数据通信与传输技术探析

1.数据通信形式

数据通信形式分为模拟通信和数字通信，模拟通信是以连续模拟信号传输信息的通信方式，数字通信是将数字信号进行传输的通信形式。

2.传输速率

信息传输速率又称比特率，即每秒传送的二进制位数，其符号为bps。常用的传输速率为300～38 400 bps，从300开始成倍数增加。不同串行通信网络的传输速率差别极大，有的只有数百bps，高速串行通信网络的传输速率可达1 Gbps。

大多数DCS的数据传输速率一般为0.5～100 Mbps。

3.数据通信方式

数据通信的传输是有方向性的，从通信双方的信息交互方式和数据电路的传输能力来看，有单工通信、半双工通信和全双工通信3种基本方式。单工通信的信息只能沿一个方向传输，而不能沿相反方向传输，如电视广播、无线广播等。半双工通信用同一组线接收和发送数据，通信的双方在同一时刻只能发送数据或接收数据，如图5-3所示。对于全双工通信方式，通信数据的发送和接收分别用两组不同的数据线传送，通信的双方都能在同一时刻接收和发送信息，如图5-4所示。

图5-2　数据通信系统的组成

图5-3　半双工方式

图5-4　全双工方式

4.数据传输方式(www.xing528.com)

数据传输方式分为并行通信与串行通信。并行数据通信是以字节或字为单位的数据传输方式，除了8根或16根数据线、1根公共线外，还需要通信双方联络用的控制线。串行数据通信是以二进制的位（bit）为单位的数据传输方式，每次只传送1位，最少只需要2根线（双绞线）即可连接多台设备，组成控制网络。

并行通信的传输速度快，但是传输线的根数多，抗干扰能力较差，一般用于近距离数据传送，如PLC的模块之间的数据传送。串行通信需要的信号线少，适用于距离较远的场合，计算机和PLC都有通用的串行通信接口，如RS-232C或RS-485接口。

在DCS中，数据通信网络一般采用串行通信方式。

5.异步通信和同步通信

在串行通信中，接收方和发送方应使用相同的传输速率。接收方和发送方的标称传输速率虽然相同，但它们之间总是有一些微小的差别。如果不采取措施，在连续传送大量的信息时，将会因积累误差造成发送和接收的数据错位，使接收方收到错误的信息。为了解决这一问题，需要使发送过程和接收过程同步。按同步方式的不同，串行通信可以分为异步通信和同步通信。

1）异步通信

在异步通信中，发送的字符由一个起始位、7～8个数据位、一个奇偶校验位（可以没有）和停止位（1位或2位）组成，如图5-5所示。

图5-5　异步通信的信息格式

通信双方需要对采取的信息格式和数据的传输速率作相同的约定。接收方检测到停止位和起始位之间的下降沿后，将它作为接收的起始点，在每一位的中点接收信息。由于一个字符中包含的位数不多，即使发送方和接收方的收发频率略有不同，也不会因为两台设备之间时钟周期的积累误差而导致信息的发送和接收错位。异步通信的缺点是传送附加的非有效信息较多，传输效率较低，但是随着通信速率的提高，可以满足控制系统通信的要求，PLC一般采用异步通信方式。

奇偶校验用来检测收到的数据是否出错。如果指定的是奇校验，则发送方发送的每一个字符的数据位和奇偶校验位中的“1”的个数之和为奇数，然后接收方对接收到的每一个字符的奇偶性进行校验，可以检验出传送过程中的错误。例如，某字符中包含8个数据位10100011，其中“1”的个数是4个。如果选择了偶校验，奇偶校验位将是0，使“1”的个数仍然是4个。如果选择了奇校验，奇偶校验位将是1，使“1”的个数是5个。如果选择不进行奇偶校验，则传输时没有校验位，也不进行奇偶校验检测。

2）同步通信

同步通信以字节为单位，一个字节由8位二进制数组成，每次传送1～2个同步字符、若干个数据字节和校验字符。同步字符起联络作用，用它来通知接收方开始接收数据。在同步通信中，发送方和接收方应保持完全的同步，这意味着发送方和接收方应使用同一个时钟脉冲。可以通过调制解调的方式在数据流中提取出同步信号，使接收方得到与发送方同步的接收时钟信号。

由于同步通信方式不需要在每个数据字符中增加起始位、停止位和奇偶校验位，只需要在要发送的数据之前加一两个同步字符，所以传输效率高，但是对硬件的要求较高。