PLC技术与应用 教学课件 ppt 作者 李建兴 8

1、李建兴 陈 炜 马 莹 编著 （ PPT制作：马 莹 ） 机械工业出版社出版 2011,PLC技术与应用,第八章 FBs-PLC通信功能及应用,本章内容： 8.1 PLC通信基础 8.2 FBs-PLC高速计数器及应用 8.3 FBs-PLC的定位控制功能及应用,8.1 PLC通信基础 8.1.1 通信方式,并行通信和串行通信 同步传输和异步传输 数据通信的方向,8.1.1 通信方式 并行通信和串行通信,并行通信和串行通信是计算机通信中的两种基本的通信方式。前者一般用于计算机内部各部件之间或近距离设备的数据传输，后者常用于计算机之间的通信。 并行通信数据以成组的方式在多个并行的信道上同时进行传输。通常是将构成一个字符代码的8个二进制位分别通过8个并行的信道同时进行传输。 串行通信数据流以串行方式在一条信道上传输。数据位依次串行通过信道。,8.1.1 通信方式 同步传输和异步传输,在串行通信中，数据在信道上一次传送一位(bit)。比特是依靠时钟来定时传送的。发送方利用时钟来决定每个比特的起始和结束，接收方利用时钟来决定对信号进行采样取值的位置和时间间隔。由于时钟的漂移，收发双方存在着如何

2、保持数据位与字符的同步问题。 所谓同步，就是要求接收端按照发送端所发送码元的重复频率或起止时间来接收数据，使得收发双方在时序上保持一致。,0 0 1 0,同步传输是将每个完整的数据块(帧)作为整体来传送，字符间无启停位，传输效率高。数据在一个信道上按位依次串行传输，所有帧由一个或多个保留字作前导，以确保接收端按正确的字节边界可靠地接收比特流。比特流的同步时钟载入其中，由接收端提取后进行同步控制。同步传输除帧同步方式外，也可采用字符同步方式。,8.1.1 通信方式 同步传输和异步传输,同步技术要保证接收端接收的每一位数据都和发送端准确地保持同步。为了防止收发双方的定时漂移，它们的时钟必须以某种途径保持同步。有内同步和外同步两种方式： 外同步在收方双方设备之间提供单独的时钟线路，由一方在线路上定期加载脉冲。或者，发方在发送数据之前先发出一至多个同步字符，向收方通告其时钟频率。 内同步在数据信号中嵌入时钟信号。 同步传输是面向码组或信息块的传输，通常以数据块为单位。数据块加上前缀、后缀和控制信息形成了帧。帧格式取决于所使用的数据链路控制协议。,8.1.1 通信方式 同步传输和异步传输,在异步

3、传输中，数据以字符为单位传输。 每个字符的长度取决于所使用的编码方案，可以为58位。字符之间的时间间隔是任意的。 异步传输也称为起止式。 在每个字符代码之前增加一个起始位（逻辑0），接收端收到起始位后，立刻启动一个内部时钟，按要求接收一个字符代码，字符代码之后跟着1位、1.5位或2位停止位.(逻辑1)。实际上，异步传输是按位逐次传输的。,8.1.1 通信方式 同步传输和异步传输,8.1.1 通信方式 同步传输和异步传输,8.1.1 通信方式 数据通信的传输方向,从信息在信道中的传输方向来看，串行通信信道的工作方式有以下三种类型： 单工通信 信息只能朝着一个方向传递，信息传输方向不能改变。为了保证正确传送数据，接收端必须进行差错控制，对收到的数据进行校验。 半双工通信数据信息可以双向传递，但不能同时进行。在此方式中信息流轮流使用发送和接收装置。 全双工通信 能同时进行双向通信，相当于两个相反方向的单工通信的组合。,8.1.1 通信方式 数据通信的传输方向,8.1 PLC通信基础 8.1.2 通信介质,网络中的通信线路是连接各个节点之间的数据传输的信道。信道的传输介质分为： 1、有线传输介

