工業網絡的基礎通訊知識任務：解讀數據通信的基本概念數據通信系統的模型01通訊系統的主要技術指標02數據編碼方式03頭腦風暴04目錄CONTENTS模擬數據：連續溫度、壓力、流量和液位模擬信號：連續變化的電磁波數字數據：離散、量化二進制代碼0、1組成的數字序列數字信號：一系列的電壓脈沖01數據通訊系統的模型信息編碼數據編碼源系統目的系統傳輸系統發送器接收器信道信息

數據

信號信號

數據

信息數據解碼信息解碼噪聲干擾AA0100000101000001信源信宿調制解調ASCIIUTF-8GB2312曼徹斯特編碼差分曼徹斯特編碼傳輸媒介有線信道無線信道溫度、壓力開關狀態模擬36.7℃連續變化數字01序列離散量化溫度、壓力開關狀態02通訊系統的主要技術指標數據傳輸速率：比特率S（1）數據傳輸速率S=B·log2NN=2,二相調制,

對應1個二進制位,有2種狀態N=4,四相調制,對應2個二進制位,有4種狀態N=8,八相調制,對應3個二進制位,有8種狀態八相調制的比特率為9600bit/s,則其波特率為3200baud；四相調制的波特率為4800baud，其比特率為9600bit/s.數據傳輸速率：波特率B單位時間內傳輸二進制的位數，單位：bps單位時間內傳輸碼元的個數，單位：baud02通訊系統的主要技術指標（2）帶寬介質傳輸能力：帶寬HZ信道頻率上界和下界之差。（4）誤碼率數據傳輸精確性：誤碼率BER二進制符號在傳輸系統中被傳錯的概率（3）信道容量傳輸信息的最大能力：信道容量bit/s信道容量是指傳輸介質能傳輸信息的最大能力03數據編碼方式

數據編碼(以何種物理信號的形式來表達數據)模擬數據編碼用模擬信號的不同幅度、不同頻率和不同相位來表示數據的0、1狀態。指用高低電平的矩形脈沖來表達二進制數據的0、1狀態。數字數據編碼03數據編碼方式差分曼徹斯特編碼4B/5B編碼差分碼單極性碼雙相碼極性碼常用的編碼方式多電平編碼雙極性碼歸零碼不歸零碼曼徹斯特編碼03數據編碼方式（1）單極性碼與雙極性碼（2）歸零碼與不歸零碼單極性碼是指信號電平是單極性的，如邏輯1用高電平、邏輯0用零電平的信號表達方式。雙極性碼的信號電平含有正、負兩種極性。如邏輯1用正電平表達，邏輯0用負電平表達。歸零碼（RZ）是在每一位二進制信息傳輸之后，均返回到零電平的編碼。不歸零碼(NRZ)在整個碼元時間內維持有效電平。03數據編碼方式單極性不歸零碼單極性歸零碼雙極性不歸零碼雙極性歸零碼03數據編碼方式（3）曼徹斯特編碼曼徹斯特編碼是一種常用的基帶信號編碼，它具有內在的時鐘信息，因而能使網絡上的每一個系統保持同步。

絕對碼曼徹斯特編碼1011001103數據編碼方式（4）差分曼徹斯特編碼差分曼徹斯特編碼用數據開始處有無跳變來表示數據“0”和“1”，有跳變表示“0”，無跳變表示“1”，每位中間的跳變僅提供時鐘信號。

絕對碼差分曼徹斯特編碼10110011曼徹斯特編碼和差分曼徹斯特編碼方法都是將時鐘和數據包含在信號流中，在傳輸代碼信息的同時，也將時鐘同步信號一起傳輸到對方。這種編碼也稱為自同步編碼。（4）差分曼徹斯特編碼03數據編碼方式信息數據傳輸速率編碼方式帶寬知識小結0102數據通訊系統由哪幾部分組成？什么是數據編碼，常用的數據編碼方式有哪些？思考04頭腦風暴敬請批評指正謝謝聆聽工業網絡的基礎通訊知識任務：工業網絡的數據傳輸方式主講：朱鋁芬數據傳輸方式的定義及分類01工業網絡的數據傳輸方式02典型案例分析03頭腦風暴04目錄CONTENTS01數據傳輸方式的定義及分類若按數據傳輸的順序可以分為并行傳輸和串行傳輸數據傳輸方式123按數據傳輸的同步方式可分為同步傳輸和異步傳輸若按數據傳輸的流向和時間關系可以分為單工、半雙工和全雙工數據傳輸定義及分類1數據傳輸方式，是數據在信道上傳送所采取的方式。01數據傳輸方式的定義及分類并行與串行傳輸2并行傳輸將數據以成組的方式在兩條以上的并行信道上同時傳輸，每個數據位都需要一條單獨的傳輸線。一般用于可編程序控制器內部的各元件之間、主機與擴展模塊或近距離智能模塊之間的數據處理。速度快、效率高；成本較高、干擾大，不適合遠距離傳送01數據傳輸方式的定義及分類并行與串行傳輸2串行傳輸是數據流以串行方式在一條信道上傳輸，數據從低位開始一位接一位按順序傳送。串行通信多用于可編程序控制器與計算機之間、多臺可編程序控制器之間的數據傳送。設備1設備2傳送數據10100111傳輸速度較慢，傳輸線少、連線簡單，適合多位數據的長距離通信01數據傳輸方式的定義及分類異步與同步傳輸3在異步傳輸中，信息以字符為單位進行傳輸，每個字符中的各個位是同步的，相鄰兩個字符傳送數據之間的停頓時間長短是不確定的。效率低，主要用于中低速數據通信01數據傳輸方式的定義及分類異步與同步傳輸3同步通信的數據傳輸是以數據塊為單位的，字符與字符之間、字符內部的位與位之間都同步，每次傳送1～2個同步字符、若干個數據字節和校驗字符，發送方和接收方要保持完全的同步。傳輸效率高，對硬件要求相應提高，主要用于高速通信01數據傳輸方式的定義及分類單工、半雙工與全雙4單工數據傳輸是兩數據站之間只能沿一個指定的方向進行數據傳輸。半雙工數據傳輸是兩數據站之間可以在兩個方向上進行數據傳輸，但不能同時進行。全雙工數據傳輸是在兩數據站之間，可以在兩個方向上同時進行傳輸。單工通信半雙工通信全雙工通信02工業網絡的數據傳輸方式本地的并行IO通訊PLC內部的I端口02工業網絡的數據傳輸方式遠距離的串行IO通訊分散在現場基層的、用來采集控制儀表及傳感器等信號數據的系統稱為分布式系統，通過總線與控制器PLC進行串行數據交換。ET200SP采集數據

