計算機網絡技術及在實踐中的應用的論文
計算機網絡技術及在實踐中的應用的論文
以下是學習啦小編為大家整理到的計算機網絡技術及在實踐中的應用的論文，歡迎大家前來閱讀。
計算機網絡技術及在實踐中的應用的論文一：
計算機網絡是由大量的網絡接入終端以及網絡連接節(jié)點組成的，數據可通過計算機網絡實現便捷高效的共享和傳輸。就覆蓋范圍對計算機網絡進行分類可將其分為局域網、城域網與廣域網三類。無論哪種網絡都是按照標準的體系結構進行部署的，為降低網絡部署的復雜性，提升網絡應用的靈活性，現代計算機網絡均采用分層的方法設計實現，每一層負責某一具體的功能實現，不同終端之間的同層信息都按照統(tǒng)一的通信協(xié)議進行數據交換。故應用于計算機網絡中的技術大致可以分為拓撲結構類、體系結構類以及通信協(xié)議類等。
1 計算機網絡的拓撲結構
計算機網絡無論其規(guī)模是大還是小，通常都是以局域網為基本單位的。計算機終端在構成局域網時需要按照一定的拓撲結構進行連接。目前局域網組網的拓撲結構主要有三種，分別為總線型、環(huán)型以及星型。
總線型拓撲結構使用一條主數據電纜進行數據發(fā)送與接收，網絡中的所有終端都通過一個端點與數據總線相連，這種拓撲結構下的局域網設有一個起始點與一個終止點，網絡內終端之間的通信都是通過數據總線完成的。這種拓撲結構具有結構簡單、應用便捷等特點。但是缺點也非常明顯：由于所有終端共用一根數據總線進行通信，故一次僅允許一個終端進行通信，網絡利用率非常低。
環(huán)型拓撲結構將各節(jié)點串聯(lián)成一個閉合的回路，數據在局域網中進行傳輸是按照規(guī)定的方向進行單向傳輸。這種拓撲結構下的局域網中不存在邏輯起點與終點，且終端間的數據傳輸不受其他終端的影響，具有結構簡單易于管理等優(yōu)點。但是這種拓撲結構需要在結點位置添加中繼器以保證信號能夠傳輸到接收端，且一旦網絡中的結點過多時傳輸效率會急劇下降。
星型拓撲結構中各結點與中央集線器相連。終端間的數據通信經由中央集線器路由實現。其組網實現簡單便捷，相較于前兩種組網結構而言，數據傳輸效率更高。
為實現最佳通信，現代計算機網絡通常使用多種拓撲結構進行混合組網。最為常用的是總線與星型混用的組網結構。該結構下數據總線負責邏輯通信，星型輻射電纜負責物理布局。
2 計算機網絡中的數據交換技術
數據交換技術可有效增加用戶的通信帶寬，允許計算機網絡中的多組終端之間進行并行通信而不發(fā)生信息碰撞。目前應用最為廣泛的數據交換設備為交換機或交換式集線器，其不僅能夠提供存儲轉發(fā)等功能還能夠為計算機網絡提供諸如直通等橋接技術。
橋接交換機在進行數據交換時首先會對所需傳輸數據中幀中特定位置的數據進行檢測，以確認數據的源地址與目標地址，然后將其與交換機內的動態(tài)地址表進行對比，將其發(fā)送到目標地址端口實現數據的交換傳輸。這種數據交換方式下的節(jié)點終端可以獨享對應交換機端口的通信帶寬，因而可以達到非常高的數據傳輸速率。
直通方式是另外一種數據交換方式，這種數據交換方式直接在輸入端口與輸出端口之間建立通信鏈路，利用該鏈路進行數據通信，因而相較于橋接的通信方式而言，其數據交換速度更快，延時更小，在計算機網絡規(guī)模較小時可以使用。需要說明的是，這種通信方式要求通信雙方具有相同的數據傳輸速率。
3 虛擬專用網技術
虛擬專用網技術使用隧道協(xié)議將需要傳輸的數據進行重新封裝，在重新封裝的數據包的包頭添加路由信息，之后根據該路由信息將數據通過隧道路由到目的端點進行解封，進而實現網絡中的端與端通信。
