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IEEE802通信标准

  IEEE(国际电工与电子工程师学会)的802委员会于1982年颁布了一系列计算机局域网分层通信协议标准草案，总称为IEEE802标准。它把OSI参考模型的底部两层分为逻辑链路控制层(LLC)，控制层的媒体访问(MAC)和物理传输层。前两层对应OSI参考模型中的数据链路层，数据链路层是链路层(Link)通信两端两台设备必须遵守的规则和协议。

  控制层的媒体访问(MAC)控制传输媒体的访问，实现帧的搜索和识别，检测传输媒体的异常情况。逻辑链路控制层(LLC)用于在节点间对帧的发送、接收信号进行控制，同时检验传输中的差错。MAC该层对应于三个已建立的标准，即带有冲突检测的载波调查(CSMA/CD)通信协议，令牌总线(TokenBus)和令牌环(TokenRing)。

  1.CSMA/CD

  CSMA/CD通信协议的基础是Xerox等待公司开发的以太网(Ethernet)，早期的IEEE802.波特率为103Mbit/s，后来发布了100Mbit/s快速以太网IEE802.3u，1000Mbit/s千兆以太网IEEE802.3z，以及10000Mbit/s的IEEE802ae。

  CSMA/CD各站共享一条广播式的传输总线，每个站都是平等的，采用竞争方式发送信息到传输线上，也就是说，任何一个站都可以随时广播报文，并为其他各站接收。当某个站识别到报文上的接收站名与本站的站名相同时，便将报文接收下来。由于没有专门的控制站，两个或多个站可能因为同时发送信息而发生冲突，造成报文作废，因此必须采取措施来防止冲突。

  发送站在发送报文之前，先监听一下总线是否空闲，如果空闲，则发送报文到总线上，称之为“先听后讲”。但是这样做仍然有发生冲突的可能，因为从组织报文到报文在总线上传输需要一段时间，在这段时间内，另一个站通过监听也可能会认为总线空闲，并发送报文到总线上，这样就会因为两个站同时发送而发生冲突。

  为了防止冲突，在发送报文开始的一段时间，仍然监听总线，采用边发送边接收的办法，

  把接收到的信息和自己发送的信息相比较，若相同则继续发送，称之为“边听边讲”若不相同则说明发生了冲突，立即停止发送报文，并发送一段简短的冲突标志(阻塞码序列)，来通知总线上的其他站点。为了避免产生冲突的站同时重发它们的帧，采用专门的算法来计算重发的延迟时间。通常把这种“先听后讲”和“边听边讲”结合的方法叫CSMA/CD(载波侦听多路访问技术带冲突检测)，其控制策略是竞争发送、广播传输、载体监控、冲突检测、冲突后退和再试发送。

  以太网首先在个人计算机网络系统，例如办公自动化系统和管理信息系统(MIS)中得到了极为广泛的应用，以太网的硬件(例如网卡、集线器和交换机)非常便宜。

  在以太网发展的初期，通信速率较低。如果网络中的设备较多，信息交换比较频繁，可能会经常出现竞争和冲突，影响信息传输的实时性。随着以太网传输速率的提高(100～1000Mbit/s)和采用了相应的措施，这一问题已经解决，现在以太网在工业控制中得到了广泛的应用，大型工业控制系统Zui上层的网络几乎全部采用以太网。管理网络和控制网络的整合很容易使用以太网。

  以太网仅仅是一个通信平台，它包括ISO开放系统互联模型的7层模型中的底部两层，即物理层和数据链路层。即使增加上面两层的TCP/IP，也不是可以互操作的通信协议。

  2.令牌总线

  IEEE802标准的工厂媒体访问技术是令牌总线，其编号为802.4。它吸收了通用汽车支持的制造自动化协议(ManufacturingAutomationProtocol，MAP)的内容。

  在令牌总线中，媒体访问控制是通过传递一种称为令牌的控制帧来实现的。按照逻辑顺序，令牌从一个装置传递到另一个装置，传递到Zui后一个装置后，再传递给第一个装置，如此周而复始，形成一个逻辑环。令牌有“空”和“忙”两个状态，令牌网开始运行时，由指定的站产生一个空令牌沿逻辑环传送。任何一个要发送信息的站都要等到令牌传给自己，判断为空令牌时才能发送信息。发送站首先把令牌置成“忙”，并写入要传送的信息、发送站名和接收站名，然后将载有信息的令牌送入环网传输。令牌沿环网循环一周后返回发送站时，如果信息已被接收站复制，发送站将令牌置为“空”，送上环网继续传送，以供其他站使用。

  如果在传送过程中令牌丢失，则由监控站向网内注入一个新的令牌。

  令牌传递式总线能在很重的负荷下提供实时同步操作，传输效率高，适于频繁、少量的数据传送，因此它Zui适合于需要进行实时通信的工业控制网络系统。

  3.令牌环

  令牌环媒体访问方案是IBM公司开发的，它在IEEE802标准中的编号为802.5，有些类似于令牌总线。在令牌环上，Zui多只能有一个令牌绕环运动，不允许两个站同时发送数据。令牌环从本质上看是一种集中控制式的环，环上必须有一个中心控制站负责网络的工作状态的检测和管理。

  4.主从通信方式

  主从通信方式是PLC常用的一种通信方式。主通信网络只有一个主站，其他站都是从站。在主从通信中，主站是主动的。主站首先将请求帧(轮询报告)发送到一个从站，然后才能将响应帧返回到主站。一般情况下，主站按事先设置的轮询表排列顺序对从站进行定期查询，并分配总线使用权。每个从站在轮询表中至少要出现一次，对实时性要求较高的从站可以在轮询表中出现几次，还可以用中断方式来处理紧急事件。

  PROFIBUS-DP主站之间的通信是令牌模式，主站与从站之间的通信是主从模式。

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