0001111000PLC外連的分布式I/O模塊ET200SPPLC1111010101PLC反饋控制結果02工業網絡的數據傳輸方式PLC內部的I端口PLC外連的分布式I/O模塊并行通訊串行通訊02工業網絡的數據傳輸方式CAN總線異步通訊PROFINETIRT等時同步通訊1層2層3層4層沒有實時性要求使用約定波特率位同步實時性要求較高數據高速傳輸過程參數的設置、設備的診斷布式傳感器數據、運動控制數據02工業網絡的數據傳輸方式RS485兩線制RS485四線制RS232點對點全雙工半雙工全雙工03典型案例分析PLCHMI觸摸屏啟動按鈕觸摸屏停止按鈕指示燈PN口PN口真實的電器元件，并行的只讀量，關聯I虛擬的觸屏元件，串行的寫入量，關聯M03典型案例分析網線PLC1觸摸屏交換機網線805PLC2M區域DB區域首地址必須是位地址，數據的長度由信息決定傳輸方式串行雙工同步異步知識小結0102PLC內部的I端口與PLC外連的分布式IO模塊有何區別？觸摸屏按鈕可以關聯PLC的I變量嗎，為什么？思考04頭腦風暴敬請批評指正謝謝聆聽工業網絡的基礎通訊知識任務：工業網絡的傳輸介質與接口標準主講：朱鋁芬任務引入風光互補發電系統工業網絡的傳輸介質01工業網絡的接口標準02案例分析03頭腦風暴04目錄CONTENTS01工業網絡的傳輸介質傳輸介質是指通信中用于傳輸信息的物理通道。通常分為有線傳輸介質和無線傳輸介質兩大類。有線介質無線介質傳輸介質概念及分類101工業網絡的傳輸介質雙絞線雙絞線纜非屏蔽雙絞線屏蔽雙絞線在數據傳輸速度、傳輸距離和信道寬度等方面均受到一定的限制，但在一般快速以太網應用中影響不大，是目前最常見的傳輸介質。雙絞線2同軸電纜的數據傳輸速度、傳輸距離、可支持的節點數、抗干擾性能都優于雙絞線，成本也高于雙絞線，但低于光纜。01工業網絡的傳輸介質同軸電纜3抗干擾性好傳輸速率高，傳輸能力強衰減少，無中繼時傳輸距離遠費用昂貴，對芯材純度要求高01工業網絡的傳輸介質光纖402工業網絡的接口標準接口標準的概念17應用層6表示層5會話層4傳輸層3網絡層2數據鏈路層1物理層OSI參考模型數據終端設備DTE與數據通信設備DCE在插接方式、引線分配、電氣特征和應答關系上均應符合統一的標準物理接口標準DTE/DCE接口標準RS232、RS485、RS422、RJ45等02工業網絡的接口標準

RS232C2DB25公頭DB25母頭9針信號名稱簡稱3發送數據Txd2接收數據Rxd7請求發送RTS8清除發送CTS6數據設備就緒DSR5信號地GND1載波檢測DCD4數據終端就緒DTR9振鈴指示RI02工業網絡的接口標準

RS232C201-3～-15V+3～+15VRS-232C中電壓為負邏輯關系-3V~-15V表示邏輯1,+3V~+15V表示邏輯0噪聲容限為2V02工業網絡的接口標準

RS232C2直連模式一般用于延長線或轉換線交叉線用于連接設備之間的通信多數情況使用2/3交叉線2/3交叉直連全交叉02工業網絡的接口標準

RS232C2采用全雙工傳輸方式，電氣接口單端驅動、單端接收一對一通信，單站能力，最高通信速率為20kbit/s，最大通信距離為15米傳輸速率較低、傳輸距離短、抗噪聲干擾性弱02工業網絡的接口標準

