西門子觸摸屏6AV2124-0JC01-0AX0

數據通信基礎

計算機網絡是計算機技術與通信息技術結合的產物，網絡中主要應用的是數據通信，因此研究計算機網絡，首先要研究數據通信。

一、數據通信基本概念

在數據通信中，概念性的術語很多，只有弄清楚這些概念術語，才能真正地掌握數據通信的意義。

1、信道：

傳輸信息的必經之路稱為“信道"。在計算機中有所謂物理信道和邏輯信道之分。物理信道是指用來傳送信號或數據的物理通路，網絡中兩個結點之間的物理通路稱為通信鏈路，物理信道由傳輸介質及有關設備組成。邏輯信道也是一種通路但在信號收、發點之間并不存在一條物理上的傳輸介質、而是在物理信道基礎上，由結點內部的邊來實現。通常把邏輯信道稱為“連接"。

2、碼元：

碼元是對于網絡中傳送的二進制數字中每一位的通稱，也常稱作“位"或bit。例如1010101，共有7個位。

3、數據：

數據可分為模擬數據與數字數據兩種。

模擬數據在時間上和幅度取值上都是連續的，其電平隨時間連續變化。例如，語音是典型的模擬信號，其他由模擬傳感器接收到的信號如溫度、壓力、流量等也是模擬信號。數字數據在時間上離散的，在幅值上是經過量化的，它一般是由0、1的二進制代碼組成的數字序列。在通信系統中，模擬數據表示的信號稱做模擬信號，由數字數據表示的信號稱做數字信號。二者是可以相互轉化的。

4、調制解調器：

傳統的電話通信信道是傳輸語音一級的模擬信道，無法直接傳輸計算機的數字信號。為了利用現有的模擬線路傳輸數字信號，必須將數字信號轉化為模擬信號，我們將這一過程稱作調制（MOdulation）。在另一端，接受到的模擬信號要還原成數字信號，這個過程稱做解調（DEModulation）。通常由于數據的傳輸是雙向的，因此，每端都需要調制和解調，這種設備稱做調制解調器（MODEM）。

5、數據傳輸速率：

指通信線上傳輸信息的速度。有兩種表示方法，即信號速率和調制速率。

信號速率S：指單位時間內所傳送的二制位代碼的有效位數，以每秒多少比特數計，即BPS。

調制速率B：是脈沖信號經過調制后的傳輸速率，以波特（BAUD）為單位，通常用于表示調制器之間傳輸信號的速率。

信號速率S與調制速率B有如下關系：S=B×log2N 

其中N 為一個脈沖信號所表示的有效狀態。在二制中脈沖只有兩種狀態0或1，即n=2，也就是說，信號速率S與調制速率B是一致的。

6、誤碼率：

指信息傳輸的錯誤率，是衡量系統可靠性的指標。它以接收信息中比特數占總傳輸比特數的比例來度量，通常應低于10-6。

7、信息容量：

指信道能傳輸信息的最大能力，一般以單位時間內最大可傳送信息的BIT數表示。實用中，信道容量應大于傳輸速率，否則高的傳輸速率得不到充分發揮利用。

8、基帶傳輸：

指在通信電纜上原封不動地傳輸由計算機或終端產生的0或1數字脈沖信號。這樣一個信號的基本頻帶可以從直流成分到數兆赫，頻帶越寬，傳輸線路的電容電感等對傳輸信號波形衰減的影響越大，傳輸距離一般不超過2公里，超過時則需加中繼器放大信號，以便延長傳輸距離。

9、頻帶傳輸：

在遠距離通信時，需要將數字信號調制成音頻信號再發送和傳輸，接收端再將音頻信號解調成數字信號。由此可見，采用頻帶傳輸時，要求在發送和接收端安裝調制解調器，這不僅解決了數字信號可用電話線路傳輸，而且可以實現多路復用，提高信道利用率。

10、寬帶傳輸：

指傳輸介質的頻帶寬度較寬的信息傳輸，一般在300-400MHz左右。系統設計時將此頻帶分割成幾個子頻帶，采用“多路復用技術"，在一個信道中間同時傳播聲音圖象和數據多種信息，使系統具有多種用途。

11、串行傳輸：

指一位一位地傳送數據，從發送端到接收端只要一根傳輸線即可。優點是節省設備, 降低費用；缺點是傳速慢，網絡中多采用這種傳輸方式。

12、并行傳輸：

一次可以傳送一個字節(8位)，發端到收端用8根線。

目前，計算機內部操作多用并行傳輸，當采用串行傳輸時，發端通過并/串轉換設備將并行數據流變為串行數據流，在接收端又通過串/并行設備，還原為8位并行數據。

13、數據交換方式：

在網絡中的計算機通常是經過公用通信傳輸線路進行數據交換以提高傳輸設備的利用率。局域網中的交換方式有線路交換和存儲交換兩大類。存儲交換類中常用報文交換和報文組交換。

