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《工业以太网基础》讲义 总学时：32，讲授：28，实验：4；学分：2 开课学期：第6学期；周学时：4 主要内容及学时分配： 内容简介 1 1．绪论 1 1.1 工业控制网络的特点[1] 1 1.1.1 工业控制网络与信息网络的区别 1 1.1.2 工业控制网络的技术特征 1 1.2 工业以太网技术的发展现状 2 1.2.1 工业以太网标准化进程 2 1.2.2 EPA的国际标准化进程 2 1.2.3 工业以太网正在成为工业控制网络的主流技术 3 1.2.4 以太网用于工业控制需要解决的问题 3 1.2.5 以太网用于工业控制技术的问题正在逐渐解决 4 1.3 工业以太网与工业IT 4 1.3.1 现代计算机技术对控制技术的影响 4 1.3.2 工业控制网络的发展趋势 5 1.3.3 控制网络技术的发展推动了综合自动化系统的广泛应用 5 2．数据通信基础（工业数据通信与控制网络） 7 2.1 工业数据通信系统的基本组成 7 2.1.1工业数据通信系统基本概念 7 2.1.2广义通信系统模型 9 2.1.3 工业通信系统的结构[1] 10 2.2通信系统的性能指标[2] 13 2.2.1有效性指标 13 2.2.2可靠性指标 15 2.2.3通信信道的频率特性 16 2.2.4介质带宽 16 2.2.5信道容量 16 2.2.6信噪比对信道容量的影响 17 2.3数据编码[1] 17 2.3.1模拟数据编码 18 2.3.2 数字编码波形 19 2.4数据通信方式 23 2.4.1串行传输和并行传输 23 2.4.2同步传输与异步传输 24 2.4.3位同步、字符同步与帧同步 24 2.5通信线路的工作方式 25 2.5.1单工通信 26 2.5.2半双工通信 26 2.5.3全双工通信 26 2.6信号的传输模式 26 2.6.1基带传输 26 2.6.2载波传输 27 2.6.3宽带传输 27 2.6.4异步转移模式ATM 27 3．控制网络基础[2] 28 3.1计算机网络[13] 28 3.2控制网络[2] 29 3.2.1控制网络的节点 30 3.2.2控制网络的任务与工作环境 30 3.2.3控制网络的实时性要求[7] 31 3.3网络拓扑 31 3.3.1星形拓扑 31 3.3.2环形拓扑 32 3.3.3总线拓扑 32 3.3.4树形拓扑 32 3.3.5混合形拓扑 33 3.3.5网形拓扑 33 3.4网络的传输介质 33 8.1双绞线(TP) 34 8.2同轴电缆 35 8.3光缆 35 8.4无线通信 36 3.5介质访问控制方式 37 3.5.1载波监听多路访问/冲突检测 37 3.5.2介质访问控制的令牌方式 37 3.5.3时分复用 37 3.6网络互联 37 3.6.1网络互联的基本概念 37 3.6.2网络互联规范 37 3.6.3网络互联与操作系统 37 3.6.4控制网络互联 37 3.7网络互联的通信参考模型 37 3.7.1 开放系统的互联参考模型 37 3.7.2 OSI参考模型的功能划分 38 3.8.1中继器 40 3.8.2网桥 41 3.8.3路由器 41 3.8.4网关 41 4．工业以太网技术标准 42 4.1 以太网的物理层与MAC子层[2] 42 4.1.1 IEEE802.3与以太网 42 4.1.2 以太网物理层和MAC子层 43 4.2 TCP/IP协议组[2] 43 4.2.1 TCP/IP协议组的构成[13] 43 4.2.2 IP协议[13] 44 4.2.3 传输控制协议TCP 45 4.2.4 用户数据报协议UDP 45 4.2.5 简单网络管理协议SNMP 47 4.3 工业以太网简介 48 4.3.1工业以太网与以太网[2] 48 4.3.2 以太网的通信帧结构与数据封装[1][2] 49 4.3.3?　实时以太网 50 4.4?　IEC61784-2标准 51 4.4.1 IEC61784-2标准体系结构 51 4.4.2 IEC61784-2中主要标准简介 52 5．EtherNet/IP标准[2][15] 60 5.1 EtherNet/IP的通信参考模型 60 5.2 CIP 61 5.2.1?CIP对象模型 62 5.2.2?三种主要的传输方式 63 5.2.3?EIP产品的开发 64 5.3 EtherNet/IP的报文种类 64 5.3.1 I/O数据报文 64 5.3.2 信息报文 65 5.3.3 网络维护报文 65 5.4 EtherNet/IP的技术特点 65 6．HSE标准[2][14] 66 6.1 HSE的系统结构412 66 6.2 HSE与现场设备间的通信412 错误！未定义书签。 6.3 HSE的柔性功能块414 68