現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)第3講.ppt

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工業(yè)數(shù)據(jù)通信與控制網(wǎng)絡(luò),清華大學(xué)自動(dòng)化系陽(yáng)憲惠,第3講控制網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ),控制網(wǎng)絡(luò)控制網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)控制網(wǎng)絡(luò)的任務(wù)與工作環(huán)境控制網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)性要求網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)的訪問(wèn)控制方式網(wǎng)絡(luò)互連網(wǎng)絡(luò)互連的通信參考模型網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備,控制網(wǎng)絡(luò),控制網(wǎng)絡(luò)屬于特殊類(lèi)型的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，是用于完成自動(dòng)化任務(wù)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。從控制網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的設(shè)備類(lèi)型，傳輸信息的種類(lèi)、網(wǎng)絡(luò)所執(zhí)行的任務(wù)，網(wǎng)絡(luò)所處的工作環(huán)境等方面，控制網(wǎng)絡(luò)都有別于由普通PC機(jī)或其它計(jì)算機(jī)所構(gòu)成的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)?？刂凭W(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)可能分布在工廠的生產(chǎn)裝置、裝配流水線、溫室、糧庫(kù)、堤壩、交通管制系統(tǒng)、建筑、消防、家庭等各處，涉及生產(chǎn)、生活的各方面。,控制網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn),作為普通計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的PC機(jī)或其它種類(lèi)的計(jì)算機(jī)、工作站及其外設(shè)等具有通信能力的以下設(shè)備：限位開(kāi)關(guān)、感應(yīng)開(kāi)關(guān)等各類(lèi)開(kāi)關(guān)條形碼閱讀器光電傳感器溫度、壓力、流量、物位等各種傳感器、變送器可編程邏輯控制器PLC，,,各種PID數(shù)字控制器各種數(shù)據(jù)采集裝置各種調(diào)節(jié)閥馬達(dá)控制設(shè)備變頻器機(jī)器人作為控制網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備的中繼器、網(wǎng)橋、網(wǎng)關(guān)、路由器等受制造成本和傳統(tǒng)因素的影響，作為控制網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的上述自控設(shè)備，其計(jì)算等能力方面一般比不上普通計(jì)算機(jī),控制網(wǎng)絡(luò)由具備通信能力的測(cè)量控制設(shè)備作為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)連接構(gòu)成的能相互溝通信息，共同完成測(cè)控任務(wù)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng).,,,控制網(wǎng)絡(luò)的任務(wù),控制網(wǎng)絡(luò)要將現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行的各種信息傳送到遠(yuǎn)離現(xiàn)場(chǎng)的控制室，在把生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