4、质 双绞线 同轴电缆 光纤 2、无线传输介质 微波 红外线 激光 卫星线路,8.1.2 通信介质 双绞线电缆TP(Twisted-Pair),双绞线电缆是最简单最经济的一种传输介质，由几对扭绞在一起的“线对”组成，一个“线对”为一条通信链路，可传输模拟信号，也可传输数字信号。 双绞线传输距离较短，速度慢，易受干扰，误码率高。其外形与电话线相似，分为有保护膜屏蔽双绞线（STP）和无保护膜屏蔽双绞线（UTP）两种。STP在数据传输时可减少电磁干扰，相对稳定性较高。,物理特性：铜质线芯，传导性能良好。 传输特性：可用于传输模拟信号和数字信号，对于模拟信号，约5-6公里需要一个放大器；对于数字信号，约2-3公里需要一个中继器。双绞线的带宽达268kHz。 连通性： 可用于点到点连接或多点连接。 地理范围：对于局域网，速率100Kbps,可传输1公里；速率10Mbps-100Mbps,可传输100米。 抗干扰性：低频(10kHz以下)抗干扰性能强于同轴电缆，高频(10-100kHz)抗干扰性能弱于同轴电缆。 相对价格：比同轴电缆和光纤便宜得多。,8.1.2 通信介质 双绞线电缆TP(Twiste

5、d-Pair),EIA/TIA为UTP 制定了布线标准，包括5个类的UTP。 1类线：用于电话传输； 2类线：含4对双绞线，可用于电话传输和最高为4Mbps的数据传输； 3类线：含4对双绞线，可用于最高为10Mbps的数据传输，适用于10Base T网络； 4类线：含4对双绞线，可用于最高为16Mbps的数据传输，适用于Token Ring网络和10 Base T网络； 5类线：含4对铜芯双绞线，可用于100 Mbps的高速以太网。,8.1.2 通信介质 双绞线电缆TP(Twisted-Pair),UTP电缆的分类（EIA/TIA-568标准中定义了前五类）,8.1.2 通信介质 双绞线电缆TP(Twisted-Pair),STP双绞线,8.1.2 通信介质 双绞线电缆TP(Twisted-Pair),UTP双绞线,8.1.2 通信介质 双绞线电缆TP(Twisted-Pair),UTP双绞线和 RJ-45连接器,8.1.2 通信介质 双绞线电缆TP(Twisted-Pair),8.1.2 通信介质 同轴电缆(Coaxial Cabel),同轴电缆的价格稍高于双绞线电缆，是一种外绝缘层

6、包裹着中央导体的电缆线，绝缘效果较好，误码率较低，传输速率高于双绞线，是早期局域网中广泛使用的一种传输介质。 局域网中主要使用50和75 两种。后者带宽高(同一时间内可传送几个不同的信号)，既可传输数字信号，又可传输模拟信号，可以分频。前者用于基带传输，分为细缆和粗缆两类： 细缆：传输距离近，连接站点少； 粗缆：传输距离较长，连接站点较多。,典型的同轴电缆（Coaxial Cable）由一根内导体铜质芯线外加绝缘层、密集网状编织导电金属屏蔽层以及外包装保护塑橡材料组成，其结构如图所示:,8.1.2 通信介质 同轴电缆(Coaxial Cabel),物理特性：单根同轴电缆直径约为1.02-2.54cm，可在较宽频范围工作。 传输特性：基带同轴电缆仅用于数字传输，阻抗为50，并使用曼彻斯特编码，数据传输速率最高可达10Mbps。宽带同轴电缆可用于模拟信号和数字信号传输，阻抗为75，对于模拟信号，带宽可达300-450MHz。 连通性： 可用于点到点连接或多点连接。 地理范围：基带同轴电缆的最大距离限制在几公里；宽带电缆的最大距离可以达几十公里。 抗干扰性：能力比双绞线强。 相对价格：比同轴

7、电缆贵，比光纤便宜。,8.1.2 通信介质 同轴电缆(Coaxial Cabel),8.1.2 通信介质 同轴电缆(Coaxial Cabel),光导纤维是一种能传送光波的介质，它的内层是具有较高折射率的光导玻璃纤维或塑胶纤维，外层包裹着一层折射率较低的材料，利用不完全反射来传送被调制的光信号。光纤由三部分组成：纤芯、包层和保护层。,8.1.2 通信介质 光纤电缆（Fiber Optical Cabel),光纤分为多模和单模两种： 多模光纤采用发光二极管（LED）作为光源，价格便宜，传输距离2Km。 单模光纤采用激光（ILD）作为光源，价格昂贵，传输距离7Km,8.1.2 通信介质 光纤电缆（Fiber Optical Cabel),实际上，只要射到光纤表面的光线的入射角大于某一临界角度，就可以产生全反射，并且可以存在许多条不同角度入射的光线在一条光纤中传输，这种光纤就称为多模光纤（Multimode Fiber）,多模光纤和5类双绞线的衰减与频率关系如右图所示，当传输频率超过100MHz时，5类双绞线随着频率的增加衰减愈来愈大；而光纤在300MHz以内，衰减基本不变。,8.1.2 通