虛擬專用網中所使用的協(xié)議成為隧道協(xié)議。該協(xié)議根據隧道建立的層次不同分為第二層隧道協(xié)議與第三層隧道協(xié)議兩種。前者規(guī)定隧道建立在網絡結構模型的鏈路層，該層以幀為數據交換單位，通信數據被封裝在點對點協(xié)議幀中，然后該封裝幀通過PPTP隧道協(xié)議添加IP數據報文以實現在計算機網絡內的傳輸。后者規(guī)定隧道建立在網絡結構模型的網絡層，該層以包為數據交換單位，該協(xié)議下的整個IP數據包都要被封裝處理，隧道內只傳輸網絡層報文。
比較兩種實現方式，第三層隧道實現方式安全性更高，擴展性更強，對系統(tǒng)的負荷要求較低，隧道一旦建立即可實現虛擬專用網內的數據通信。
4 計算機網絡相關技術應用與實踐
計算機網絡相關技術的應用主要是組建諸如LAN、INTERNET、ATM以及無線網絡等并限期提供服務支持。無論是那種網絡，其在網絡部署過程中都要考慮到拓撲結構設計、數據交換方式選擇以及擴展通信等內容。
以普通的計算機網絡為例，網絡所承載的主要業(yè)務有數據、語音以及視頻等。在進行網絡構建時可以選用TCP/IP協(xié)議來構建骨干網絡，而網絡的拓撲結構可選用星型結構，不同計算機終端通過路由器和交換機進行連接，交換機部署在層級較高的節(jié)點中，同時提供內網與外網的通信接口，路由器部署在層級較低的節(jié)點中提供終端路由服務。為保障網絡通信的安全穩(wěn)定，網絡中還可以應用防火墻技術、虛擬專用網技術、備份技術、日志管理等技術來豐富和完善計算機網絡的整體性能。
計算機網絡技術及在實踐中的應用的論文二：
前 言
某國有銅加工企業(yè)，主要生產銅及銅合金板帶、壓延銅箔.產品主要應用在信息技術制造業(yè)，比如印刷電路板的框架材料.由于部分設備為上世紀90年代進口，所以目前性能趨于老化，尤其是電氣控制部分，這給設備維護帶來了較大困難，也直接影響了產品性能及產量.鑒于此，公司邀請北京ABB工程技術公司對十二輥可逆式冷軋機進行了傳動與控制部分的電氣改造.改造后，軋機維護方便，生產能力提高.網絡技術的應用，正是這次成功改造的基礎，給后續(xù)設備的改造提供了范例.
1 設 備
十二輥可逆式冷軋機是1992年全套引進德國弗洛林公司的設備，主要軋制黃銅及紫銅帶卷產品.成品寬度為300～660 mm，厚度為0.05～1.20 mm，最高軋制速度為600 m/s.
電氣控制系統(tǒng)由傳動控制、過程控制、厚度控制和軋制油循環(huán)冷卻控制四部分組成.每個部分各有一套或多套PLC控制系統(tǒng)組成.本次改造就是針對傳動控制和過程控制的技術升級.下文所闡述的電氣控制系統(tǒng)均指這兩套系統(tǒng).
2 網絡架構
圖1(a)是軋機改造前的電氣控制系統(tǒng)結構.過程控制系統(tǒng)由兩套ABB DP800系統(tǒng)與一套ABB研發(fā)的卷取計算系統(tǒng)(MKS)組成.傳動系統(tǒng)的五臺直流電動機各由一套ABB PAE系統(tǒng)控制.厚度控制系統(tǒng)(AGC)與軋制油循環(huán)冷卻系統(tǒng)(Filter)各由一套西門子S5系統(tǒng)控制.所有子系統(tǒng)之間均采用掛中間繼電器的硬接線形式進行聯(lián)接.從圖1中可以看到，整個系統(tǒng)的線路是非常復雜的.這給設備維護人員排查故障帶來很大的不便，直接影響設備的產能.
圖1(b)是軋機改造后的電氣控制系統(tǒng)結構.改造后的新一代PLC控制器AC800M，并由此組建了一個工業(yè)控制以太網絡.圖中實線部分是由各控制器、工程師站和過程操作面板之間通過以太網連接起來的工業(yè)網絡.傳動部分由PLC直接控制直流調速裝置DCS600組成.虛線部分就是由PLC、DCS600通過光纖分配器NDBU95組成的一個光纖傳動網絡.整個系統(tǒng)結構流程清晰，易于操作、便于維護.
