西门子触摸屏6AV2124-0JC01-0AX0

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数据通信基础

计算机网络是计算机技术与通信息技术结合的产物，网络中主要应用的是数据通信，因此研究计算机网络，首先要研究数据通信。

一、数据通信基本概念

在数据通信中，概念性的术语很多，只有弄清楚这些概念术语，才能真正地掌握数据通信的意义。

1、信道：

传输信息的必经之路称为“信道"。在计算机中有所谓物理信道和逻辑信道之分。物理信道是指用来传送信号或数据的物理通路，网络中两个结点之间的物理通路称为通信链路，物理信道由传输介质及有关设备组成。逻辑信道也是一种通路但在信号收、发点之间并不存在一条物理上的传输介质、而是在物理信道基础上，由结点内部的边来实现。通常把逻辑信道称为“连接"。

2、码元：

码元是对于网络中传送的二进制数字中每一位的通称，也常称作“位"或bit。例如1010101，共有7个位。

3、数据：

数据可分为模拟数据与数字数据两种。

模拟数据在时间上和幅度取值上都是连续的，其电平随时间连续变化。例如，语音是典型的模拟信号，其他由模拟传感器接收到的信号如温度、压力、流量等也是模拟信号。数字数据在时间上离散的，在幅值上是经过量化的，它一般是由0、1的二进制代码组成的数字序列。在通信系统中，模拟数据表示的信号称做模拟信号，由数字数据表示的信号称做数字信号。二者是可以相互转化的。

4、调制解调器：

传统的电话通信信道是传输语音一级的模拟信道，无法直接传输计算机的数字信号。为了利用现有的模拟线路传输数字信号，必须将数字信号转化为模拟信号，我们将这一过程称作调制（MOdulation）。在另一端，接受到的模拟信号要还原成数字信号，这个过程称做解调（DEModulation）。通常由于数据的传输是双向的，因此，每端都需要调制和解调，这种设备称做调制解调器（MODEM）。

5、数据传输速率：

指通信线上传输信息的速度。有两种表示方法，即信号速率和调制速率。

信号速率S：指单位时间内所传送的二制位代码的有效位数，以每秒多少比特数计，即BPS。

调制速率B：是脉冲信号经过调制后的传输速率，以波特（BAUD）为单位，通常用于表示调制器之间传输信号的速率。

信号速率S与调制速率B有如下关系：S=B×log2N 

其中N 为一个脉冲信号所表示的有效状态。在二制中脉冲只有两种状态0或1，即n=2，也就是说，信号速率S与调制速率B是一致的。

6、误码率：

指信息传输的错误率，是衡量系统可靠性的指标。它以接收信息中比特数占总传输比特数的比例来度量，通常应低于10-6。

7、信息容量：

指信道能传输信息的最大能力，一般以单位时间内最大可传送信息的BIT数表示。实用中，信道容量应大于传输速率，否则高的传输速率得不到充分发挥利用。

8、基带传输：

指在通信电缆上原封不动地传输由计算机或终端产生的0或1数字脉冲信号。这样一个信号的基本频带可以从直流成分到数兆赫，频带越宽，传输线路的电容电感等对传输信号波形衰减的影响越大，传输距离一般不超过2公里，超过时则需加中继器放大信号，以便延长传输距离。

9、频带传输：

在远距离通信时，需要将数字信号调制成音频信号再发送和传输，接收端再将音频信号解调成数字信号。由此可见，采用频带传输时，要求在发送和接收端安装调制解调器，这不仅解决了数字信号可用电话线路传输，而且可以实现多路复用，提高信道利用率。

10、宽带传输：

指传输介质的频带宽度较宽的信息传输，一般在300-400MHz左右。系统设计时将此频带分割成几个子频带，采用“多路复用技术"，在一个信道中间同时传播声音图象和数据多种信息，使系统具有多种用途。