RS4853

RS485是一種典型的串行通訊標準，規定了發送器和接收器的特性，而沒有規定接插件、傳輸電纜和應用層通信協議。01－6～－2V+2～+6V02工業網絡的接口標準

RS4853

RS-485通信采用差分線路，差分電路兩線間的電壓差為+2~6V，表示邏輯“1”差分電路兩線間的電壓差為-2~6V，表示邏輯“0”02工業網絡的接口標準

RS4853兩線制，半雙工傳輸，通信距離最大1200米，支持組網多站能力，允許多主站，連接多達128個節點02工業網絡的接口標準

RS4853四線制，全雙工傳輸，通信距離最大1200米，支持組網02工業網絡的接口標準

RS4224

RS-422是一系列的規定采用4線，全雙工，差分傳輸，多點通信的數據傳輸協議，其電氣性能與RS-485完全一樣。02工業網絡的接口標準

RS4224全雙工，只能有一個主設備，其余為從設備，支持點對多通信，最多10個節點最大傳輸率可達10Mbit/s，最大傳輸距約為1200m只支持點到多，不支持多點到多點接口標準RS232RS422RS485最大傳輸距離（米）1512001200最高傳輸速率（bit/s）20k10M10M連接方式2/3交叉四線制兩線制/四線制傳輸方式非差分差分差分通訊方式全雙工全雙工半雙工/全雙工組網能力點到點點到多點點到多點/多點到多點組網節點數量110128抗干擾弱較強較強02工業網絡的接口標準比較RS232、RS422、RS4855良好的抗噪聲干擾性較長的傳輸距離較快的傳輸速率多站能力02工業網絡的接口標準比較RS232、RS422、RS4855RS485是現場總線中首選的串行接口02工業網絡的接口標準比較RS232、RS422、RS485503案例分析風光互補發電系統RS232，點對點RS485，點對多RS485，點對點傳輸介質RS232RS485RJ45接口標準知識小結0102串行通訊標準RS232、RS4222、RS485有何區別？RS232、RS4222、RS485能否相互轉換？思考頭腦風暴04敬請批評指正謝謝聆聽工業以太網的通訊奧秘任務：工業網絡連接器RJ45主講：朱鋁芬RJ45的定義及組成01連接標準與方法02PROFINET連接器的制作方法03頭腦風暴04目錄CONTENTS01RJ45的定義及組成RJ45是布線系統中信息插座（即通信引出端）連接器的一種，由插頭和插座組成。定義及組成101RJ45的定義及組成水晶頭用于數據電纜的端接，有8個凹槽和8個觸點，滿足超5類傳輸標準，符合T568A和T568B線序，防止松動、插拔、自鎖等功能。插頭2工業用的屏蔽RJ45插頭01RJ45的定義及組成滿足工廠環境特殊工業用的屏蔽RJ45插頭使用一種防滑插頭護套插頭201RJ45的定義及組成鍍金的導線或插座孔可維持與模塊化的插座彈片間穩定而可靠的電器連接。整體鎖定機制，“U”形接線槽插座301RJ45的定義及組成插座301RJ45的定義及組成連接線402連接標準與方法顏色相近的是一對雙絞線02連接標準與方法口訣1：橙藍綠棕，淺色在前，三五互換口訣2：白橙橙，白綠藍，白藍綠，白棕棕02連接標準與方法02連接標準與方法異種網絡設備之間的互連02連接標準與方法同種網絡設備之間的互連02連接標準與方法1、2引腳是一個繞對，3、6引腳是一個繞對，4、5引腳是一個繞對，7、8引腳是一個繞對連接注意事項123在同一個綜合布線系統工程中，只能采用一種連接標準電纜需與同類的連接器件端接02連接標準與方法RJ45-RS485RJ45-RS23203PROFINET連接器的制作方法03PROFINET連接器的制作方法03網線剝線鉗PROFINET連接器的制作方法剝去網線外殼打開RJ45插頭按顏色插入導線將導線插入到RJ45插頭頂部按壓透明蓋板，壓緊連接器插頭插座RJ45線序知識小結0102直連法和交叉互聯法分別用于什么場合？為什么Profinet的網線只有四芯，它與八芯的網線有什么區別？思考04頭腦風暴敬請批評指正謝謝聆聽工業網絡的基礎通訊知識任務：工業網絡的組網設備主講：朱鋁芬任務引入風光互補發電系統組網設備的概念01常用的工業組網設備02案例分析03頭腦風暴04目錄CONTENTS01組網設備的概念集線器交換機路由器工業網絡中的橋梁，各種協議的翻譯官01組網設備的概念網關串口服務器工業網絡中的橋梁，各種協議的翻譯官02常用的工業組網設備串口服務器1RS-232/485/422串口TCP/IP協議網絡接口使得串口設備具備聯網能力專為串口轉以太網設計連接的橋梁02常用的工業組網設備集線器27應用層6表示層5會話層4傳輸層3網絡層2數據鏈路層1物理層OSI參考模型連接在同一段物理介質下的設備整形放大

廣播轉發半雙工即插即用速度慢且效率低可能發生消息沖突02常用的工業組網設備非管理型交換機37應用層6表示層5會話層4傳輸層3網絡層2數據鏈路層1物理層OSI參考模型為任意兩個網絡節點提供獨享的電信號通路P100:1B:1B:21:B6:A0P228:63:36:E9:6D:2CP394:C6:91:76:15:01P400:1B:1B:24:BE:F0P528:63:36:A9:5D:3E交換機：數據鏈路層MAC表交換機只能根據具體的MAC地址來轉發數據02常用的工業組網設備管理型交換機37應用層6表示層5會話層4傳輸層3網絡層2數據鏈路層1物理層OSI參考模型手動配置每個端口的網速和流量控制遠程監控和配置的SNMP診斷的端口映射分組的VLAN02常用的工業組網設備路由器47應用層6表示層5會話層4傳輸層3網絡層2數據鏈路層1物理層OSI參考模型路由器只能根據具體的IP地址來轉發數據連接兩個或多個網絡地址轉換路徑選擇02常用的工業組網設備網關5兩個高層協議不同的網絡互連7應用層6表示層5會話層4傳輸層3網絡層2數據鏈路層1物理層OSI參考模型高級翻譯器02常用的工業組網設備組網設備的比較6組網設備集線器交換機路由器網關功能連接在同一段物理介質下的設備連接局域網內的設備連接不同的網絡協議轉換工作層次物理層數據鏈路層網絡層傳輸層、應用層轉發依據無MAC地址IP地址MAC/IP寬帶影響共享獨享共享獨享/共享傳輸數據廣播單播/有目的廣播//傳輸方式半雙工全雙工/半雙工全雙工/半雙工/03案例分析風光互補發電系統RS-232、RS-485串口換成TCP/IP協議網絡接口實現了現場工業數據的聯網03案例分析風光互補發電系統負責光伏供電單元PLC、風力供電單元PLC、客戶端、智能無線終端及串口服務器之間的數據轉發03案例分析風光互補發電系統串口RS485協議、TCP/IP協議與云端標準MTQQ協議的相互轉換數據上云

