总线和数据通信技术整

第 八 章 总 线 和 数 据 通 信 技 术概 述8.1 内 总 线8.2 通 用 总 线8.3 串 行 通 信 接 口8.4 首 页本 章 内 容 现 场 总 线8.5 蓝 牙 技 术8.6 电 力 线 载 波 通 信8.8 工 业 以 太 网8.7 1. 内 总 线3. 现 场 总 线l 重 点 ：2. 通 用 、 串 行 接 口 总 线 返 回4. 蓝 牙 技 术 、 以 太 网 、 电 力 线 载 波 通 信 主 要 有 并 行 通 信 接 口 、 串 行 通 信接 口 、 现 场 总 线 接 口 和 以 太 网 接口 等 。 为 方 便 各 种 仪 器 之 间 的 通信 ， 一 般 采 用 标 准 通 信 接 口 。 下 页上 页主 要 接 口 方 式 返 回 在 实 际 的 测 量 和 控 制 过 程 中 ， 智 能 仪 器 和 智能 仪 器 之 间 、 智 能 仪 器 与 计 算 机 之 间 需 要 进 行 各种 信 息 的 交 换 和 传 输 ， 这 种 信 息 的 交 换 和 传 输 通过 仪 器 的 通 信 接 口 按 照 一 定 的 协 议 实 现 。 是 各 仪 器 之 间 或 仪 器 与 计 算 机 之 间进 行 信 息 交 换 和 传 输 的 联 络 装 置 通 信 接 口第 八 章 总 线 和 数 据 通 信 技 术 下 页上 页返 回 注 意 ： 本 章 介 绍 智 能 仪 器 较 常 用 的 标准 总 线 ， 主 要 有 总 线 、 GP-IB通 用接 口 总 线 、 RS 232C串 行 总 线 、RS422/485串 行 总 线 、 USB通 用 串行 总 线 、 CAN总 线 等 。 下 页上 页返 回 8.1 概 述智 能 仪 器 中 的 公 共 数 字 传 输 通 道 称 为 总 线 （ Bus）总 线 按 连 接 范 围划 分 片 内 总 线 （ 局 部 总 线 ） 内 部 总 线 （ 系 统 总 线 ） 外 部 总 线 （ 通 信 总 线 ） 主 要 用 于 芯片 级 的 互 连 用 以 实 现 系 统 与各 种 扩 展 插 件 板之 间 的 相 互 连 接 主 要 用 于 仪器 间 的 互 连 下 页上 页返 回 一 般 由 芯 片 制 造 厂 商 定 义 ， 对 外 提 供 的 连 线均 通 过 芯 片 的 管 脚 实 现 ， 对 智 能 仪 器 设 计 的 影 响不 大 。 内 部 总 线 的 种 类 相 对 较 为 统 一 ， 下 节 介 绍的 总 线 是 其 中 的 典 型 代 表 。片 内 总 线CI2 CI2 外 部 总 线 的 种 类 则 比 较 广 泛 ， 由 于 涉 及 智 能仪 器 与 智 能 仪 器 之 间 ， 智 能 仪 器 和 通 用 计 算 机 之间 通 信 的 问 题 ， 根 据 通 信 性 质 、 通 信 技 术 和 通 信距 离 的 不 同 ， 有 多 种 多 样 的 总 线 可 供 选 择 GP-IB通 用 并 行 总 线 、 RS-232C、 RS-485和USB (Universal Serial Bus) 等 串 行 总 线 、CAN现 场 总 线 。 总 线 在 多 个 领 域 应 用 广 泛 。举 例 ： 下 页上 页返 回 总 线 按 数 据 传 输 特 点划 分 并 行 总 线 串 行 总 线 指 多 个 数 据 位 同 时 传 输 或 接 收 ， 可分 为 不 同 位 数 （ 宽 度 ） 的 并 行 总 线 （ 如8位 、 16位 等 ） ， 当 距 离 较 近 而 且 要 求传 输 速 率 较 高 时 通 常 采 用 此 总 线 传 输 方式 数 据 逐 位 传 输 ， 发 送 或 接 收 数 据 最 多 只 需 两 根导 线 ， 其 一 用 于 发 送 ， 另 一 用 于 接 收 ； 串 行 通 信 采用 不 同 的 工 作 方 式 ， 还 可 将 发 送 和 接 收 二 线 合 一 ，具 有 经 济 实 用 的 特 点 ， 当 设 备 距 离 较 远 时 通 常 采 用串 行 总 线 方 式 。 