3 網絡通訊協(xié)議的介紹與應用
3.1 MMS協(xié)議
3.1.1 MMS協(xié)議簡介
MMS制造報文規(guī)范是一個ISO9506標準，表示不同的網絡類型和連接設備都可以用相同的處理方式進行通信.協(xié)議定義了控制器(如PLC)之間、工程站點與控制器之間的通信信息的傳輸.它的開發(fā)主要應用于工業(yè)，如工業(yè)過程控制、工業(yè)機器人等領域. MMS標準即ISO/IEC9506，由ISO TC184和IEHC共同負責管理.ISO9506由多個部分組成，其中ISO/IEC 9506
3.1.2 MMS服務
MMS應用在七層協(xié)議的應用層.其服務包括如下方面：
(1)下載應用程序，比如從工程站點下載到PLC;
(2)在網絡內建立、刪除、運行和停止程序;
(3)在網絡內設置不同的系統(tǒng)讀寫變量;
(4)在遠程系統(tǒng)里獲取關于應用執(zhí)行的信息以及故障信息;
(5)網絡內的文檔讀寫;
(6)處理報警信息;
(7)獲取遠程系統(tǒng)的相關信息，比如系統(tǒng)版本、模式.
總之，MMS服務在工程站點、OPC服務器、控制器之間的作用類似一個多路轉換器[1].
3.1.3 配置
控制網絡通過工程站點項目瀏覽器進行配置.在當前的項目瀏覽器里設置通信端口.關于控制器的配置，還有一個冗余網絡的使用，根據協(xié)議Redundant Network Routing Protocol (RNRP)進行連接.
3.1.4 示例
結合本臺軋機的應用，來了解一下MMS在控制網絡中的一個應用.本例是將PLC_1里的控制變量Y11_word_01傳送給PLC_2.
圖2為兩個支持控制器PLC_1、PLC_2，各自應用中的程序通過MMS傳遞信息.
(1)控制器以太網端口設置
在項目瀏覽器里打開硬件樹，在里找到要設置的控制器.打開，在處理器單元里對進行設置.主要是設置控制器的IP地址和子網掩碼.PLC_1的IP設為172.16.0.1，子網掩碼為255.255.252.0.PLC_2的IP設為172.16.0.2，子網掩碼為255.255.252.0.
(2)變量在中的定義
主要是標識變量Y11_word_01的源路徑.定義變量的數據類型和屬性.
通過以上兩步，一個名為Y11_word_01的變量，已經可以發(fā)送到網絡上，等待被另一個控制器讀取.
(3)PLC_2讀取變量
在PLC_2里定義部分變量.主要為變量Id，數據類型Comm_Channel_MMS;變量Partner，定義發(fā)送變量的源地址，此處即為PLC_1的IP地址172.16.0.1;變量VariableName01，定義接收的變量名，此例為Y11_word_01.變量Rd01，定義所要接收變量的數據類型.
定義完變量，在PLC_2的程序中使用功能塊MMSConnect和MMSReadCyc，即可實現對變量Y11_word_01的讀取.
3.2 DriveBus協(xié)議
3.2.1 簡介
ABB公司推出的DriveBus協(xié)議主要應用在ABB的傳動設備、特殊I/O單元與一個連接有CI858通信接口模塊的AC800M控制器之間的通訊網絡上.可以使這些單元循環(huán)地同時進行一組數據(輸入/輸出)的交換.
DriveBus通信協(xié)議應用在組合傳動上.它支持DDCS(Distributed Drives Communication System)協(xié)議;支持CI858通信接口單元;采用抗干擾性能好、能拓展網絡物理距離的光纖作為傳輸介質.
3.2.2 服務
協(xié)議的服務主要涉及傳動與控制器之間的數據通信;傳動單元輸入/輸出端口的數據循環(huán)交換(以組的形式產生);特殊I/O單元的數據循環(huán)交換.
3.2.3 特點
DriveBus協(xié)議有如下特點：
(1)支持不同類型的傳動裝置和特殊I/O單元.例如：直流調速系統(tǒng)DCS400、DCS500、DCS600，交流變頻系統(tǒng)ACS400、ACS600、ACS800、ACS1000;
(2)傳動裝置內部時間與日歷同步.方便記錄歷史事件;
(3)使用AC800M方便地對傳動或特殊I/O單元進行設置;
(4)自診斷功能.當進行了錯誤的設置，系統(tǒng)會有提示，提醒操作者;
(5)不需要外加適配器.
3.2.4 配置
以本臺軋機為例，要實現控制器與傳動之間的通信需要進行如下設置.
對于傳動DCS600來說：
(1)使用專用傳動軟件設置;
(2)定義參數組(90…93)的參數(僅對需要的變量).
對于控制器來說：
(1)在硬件組中添加傳動單元;
(2)定義參數;
(3)連接變量;
(4)下載程序到控制器(AC800M).