遠程控制組網設備集線器交換機路由器串口服務器知識小結0102集線器、交換機、路由器、網關分別工作在OSI參考模中的哪一層？交換機、路由器的數據轉發原理有什么本質區別？思考頭腦風暴04敬請批評指正謝謝聆聽工業網絡的基礎通訊知識任務：工業網絡的拓撲結構主講：朱鋁芬網絡拓撲結構的定義01工業網絡的拓撲結構02典型案例分析03頭腦風暴04目錄CONTENTS01網絡拓撲結構的概念如果把工業設備、交換機、網關等網絡單元抽象為“點”，把網絡中的電纜等通信介質抽象為“線”，形成點和線的幾何圖形，從而抽象出網絡系統的具體結構，這種結構稱為工業網絡的“拓撲結構”。網絡中各節點的互聯形式。02工業網絡的拓撲結構(1)網絡拓撲結構的分類02(2)星型拓撲結構優點結構簡單易于實現和管理采用集中控制方式的特點，一旦中心節點出現故障，就會出現全網的癱瘓，可靠性差。Hub星型：將所有的設備連接到一個中樞裝置(如交換機或集線器)缺點工業網絡的拓撲結構02(3)環型拓撲結構環形：通過網絡節點的點對點鏈路連接，形成一個封閉的環路。優點結構簡單，成本低，適用于光纖線路，傳輸速率高、距離遠一個站點的故障會引起整個網絡的崩潰。缺點工業網絡的拓撲結構02(4)總線型拓撲結構終端電阻網段終端電阻總線型：網絡中所有的設備串接在一條傳輸線路上優點結構簡單、可靠性高、成本低、易擴充，使用廣泛故障后果嚴重，故障診斷困難缺點工業網絡的拓撲結構樹型：頂端有一個根節點，它帶有分支，每個分支還可再帶子分支02(5)樹型拓撲結構優點結構易拓展，故障易隔離有總線的缺點，對根的依賴性很強缺點工業網絡的拓撲結構02網型：各節點通過傳輸線相互連接起來，并任何一個節點都至少與其它兩個節點連接(6)網型拓撲結構優點傳輸速率高容錯高可靠性好結構復雜實現起來費用高不易管理和維護缺點工業網絡的拓撲結構03典型案例分析基于西門子S7-1200的智能晾板設備控制系統03典型案例分析03典型案例分析風光互補發電系統紅色線路：RS232，點對點通訊。藍色線路：RJ45，以太網通訊，星型結構。綠色線路：RS485，總線型結構。04頭腦風暴污水處理系統敬請批評指正謝謝聆聽工業網絡的基礎通訊知識任務：工業網絡的控制方法主講：朱鋁芬網絡控制方法的定義01典型工業網絡控制方法02案例分析03頭腦風暴04目錄CONTENTS01網絡控制方法的定義網絡控制方法主要研究在通信網絡中，信息如何從源站迅速、正確地傳遞到目的站。網絡控制方法與所使用的網絡拓撲結構有關。02典型工業網絡控制方法34125主從方式存儲轉發式令牌傳送載波監聽多路訪問/沖突檢測查詢法02典型工業網絡控制方法(1)查詢法

從站

主站備用主站中繼器主站依次詢問從站主站按優先級響應從站從站沒有通信主動權

從站02典型工業網絡控制方法(2)CSMA/CD隨機訪問技術的競爭型訪問方法02典型工業網絡控制方法(2)CSMA/CD允許網絡中的各節點自由發送信息,采用CSMA/CD方式處理線路沖突先聽后發邊聽邊發沖突停止隨機延遲再發02典型工業網絡控制方法(2)CSMA/CD適用于總線型網絡、且通信負荷較輕的場合02典型工業網絡控制方法(2)CSMA/CD優點：（1）控制方式原理比較簡單，技術上容易實現（2）處于平等地位，不需集中控制（3）不提供優先級控制缺點：在網絡負載增大時,沖突概率增加，發送效率急劇下降02典型工業網絡控制方法(3)令牌傳送傳送的次序由用戶根據需要預先確定，控制權是以令牌(TOKEN)為標志的。02典型工業網絡控制方法(3)令牌傳送維護令牌：（1）自由上/下線（2）令牌傳遞（3）令牌丟失處理交出令牌：（1）本節點已發完要發送的數據（2）本節點根本沒有數據要發（3）令牌持有最大時間限制到02典型工業網絡控制方法(4)存儲轉發允許有多個節點在發送和接收信息，信息延時小，帶寬利用率高適用于具有中樞裝置的星型網絡結構1.源節點發送信息2.存儲轉發3.加上確認信息或否認信息，反饋信息4.根據返回信息決定下一步動作02典型工業網絡控制方法(5)主從方式主站周期性地輪詢各從站節點，從站向主站匯報狀態、接受主站控制適用于具有主站的總線型網絡拓撲結構、星型網絡結構03案例分析風光互補發電系統主從控制：智能無線終端與六個電壓、電流儀表之間的總線型結構，采用了RS485串口協議，是使用了主從控制技術的Modbus-RTU網絡。ModbusRTURS48503案例分析風光互補發電系統主從控制：客戶端與光伏控制器、風力控制器、離網逆變器、變頻器是使用了主從控制技術的ModbusTCP網絡。TCPRS232RS485ModbusTCP主從控制：采用查詢/回應的工作方式。03案例分析風光互補發電系統存儲轉發：客戶端與光伏供電單元PLC、風力供電單元PLC、串口服務器、智能無線終端之間使用了存儲轉發技術，是以交換機為中心的星型結構。存儲轉發查詢法主從存儲轉發CSMA/CD令牌知識小結0102工業網絡中有哪些網絡控制方法，分別適用于哪種網絡拓撲結構？每種網絡控制方法有何優缺點？思考04頭腦風暴敬請批評指正謝謝聆聽工業網絡的基礎通訊知識任務：工業網絡的數據交換技術主講：朱鋁芬數據交換技術的定義01典型數據交換技術02數據交換技術的比較與選用03案例分析04目錄CONTENTS01數據交換技術的定義節點節點站點站點存儲轉發存儲轉發數據在節點間的傳輸就涉及到數據交換技術02典型數據交換技術電路交換(CircuitSwitching)報文交換(MessageSwitching)分組交換