下 页上 页返 回相 同 条 件 下 ：串 行 传 输 速 度 并 行 传 输 速 度 注 意 ： 下 页上 页返 回 上 述 的 各 种 外 部 总 线 都 有 很 多 厂 商 推 出 了相 应 的 通 信 接 口 ， 有 些 接 口 已 经 直 接 在 芯 片 级予 以 实 现 ， 使 用 非 常 方 便 。 除 了 这 些 标 准 总 线接 口 之 外 ， 在 无 线 通 信 领 域 ， 蓝 牙 技 术 正 逐 步为 人 们 所 采 用 ； 借 助 分 布 广 阔 的 电 力 传 输 线 进行 载 波 通 信 的 方 式 仍 在 继 续 发 展 ； 借 鉴 通 用 计算 机 构 建 局 域 网 中 占 主 导 地 位 的 以 太 网 技 术 ，工 业 以 太 网 也 出 于 蓬 勃 发 展 阶 段 。 随 着 新 技 术 、新 的 通 信 手 段 的 发 展 ， 新 的 通 信 接 口 还 会 不 断涌 现 。 综 述 ： 下 页上 页返 回 . 内 总 线 内 总 线 （ System Bus） 又 称 局 部 总 线 ， 是 系 统 内 部 各 模 块 的 公 共 信 息 通 道 各 模 块 的 设 计 可 通 用 化 ； 具 有 互 换 性 ， 损 坏 一 部 分 只 须 更 换 该 部 分 即 可 ； 只 要 留 有 足 够 的 插 口 ， 随 时 可 扩 展 系 统 的 功 能 ； 改 变 其 中 一 些 模 块 可 以 改 变 仪 器 的 功 能采 用 内 总 线 的 优 点 ： 目前常用的内总线 S-100 STD 是 美 国 公 司 1976年 提 出 适 应 于 Intel 8080CPU系 列 的 总 线 ， 共 100条 ， 其 中16条 数 据 线 ； 24条 地 址 线 ； 11条 控 制 线 ； 8条 DMA线 ； 8条 状态 线 ； 8条 矢 量 中 断 线 ； 9条 电源 线 地 线 ； 16条 其 他 用 途 信 号线 ； 主 要 缺 陷 是 布 线 不 太 合 理 、时 钟 信 号 位 于 控 制 信 号 中 间 ，容 易 产 生 干 扰 、 地 线 少 、 引 脚多 、 几 何 尺 寸 大 、 易 变 形 ， 目前 已 极 少 用 。 是 美 国 Pro-log公 司 1979年 提出 用 于 工 业 控 制 微 型 计 算 机 的 标准 系 统 总 线 。 按 工 业 现 场 标 准 设计 ， 具 有 较 好 的 兼 容 性 ， 电 路 板采 用 小 板 结 构 ， 高 度 模 块 化 ， 结构 简 单 ， 品 种 齐 全 ， 价 格 低 廉 ，性 能 良 好 。 支 持 多 微 处 理 器 系 统 。共 56条 线 ， 其 中 6条 逻 辑 电 源 线 ； 8条 数 据 线 ； 16条 地 址 线 ； 22条控 制 线 ； 4条 辅 助 电 源 线 。 适 合 于8位 机 ， 80年 代 开 始 在 我 国 流 行 ，现 在 应 用 较 少 .广 泛 应 用 于 系 统 内 部 模 块 或 芯片 之 间 的 内 总 线 ， 在 单 片 机 系统 中 应 用 广 泛 下 页上 页返 回 下 页上 页返 回 总 线 概 述 8.2.1 （ Inter Integrated Circuit） 总 线 是 由 Philips公 司 于 80年 代 推 出 的 二 线 串 行 通 信 总 线 ， 通 过串 行 数 据 线 SDA（ Serial Data） 和 串 行 时 钟 线 SCL（ Serial Clock） 两 根 线 将 多 个 具 有 总 线 接 口 的 器 件连 到 总 线 上 , 使 信 息 在 器 件 之 间 传 递 。 