)、狀態(tài)、以及故障與報(bào)警信息等送往控制室同時(shí)，又將各種控制、維護(hù)、組態(tài)命令，等送往位于現(xiàn)場(chǎng)的測(cè)量控制現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，在現(xiàn)場(chǎng)級(jí)控制設(shè)備之間起著數(shù)據(jù)聯(lián)系與信息溝通作用實(shí)現(xiàn)與操作終端、上層管理網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)連接和信息共享隨著互連網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，已經(jīng)開(kāi)始對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備提出參數(shù)的網(wǎng)絡(luò)瀏覽和遠(yuǎn)程監(jiān)控的要求。在有些應(yīng)用場(chǎng)合，需要借助網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)為現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備提供工作電源。,控制網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn),工作環(huán)境：控制網(wǎng)絡(luò)要面臨工業(yè)生產(chǎn)的強(qiáng)電磁干擾，各種機(jī)械振動(dòng)、噪聲、粉塵，嚴(yán)寒酷暑的野外工作環(huán)境。要求控制網(wǎng)絡(luò)能適應(yīng)這種惡劣工作環(huán)境?？刂凭W(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)男畔?nèi)容：生產(chǎn)裝置運(yùn)行參數(shù)的測(cè)量值、控制量、開(kāi)關(guān)閥門(mén)的工作位置、報(bào)警狀態(tài)、系統(tǒng)配置組態(tài)、參數(shù)修改、零點(diǎn)量程調(diào)校信息、設(shè)備資源與維護(hù)信息等。,,控制網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸量相對(duì)較小，傳輸速率相對(duì)較低，多為短幀傳送。要求通信傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性強(qiáng)，可靠性高。影響控制網(wǎng)絡(luò)性能的因素：網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，傳輸介質(zhì)的種類(lèi)與特性，介質(zhì)訪問(wèn)控制方式，信號(hào)傳輸方式，網(wǎng)絡(luò)與系統(tǒng)管理等。測(cè)控設(shè)備千差萬(wàn)別，通信協(xié)議不統(tǒng)一，使得控制網(wǎng)絡(luò)的互連與互操作往往十分困難,控制網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)性要求,控制網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該滿(mǎn)足對(duì)控制的實(shí)時(shí)性要求。如準(zhǔn)確定時(shí)刷新變量數(shù)據(jù)；生產(chǎn)工藝要求分布節(jié)點(diǎn)間的動(dòng)作應(yīng)滿(mǎn)足一定的時(shí)序要求。如由PLC控制的一個(gè)生產(chǎn)裝置不同部件的動(dòng)作時(shí)序與時(shí)限。而且它們的動(dòng)作通常需要嚴(yán)格互鎖。對(duì)執(zhí)行讀寫(xiě)等操作有嚴(yán)格實(shí)時(shí)要求的系統(tǒng)稱(chēng)為實(shí)時(shí)系統(tǒng)。實(shí)時(shí)系統(tǒng)的運(yùn)行不僅要求系統(tǒng)動(dòng)作在邏輯上的正確性,同時(shí)要求滿(mǎn)足時(shí)限性。確定性（deterministic）網(wǎng)絡(luò)：按準(zhǔn)確時(shí)間安排實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)操作非確定性（nondeterministic）網(wǎng)絡(luò),,控制網(wǎng)絡(luò)一般為分布式實(shí)時(shí)系統(tǒng)。