。

总线型网络结构简单,易于扩充,可靠性高,灵活性好,网络响应速度快,特别适用于工业控制局域网。在底层S7-200 PLC的网络中,一般使用总线型拓扑结构。

2.通信协议

为确保数据通信双方能正确而自动地进行通信,应针对通信过程中的各种问题,制定一整套的约定,这就是网络系统的通信协议,又称网络通信规程。

通信协议就是一组约定的集合,是一套语义和语法规则,用来规定有关功能部件在通信过程中的操作。通常通信协议必备的两种功能是通信和信息传输,包括了识别和同步、错误检测和修正等。在PLC网络中配置的通信协议可分为两类:通用协议和公司专用协议。

(1)通用协议

国际标准化组织于1978年提出了开放系统互联(Open System Interconnection,OSI)的参考模型,它所用的通用协议一般为7层。通用协议模型的最底层为物理层,实际通信就是通过物理层在物理互联媒体上进行的,RS-232、RS-422和RS-485等均为物理层协议。物理层以上的各层都以物理层为基础,对等层可以直接实现开放系统互联。常用的通用协议有两种:MAP协议和Ethernet协议。

(2)公司专用协议

公司专用协议一般用于物理层、数据链路层应用层。使用公司专用协议传输的数据是过程数据和控制命令,其特点是信息短、实时性强、传输速度快。

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