3.2.5 示例
用開卷機點動操作，來說明控制器PLC_1與調速器DCS600的通訊連接.
(1)對DCS600的設置
利用DriveWindow軟件對DCS600進行相關設置.軟件中規(guī)定了參數08.01是調速器主狀態(tài)字，參數07.01是對調速器的主控制字.根據示例任務，給DCS600的主狀態(tài)字定義一個數據組Dataset.比如定義參數組92中，第一個參數92.01賦予主狀態(tài)字參數08.01.對參數組90的第一個參數90.01賦予主控制字參數07.01.
(2)對控制器AC800M的設置
在項目瀏覽器里打開硬件樹，在里找到要設置的控制器.打開，在模塊內的下新建傳動單元.設置它的一些主要參數，比如傳動單元類型，數據組優(yōu)先級.
在程序里聲明兩個變量，分別賦予主狀態(tài)字和主控制字的值.程序里變量D21G11_MAIN_STATUS_WORD賦主狀態(tài)字值，即參數08.01值，變量D21G11_MAIN_CTRL_WORD賦主控制字值，即參數07.01值.
至此，將程序下載到控制器中，DriveBus通信將自動建立.圖3是信息流程圖.
AC800M為可編程邏輯控制器;CI為CI858通訊模塊;PP245為過程控制面板;NDBU_95為光纖分配器;DCS600為直流調速系統(tǒng).值得一提的是每個連接到CI858接口的傳動單元，都可以定義8對輸入/輸出數據組.最大傳輸率達到8對數據組/ms.
4 結束語
通過對MMS和DriveBus兩個通信協(xié)議在銅帶軋機改造中的應用介紹，有理由相信，網絡技術應用在生產實踐上可帶來效率的提高和效益的增加.
計算機網絡技術及在實踐中的應用的論文三：
建設智能電網已然成為當下我國乃至世界各國發(fā)展電力輸送的一個必然趨勢。由于智能電網具有穩(wěn)定的電力輸送框架基礎，擁有基于通信網絡和計算機系統(tǒng)平臺來達到對發(fā)電、儲電、變電、輸電、配電、用電和相關調度等多個方面智能控制的一套完整系統(tǒng)。在實現以上操作過程中，我們利用其完全智能化的系統(tǒng)作業(yè)即可以通融電力行業(yè)和通信行業(yè)之間的業(yè)務，由始至終，不管是哪一階段的實現都離不開通信網絡技術的輔助作用;由此可見，通信網絡技術在智能電網中的應用是至為重要的。
1 智能電網的發(fā)展背景
(1)我國電網的規(guī)劃及建設無不在大電量消耗和電網建設費用高的壓力之下完成，實際上對我國電網建設是否合理的問題上一直以來都會聽到一些不同的聲音，所面臨的考驗可想而知。
(2)電網的運行在直接應對供電用戶的用電安全要求必然會很高，不管是在電網建設階段還是后期的運行維護階段都應該對電網設備的運行狀況了如指掌，如電網設備的當前運行狀況、維修程度以及更換相關零配件的最佳時機等等。
(3)有關電網設備維修質量和相關電力作業(yè)費用是否合理也是一方面問題。
(4)電網建設會涉及電力營銷，電力需求管理的服務水平、電力成本回收率和竊電行為造成損失都應及時得到收集和掌握。利用所收集電網的各種數據信息來作為電網和電力設備的建設投資指導，電力設備可在趨近于設備最大電容量或實際運行能力的前提下運作，可充分發(fā)揮電力設備的運作潛力。利用電網的即時重構及優(yōu)化運作的方式，將電力設備能夠在其自身可允許的實際電力容量范圍內良性運行，以保證電力設備使用年限的達標。同時，充分采集電力設備的即時數據信息，確保設備在運作過程停電時間最少，對需求側管理的力度進一步提升，保證實現基本的經濟效益和社會效益，從而為合理的電網投資建設提供有效的決策依據。
為滿足當先社會生產力的需要，智能電網的形成和發(fā)展將進一步拓展了在系統(tǒng)設計方面自動化監(jiān)視功能，強化了基礎數據信息的采集程序和整合程序;這也有助于系統(tǒng)對電網業(yè)務的深入分析與優(yōu)化，逐步發(fā)展電網系統(tǒng)的智能化、自動化水平。如圖1智能電網概念圖所示我國電力系統(tǒng)呈現的網絡功能構架，也是實現社會發(fā)展需要提高生產力水平的重要保障。
