工业以太网基础

海得工控
光源
网络体系结构
项目 数据速率 模式 距离 使用寿命 温度敏感性 造价
发光二极管 低 多模 短 长 较小 低
半导体激光 高 多模/单模 长 短 较敏感 高
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海得工控
网络体系结构
光纤的特点
▪高传输率 ▪衰减小 ▪抗干扰能力强 ▪重量轻，容易安装 ▪安全性高
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网络体系结构
CSMA/CD
载波侦听/冲突检测
数据准备传送
线路侦听 线路空闲?
等待一段时间 （根据不同的算法）
报头2 报头3 报头4 消息
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网络体系结构
层、协议和服务
分层的目的： 什么是协议？
减少网络设计的复杂性 相同的功能放在一层内
协议是对等层之间数据交换、 数据格式和含义的规则
什么是服务？
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服务是层向上一层提供的操作 上层只要需要知道操作的存在 不必了解操作的细节
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海得工控
工业以太网络 技术基础
上海海得控制系统股份有限公司
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内容
1. 什么是网络 2. 网络体系结构 3. 工业以太网 4. 网络拓扑结构
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什么是网络
什么是网络
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大量分散但又互连的计算机系统称为网络
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什么是以太网
什么是网络
10Base-5
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网络体系结构
细同轴电缆（细缆）
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➢最大线缆长度：185米 ➢每段最大工作站数量：30个 ➢接口类型：BNC
10Base-2
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双绞线
网络体系结构
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➢最大线缆长度：100米 ➢每段最大工作站数量：1024个 ➢接口类型：RJ45 ➢接线方式：EIA/TIA568A(568B)
物理层
功能
处理机械的、电气的接口
网络体系结构
定义物理传输介质
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物理接口
网络体系结构
➢电压 ➢传输类型（双向、单向） ➢传输一位保持多长时间 ➢连接如何建立和终止
➢接插件有多少针，各针的定义
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传输介质
网络体系结构
基带同轴电缆
有
宽带同轴电缆
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流量控制
网络体系结构
建立连接
可以发送n个帧
发送帧
源
确认
发送n个帧
….
发送结束，撤销连接
目的
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网络体系结构
共享信道的访问
问题：多台设备共享一个通讯信道，当信道的使用 产生竞争时，如何分配信道的使用权？
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10Base-T
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网络体系结构
双绞线的连接
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直通线
（用于已种设备的互连）
Pin
Pin
1
1
2
2
3
3
4
4
5
5
6
6
7
7
8
8
橙 蓝 绿 褐
交叉线
（用于同种设备的互连）
Pin
Pin
1
1
2
2
3
3
4
4
5
5
6
6
7
7
8
8
EIA/TIA 568B
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光纤
网络体系结构
➢线缆长度：与速率、光纤类型、波长有关， 最远达数百公里
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网络传输技术
什么是网络
点到点
广播式
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网络的分类
什么是网络
地域
1. 局域网（Local Area Network) 2. 城域网（Metropolitan Area Network） 3. 广域网（Wide Area Network） 4. 万维网（World Wide Web）
网络体系结构
层的设计原则
1. 传输机制 2. 差错控制 3. 报文顺序 4. 报文组合 5. 路由选择
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OSI参考模型
网络体系结构
International Standards Organization
ISO（国际标准化组织）
OSI（开放系统互联参考模型）
Open System Interconnection
线 双绞线
光纤
无线电 微波 无 线 红外线 光波
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网络体系结构
同轴电缆传输原理
R
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R=50Ω，基带电缆，用于数字信号传输 R=75Ω，宽带电缆，用于模拟信号传输
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网络体系结构
粗同轴电缆（粗缆）
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➢最大线缆长度：500米 ➢每段最大工作站数量：100个 ➢接口类型：DIX
用途
1. 用于企业的网络 2. 服务于公众的网络
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层 5
4 3 2 1 海得工控
网络体系结构
网络体系结构
层和协议的集合称为网络体系结构
消息
第5层协议
消息
报头4 消息
第4层协议
报头4 消息
报头3 报头4 消息
第3层协议
报头3 报头4 消息
第2层协议
报头2 报头3 报头4 消息
➢接口类型：SC、ST
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网络体系结构
光纤传输原理
二氧化硅
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多模光纤传输 单模光纤传输
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光纤传输
网络体系结构
光纤的种类 多模光纤（直径50或62.5微米） 单模光纤（直径8-10微米）
波段
850HZ 1300HZ 1550HZ
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接收
目的
接收
目的
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数据帧
网络体系结构
目的：将比特流组合成数据帧，计算校验和，用于差错控制
方法：
➢插入时间间隔 ➢字符计数法 ➢带字符填充的首尾界符法 ➢带位填充的首尾标志法 ➢物理层编码违例法
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差错控制
网络体系结构
确认帧回送
发送 确认
计时器
发送，启动计时器 规定时间内未收到确认帧，重发
IEEE（Institute of Electrical and Electronics Engineers ） 电器和电子工程师协会
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OSI参考模型
网络体系结构
7 6 5 4 3 2 1
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应用层 表示层 会话层
传输层 网络层 数据链路层 物理层
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网络体系结构
数据链路层
➢建立可靠的连接 ➢将数据组织成帧 ➢处理数据帧传输差错 ➢流量控制 ➢控制对共享信道的访问
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连接服务
网络体系结构
无确认的无连接服务 有确认的无连接服务 有确认的有连接服务
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发送
源
数据帧 例如：语音
接收
目的
发送
源
发送
源
数据帧
确认
建立连接 确认连接 发送数据 数据确认 终止连接 终止连接