14、字符編碼：

在信道上傳送的數據是以二進制位的形式出現的，如何組合0與1這兩個碼元，使之代表不同的數據和信息就叫字符編碼。表1-３是我國1981年由國家標準總局公布的信息處理交換用七位編碼。

15、差錯校正：

字符代碼在傳輸、接收過程中，難免發生錯誤，如何及時自動檢測差錯并進一步自動校正，也是數字通信系統研究的重要課題，通常的解決辦法采用抗干擾編碼或糾錯編碼，目前常采用的有奇偶校驗碼、方塊碼、循環冗余碼等。

16、協議：

即網絡通信規則，它規定了兩臺計算機通過一個網絡進行通信的方式。

17、同步傳輸：

一種以報文和分組為單位進行傳輸的方式。由于報文可包含許多字符，因此可大大減少用于同步的信息量，提高傳輸速率。目前在計算機網絡中大多采用此種傳輸方式。

18、異步傳輸：

傳輸的數據以字符為單位，而且字符間的發送時間是異步的，也就是說，后一個字符與前一個字符的發送時間無關。

二、物理信道的連接方式

在數據通信系統中，終端設備和計算機之間需要通信媒介連接起來，這稱做物理信道。物理信道有三種連接方式：

1、點—點連接：

終端與計算機間通過直接連接或通過調制解調器，用線路進行連接，可以是撥號線路，也可以是專線。在數據通信量比較大時應采用這種方式，如圖1。

圖1

2、多點式連接：

為了提高物理信道的利用率，終端與計算機間通信量不大時，可采用多點連接方式，即幾個終端通過一條公用線路與計算機相連，如圖2所示。在該方式下，計算機做為主站，終端作為從站，計算機控制信息的收和發，終端不能隨意發送信息，否則將引起信號沖突。

圖2

3、集中式連接：

當終端要求與計算機通信時，為了節約信道，可先將終端連接到多路復用器或集中器上，集中器與計算機相連，如圖3。

圖3

根據所允許的傳輸方向，數據通信方式可分成以下三種：

1、單工通信：數據只能沿一個固定方向傳輸，即傳輸是單向的。 

2、半雙工通信：允許數據沿兩個方向傳輸，但在每一時刻信息只能在一個方向傳輸。

3、雙工通信：允許信息同時沿兩個方向傳輸，這是計算機通信常用的方式，可大大提高傳輸速率

西門子觸摸屏6AV2124-0JC01-0AX0

 1   項目描述

根據提供的接線圖與程序，教師寫入PLC內，并完成接線。學員根據要求操作，并觀察PLC的運行情況和計算機監視情況，理解內部軟元件的意義和應用情況。

根據PLC面板標注的信息，分析PLC的型號等相關信息。

提供模塊化PLC實物，分析PLC的硬件結構，指出PLC主機、I/O模塊、通信模塊、電源模塊等。

2  實訓要求

2.1  PLC硬件認識

完成以下任務，并在實驗報告中記錄。

（1）根據實驗室的PLC寫出具體型號及其含義；

（2）指出PLC各部分的結構組成；認識手持編程器、編程適配器、通信電纜等；

（3）分析模塊化PLC各模塊的名稱和作用；

（4）參觀學校PLC控制設備的運行情況或觀看PLC應用情況錄像等。

2.2 FX_2N系列PLC內部軟元件認識

教師提前按照表1-4所示I/O情況和圖1-11所示接線圖接好線。注意：圖中沒有標出PLC電源的接線，在實訓接線時必須接上。按照圖1-12提供的梯形圖寫入PLC，并將計算機和PLC通信連接好，學員按照以下步驟觀察。

表1-4  輸入點和輸出點分配表

（1）PLC通電，但置于非運行（RUN）狀態。觀察PLC面板上的LED指示燈和計算機上顯示程序中各觸點和線圈的狀態。

（2）PLC置于運行狀態，按下啟動按鈕，觀察接觸器KM及指示燈的狀態以及計算機上顯示程序中各觸點和線圈的狀態。

（3）斷開PLC的電源5s后，再通電（PLC在運行狀態），觀察接觸器KM與指示燈的狀態以及計算機上顯示程序中各觸點和線圈的狀態。