总 线 上 数 据 的 传 输 速 率 在 标 准 模 式 下 可 达 100kbit/s， 在 快 速 模 式下 可 达 400kbit/s， 在 高 速 模 式 下 可 达 3.4Mbit/s。 总 线长 度 可 达 25英 尺 ， 并 且 能 支 持 40个 组 件 。 由 于 接 口 嵌入 组 件 ， 所 以 占 用 空 间 小 ， 减 少 了 电 路 板 的 空 间 ， 降 低了 互 联 成 本 。 下 页上 页返 回 (1)二 线 制 总 线 ， 通 过 SDA及 SCL两 线 在 连 接 到 总 线 上 的 器 件 之 间 传 送 信 息 ， 根 据 地 址 识 别 各 器 件 。(2)无 中 心 主 机 的 多 主 机 总 线 ， 可 在 主 机 和 分 机 之 间 双 向 传 送 数 据 。 各 主 机 可 任 意 同 时 发 送 而 不 破 坏 总 线 上 的 数 据 。(3)同 步 通 信 总 线 ， 同 步 时 钟 允 许 器 件 通 过 总 线 以 不 同 波 特 率 通 信 ， 同 时 还 可 用 作 开 始 和 停 止 串 行 口 的 应 答 信 号 。总 线 具 有 下 述 特 点 ： 下 页上 页返 回 (4)系 统 中 所 有 外 围 器 件 及 模 块 采 用 器 件 地 址 及 引 脚 地 址 的 编 址 方 式 。(5)器 件 间 总 线 简 单 ， 结 构 紧 凑 ， 总 线 上 增 加 器 件 不 影 响 系 统 的 正 常 工 作 ， 系 统 可 修 改 和 可 扩 展 性 好 。 即 使 有 不 同 时 钟 速 度 的 器 件 连 接 到 总 线 上 ， 也 能 很 方 便 地 确 定 总 线 的 时 钟 。(6)支 持 NMOS、 COMS、 HCMOS等 多 种 制 造 工 艺 ， 并 可 用 于 测 试 和 错 误 诊 断 。 下 页上 页返 回 总 线 的 术 语 8.2.2 构 成 SDA（ 串 行 数 据 线 ） SCL（ 串 行 时 钟 线 ） 注 意 ： 总 线 上 可 以 接 若 干 个 单 片 微 机 和 外 围 器件 ， 每 个 器 件 可 由 唯 一 的 地 址 确 定 ， 总 线 根 据 地 址 识 别 各 器 件 。 下 页上 页返 回 发 送 总 线 上 的 其 他 器 件 处 于 听 的 状 态 ， 查 看 自 己 是 否 被 寻 址 ； 下 页上 页返 回 (4)器 件 1发 送 方 向 位 ， 告 诉 器 件 2是 发 送 还 是 接 收 数 据 ；(5)器 件 2发 送 应 答 位 ， 表 示 其 是 否 识 别 出 地 址 ， 是 否 准 备 好 ；(6)若 器 件 2准 备 好 ， 器 件 1发 送 /接 收 数 据 ； 每 发 送 一 个 字 节 数 据 后 ， 接 收 器 件 发 送 一 个 应 答 位 ,表 示 正 常 ；(7)当 所 有 数 据 传 送 完 成 后 ， 器 件 1发 出 一 位 停 止 信 号 ， 即 SCL线 高 电 平 、 SDA线 由 低 电 平 跳 变 到 高 电 平 ， 释 放 总 线 。 使 总 线 再 次 处 于 空 闲 状 态 。 下 页上 页返 回 总 线 的 竞 争 : 总 线 接 有 多 个 微 处 理 器 时 ， 多 个 微 处 理 器 可能 在 起 始 条 件 的 最 小 持 续 时 间 内 同 时 产 生 起 始 条 件 ，致 使 总 线 上 产 生 一 个 规 定 的 起 始 条 件 ， 即 在 SCL线 高电 平 期 间 ， 有 多 个 主 器 件 在 SDA线 上 发 生 由 高 到 低 的跳 变 ， 使 多 个 主 机 发 生 争 用 总 线 问 题 ， 多 个 微 处 理 器可 能 会 同 时 开 始 数 据 传 输 ， 发 生 竞 争 。 