11、串行传输：

指一位一位地传送数据，从发送端到接收端只要一根传输线即可。优点是节省设备, 降低费用；缺点是传速慢，网络中多采用这种传输方式。

12、并行传输：

一次可以传送一个字节(8位)，发端到收端用8根线。

目前，计算机内部操作多用并行传输，当采用串行传输时，发端通过并/串转换设备将并行数据流变为串行数据流，在接收端又通过串/并行设备，还原为8位并行数据。

13、数据交换方式：

在网络中的计算机通常是经过公用通信传输线路进行数据交换以提高传输设备的利用率。局域网中的交换方式有线路交换和存储交换两大类。存储交换类中常用报文交换和报文组交换。

14、字符编码：

在信道上传送的数据是以二进制位的形式出现的，如何组合0与1这两个码元，使之代表不同的数据和信息就叫字符编码。表1-３是我国1981年由国家标准总局公布的信息处理交换用七位编码。

15、差错校正：

字符代码在传输、接收过程中，难免发生错误，如何及时自动检测差错并进一步自动校正，也是数字通信系统研究的重要课题，通常的解决办法采用抗干扰编码或纠错编码，目前常采用的有奇偶校验码、方块码、循环冗余码等。

16、协议：

即网络通信规则，它规定了两台计算机通过一个网络进行通信的方式。

17、同步传输：

一种以报文和分组为单位进行传输的方式。由于报文可包含许多字符，因此可大大减少用于同步的信息量，提高传输速率。目前在计算机网络中大多采用此种传输方式。

18、异步传输：

传输的数据以字符为单位，而且字符间的发送时间是异步的，也就是说，后一个字符与前一个字符的发送时间无关。

二、物理信道的连接方式

在数据通信系统中，终端设备和计算机之间需要通信媒介连接起来，这称做物理信道。物理信道有三种连接方式：

1、点—点连接：

终端与计算机间通过直接连接或通过调制解调器，用线路进行连接，可以是拨号线路，也可以是专线。在数据通信量比较大时应采用这种方式，如图1。

图1

2、多点式连接：

为了提高物理信道的利用率，终端与计算机间通信量不大时，可采用多点连接方式，即几个终端通过一条公用线路与计算机相连，如图2所示。在该方式下，计算机做为主站，终端作为从站，计算机控制信息的收和发，终端不能随意发送信息，否则将引起信号冲突。

图2

3、集中式连接：

当终端要求与计算机通信时，为了节约信道，可先将终端连接到多路复用器或集中器上，集中器与计算机相连，如图3。

图3

根据所允许的传输方向，数据通信方式可分成以下三种：

1、单工通信：数据只能沿一个固定方向传输，即传输是单向的。 

2、半双工通信：允许数据沿两个方向传输，但在每一时刻信息只能在一个方向传输。

3、双工通信：允许信息同时沿两个方向传输，这是计算机通信常用的方式，可大大提高传输速率

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 1   项目描述

根据提供的接线图与程序，教师写入PLC内，并完成接线。学员根据要求操作，并观察PLC的运行情况和计算机监视情况，理解内部软元件的意义和应用情况。

根据PLC面板标注的信息，分析PLC的型号等相关信息。

提供模块化PLC实物，分析PLC的硬件结构，指出PLC主机、I/O模块、通信模块、电源模块等。

2  实训要求

2.1  PLC硬件认识

完成以下任务，并在实验报告中记录。

（1）根据实验室的PLC写出具体型号及其含义；

（2）指出PLC各部分的结构组成；认识手持编程器、编程适配器、通信电缆等；

（3）分析模块化PLC各模块的名称和作用；

（4）参观学校PLC控制设备的运行情况或观看PLC应用情况录像等。

2.2 FX_2N系列PLC内部软元件认识

教师提前按照表1-4所示I/O情况和图1-11所示接线图接好线。注意：图中没有标出PLC电源的接线，在实训接线时必须接上。按照图1-12提供的梯形图写入PLC，并将计算机和PLC通信连接好，学员按照以下步骤观察。

表1-4  输入点和输出点分配表

（1）PLC通电，但置于非运行（RUN）状态。观察PLC面板上的LED指示灯和计算机上显示程序中各触点和线圈的状态。

（2）PLC置于运行状态，按下启动按钮，观察接触器KM及指示灯的状态以及计算机上显示程序中各触点和线圈的状态。

（3）断开PLC的电源5s后，再通电（PLC在运行状态），观察接触器KM与指示灯的状态以及计算机上显示程序中各触点和线圈的状态。