(PacketSwitching)02典型數據交換技術(1)電路交換：先建立電路連接，再交換物理通道時分或頻分復用技術的邏輯通道全雙工的專用通道02典型數據交換技術(1)電路交換：先建立電路連接，再交換線路建立：通訊之前必須先建立一條端到端的物理線路，本質是電路資源的分配過程數據傳輸：雙方獨占線路傳輸數據，延遲短，寬度利用率低線路釋放：拆除連接以釋放占用的帶寬資源02典型數據交換技術(1)電路交換：先建立電路連接，再交換優點：（1）傳輸延遲小（2）發生沖突概率低缺點：（1）呼叫建立時間長，存在呼損、信道利用率低；（2）雙方的收發速度、編碼方法、信息格式和傳輸控制等必須一致02(2)報文交換：存儲轉發報文典型數據交換技術不需要專用通道，報文單位02典型數據交換技術(2)報文交換：存儲轉發報文N1N6優點：（1）不需要專用通道（2）數據傳輸高效、可靠缺點：（1）具備足夠的報文數據存放能力（2）時延較大（3）只適用于數字信號02(3)分組交換：將數據分組打包，再存儲轉發典型數據交換技術02典型數據交換技術(3)分組交換：將數據分組打包，再存儲轉發發送方：分隔報文，依次傳送每個分組中間節點：緩存分組，路徑選擇，轉發分組接收方：剝離首部，抽出數據，還原報文02(3)分組交換：將數據分組打包，再存儲轉發典型數據交換技術優點：（1）傳輸效率高,時延小（2）吞吐量高，具備差錯檢測和代碼轉換能力缺點：（1）要進行組包、拆包和重裝過程（2）增加了報文的加工處理時間03數據交換技術的比較與選用優點1）通信時延小2）有序傳輸3）沒有沖突4）適用范圍廣5）實時性強6）控制簡單優點1）建立連接時間長2）線路獨占，使用效率低3）靈活性差4）難以規格化優點1）無需建立連接2）動態分配線路3）提高線路可靠性4）提高線路利用率5）提供多目標服務優點1）引起了轉發時延2）需要較大存儲緩存空間3）需要傳輸額外的信息量優點1）無需建立連接2）線路利用率高3）簡化了存儲管理4）加速傳輸5）減小出錯概率和重發數據量優點1）引起了轉發時延2）需要傳輸額外的數據量3）對于數據報服務，存在失序、丟失或重復分組的問題；對于虛電路服務，存在呼叫建立、數據傳輸和虛電路釋放三個過程(1)交換技術的比較(2)交換技術的選擇電路交換：傳送數據量大，且傳送時間遠大于呼叫。03數據交換技術的比較與選用(2)交換技術的選擇電路交換：傳送數據量大，且傳送時間遠大于呼叫。報文交換：適用于傳輸的報文較短、實時性要求較低的網絡用戶之間的通信。03數據交換技術的比較與選用(2)交換技術的選擇電路交換：傳送數據量大，且傳送時間遠大于呼叫。報文交換：適用于傳輸的報文較短、實時性要求較低的網絡用戶之間的通信。分組交換：當端到端的通路有很多段的鏈路組成的通信；從信道利用率上看，適合于工業設備之間的突發式的數據通信。03數據交換技術的比較與選用04案例分析04案例分析分組交換技術報文轉發分組轉發電路交換存儲轉發交換技術知識小結0102電路交換、報文交換、分組交換各有何優缺點？如何選用合適的數據交換技術？思考頭腦風暴敬請批評指正謝謝聆聽工業網絡的基礎通訊知識任務：工業網絡的差錯控制技術主講：朱鋁芬差錯控制技術的定義01檢測錯誤02糾正錯誤03案例分析04目錄CONTENTS01差錯控制技術的定義電磁干擾收發器件噪聲存在差錯檢測錯誤糾正錯誤02檢測錯誤(1)檢測錯誤的概念多次發送，逐位比較

本數據按指定規則的運算結果按相同規則對基本數據進行計算，并與接收到的附加校驗位相比較奇偶校驗(VRC)縱向冗余碼校驗(LRC循環冗余校驗(CRC)02(2)檢測錯誤在現場總線中的應用：檢測錯誤AS-I報文PB奇偶校驗位02(2)檢測錯誤在現場總線中的應用：檢測錯誤CAN報文CRC校驗02(2)檢測錯誤在現場總線中的應用：檢測錯誤ModbusASCIILRC校驗ModbusRTUCRC校驗02(2)檢測錯誤在現場總線中的應用：檢測錯誤ModbusTCP沒有額外規定校驗02(3)奇偶校驗檢測錯誤只能檢測出單個信息位出錯;而不能確定差錯位置02(4)循環冗余校驗(CRC)檢測錯誤02(4)循環冗余校驗(CRC)檢測錯誤丟棄數據，出錯處理（1）一個數據塊校驗一次（2）在同步串行通信中，幾乎都采用循環冗余校驗03糾正錯誤(1)糾正錯誤的概念信息碼+監督碼=碼組，稱差錯控制編碼或糾錯編碼或信道編碼差錯控制方法：利用差錯控制編碼來控制傳輸系統的傳輸差錯方法03糾正錯誤(2)糾正錯誤的分類自動請求重發（ARQ）方式前向糾錯（FEC）方式混合糾錯（HEC）方式信息反饋（IRQ）方式03糾正錯誤(3)自動請求重發（ARQ）方式編碼效率比較高對信道的適應能力強信道有效利用率較低通信的實時性較差譯碼設備較簡單適用于數據通信系統03糾正錯誤(4)前向糾錯（FEC）方式無需重發實時性好編碼效率較低譯碼設備比較復雜若錯誤超出糾錯碼糾錯能力,只好將其拋棄適用于移動通信系統03糾正錯誤(5)混合糾錯（HEC）方式保證系統較高的有效性的同時,大幅度提高了整個系統的可靠性04案例分析風光互補發電系統Modbus-RTU：采用了CRC校驗方法。ModbusRTU

CRC校驗RS48504案例分析風光互補發電系統ModbusTCP：TCP協議用一個校驗和函數來檢驗數據是否有錯誤，在發送和接收時都要計算校驗和，ModbusTCP網絡不需要再額外校驗。TCPRS232RS485ModbusTCP不需要額外校驗敬請批評指正謝謝聆聽工業以太網的通訊奧秘任務：解析MAC、IP地址任務引入MAC地址01IP地址02地址查詢03地址比較04目錄CONTENTS24bits24bits48bitsOUI供應商代碼由供應商分配每2個16進制數之間用冒號隔開