下 页上 页返 回 在 SCL为 高 电 平 期 间 ， 器 件 1的 SDA1和 器件 2的 SDA2都 发 生 了 高 到 低 的 跳 变 ， 使 总 线 的SDA发 生 高 到 低 的 跳 变 ， 满 足 启 动 条 件 ， 器 件 1和 器 件 2可 能 同 时 开 始 数 据 传 输 ， 造 成 数 据 传 输混 乱 。 下 页上 页返 回 竞 争 裁 决 : 发 生 竞 争 时 ， SDA线 上 的 信 号 由 所 有 主 器 件 产 生的 数 据 信 号 进 行 “ 线 与 ” 裁 决 。 一 个 主 机 发 送 高 电 平 而 在 另 一 个 主 机 发 送 低电 平 时 ， 发 送 高 电 平 的 主 机 因 为 总 线 上 的 电 平 与 自己 的 电 平 不 相 同 ， 将 断 开 它 的 数 据 输 出 级 ， 发 送 低电 平 的 主 机 取 胜 。 竞 争 可 以 持 续 多 位 。 器 件 竞 争 首先 比 较 地 址 位 。 多 个 主 器 件 同 时 选 中 同 一 个 从 器 件 时 ， 竞 争继 续 比 较 数 据 位 （ 如 果 主 机 是 发 送 器 ） ， 或 者 比 较响 应 位 （ 如 果 主 机 是 接 收 器 ） 。 当当 下 页上 页返 回 如 图 8.5中 ， 主 机 1和 主 机 2在 第 一 次 出 现 不 同 电 平时 ， 主 机 1的 SDA1=1， 主 机 2的 SDA2=0， “ 线 与 ”后 ， 主 机 1的 DATA1电 平 与 总 线 的 SDA状 态 不 同 ， 断开 其 数 据 输 出 级 ， 使 主 机 1在 竞 争 裁 决 中 失 去 总 线 的控 制 权 ， 主 机 2取 胜 。 下 页上 页返 回 注 意 ： 总 线 的 地 址 和 数 据 信 息 由 取 胜 的 主 机决 定 ， 所 以 在 竞 争 过 程 中 地 址 和 数 据 信 息 不会 丢 失 。 而 且 总 线 上 的 主 器 件 既 没 有 中 心 主机 ， 也 没 有 任 何 优 先 级 别 。 下 页上 页返 回 竞 争 时 的 同 步 时 钟 机 制 : 器 件 1的 时 钟 信 号 （ CLK1） 由 高 电 平 变 为 低 电 平 ，将 使 时 钟 线 SCL由 高 变 低 ， SCL线 的 电 平 变 化 会 使 连 接在 其 上 的 器 件 2的 时 钟 线 （ CLK2） 发 生 由 高 到 低 的 变 化 。当 CLK1由 低 变 高 时 ， CLK2还 处 于 低 电 平 ， CLK1由 低到 高 的 状 态 变 化 不 改 变 SCL的 低 电 平 状 态 。 即 低 电 平 周期 短 的 器 件 的 时 钟 由 低 至 高 的 跳 变 不 影 响 SCL线 的 状 态 ，器 件 1将 进 入 高 电 平 等 待 状 态 。 下 页上 页返 回 当 CLK2上 跳 为 高 电 平 时 ， SCL结 束 低 电 平 期 ， 被释 放 返 回 高 电 平 。 此 时 器 件 1和 器 件 2同 时 开 始 高 电 平期 。 之 后 ， 第 一 个 由 高 电 平 变 为 低 电 平 的 器 件 又 将SCL线 拉 成 低 电 平 ， 重 复 前 面 的 过 程 。 多 个 器 件 与 此类 同 。 下 页上 页返 回 注 意 ：所 有 能 在 产 生 自 己 的 时 钟 信 号 ， 并 传 送 到 时 钟 线 SCL上 。 总 线 上 传 输 信 息 的 主 器 件 都 能 上 述 连 接 方 式 能 在 SCL线 上 产 生 一 个 同 步 时 钟 ，同 步 时 钟 低 电 平 时 间 由 时 钟 低 电 平 期 最 长 的 器 件 确定 ， 而 时 钟 高 电 平 时 间 由 时 钟 高 电 平 期 最 短 的 器 件确 定 。 