其實(shí)時(shí)任務(wù)通常是在不同節(jié)點(diǎn)上周期性地執(zhí)行，執(zhí)行結(jié)果應(yīng)滿(mǎn)足定時(shí)與時(shí)序要求。硬實(shí)時(shí)系統(tǒng)要求實(shí)時(shí)任務(wù)必須在規(guī)定的時(shí)限完成,否則會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的后果。軟實(shí)時(shí)系統(tǒng)中的實(shí)時(shí)任務(wù)在超過(guò)了截止期后的一定時(shí)限內(nèi),系統(tǒng)仍可以執(zhí)行處理,,部分參數(shù)傳輸有實(shí)時(shí)性要求，如控制信息；有的參數(shù)要求周期性刷新，如參數(shù)的測(cè)量值與開(kāi)關(guān)狀態(tài)，系統(tǒng)組態(tài)、參數(shù)修改、趨勢(shì)報(bào)告、調(diào)校信息等則對(duì)時(shí)間沒(méi)有嚴(yán)格要求。根據(jù)應(yīng)用需求分別采取措施，充分發(fā)揮現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)資源的作用，滿(mǎn)足各方面的應(yīng)用需求。,全分布式網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng),,,,網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是指網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的互連形式環(huán)形、星形、總線形和樹(shù)形,,,環(huán)形拓?fù)渫ㄟ^(guò)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)鏈路連接，構(gòu)成一個(gè)封閉的環(huán)路。信號(hào)在環(huán)路上從一個(gè)設(shè)備到另一個(gè)設(shè)備單向傳輸，直到信號(hào)傳輸?shù)侥康牡貫橹?。每個(gè)設(shè)備只與邏輯或空間上與它相連的設(shè)備鏈接每個(gè)設(shè)備都集成有一個(gè)中繼器。中繼器接收前一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)，然后按原來(lái)速度一位一位地從另一條鏈路發(fā)送出去信號(hào)只能單向傳輸。一個(gè)設(shè)備的故障會(huì)導(dǎo)致整個(gè)網(wǎng)絡(luò)癱瘓。,,,總線型拓?fù)溆梢粭l主干電纜作為傳輸介質(zhì)，各網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)通過(guò)分支與總線相連總線上一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)，所有其它節(jié)點(diǎn)都能接收?？偩€拓?fù)淇梢园l(fā)送廣播報(bào)文由于所有節(jié)點(diǎn)共享一條傳輸鏈路，某一時(shí)刻只允許一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)信息，因此需要有某種介質(zhì)存取訪問(wèn)控制方式，來(lái)確定總線的下一個(gè)占有者隨傳輸距離的增加，信號(hào)會(huì)逐漸變?nèi)?；分支也?huì)引起信號(hào)反射而降低信號(hào)的傳輸質(zhì)量，給定長(zhǎng)度的電纜上連接的設(shè)備數(shù)量，總線長(zhǎng)度、分支個(gè)數(shù)、分支長(zhǎng)度等都要受到限制。,,,星形拓?fù)涿總€(gè)節(jié)點(diǎn)通過(guò)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接到中央節(jié)點(diǎn)，任何兩節(jié)點(diǎn)之間通信都通過(guò)中央節(jié)點(diǎn)進(jìn)行。采用集中式通信控制策略一個(gè)節(jié)點(diǎn)要傳送數(shù)據(jù)，首先向中央節(jié)點(diǎn)發(fā)出請(qǐng)求，要求與目的站建立連接。