00：e0：fc：01：11：AB01MAC地址媒體存取控制位地址，也叫物理地址、硬件地址，由網絡設備制造商生產時燒錄在網卡的閃存芯片，是網絡中設備的唯一網絡標識。MediaAccessControlAddressMAC6個字節，12個16進制數01MAC地址7bits單播MAC地址48bits0單播MAC地址7bits組播MAC地址48bits1組播MAC地址48bits廣播MAC地址FFFFFFFFFFFF7bits單播MAC地址48bits01MAC地址0單播主機A00：e0：fc：11：11：01主機C00：e0：fc：11：11：03主機B00：e0：fc：11：11：02主機D00：e0：fc：11：11：04如：目的MAC地址00：e0：fc：11：11：03接收該幀丟棄該幀丟棄該幀主機A00：e0：fc：11：11：01主機C00：e0：fc：11：11：03主機B00：e0：fc：11：11：02主機D00：e0：fc：11：11：0401MAC地址接收該幀7bits單播MAC地址48bits1組播虛擬地址,對應的是一個Group的標識接收該幀丟棄該幀主機A00：e0：fc：11：11：01主機C00：e0：fc：11：11：03主機B00：e0：fc：11：11：02主機D00：e0：fc：11：11：0401MAC地址接收該幀接收該幀接收該幀FFFFFFFFFFFF48bits廣播02IP地址7bits32bits是IP協議提供的一種統一的地址格式，為互聯網上的每一個網絡和每一臺主機分配邏輯地址。InternetProtocolAddressIP主機地址網絡地址點分十進制802IP地址A類7bits32bits0網絡標識主機標識B類7bits32bits10網絡標識主機標識02IP地址C類7bits32bits110網絡標識主機標識D類7bits32bits1110組播地址02IP地址特殊地址7bits32bits192168100000000子網網絡號7bits32bits192168111111111廣播地址7bits32bits127回路測試7bits32bits11110網絡標識主機標識E類保留02IP地址指明一個IP地址的哪些位標識的是主機所在的子網，哪些位標識的是主機的位掩碼，由一系列的1和0構成。NetMask子網掩碼A類子網掩碼7bits32bits255000B類子網掩碼7bits32bits25525500C類子網掩碼7bits32bits255255255002IP地址從邏輯上把一個大網絡劃分成一些小網絡NetMask子網掩碼C類子網掩碼7bits32bits2552552550C類IP7bits32bits19216811-254網絡號：同一子網02IP地址子網掩碼7bits32bits25525525511000000C類IP劃分四個子網7bits32bits1921681網絡號42892邏輯子網網絡號邏輯子網IP地址范圍

-25-2629-9093-54邏輯子網廣播地址327915502IP地址同一網段判斷方法：將設備的IP地址和子網掩碼按二進制位對應求“與”邏輯，如果“與”結果相同即在同一子網中。NetMask子網掩碼設備A：00/28設備B：30/2811000000101010000000000001100100IP11111111111111111111111110000000掩碼11000000101010000000000010000010IP11111111111111111111111110000000掩碼&&28網絡號不同不同網絡PC觸摸屏PLC交換機客戶端服務端886IP地址28:63:36:E9:6D:2C00:1B:1B:21:B6:A094:C6:91:76:15:01MAC地址03地址查詢04地址比較MAC地址應用于OSI的第二層，即數據鏈路層，主要由交換機通過MAC表進行尋址IP地址應用于OSI的第三層，即網絡層，主要由路由器通過路由表進行尋址MAC地址為48位IP地址為32位MAC地址像身份證號碼,是生產商燒錄的，唯一標識，一般不能改動IP地址

像家庭住址，是基于網絡拓撲設計的，可變標識，可以根據實際需求更改。MAC地址的分配是基于制造商IP地址的分配是基于網絡拓撲IP地址MAC地址PING地址比較地址查詢知識小結0102如何利用子網掩碼，將B類網絡劃分成27個子網？IP地址與MAC地址可以相互轉化嗎？思考05小結敬請批評指正謝謝聆聽工業以太網的通訊奧秘任務：解析TCP/IP通訊模型主講：朱鋁芬TCP/IP四層模型01TCP/IP通訊原理02TCP/IP通訊過程03TCP/IP的特征04目錄CONTENTS小結05應用層傳輸層數據段Segment網絡層報文/數據包Packet網絡接口層ISO/OSITCP/IP應用層表示層會話層傳輸層網絡層數據鏈路層物理層鏈路層數據幀Frame物理層比特Bit01TCP/IP四層模型應用層HTTPS7FTPDNSSMTPPOP3TelnetSSHTFTPserver傳輸層TCPUDP