发 生 竞 争 时 ， SCL线 上 的 时 钟 信 号 由 所 有 主器 件 产 生 的 时 钟 信 号 “ 线 与 ” 决 定 。 下 页上 页返 回 通 信 中 ， CPU可 对 相 关 的 特 殊 功 能 寄 存 器 进行 操 作 ， 通 过 指 令 将 总 线 ， 还 可 对 其 工 作 状 况 进 行 检 测 。 接 口 电 路 挂 靠 或 摘 离硬 件接 口 电 路 可 完 成 数 据 的 移 位 、 发 送 或 接 收 及 总 线的 盲 、 闲 状 态 检 测 。 对 不 带 接 口 的 微 处 理 器 只 得 以 每 个 时 钟 周 期 2次 的 速 率 对 SDA线 采 样 ， 以 了 解 总 线 的 忙 、 闲 变 化 情 况 。具 有 自 动 寻 址 ， 多 主 机 时 钟 同 步 和 仲 裁 等 功 能 很 强的 总 线 ， 用 带 有 总 线 是 各 种 总 线 中 使 用 信 号 线 最 少 ， 并EEPROM、 各 种 传 感 器 、 变 送 器 及 微 处 理 器 等 设计 智 能 仪 器 系 统 十 分 方 便 、 灵 活 ， 体 积 也 小 ， 在 实际 中 得 到 广 泛 应 用 。 总 线 的 器 件 如 A/D、 D/A、 返 回 上 页 下 页 8.4.4通 用 串 行 总 线 （ USB） 通 用 串 行 总 线 (Universal Serial Bus， USB)协 议是 Intel、 Compaq、 Digital、 IBM、 Microsoft、NEC、 Northern Telecom等 七 大 公 司 于 1994年 共 同制 定 并 推 出 的 串 行 接 口 总 线 标 准 ， 有 多 种 规 范 的 版本 ， 目 前 使 用 较 多 的 是 1.1版 本 及 2.0版 本 。 USB2.0版 于 2000年 4月 推 出 ， 新 增 了 高 速 模 式 。 USB凭 借其 高 速 度 和 高 通 用 性 正 在 逐 步 取 代 串 口 、 并 口 ， 成为 个 人 计 算 机 与 外 围 设 备 相 连 的 标 准 接 口 。 返 回 上 页 下 页 1、 USB总 线 协 议 特 点（ 1） 使 用 方 便 。 允 许 设 备 “ 即 插 即 用 ” （ Plug B 规 定 了 Profibus和 标 准 以 太 网 之 间 的 开 放 、透 明 通 信 ；C 提 供 了 一 个 包 括 设 备 层 和 系 统 层 、 独 立 于 制造 商 的 系 统 模 型 。 返 回 上 页 下 页 PROFInet采 用 以 太 网 +TCP/IP作 为 低 层 的 通信 模 型 ， 采 用 TCP/IP协 议 加 上 应 用 层 的RPC/DCOM来 完 成 节 点 之 间 的 通 信 和 网 络 寻 址 。它 可 以 同 时 挂 接 传 统 Profibus系 统 和 新 型 的 智 能 现场 设 备 。 现 有 的 Profibus网 段 可 以 通 过 一 个 代 理 设备 连 接 到 PROFInet网 络 当 中 ， 使 整 套 Profibus设备 和 协 议 能 够 原 封 不 动 地 在 PROFInet中 使 用 。 传统 的 Profibus设 备 可 通 过 代 理 与 PROFInet上 面 的COM对 象 进 行 通 信 ， 并 通 过 OLE自 动 化 接 口 实 现COM对 象 之 间 的 调 用 。 返 回 上 页 下 页 (3) Ethernet/IP Ethernet/IP是 Rockwell公 司 对 以 太 网 进 入自 动 化 领 域 做 出 的 积 极 响 应 。 