西门子6ES7222-1BD22-0XA0型号规格

　　在讲以太网的主要缺陷前，有必要先了解一下以太网的通信机制。以太网是指遵循IEEE802.3标准，可以在光缆和双绞线上传输的网络。它*早出现在1972，由XeroxPARC所创建。当前以太网采用星型和总线型结构，传输速率为10Mb/s，100 Mb/s，1000 Mb/s或更高。以太网产生延迟的主要原因是冲突，其原因是它利用了CSMA/CD技术。在传统的共享网络中，由于以太网中所以的站点，采用相同的物理介质相连，这就意味着2台设备同时发出信号时，就会出现信号见的互相冲突。为了解决这个问题，以太网规定，在一个站点访问介质前，必须先监听网络上有没有其他站点在同时使用该介质。，如果有则必须等待，此时就发生了冲突。为了减少冲突发生的几率，以太网常采用1-持续CSMA，非持续CSMA，P-持续CSMA的算法2　　。由于以太网是以办公自动化为目标设计的，并不完全符合工业环境和标准的要求，将传统的以太网用于工业领域还存在着明显的缺陷。但其成本比工业网络低，技术透明度高，特别是它遵循IEEE802.3协议为各现场总线厂商大开了方便之门，但是，要使以太网符合工艺上的要求，还必须克服以下缺陷：
    1.确定性
    　　由于以太网的MAC层协议是CSMA/CD，该协议使得在网络上存在冲突，特别是在网络负荷过大时，更加明显。对于一个工业网络，如果存在着大量的冲突，就必须得多次重发数据，使得网间通信的不确定性大大增加。在工业控制网络中这种从一处到另一处的不确定性，必然会带来系统控制性能的降低。
    2.实时性
    　　在工业控制系统中,实时可定义为系统对某事件的反应时间的可测性。也就是说，在一个事件发生后，系统必须在一个可以准确预见的时间范围内做出反映。然而，工业上对数据的传递的实时性要求十分严格，往往数据的更新是在数十ms内完成的。而同样由于以太网存在的CSMA/CD机制，当发生冲突的时候，就得重发数据，*多可以尝试16次之多。很明显这种解决冲突的机制是以付出时间为代价的。而且一但出现掉线，那怕是仅仅几秒种的时间，就有可能造成整个生产的停止甚至是设备，人身安全事故。
    3.可靠性
    　　由于以太网在设计之初，并不是从工业网应用出发的。当它应用到工业现场，面对恶劣的工况，严重的线间干扰等，这些都必然会引起其可靠性降低。在生产环境中工业网络必须具备较好的可靠性，可恢复性，以及可维护性。即保证一个网络系统中任何组件发生故障时，不会导致应用程序，操作系统，甚至网络系统的崩溃和瘫痪。

1、同步通信是一种比特同步通信技术，要求发收双方具有同频同相的同步时钟信号，只需在传送报文的*前面附加特定的同步字符，使发收双方建立同步，此后便在同步时钟的控制下逐位发送/接收。
相对于同步通信，异步通信在发送字符时，所发送的字符之间的时隙可以是任意的。但是接收端必须时刻做好接收的准备(如果接收端主机的电源都没有加上，那么发送端发送字符就没有意义，因为接收端根本无法接收)。发送端可以在任意时刻开始发送字符，因此必须在每一个字符的开始和结束的地方加上标志，即加上开始位和停止位，以便使接收端能够正确地将每一个字符接收下来。异步通信的好处是通信设备简单、便宜，但传输效率较低(因为开始位和停止位的开销所占比例较大)。
2、MODBUS、MODBUS TCP都属于异步通信；
3、如果通过不同的连接就可以同时执行，如果通过相同的连接就要等待上个通信结束后再执行。

今天我将用大家都能理解的比喻形式把以太网的协议层的概念讲解清楚。大家在上大学期间应该会接触网络基础这门课程，在那里边会提到以太网的7层协议，工控的技术人员很少会对此深究，只是作为基础掌握一些知道有哪几层就可以了，至于是干什么起什么作用，就不是很清楚了。工控的今天已经从单元控制晋升到网络控制，而这其中工业以太网正是网络控制的中坚力量。以太网的协议层是建立在OSI模型的基础上的，在这里我就要讲一下OSI模型。OSI模型，即开放式通信系统互联参考模型(Open System Interconnection)，是****化组织(ISO)提出的一个试图使各种计算机在世界范围内互连为网络的标准框架，简称OSI。