協議號617網絡層

路由器

ICMPIPARPAKPUUCP數據鏈路層物理層集線器IEEE802.1AIEEE802.2到IEE802.11

交換機MAC子層協議FDDIEthernetArpanetPDNSLIPPPP

端口號8010220/21532511023226944501TCP/IP四層模型應用層傳輸層數據段Segment網絡層報文/數據包Packet網絡接口層TCP/IP鏈路層數據幀Frame物理層比特Bit02TCP/IP通訊原理應用層協議數據單元（PDU）程序協議數據段Segment端口號路由器報文/數據包Packet網絡接口層TCP/IP交換機數據幀Frame集線器比特Bit從上往下逐層發送：每一層都把上層的協議包當成數據部分，加上自己的協議頭部，組成自己的協議包封裝發送數據傳輸層報頭數據網絡層報頭數據數據鏈路層報頭數據011001110101001101101110001110源端口、目的端口源IP、目的IP、協議號源MAC、目的MAC、幀類型程序協議02TCP/IP通訊原理應用層（S7、OUC、ModbusTCP）傳輸層（TCP、UDP）網絡層（IP）網絡接口層TCP/IP數據鏈路層（MAC）物理層（RJ45）封裝發送從下往上逐層解封：封裝的逆過程，數據從比特流還原為數據的過程動作解封接收數據傳輸層報頭數據網絡層報頭數據數據鏈路層報頭數據011001110101001101101110001110剝離數據鏈路層剝離網絡層剝離傳輸層檢測MAC檢測IP識別端口解析協議03TCP/IP通訊過程PC觸摸屏網線PLC交換機網線星型結構TCP/IP四層模型客戶端服務端88628:63:36:E9:6D:2C00:1B:1B:21:B6:A094:C6:91:76:15:01PLC（服務端）觸摸屏(客戶端)S7通訊TCP/IP協議應用層（S7協議）傳輸層（TCP）網絡層（IP）網絡接口層（數據鏈路交換機+物理層RJ45）03TCP/IP通訊過程PLC（服務端）觸摸屏(客戶端)S7通訊TCP/IP協議應用層（S7協議）傳輸層（TCP）網絡層（IP）網絡接口層（數據鏈路交換機+物理層RJ45）將PUT指令轉換為協議數據單元,將本地設備的功能需求轉化對方能夠讀懂為01代碼，包含功能、類型、寄存器區、起始結束地址等。應用層數據03TCP/IP通訊過程PLC（服務端）觸摸屏(客戶端)S7通訊TCP/IP協議應用層（S7協議）傳輸層（TCP）網絡層（IP）網絡接口層（數據鏈路交換機+物理層RJ45）根據應用層協議，將PUT指令轉換為協議數據單元應用層數據應用層數據TCP包首部TCP包首部包含源端口號、目的端口號，數據段源端口觸摸屏程序端口號為3000、目的端口博途程序端口號為102；西門子的PLC可以通過102/TCP端口來識別03TCP/IP通訊過程PLC（服務端）觸摸屏(客戶端)S7通訊TCP/IP協議應用層（S7協議）傳輸層（TCP）網絡層（IP）網絡接口層（數據鏈路交換機+物理層RJ45）根據應用層協議，將PUT指令轉換為協議數據單元應用層數據應用層數據TCP包首部應用層數據TCP包首部IP包首部TCP包首部包含源端口號、目的端口號，數據段IP包首部包含源IP、目的IP地址、協議號,數據包本地觸摸屏IP地址：8，遠程PLC的IP地址：8，協議號603TCP/IP通訊過程PLC（服務端）觸摸屏(客戶端)S7通訊TCP/IP協議應用層（S7協議）傳輸層（TCP）網絡層（IP）網絡接口層（數據鏈路交換機+物理層RJ45）根據應用層協議，將PUT指令轉換為協議數據單元應用層數據應用層數據TCP包首部應用層數據TCP包首部IP包首部TCP包首部包含源端口號、目的端口號，數據段IP包首部包含源IP、目的IP地址、協議號,數據包應用層數據TCP包首部IP包首部以太網包首部以太網首部包含源、目的MAC,數據幀源觸摸屏的MAC：00:1B:1B:21:B6:A0目的PLC的MAC：28:63:36:E9:6D:2C03TCP/IP通訊過程PLC（服務端）觸摸屏(客戶端)S7通訊TCP/IP協議應用層（S7協議）傳輸層（TCP）網絡層（IP）網絡接口層（數據鏈路交換機+物理層RJ45）根據應用層協議，將PUT指令轉換為協議數據單元應用層數據應用層數據TCP包首部應用層數據TCP包首部IP包首部TCP包首部包含源端口號、目的端口號，數據段IP包首部包含源IP、目的IP地址、協議號,數據包應用層數據TCP包首部IP包首部以太網包首部以太網首部包含源、目的MAC,數據幀01110101001101101數字信號轉換為脈沖電信號，bit流03TCP/IP通訊過程PLC（服務端）觸摸屏(客戶端)S7通訊TCP/IP協議應用層（S7協議）傳輸層（TCP）網絡層（IP）網絡接口層（數據鏈路交換機+物理層RJ45）根據應用層協議，將PUT指令轉換為協議數據單元應用層數據應用層數據TCP包首部應用層數據TCP包首部IP包首部TCP包首部包含源端口號、目的端口號，數據段IP包首部包含源IP、目的IP地址、協議號,數據包應用層數據TCP包首部IP包首部以太網包首部以太網首部包含源、目的MAC,數據幀01110101001101101以太網電纜傳輸數字信號轉換為脈沖電信號，bit流0111010100110110103TCP/IP通訊過程應用層數據PLC（服務端）觸摸屏(客戶端)S7通訊TCP/IP協議應用層（S7協議）傳輸層（TCP）網絡層（IP）網絡接口層（數據鏈路交換機+物理層RJ45）根據應用層協議，將PUT指令轉換為協議數據單元應用層數據應用層數據TCP包首部應用層數據TCP包首部IP包首部TCP包首部包含源端口號、目的端口號，數據段IP包首部包含源IP、目的IP地址、協議號,數據包應用層數據TCP包首部IP包首部以太網包首部以太網首部包含源、目的MAC,數據幀01110101001101101以太網電纜傳輸數字信號轉換為脈沖電信號，bit流MAC地址識別，剝離以太網包首部TCP包首部IP包首部以太網包首部01110101001101101MAC地址判斷是否為發送給自己的數據，若不是則丟棄；如果是發送給自己的，則從以太網包首部中的類型確定數據類型，傳給相應的模塊，如IP、ARP等。03TCP/IP通訊過程應用層數據PLC（服務端）觸摸屏(客戶端)S7通訊TCP/IP協議應用層（S7協議）傳輸層（TCP）網絡層（IP）網絡接口層（數據鏈路交換機+物理層RJ45）根據應用層協議，將PUT指令轉換為協議數據單元應用層數據應用層數據TCP包首部應用層數據TCP包首部IP包首部TCP包首部包含源端口號、目的端口號，數據段IP包首部包含源IP、目的IP地址、協議號,數據包應用層數據TCP包首部IP包首部以太網包首部以太網首部包含源、目的MAC,數據幀01110101001101101以太網電纜傳輸數字信號轉換為脈沖電信號，bit流MAC地址識別，剝離以太網包首部IP地址識別，剝離IP包首部IP包首部TCP包首部應用層數據TCP包首部IP包首部以太網包首部01110101001101101判斷IP地址是否匹配，若匹配則根據首部的協議類型將數據發送TCP、UDP模塊；對于有路由器的情況，需要借助路由控制表，在調查應該送往的主機或路由器之后再進行轉發數據03TCP/IP通訊過程PLC（服務端）觸摸屏(客戶端)S7通訊TCP/IP協議應用層（S7協議）傳輸層（TCP）網絡層（IP）網絡接口層（數據鏈路交換機+物理層RJ45）根據應用層協議，將PUT指令轉換為協議數據單元應用層數據應用層數據TCP包首部應用層數據TCP包首部IP包首部TCP包首部包含源端口號、目的端口號，數據段IP包首部包含源IP、目的IP地址、協議號,數據包應用層數據TCP包首部IP包首部以太網包首部以太網首部包含源、目的MAC,數據幀01110101001101101以太網電纜傳輸數字信號轉換為脈沖電信號，bit流MAC地址識別，剝離以太網包首部IP地址識別，剝離IP包首部應用層數據TCP包首部應用層數據TCP包首部IP包首部應用層數據TCP包首部IP包首部以太網包首部01110101001101101計算校驗和，判斷數據是否被破壞，檢查是否按照序號接收數據，檢查端口號，確定具體的應用程序識別端口號，剝離TCP包首部03TCP/IP通訊過程PLC（服務端）觸摸屏(客戶端)S7通訊TCP/IP協議應用層（S7協議）傳輸層（TCP）網絡層（IP）網絡接口層（數據鏈路交換機+物理層RJ45）根據應用層協議，將PUT指令轉換為協議數據單元應用層數據應用層數據TCP包首部應用層數據TCP包首部IP包首部TCP包首部包含源端口號、目的端口號，數據段IP包首部包含源IP、目的IP地址、協議號,數據包應用層數據TCP包首部IP包首部以太網包首部以太網首部包含源、目的MAC,數據幀01110101001101101以太網電纜傳輸數字信號轉換為脈沖電信號，bit流MAC地址識別，剝離以太網包首部IP地址識別，剝離IP包首部識別端口號，剝離TCP包首部解析應用層協議，獲取數據應用層數據應用層數據TCP包首部應用層數據TCP包首部IP包首部應用層數據TCP包首部IP包首部以太網包首部0111010100110110103TCP/IP通訊過程04TCP/IP的特征01030204存在非真正層網絡接口層并不是真正的一層，它是一個接口，處于網絡層和數據鏈路層之間