連接建立后，該節(jié)點(diǎn)才向目的節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)中央節(jié)點(diǎn)必須建立和維持許多并行數(shù)據(jù)通路，因此中央節(jié)點(diǎn)的任務(wù)繁重，而每個(gè)節(jié)點(diǎn)的通信處理負(fù)擔(dān)很小一條線路受損，不會(huì)影響其它線路的正常工作幾臺(tái)計(jì)算機(jī)通過(guò)HUB相互連接的方式就是典型的星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),,,樹(shù)形拓?fù)洌浩鋫鬏斀橘|(zhì)是不封閉的分支電纜。可以認(rèn)為是星形拓?fù)浠蚩偩€拓?fù)涞臄U(kuò)展形式；用多接點(diǎn)并聯(lián)連接的接線盒取代圖中下面集線器的位置一個(gè)站發(fā)送數(shù)據(jù)，其它站都能接收。因此，樹(shù)形拓?fù)湟部赏瓿啥帱c(diǎn)廣播式通信。混合型拓?fù)?,網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)的訪問(wèn)控制方式,傳輸介質(zhì)的訪問(wèn)控制：用以仲裁協(xié)調(diào)各設(shè)備訪問(wèn)傳輸介質(zhì)的時(shí)間與順序當(dāng)設(shè)備共享傳輸線路時(shí)，為解決同一時(shí)間幾個(gè)設(shè)備同時(shí)發(fā)起通信而出現(xiàn)的爭(zhēng)用傳輸介質(zhì)的問(wèn)題而采取的某種避免沖突、或解決介質(zhì)爭(zhēng)用沖突的方法傳輸介質(zhì)的利用率與介質(zhì)的訪問(wèn)控制方式密切相關(guān)傳輸介質(zhì)的訪問(wèn)方式：對(duì)介質(zhì)的隨機(jī)訪問(wèn)：網(wǎng)絡(luò)各節(jié)點(diǎn)可在任何時(shí)刻隨意地訪問(wèn)傳輸介質(zhì)。發(fā)生爭(zhēng)用時(shí)需要某種沖突仲裁方法，如載波監(jiān)聽(tīng)多路訪問(wèn)／沖突檢測(cè)對(duì)介質(zhì)的受控訪問(wèn)：采用一定的算法調(diào)整各節(jié)點(diǎn)訪問(wèn)介質(zhì)的順序和時(shí)間，避免發(fā)生沖突。主/從式，令牌方式，時(shí)間分片方法,載波監(jiān)聽(tīng)多路訪問(wèn)／沖突檢測(cè)（CSMA／CD）,網(wǎng)絡(luò)上的任何節(jié)點(diǎn)都沒(méi)有預(yù)定的通信時(shí)間，隨機(jī)向網(wǎng)絡(luò)發(fā)起通信。多個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)發(fā)起通信，使信號(hào)在傳輸線上相互混淆而遭破壞，稱(chēng)為“沖突”。為避免沖突，每個(gè)節(jié)點(diǎn)在發(fā)送信息之前，都要偵聽(tīng)傳輸線上是否有信息在發(fā)送，這就是“載波監(jiān)聽(tīng)”。CSMA的控制方案：先聽(tīng)再講。節(jié)點(diǎn)發(fā)送前先監(jiān)聽(tīng)總線，如果介質(zhì)空閑則發(fā)送。如果介質(zhì)忙則要等待一定時(shí)間間隔后重試。CSMA堅(jiān)持退避算法：不堅(jiān)持CSMA；1堅(jiān)持；P堅(jiān)持檢測(cè)到?jīng)_突，就立即停止發(fā)送，并向總線上發(fā)一串Jam信號(hào)，通知總線上各站沖突已發(fā)生,令牌方式,按一定順序在各站點(diǎn)間傳遞令牌，得到令牌的節(jié)點(diǎn)才有發(fā)起通信的權(quán)力，而其它站點(diǎn)僅允許接收?qǐng)?bào)文。一個(gè)節(jié)點(diǎn)在發(fā)送完畢后，便將令牌交給下一個(gè)站點(diǎn)，如果該站點(diǎn)沒(méi)有報(bào)文需要發(fā)送，便把令牌順次傳給下一個(gè)站點(diǎn)。環(huán)路上每個(gè)節(jié)點(diǎn)都可獲得發(fā)送報(bào)文的機(jī)會(huì)，而任何時(shí)刻只會(huì)有一個(gè)節(jié)點(diǎn)利用環(huán)路傳送報(bào)文，因而不會(huì)發(fā)生訪問(wèn)沖突。令牌環(huán)、令牌總線,,令牌環(huán)Ａ站要發(fā)送數(shù)據(jù)給Ｃ站Ａ站把目的地址和要發(fā)送的數(shù)據(jù)交給本站的通信處理器組織成幀。待得到令牌后發(fā)出該幀。B站從其入口收到此幀后，查看目的地址與本站地址不符，便將原幀依次轉(zhuǎn)發(fā)給C站。C站查看目的地址，得知是給本站的報(bào)文經(jīng)校驗(yàn)無(wú)錯(cuò)，接收，并修改狀態(tài)位表示已正確接收C站再把修改了狀態(tài)位的原幀沿D、E站送回A站。A站從返回的幀狀態(tài)位得知發(fā)送成功,,,令牌總線各節(jié)點(diǎn)按預(yù)定順序形成一個(gè)邏輯環(huán)對(duì)總線廣播帶有目的地址的令牌幀，與幀中目的地址一致的站點(diǎn)識(shí)別出該幀與自己的地址符合，即接收令牌令牌傳遞過(guò)程是順序依次進(jìn)行的，因此對(duì)所有站點(diǎn)都有公平的訪問(wèn)權(quán)。,,控制網(wǎng)絡(luò)中對(duì)訪問(wèn)的等待時(shí)間是一個(gè)重要參數(shù)要使站點(diǎn)取得令牌的等待時(shí)間是確定的，就需要限定每個(gè)站發(fā)送幀的最大長(zhǎng)度如果所有站都有報(bào)文要發(fā)送，最大等待時(shí)間為全部令牌傳送時(shí)間和報(bào)文發(fā)送時(shí)間的總和。如果只有一個(gè)站點(diǎn)有報(bào)文要發(fā)送，則最小等待時(shí)間只是全部令牌傳遞時(shí)間的總和。實(shí)際等待時(shí)間應(yīng)在這個(gè)區(qū)間范圍內(nèi)。選定站點(diǎn)數(shù)及最大的報(bào)文長(zhǎng)度，以保證在限定的時(shí)間內(nèi)取得令牌令牌總線的訪問(wèn)控制還可提供不同的優(yōu)先級(jí),,令牌總線介質(zhì)訪問(wèn)控制應(yīng)具備的功能令牌傳遞算法邏輯環(huán)的初始化站點(diǎn)插入算法：周期性地使新站點(diǎn)有機(jī)會(huì)插入環(huán)中站點(diǎn)退出環(huán)路差錯(cuò)恢復(fù)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)能發(fā)現(xiàn)差錯(cuò)，丟失令牌應(yīng)能恢復(fù)，在多重令牌情況下應(yīng)能識(shí)別處理,,實(shí)令牌與虛令牌實(shí)令牌：網(wǎng)絡(luò)傳遞的數(shù)據(jù)幀中有一種專(zhuān)門(mén)作為令牌的令牌幀虛令牌是指將令牌隱含在普通數(shù)據(jù)幀中，沒(méi)有專(zhuān)門(mén)的令牌幀存在。網(wǎng)絡(luò)管理者給每個(gè)節(jié)點(diǎn)分配一個(gè)唯一的地址每個(gè)站點(diǎn)監(jiān)視收到的每個(gè)報(bào)文幀的源地址,并為接收的源地址設(shè)置一個(gè)隱性令牌寄存器,讓隱性令牌寄存器的值為收到的源地址加1，所有站點(diǎn)的隱性令牌寄存器在任一時(shí)刻的值都相同如果隱性令牌寄存器的值與某個(gè)站點(diǎn)自己的ＭＡＣ地址相等,該站點(diǎn)就可立即發(fā)送數(shù)據(jù)。,時(shí)分復(fù)用,時(shí)分復(fù)用(ＴＤＭ)對(duì)每個(gè)節(jié)點(diǎn)預(yù)先分配好特定的一段時(shí)間,讓每個(gè)節(jié)點(diǎn)在這段時(shí)間內(nèi)占有總線。多個(gè)節(jié)點(diǎn)按劃分的時(shí)間順序占用總線的工作方式稱(chēng)為時(shí)分多路復(fù)用如讓節(jié)點(diǎn)A、B、C、D分別按1、2、3、4的順序占用總線。事先可以預(yù)計(jì)好每個(gè)節(jié)點(diǎn)占用總線的時(shí)間（需要的通信時(shí)間、要傳送的字節(jié)數(shù)）可準(zhǔn)確估算出每個(gè)節(jié)點(diǎn)兩次占用總線的之間的循環(huán)周期。,,同步時(shí)分復(fù)用：為每個(gè)節(jié)點(diǎn)分配相等的時(shí)間，而不管每個(gè)設(shè)備要通信的數(shù)據(jù)量的大小。每當(dāng)分配給某個(gè)節(jié)點(diǎn)的時(shí)間片到來(lái)時(shí)，該節(jié)點(diǎn)就可以發(fā)送數(shù)據(jù)，如果此時(shí)該節(jié)點(diǎn)沒(méi)有數(shù)據(jù)發(fā)送，傳輸介質(zhì)在該段時(shí)間片內(nèi)就是空的。同步時(shí)分復(fù)用的平均分配策略有可能造成通信資源的浪費(fèi)，不能有效利用鏈路的全部容量異步時(shí)分復(fù)用（統(tǒng)計(jì)復(fù)用）。異步指對(duì)每個(gè)節(jié)點(diǎn)的時(shí)間分配是不相同的、有彈性的根據(jù)給定時(shí)刻可能進(jìn)行發(fā)送的節(jié)點(diǎn)數(shù)目的統(tǒng)計(jì)結(jié)果決定時(shí)間片的分配。動(dòng)態(tài)分配時(shí)間片的能力可以大大減少信道資源的浪費(fèi)異步時(shí)分復(fù)用還可采用變長(zhǎng)時(shí)間片的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。可以按動(dòng)態(tài)方式管理變長(zhǎng)域,網(wǎng)絡(luò)互連,網(wǎng)絡(luò)互連要求不改變?cè)械淖泳W(wǎng)內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、通信速率、硬、軟件配置等，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)互連技術(shù)使原先不能相互通信和共享資源的網(wǎng)絡(luò)間有條件實(shí)現(xiàn)相互通信和信息共享。并要求連接對(duì)原有網(wǎng)絡(luò)的影響減至最小。網(wǎng)絡(luò)互連技術(shù)能實(shí)現(xiàn)更大規(guī)模、更大范圍的網(wǎng)絡(luò)連接，使網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)資源、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)成為一個(gè)共享資源的整體。,控制網(wǎng)絡(luò)互連,控制網(wǎng)絡(luò)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)互連實(shí)現(xiàn)不同網(wǎng)段之間的網(wǎng)絡(luò)連接與數(shù)據(jù)交換，包括在不同傳輸介質(zhì)、不同速率、不同通信協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)之間實(shí)現(xiàn)互連。網(wǎng)段延長(zhǎng)采用中繼器，相同通信協(xié)議的高速網(wǎng)段與低速網(wǎng)段之間采用網(wǎng)橋連接，不同通信協(xié)議網(wǎng)段間采用網(wǎng)關(guān)。基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線FF的低速網(wǎng)絡(luò)稱(chēng)為H1，傳輸速度為31.25Kbps高速網(wǎng)絡(luò)稱(chēng)為HSE（HighSpeedEthernet），傳輸速度可達(dá)100Mbps。H1與HSE之間可采用網(wǎng)關(guān)（LinkDevice）互連，使網(wǎng)橋一側(cè)的H1網(wǎng)段與網(wǎng)橋另一側(cè)的HSE網(wǎng)段交換信息。,生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),,,網(wǎng)絡(luò)互連的通信參考模型,開(kāi)放系統(tǒng)互連參考模型:ＯＳＩ(OpenSystemInterconnection)參考模型,這是由國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織ＩＳＯ為實(shí)現(xiàn)開(kāi)放系統(tǒng)互連所建立的分層模型，為開(kāi)放系統(tǒng)互連提供了概念性、功能性結(jié)構(gòu)按通信功能劃分為七個(gè)層次。劃分原則是將相似功能集中在同一層內(nèi)，各層的協(xié)議細(xì)節(jié)由各層獨(dú)立進(jìn)行。功能差別較大時(shí)則分層處理，每層只對(duì)相鄰的上、下層定義接口。一旦引入新技術(shù)或提出新的業(yè)務(wù)要求時(shí)，可以把因功能擴(kuò)充、變更所帶來(lái)的影響限制在直接有關(guān)的層內(nèi)，而不必改動(dòng)全部協(xié)議。,,具體劃分為：從鄰接物理媒體的層次開(kāi)始，分別賦于１、２、……、７層的順序編號(hào)，相應(yīng)地稱(chēng)之為物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層、會(huì)話(huà)層、表示層和應(yīng)用層。第１～３層功能稱(chēng)為低層功能（ＬＬＦ），即通信傳送功能；第４～７層功能稱(chēng)為高層功能（ＨＬＦ），即通信處理功能每一層的功能是獨(dú)立的，它利用其下一層提供的服務(wù)并為其上一層提供服務(wù)，而與其它層的具體實(shí)況無(wú)關(guān)。