EtherNet/IP网 络 采用 商 业 以 太 网 通 信 芯 片 、 物 理 介 质 和 星 形 拓 扑 结构 ， 采 用 以 太 网 交 换 机 实 现 各 设 备 间 的 点 对 点 连接 ， 能 同 时 支 持 1OMbps和 100Mbps以 太 网 商 用产 品 。 Ethernet/IP的 协 议 由 IEEE 802.3物 理 层 和数 据 链 路 层 标 准 、 TCP/IP协 议 组 和 控 制 与 信 息 协议 CIP(Control Information Protocol)等 3个 部分 组 成 Ethernet/IP为 了 提 高 设 备 间 的 互 操 作 性 ，采 用 了 ControlNet和 DeviceNet控 制 网 络 中 相 同的 CIP。 返 回 上 页 下 页 不 同 于 以 往 的 源 /目 的 的 通 信 模 式 ， Ethernet/IP采 用 生 产 者 /消 费 者 (Producer/Consumer)的 通 信模 式 ， 允 许 网 络 上 的 不 同 节 点 同 时 存 取 同 一 个 源 的数 据 。 协 议 将 信 息 分 为 显 式 和 隐 式 两 种 。 Ethernet/IP应 用 TCP/ IP发 送 显 式 消 息 ， 显 式 信息 的 数 据 段 既 包 括 协 议 信 息 又 包 括 行 为 指 令 。 收 到显 式 信 息 后 ， 节 点 执 行 所 要 求 的 任 务 并 产 生 应 答 ，这 类 信 息 用 于 设 备 配 置 和 诊 断 。 Ethernet/ IP采 用UDP/ IP发 送 隐 式 信 息 ， 隐 式 信 息 的 数 据 段 没 有 协议 信 息 ， 仅 包 括 实 时 UO数 据 。 数 据 的 含 义 在 连 接建 立 时 己 经 定 义 ， 这 样 运 行 时 就 可 以 减 少 节 点 内 部的 处 理 时 间 。 隐 式 信 息 用 于 规 则 地 重 复 传 递 数 据 的场 合 ， 如 I/O模 块 和 PLC之 间 的 数 据 传 递 。 返 回 上 页 下 页 (4) Modbus TCP/IP Schneider公 司 于 1999年 公 布 了 Modbus TCP/IP协 议 。 Modbus TCP/IP并 没 有 对Modbus协 议 本 身 进 行 修 改 ， 但 是 为 了 满 足 通信 实 时 性 需 要 ， 改 变 了 数 据 的 传 输 方 法 和 通信 速 率 。 返 回 上 页 下 页 Modbus TCP/IP协 议 以 一 种 非 常 简 单 的 方 式将 Modbus帧 嵌 入 到 TCP帧 中 。 这 是 一 种 面 向 连 接的 方 式 ， 每 一 个 请 求 都 要 求 一 个 应 答 。 这 种 请 求 /应 答 的 机 制 与 Modbus的 主 /从 机 制 相 互 配 合 ， 使交 换 式 以 太 网 具 有 很 高 的 确 定 性 。 利 用 TCP/ IP协议 ， 通 过 网 页 的 形 式 可 以 使 用 户 界 面 更 加 友 好 。利 用 网 络 浏 览 器 就 可 以 查 看 企 业 网 内 部 的 设 备 运行 情 况 。 Schneider公 司 已 经 为 Modbus注 册 了502端 口 ， 这 样 就 可 以 将 实 时 数 据 嵌 入 到 网 页 中 。通 过 在 设 备 中 嵌 入 Web服 务 器 ， 就 可 以 将 Web浏览 器 作 为 设 备 的 操 作 终 端 。 返 回 上 页 下 页 当 前 工 业 以 太 网 的 发 展 体 现 在 以 下 几 个 方 面 ：1、 通 信 实 时 性 以 太 网 的 发 展 ， 给 解 决 以 太 网 的 实 时 性 问 题带 来 了 新 的 契 机 。 返 回 上 页 下 页 此 外 ,以 太 网 在 近 几 年 出 现 的 信 息 优 先 级 、 流 量 控制 、 虚 拟 局 域 网 等 新 技 术 也 都 有 助 于 提 高 以 太 网 的实 时 性 。 其 次 ， 采 用 交 换 式 以 太 网 减 少 或 者 消 除 了 网 络 上的 冲 突 域 ， 全 双 工 通 信 使 得 端 口 间 同 时 接 收 和 发送 信 息 ， 避 免 冲 突 的 发 生 。 首 先 ， 以 太 网 的 通 信 速 率 的 提 高 意 味 着 网 络 负 荷 的减 轻 和 网 络 传 输 延 时 的 减 小 ， 同 时 发 生 冲 突 的 机 率大 大 下 降 。 返 回 上 页 下 页 2、 工 业 环 境 适 应 性 和 可 靠 性 在 工 业 以 太 网 的 工 业 环 境 适 应 性 和 可 靠 性 方面 ， 国 外 一 些 公 司 也 积 极 开 发 适 用 于 工 业 环 境 的网 络 设 备 和 连 接 器 件 。 美 国 Synergetic微 系 统 公司 和 德 国 Hirschmann, Jetter AG等 公 司 专 门 开发 和 生 产 了 导 轨 式 集 线 器 、 交 换 机 产 品 ， 安 装 在标 准 DIN导 轨 上 ， 并 有 冗 余 电 源 供 电 ， 接 插 件 采用 牢 固 的 DB-9结 构 。 美 国 Woodhead Connectivity公 司 专 门 开 发 和 生 产 了 用 于 工 业 控制 现 场 的 加 固 型 连 接 件 可 以 用 于 工 业 以 太 网 变 送器 、 执 行 机 构 等 。 返 回 上 页 下 页 3、 工 业 以 太 网 与 现 场 总 线 相 结 合 工 业 以 太 网 的 研 究 还 只 是 近 几 年 才 引 起 国内 外 的 关 注 。 而 现 场 总 线 经 过 二 十 多 年 的 发 展 ，在 技 术 上 日 渐 成 熟 ， 并 且 形 成 了 一 定 的 市 场 。就 目 前 而 言 ， 工 业 以 太 网 全 面 代 替 现 场 总 线 还存 在 一 些 问 题 ， 需 要 进 步 深 入 研 究 基 于 工 业 以太 网 的 全 新 控 制 系 统 体 系 结 构 ， 开 发 出 基 于 工业 以 太 网 的 系 列 产 品 。 返 回 上 页 下 页 4、 工 业 以 太 网 直 接 应 用 于 现 设 备 层 通 信 随 着 以 太 网 通 信 速 率 的 提 高 、 全 双 工 通 信 、交 换 技 术 等 的 发 展 ， 为 以 太 网 的 通 信 实 时 性 的解 决 使 其 直 接 应 用 于 现 场 设 备 层 通 信 提 供 了 技术 可 能 ， 工 业 以 太 网 直 接 应 用 于 现 场 设 备 层 通信 成 为 趋 势 。 返 回 上 页 下 页 8.8 电 力 载 波 通 信 电 力 线 载 波 （ Power Line Carrier - PLC）通 信 是 利 用 高 压 电 力 线 、 中 压 电 力 线 或 低 压 配 电线 作 为 信 息 传 输 媒 介 进 行 语 音 或 数 据 传 输 的 一 种特 殊 通 信 方 式 。 近 年 来 ， 高 压 电 力 线 载 波 技 术 突破 了 仅 限 于 单 片 机 应 用 的 限 制 ， 已 经 进 入 了 数 字化 时 代 。 并 且 ， 随 着 电 力 线 载 波 技 术 的 不 断 发 展和 社 会 的 需 要 ， 中 /低 压 电 力 载 波 通 信 的 技 术 开 发及 应 用 亦 出 现 了 方 兴 未 艾 的 局 面 。 