不通用先有協議集然后建立模型，不適用于非TCP/IP網絡四層協議棧采用了層次結構的概念，提供面向連接和無連接兩種通信服務機制不適用于新網絡TCP/IP模型沒有明顯地區分服務、接口和協議的概念TCP/IP協議棧封裝解封裝四層模型知識小結0102TCP/IP通訊中是如何逐層封裝、解封裝的？TCP/IP四層模型和OSI七層模型有什么關聯與區別呢？思考05頭腦風暴敬請批評指正謝謝聆聽工業以太網的通訊奧秘任務：揭秘ARP主講：朱鋁芬任務引入ARP初識ARP01ARP解析原理02ARP病毒03攻破ARP病毒04目錄CONTENTS頭腦風暴0501初識ARPPC觸摸屏PLC交換機發送端接收端星型結構01PC觸摸屏PLC交換機發送端接收端應用層協議數據單元（PDU）程序協議數據段Segment端口號網絡層報文/數據包PacketTCP/IP協議數據鏈路層交換機數據幀Frame物理層集線器比特Bit知IP惑MAC依賴MAC初識ARP星型結構01ARP（AddressResolutionProtocol，地址解析協議）初識ARPICMPIGMP網絡地址IP網絡層ARP硬件地址MAC01初識ARP字段11，MAC地址未知用0表示字段1，為獲得某個IP地址的MAC地址進行廣播觸摸屏PLCPC02ARP原理P1P5P8IP地址MAC地址8800:1B:1B:21:B6:A0HMI：網絡層ARP表828:63:36:E9:6D:2C800:1B:1B:21:B6:A0694:C6:91:76:15:01ARP表：反映IP地址與MAC地址的關系。？？？觸摸屏PLCPC02P1P5P8IP地址MAC地址8800:1B:1B:21:B6:A0HMI：網絡層ARP表828:63:36:E9:6D:2C800:1B:1B:21:B6:A0694:C6:91:76:15:01廣播ARP請求：通過廣播查詢IP對應MAC地址。？？？源IP：8目的IP：8源MAC：00:1B:1B:21:B6:A0目MAC：00:00:00:00:00:00ARP請求ARP原理觸摸屏PLCPC02P1P5P8IP地址MAC地址8800:1B:1B:21:B6:A0HMI：網絡層ARP表828:63:36:E9:6D:2C800:1B:1B:21:B6:A0694:C6:91:76:15:01源IP：8目的IP：8MAC學習：交換機對MAC地址進行學習，解析端口與MAC地址的關系。源MAC：00:1B:1B:21:B6:A0目MAC：00:00:00:00:00:00P1P5P8交換機：數據鏈路層MAC表ARP請求？？？00:1B:1B:21:B6:A028:63:36:E9:6D:2C94:C6:91:76:15:01ARP原理觸摸屏PLCPC02P1P5P8IP地址MAC地址8800:1B:1B:21:B6:A0HMI：網絡層ARP表828:63:36:E9:6D:2C800:1B:1B:21:B6:A0694:C6:91:76:15:01源IP：8目的IP：8MAC表：交換機端口與該端口所連設備MAC地址的對應關系。源MAC：00:1B:1B:21:B6:A0目MAC：00:00:00:00:00:00P1P5P8交換機：數據鏈路層MAC表00:1B:1B:21:B6:A028:63:36:E9:6D:2C94:C6:91:76:15:01ARP請求？？？ARP原理觸摸屏PLCPC02P1P5P8IP地址MAC地址8800:1B:1B:21:B6:A0HMI：網絡層ARP表828:63:36:E9:6D:2C800:1B:1B:21:B6:A0694:C6:91:76:15:01P1P5P8交換機：數據鏈路層MAC表00:1B:1B:21:B6:A028:63:36:E9:6D:2C94:C6:91:76:15:01IP地址MAC地址8PLC：網絡層ARP表地址不匹配，丟包單播ARP響應報文：包含了自己的MAC地址。28:63:36:E9:6D:2C00:1B:1B:21:B6:A08源IP：8目的IP：8源MAC：00:1B:1B:21:B6:A0目MAC：00:00:00:00:00:00ARP請求？？？檢測匹配ARP原理觸摸屏PLCPC02P1P5P8IP地址MAC地址8800:1B:1B:21:B6:A0HMI：網絡層ARP表828:63:36:E9:6D: