第7章可编程序控制器的通信及网络7.1数据通信简介7.1.1数据传输方式图7.1三种调制方式示意图(a)调幅；(b)调频；(c)调相串行通信的两种同步技术图7.2异步传输与同步传输(a)异步传输；(b)同步传输7.1.2线路通信方式(1)单工通信方式。单工通信是指信息的传送始终保持同一个方向，而不能进行反向传送，如图7.3(a)所示。(2)半双工通信方式。半双工通信是指信息流可以在两个方向上传送，但同一时刻只限于一个方向传送，如图7.3(b)所示。(3)全双工通信方式。全双工通信能在两个方向上同时发送和接收，如图7.3(c)所示。A端和B端双方都可以一面发送数据，一面接收数据。图7.3线路通信方式(a)单工示意图；(b)半双工示意图；(c)全双工示意图7.1.3传输速率传输速率是指单位时间内传输的信息量，在数据传输中定义有三种速率：调制速率、数据信号速率和数据传输速率。(1)调制速率。通常用于表示调制解调器之间传输信号的速率。7.1.4差错控制由于通信设备部分可以达到较高的可靠性，因此一般认为数据通信的差错主要来自于数据传输信道。以下将简单介绍差错控制的常用方式和编码。2.常用的几种检错码(1)奇偶校验码。它是以字符为单位的校验方法。一个字符一般由8位组成，低7位是信息字符的ASCII代码，最高位是奇偶校验位，由于奇偶校验码只需附加一位奇偶校验位编码，效率较高，因而得到了广泛的应用。7.1.5传输介质目前，普遍使用的传输介质有同轴电缆、双绞线、光缆，其他介质如无线电、红外线、微波等在PLC网络中应用很少。其中双绞线(带屏蔽)成本低，安装简单；光缆尺寸小，重量轻，传输距离远，但成本高，安装维修需专用仪器。具体性能比较见表7.1。表7.1传输介质性能比较7.1.6串行通信接口标准串行通信的连接接口与连线电缆是直观可见的，它们的相互兼容是通信得以保证的第一要求。1.RS-232C串行接口标准“RS”是英文“推荐标准”一词的缩写，“232”是标识号，“C”表示此标准修改的次数。它既是一种协议标准，又是一种电气标准。PLC与上位计算机之间是通过RS-232C标准接口来实现的。1)接口的机械特性RS-232C的标准接插件是25针的D型连接器，顶行针编号从左到右为1～13，底行针编号从左到右为14～25。最简单的通信只需3根引线，最多的也不过用到22根。所以在上位计算机与PLC的通信中，使用的连接器有25针的，也有9针的。3)RS-232的不足之处尽管RS-232C是目前广泛应用的串行通信的接口，然而RS-232还存在着一系列不足之处：(1)传送速率和距离有限；(2)没有规定连接器，因而产生25针不同的设计方案，这些方案有时不兼容；(3)每根信号线只有一根导线、两个传送方向，仅有一根信号地线，发送器与接收器之间存在潜在的地线回流不平衡的问题，可能在信号成分间产生干扰。2.RS-449及RS-422A/423A标准为了解决RS-232C标准中的不足，于1977年制定了RS-449标准。3.RS-485标准在许多工业环境中，要求用最少的信号连线来完成通信任务。目前广泛应用的RS-485串行接口总线正是适应这种需要而出现的，它几乎已经在所有新设计的装置或仪表中出现。RS-485实际上是RS-422A的简化变形，它与RS-422A的不同之处在于：RS-422A支持全双工通信，RS-485仅支持半双工通信。RS-485串行口在PLC局域网中应用很普遍，如西门子S7系列PLC采用的就是RS-485串行口。7.2工业局域网基础1.拓扑结构网络中各节点之间连接方式的几何抽象称为网络拓扑(Topology)。2.介质访问控制技术介质访问控制是指对网络通道占有权的管理和控制。局域网络上的信息交换方式有两种：一种是线路交换，有固定的物理通道，如电话系统；第二种是“报文交换”或“包交换”。无固定的物理通道。如果某节点出现故障，则通过其他通道把数据组送到目的节点。有些像传递邮包或电报的方式。介质访问控制主要有以下两种方式：(1)令牌传送方式。这种方式对介质访问的控制权是以令牌为标志的。只有得到令牌的节点才有权控制和使用网络，一般常用总线型和环型结构，尤以“TokenBus”颇受工业界青睐。7.2.2通信网络协议在计算机通信网络中，对所有通信设备或站点来说，它们都要共享网络中的资源。但是由于接到网上的设备或计算机可能出自不同的生产厂，型号也不尽相同，硬件和软件上的差异给通信带来障碍。所以，一个计算机通信网络必须有一套全网“成员”共同遵守的约定，以便实现彼此通信和资源共享，通常把这种约定称为网络协议。1.OSI模型结构分层OSI按系统功能分为七层，每层都有相对的独立功能，相对的两层之间有清晰的接口，因而系统层次分明