,,ISO/OSI模型節(jié)點(diǎn)A節(jié)點(diǎn)B傳輸介質(zhì),,,,,物理層（第1層）物理層并不是物理媒體本身，它提供用于建立、保持和斷開(kāi)物理連接的機(jī)械、電氣、功能和規(guī)程條件。簡(jiǎn)而言之，物理層提供有關(guān)同步和數(shù)據(jù)流在物理媒體上的傳輸手段，其典型的協(xié)議有EIA-232、485等。數(shù)據(jù)鏈路層（第２層）數(shù)據(jù)鏈路層用于建立、維持和拆除鏈路連接，實(shí)現(xiàn)無(wú)差錯(cuò)傳輸?shù)墓δ?。該層?duì)連接通路進(jìn)行差錯(cuò)控制、數(shù)據(jù)成幀、同步等控制網(wǎng)絡(luò)層（第３層）網(wǎng)絡(luò)層規(guī)定網(wǎng)絡(luò)連接的建立、維持和拆除的協(xié)議。它的主要功能是利用數(shù)據(jù)鏈路層所提供功能，通過(guò)路由選擇，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)系統(tǒng)之間的連接。在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，網(wǎng)絡(luò)層還具有多路復(fù)用的功能,,傳輸層（第４層）傳輸層完成數(shù)據(jù)傳送控制，在系統(tǒng)之間實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的收發(fā)確認(rèn)，對(duì)經(jīng)過(guò)下三層之后仍然存在的傳輸差錯(cuò)進(jìn)行恢復(fù)。提高吞吐量和服務(wù)質(zhì)量。會(huì)話(huà)層（第５層）會(huì)話(huà)層按照應(yīng)用進(jìn)程之間的約定和正確的順序收、發(fā)數(shù)據(jù)，進(jìn)行各種形式的對(duì)話(huà)。給數(shù)據(jù)打上標(biāo)記。如果出現(xiàn)通信意外，可以由打標(biāo)記處重發(fā)。如將長(zhǎng)文件分頁(yè)標(biāo)記，逐頁(yè)發(fā)送表示層（第６層）表示層的主要功能是把應(yīng)用層提供的信息內(nèi)容變換為能夠共同理解的形式，提供字符代碼、數(shù)據(jù)格式、控制信息格式、加密等的統(tǒng)一表示。表示層僅對(duì)應(yīng)用層的信息內(nèi)容進(jìn)行形式變換，而不改變其內(nèi)容本身。應(yīng)用層（第７層）應(yīng)用層（第7層）應(yīng)用層實(shí)現(xiàn)各種應(yīng)用進(jìn)程之間的信息交換，同時(shí)還具有一系列業(yè)務(wù)處理所需要的服務(wù)功能。,幾種典型控制網(wǎng)絡(luò)的通信模型,控制網(wǎng)絡(luò)中通信的特點(diǎn)單個(gè)節(jié)點(diǎn)的信息量不大，信息傳輸?shù)娜蝿?wù)相對(duì)比較簡(jiǎn)單實(shí)時(shí)性、快速性的要求較高。模型簡(jiǎn)化現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)采用的通信參考模型大都在ISO模型的基礎(chǔ)上進(jìn)行了不同程度的簡(jiǎn)化簡(jiǎn)化的目的一是為滿(mǎn)足實(shí)時(shí)性要求，二是為實(shí)現(xiàn)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的低成本OSI7層參考模型的層間操作與轉(zhuǎn)換較為復(fù)雜性，網(wǎng)絡(luò)接口的開(kāi)銷(xiāo)與造價(jià)較高控制網(wǎng)絡(luò)的通信參考模型仍然以O(shè)SI模型為基礎(chǔ)一些控制網(wǎng)絡(luò)在OSI模型的基礎(chǔ)上增加了用戶(hù)層用戶(hù)層規(guī)定如何處理與控制應(yīng)用相關(guān)的,網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備,中繼器，網(wǎng)橋，路由器和網(wǎng)關(guān)是不同層次的網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備在物理層使用中繼器（Repeater）,通過(guò)復(fù)制位信號(hào)延伸網(wǎng)段長(zhǎng)度；在數(shù)據(jù)鏈路層使用網(wǎng)橋(Bridge),在局域網(wǎng)之間存儲(chǔ)或轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀；在網(wǎng)絡(luò)層使用路由器(Router),在不同網(wǎng)絡(luò)間存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)分組信號(hào)；在傳送層及傳送層以上，使用網(wǎng)關(guān)(Gateway)進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換，提供更高層次的接口。,,中繼器中繼器使得網(wǎng)絡(luò)可以跨越一個(gè)較大的距離。在中繼器的兩端，其數(shù)據(jù)速率、協(xié)議（數(shù)據(jù)鏈路層）和地址空間都相同，主要作用在于延長(zhǎng)電纜和光纜的傳輸距離中繼器是一個(gè)再生器而不是一個(gè)放大器，當(dāng)接收到一個(gè)微弱或損壞的信號(hào)時(shí)，它將按照信號(hào)的原始長(zhǎng)度一位一位地復(fù)制信號(hào)，整形放大、重新復(fù)制，新生成的信號(hào)將具有的良好波形，中繼器一般用于方波信號(hào)的傳輸中繼器必須放置在噪聲使信號(hào)中任一位信號(hào)的含義受到影響之前。,,網(wǎng)橋(Bridge)網(wǎng)橋是存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備，用來(lái)連接同一類(lèi)型的局域網(wǎng)。網(wǎng)橋同時(shí)作用在物理層和數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)橋能夠互連兩個(gè)采用不同數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議、不同傳輸速率、不同傳輸介質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)。它需要兩個(gè)互連網(wǎng)絡(luò)在數(shù)據(jù)鏈路層以上采用相同或兼容的協(xié)議。網(wǎng)橋可以訪問(wèn)所有連接節(jié)點(diǎn)的物理地址。有選擇性地過(guò)濾通過(guò)它報(bào)文。當(dāng)在一個(gè)網(wǎng)段中生成的報(bào)文要傳到另外一個(gè)網(wǎng)段中時(shí)，網(wǎng)橋開(kāi)始蘇醒，轉(zhuǎn)發(fā)信號(hào)。而當(dāng)一個(gè)報(bào)文在本身的網(wǎng)段中傳輸時(shí)，網(wǎng)橋處于睡眠狀態(tài)簡(jiǎn)單網(wǎng)橋；學(xué)習(xí)網(wǎng)橋；多點(diǎn)網(wǎng)橋,,路由器(Router)在路由器所包含的網(wǎng)絡(luò)地址之間，可能存在的若干路徑，路由器可以為某次特定的傳輸選擇一條最好的路徑。路由器工作在物理層，數(shù)據(jù)鏈路層和網(wǎng)絡(luò)層路由器在具有獨(dú)立地址空間、數(shù)據(jù)速率和媒體的網(wǎng)段間存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)信號(hào)的設(shè)備。路由器連接的所有網(wǎng)段，其協(xié)議是保持一致的路由器為來(lái)自某個(gè)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)包確定路線，發(fā)送到互連網(wǎng)絡(luò)中任何可能的目的網(wǎng)絡(luò)中,,網(wǎng)關(guān)(Gateway)網(wǎng)關(guān)又被稱(chēng)為網(wǎng)間協(xié)議變換器，用以在不同通信協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)之間實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)互連。在報(bào)文從一個(gè)網(wǎng)段到另一個(gè)異構(gòu)網(wǎng)段的傳送中，網(wǎng)關(guān)提供了一種方式把報(bào)文重新封裝形成新的報(bào)文組。網(wǎng)關(guān)需要完成報(bào)文的接收，翻譯與發(fā)送。網(wǎng)關(guān)一般使用兩個(gè)微處理器和兩套各自獨(dú)立的通信控制芯片組。,