   OSI的层次划分：OSI将计算机网络体系结构(architecture)划分为以下七层：
1、物理层 Physical Layer
2、数据链路层 Data Link Layer
3、网络层 Network Layer
4、传输层 Transport Layer
5、会话层 Session Layer
6、表示层 Presentation Layer
7、应用层 Application Layer
   它和我们常用的TCP/IP的协议层有些相似，TCP/IP把1和2封装为一层，3和4还是独立的层，5和6和7封装成为一层，也就是说TCP/IP只有四层，但是在此我讲述的7层的具体意义。
   在这里我将假设一个场景，那就是把要传输数据的一方视为某个公司的经理，网络传输被视为这个经理要把一件事情告诉另一个公司的经理。
   网络的A端：
1、应用层：A公司经理把他想要告诉B公司经理的事情用嘴讲了出来。
2、表示层：秘书就把A公司经理说的事情翻译成为英文然后写在了纸上。
3、会话层：行政的职员把秘书写的这封信，装到了信封封装好了，写上了信封的信息。
4、传输层：A邮局的职工把这封信取走。
5、网络层：A邮局的分派的职工，把这封信分派到指定送信区域。
6、数据链路层：A邮局的装箱的职工，就把一同送往这个区域的信封装到一个木箱子里，然后送到A邮局物流站。
7、物理层：A邮局的物流职工把木箱运到铁路
这里的铁路就是网络连接物理介质
   网络的B端：
7、物理层：B邮局的物流职工把木箱从铁路运到邮局的物流站。
6、数据链路层：B邮局的拆箱的职工把物流站的木箱拆箱然后把所有的信件取出来。
5、网络层：B邮局的分派的职工，把这封信分派到指定送信区域。
4、传输层：B邮局的职工把这封信送到B公司。
3、会话层：B公司行政的职员把公司的信件整理并且拆封信件（假设这是公司允许的情况下）并送到各自部门的秘书手里。
2、表示层：B公司秘书把信上的英文翻译成为中文。
1、应用层：B公司经理听秘书转述给他这封信的内容。
   到此为止一个完整的通过这7层的网络通讯顺利完成。接下来我将用技术术语并结合TCP/IP中的应用再描述一遍这7层协议。
（1）应用层：与其他计算机进行通讯的一个应用，它是对应应用程序的通信服务的。例如，一个没有通信功能的字处理程序就不能执行通信的代码，从事字处理工作的程序员也不关心OSI的第7层。但是，如果添加了一个传输文件的选项，那么字处理器的程序员就需要实现OSI的第7层。示例：telnet,HTTP,FTP,WWW,NFS,SMTP等。
（2）表示层：这一层的主要功能是定义数据格式及加密。例如，FTP允许你选择以二进制或ASII格式传输。如果选择二进制，那么发送方和接收方不改变文件的内容。如果选择ASII格式，发送方将把文本从发送方的字符集转换成标准的ASII后发送数据。在接收方将标准的ASII转换成接收方计算机的字符集。示例：加密，ASII等。
（3）会话层：他定义了如何开始、控制和结束一个会话，包括对多个双向小时的控制和管理，以便在只完成连续消息的一部分时可以通知应用，从而使表示层看到的数据是连续的，在某些情况下，如果表示层收到了所有的数据，则用数据代表表示层。示例：RPC，SQL等。
（4）传输层：这层的功能包括是否选择差错恢复协议还是无差错恢复协议，及在同一主机上对不同应用的数据流的输入进行复用，还包括对收到的顺序不对的数据包的重新排序功能。示例：TCP，UDP，SPX。
（5）网络层：这层对端到端的包传输进行定义，他定义了能够标识所有结点的逻辑地址，还定义了路由实现的方式和学习的方式。为了适应*大传输单元长度小于包长度的传输介质，网络层还定义了如何将一个包分解成更小的包的分段方法。示例：IP,IPX等。
（6）数据链路层：他定义了在单个链路上如何传输数据。这些协议与被讨论的各种介质有关。示例：ATM，FDDI等。
（7）物理层：OSI的物理层规范是有关传输介质的特性标准，这些规范通常也参考了其他组织制定的标准。连接头、针、针的使用、电流、电流、编码及光调制等都属于各种物理层规范中的内容。物理层常用多个规范完成对所有细节的定义。示例：Rj45，802.3等。

发布时间：2023-10-26

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