8、信介质 光纤电缆（Fiber Optical Cabel),物理特性：在计算机网络中均采用两根光纤(一来一去)组成传输系统。按波长范围可分为三种：0.85um波长、1.3um波长和1.55um波长区。 传输特性：光纤通过内部的全反射来传输一束经过编码的光信号。实际上光纤作为频率范围从1014-1015Hz的波导管，这一范围覆盖了可见光谱和部分红外光谱。光纤的数据传输率可达Gbps级，传输距离达数十公里。 连通性： 采用点到点连接还是多点连接。 地理范围：可以在6-8公里的距离内不用中继器传输。 抗干扰性：不受噪声或电磁影响 )相对价格：目前价格比同轴电缆和双绞线都贵。,8.1.2 通信介质 光纤电缆（Fiber Optical Cabel),光纤传输的特点： 传输频带宽，通信容量大;损耗低，中继距离长;抗干扰能力强;保密性好;适用范围广;重量轻、体积小;节省有色金属，抗腐蚀能力强。,8.1.2 通信介质 光纤电缆（Fiber Optical Cabel),8.1.2 通信介质 无线介质,微波：工作频率为1091010Hz； 红外线：工作频率为10111014Hz； 激光：工作频率为10

9、141015Hz。 红外线和激光方向性强，不受电磁干扰和射频干扰，不易被窃听，安全性好，但易受天气影响，也不具备穿透能力。 微波对天气的干扰不敏感，方向性要求不强，室外全向天线可覆盖1.510公里的半径范围，室内全向天线可覆盖250m5000m的半径范围 ；有一定的穿透能力，能穿透几层墙或两层的混凝土楼板。微波通信可以确保非授权节点无法接入网络，安全性好。另外，微波信道成本较低，但误码率较高。,无线电数字微波通信系统在长途大容量的数据通信中占有及其重要的地位，其频率范围为300MHz300GHz。微波通信主要有两种方式：地面微波接力通信和卫星通信。 微波在空间主要是直线传播，并且能穿透电离层进入宇宙空间，它不像短波那样经电离层反射传播到地面上其他很远的地方，由于地球表面是个曲面，因此其传播距离受到限制且与天线的高度有关，一般只有50km左右，长途通信时必须建立多个中继站，中继站把前一站发来的信号经过放大后再发往下一站，类似于“接力”，如果中继站采用100m高的天线塔，则接力距离可增大到100 km。,8.1.2 通信介质 无线介质,地面微波接力通信,微波是指频率为0.3-300 GHz的电磁波。利用特有的设备,并使用这个频段的频率构成的通信方式叫做微波通信。微波通信是长途、大容量通信的无线传输手段。,8.1.2 通信介质 无线介质,卫星通信,卫星通信就是利用位于3万6千公里高空的人造地球同步卫星作为太空无人值守的微波中继站的一种特殊形式的微波接力通信。卫星通信可以克服地面微波通信的距离限制，其最大特点就是通信距离远，且通信费用与通信距离无关。 卫星通信的优点是:卫星通信的频带比微波接力通信更宽，通信容量更大，信号所受到的干扰也较小，误码率也较小，通信比较稳定可靠。 卫星通信的缺点是：传播时延较长。,8.1.2 通信介质 无线介质,红外线和激光,红外线通信和激光通信就是把要传输的信号分别转换成红外光信号和激光信号直接在自由空间沿直线进行传播，它比微波通信具有更强的方向性，难以窃听、插入数据和进行干扰，但红外线和

《PLC技术与应用 教学课件 ppt 作者 李建兴 8》由会员E****分享，可在线阅读，更多相关《PLC技术与应用 教学课件 ppt 作者 李建兴 8》请在金锄头文库上搜索。