机电设备控制系统网络拓扑结构分析

2022-09-21 16:24:22 来源:写作指导

摘要:随着工业化进程的进一步加深,机电设备的自动控制已经成为当前重要课题,了解掌握自控系统的网络结构成为了工程设计的基本要求。本文阐述了机电设备控制系统网络拓扑结构的几种形式以及其对应的特点,并对其进行了分析。

关键词:机电设备;网络拓扑结构;设计方法

控制系统由多台计算机之间通过通信电缆连接成网络,网络中各站的相互连接形式即为网络拓扑结构。研究中将实物抽象为点与线的物理组合,更加便于处理。控制系统常用的网络结构有总线形、环形、星形、树形等。

1总线形结构

总线形结构是以一条开环的通信线路(总线)作为公共的数据传输通道,各结点通过相应的硬件接口直接连接到总线上,如图1所示,各个终端设备连接在一根电缆上,并通过其进行数据传输。总线形结构中,任何一个设备站点的信息是以广播的方式进行传输的,在某一时刻点,网络上只有一个节点在发送信息,其余节点均处于接受状态。因此连接在总线的设备越多,由于信道冲突的问题,网络中发送和接收数据就越慢。

2环形结构

环形网络结构中的各个站点按顺序连接,构成一个首尾相接的封闭环,数据在环中以单向沿环路逐点进行传送,如图2中a所示。站点所发出信息只传送到下一个站点,检测是否为目的站,若不是则继续传送给下一个站点,例如图2中环形结构,S1向S3传送信息时,网络只传送到S2,判断S2不是接受站点时,继续向S3站点传送。环形网络拓扑结构简单,延迟固定,但两个站点之间环路为惟一路径,环路中的任意一个站点接口出现故障,都会造成整个通信网络瘫痪。

3星形结构

星形结构以一个中央结点为中心,各个站点与中央节点均通过一条点对点进行连接。中心节点可以是中心交换器等文件服务器,也可以是集线器(Hub)等连接设备。如图2中b所示,星形网络结构中的一个站点向另一个站点发送数据时,首先要将数据发送到中心节点,然后由中心节点将数据转发到目的结点。星形网络拓扑结构的结构相当复杂,各个节点的数据处理负担很小,因此通过点对点的链路即可满足要求。在局域网中,使用最多的网络拓扑为星形拓扑。

4树形结构

树状结构是在总线形和星形结构中演变来的,是两者的结合发展和补充。树形网络中的站点设备都连接到一个中心节点上,中心节点分层级,故并不是整个系统中的结点都直接连接到根节点上,结点首先连接到相应级别的次中心节点,次中心节点再与上级中心节点连接,如图3中a所示。树型拓扑结构适用于构建网络主干,多用于上下界限相当严格和层次分明的网络结构中。除树形为组合网络拓扑结构外,还有如图3中b、c所示组合网络结构。如b所示,由总线形和环形网络结构共同组成;c所示为环形和星形网络结构组成。

5总结

通信工程网络拓扑结构多种多样,除总线形、星形、环形等基本结构外,还有其多样的组合结构。随着工业自动智能化进程的不断推进,在进行机电设备通信控制工程网络拓扑结构的设计时,应根据工程的实际情况选择合理的网络结构或其组合形式,设计出优质产品,推进我国工业化进程。

参考文献:

[1]张志明.计算机网络拓扑结构应用与设计[J].电子技术与软件工程,2019(06):1.

[2]胡长海,丁亮亮.网络拓扑结构对网络安全的影响[J].信息通信技术与政策,2019(02):57-60.

作者:武新向 罗果 孟琛 洪珠峰 单位:西华大学