返 回 上 页 下 页 在 以 数 字 微 波 通 信 、 卫 星 通 信 为 主 干 线 的覆 盖 全 国 的 电 力 通 信 网 络 已 初 步 形 成 、 多 种 通信 手 段 竞 相 发 展 的 今 天 ， 电 力 线 载 波 通 信 仍 然是 地 区 网 、 省 网 乃 至 网 局 网 的 主 要 通 信 手 段 之一 ， 仍 是 电 力 系 统 应 用 区 域 最 广 泛 的 通 信 方 式 ，仍 是 电 力 通 信 网 的 重 要 的 基 本 通 信 手 段 。(1) 电 力 线 载 波 无 论 是 在 所 具 有 的 规 模 范 围 、 装 机数 量 还 是 在 从 事 人 员 数 量 上 ， 都 是 空 前 的 。 在 应用 上 ， 上 至 500KV线 路 ， 下 至 35KV乃 至 10KV线路 ， 都 开 通 了 电 力 线 载 波 机 。 电 力 线 载 波 名 副 其实 地 成 为 电 力 系 统 应 用 最 为 广 泛 的 通 信 手 段 。 主 要 表 现 在 ： 返 回 上 页 下 页 (2) 电 力 线 载 波 通 信 综 合 业 务 能 力 有 了 很 大 的 发 展 ，由 过 去 单 独 的 调 度 电 话 业 务 发 展 到 为 开 放 电 话 、远 动 、 传 真 、 保 护 、 计 算 机 信 息 等 综 合 业 务 。 如葛 沪 500KV直 流 输 电 系 统 中 ， 两 换 流 站 的 运行 数 据 的 控 制 信 息 通 过 长 达 1053Km的 载 波 电 路传 送 ， 实 现 了 两 站 间 的 相 互 自 动 控 制 。(3) 载 波 技 术 装 备 水 平 有 了 很 大 提 高 ， 从 五 六 十 年代 双 边 带 电 子 管 ZDD-I/2、 ZS-3等 发 展 到 今 天 的ESB500、 ZDD-27/36等 全 集 成 化 单 边 带 载 波 机 ，并 推 出 了 数 字 式 载 波 机 。 返 回 上 页 下 页 (4) 理 论 研 究 成 果 卓 著 。 如 在 频 谱 管 理 上 ， 采 用 了图 论 、 地 图 色 理 论 和 计 算 机 技 术 ， 提 出 了 分 段 设计 、 频 谱 分 组 、 电 网 分 段 或 分 区 、 频 率 重 复 使 用等 ， 并 开 发 出 了 软 件 包 ， 可 实 现 用 计 算 机 进 行 设备 管 理 、 频 率 管 理 、 新 通 道 设 计 和 旧 通 道 改 造 、插 空 安 排 设 备 等 。 为 适 应 现 代 通 信 技 术 的 发 展 ，数 字 式 电 力 线 载 波 机 的 开 发 研 制 也 取 得 了 实 质 性的 进 展 。 此 外 ， 传 输 理 论 、 组 网 技 术 等 方 面 的 研究 也 不 断 有 新 的 进 展 。 返 回 上 页 下 页 随 着 电 力 线 载 波 通 信 技 术 的 不 断 发 展 ， 及 相 关技 术 的 不 断 成 熟 ， 电 力 线 载 波 通 信 技 术 的 应 用 也 越来 越 广 泛 。 除 了 进 行 日 常 的 通 信 ， 还 经 常 用 于 数 据的 采 集 和 传 输 。 电 力 线 载 波 通 信 技 术 可 以 进 行 模 拟 （ 语 音 信 号 ）或 数 字 信 息 （ 如 ： 家 居 控 制 信 号 ） 双 工 传 输 ， 可 广泛 应 用 于 家 居 自 动 化 、 小 型 办 公 室 、 家 庭 办 公 室 通讯 （ 如 互 联 网 、 内 部 信 件 、 游 戏 、 音 频 （ MP3） 、视 频 ） 等 领 域 。 同 时 ， 电 力 线 载 波 通 信 在 远 程 测 控中 用 于 实 时 数 据 监 视 ； 颜 色 和 声 音 报 警 提 示 ； 交 接班 数 据 保 存 和 报 警 数 据 保 存 ； 故 障 日 志 ； 报 警 信 息查 询 和 数 据 查 询 。 返 回 上 页 下 页