圖1 智能電網概念圖
通常意義上講，我國智能電網系統(tǒng)主要被分為五個層面，即電網數據信息采集、數據信息傳輸、數據信息集成系統(tǒng)分析及優(yōu)化、數據信息展現。
電網數據信息采集：即時數據信息是提供智能電網的重要依據，其內容一般包含三個方面，即電網的運作數據信息、電力設備的運作狀態(tài)數據信息和用電客戶的計量數據信息。我國在電力這一行業(yè)中，企業(yè)關于電網數據信息采集工作的側重點依然在于電網的運作數據信息。如圖2所示，我們只有著手于加強各階段對智能電網的建設工作，將整個電網的可視化水平提高，并為智能化進程夯實基礎。
圖2 通信網絡技術優(yōu)化方案
數據信息傳輸：標準開放化的數字通信網絡可保障用電客戶的計量、電力設備狀態(tài)數據信息和電網數據的安全傳輸。
數據信息集成系統(tǒng)分析及優(yōu)化、數據信息展現：智能電網的數據信息集成系統(tǒng)分析及優(yōu)化和數據信息的展現過程主要在于對計算機信息網絡技術的應用。利用前期采集和通信網絡傳送來的數據信息作為電力規(guī)劃與設計、電力系統(tǒng)運作和投資資產的方案優(yōu)化提供更為科學的決策依據。電網的設計優(yōu)化可利用對用電客戶在負荷模式之下進行分析，而清晰地確定哪條負荷線路超載而需要改造;同時利用電力設備的壽命周期性分析，得到的結果可針對電網的檢修計劃方案進行優(yōu)化，又可掌握每一位用電客戶在負荷模式下能夠采集的詳細數據信息，來提升三相負荷的平衡性，而降低了電力輸送對網絡系統(tǒng)的損耗。
2 智能電網中的通信需求
傳統(tǒng)的通信網絡工程主要特征表現為具有區(qū)域性的網絡體系，且如果在寬帶不足的條件下不會具備對整個電網系統(tǒng)即時數據的實時監(jiān)視功能。本文所討論的通信網絡技術在智能電網中的應用是現代電網對通信網絡技術要求的不斷提升，分析其具體表現有以下幾點：(1)要求SCADA系統(tǒng)的數據信息傳輸效率高;(2)對于用電監(jiān)測和計量的設備實現更高等級的自動化;(3)系統(tǒng)數據信息傳輸的通信寬帶要求高;(4)要求電網系統(tǒng)運作擁有高標準可執(zhí)行的通信規(guī)約;(5)要求電網系統(tǒng)運作擁有可拓展的監(jiān)測程序。
通信網絡技術的發(fā)展是以高新計算機技術應用作為基石，同時期電網技術在智能電網中應用數據的處理能力得到了進一步的提高，Internet網絡和ICP/IP網絡協(xié)議的廣泛推廣與應用致使每一位電力用戶在不同地點和位置都可方便對各類信息進行查詢。
3 通信網絡技術在智能電網中的應用
通信網絡技術在智能電網中應用的首要任務是以配電網的自動化為先手，在主要電網路中可依托于現有的SDH網絡和綜合性較強的數據信息網做數據信息的接入工作，而就我國當下配電網自動化的內容仍然存在大片空白，下文以配電網絡中通信網絡技術在智能電網中的應用展開介紹。
(1)骨干層。采用工業(yè)級以太網交換機構成冗余光纖環(huán)形網絡結構，用光纖鏈路連成環(huán)狀拓撲結構。此結構充分利用了工業(yè)冗余環(huán)網結構的優(yōu)點，當鏈路發(fā)生故障時網絡傳輸的恢復時間被控制在50毫秒以內。而如果用普通民用以太網交換機構造鏈路冗余網絡，其恢復時間長達30秒以上，顯然無法滿足數據傳輸不間斷的要求，這也是工業(yè)以太網交換機比較明顯的優(yōu)勢。 此環(huán)形拓撲結構便于工程擴充和維護，安全性能高。采用網絡監(jiān)控軟件對網絡控制器進行網絡實時監(jiān)控，同時和電網測控系統(tǒng)進行有機協(xié)調，保證互不影響。此外，信息通信網的骨干層，還可采用同步數字體系、波分復用(Wavelength Division Multiplexing，WDM)、光傳送網(Optical Transport Network，OTN)、多業(yè)務傳送平臺(Multi-Service Transfer Platform，MSTP)、分組傳送網(Packe tTransport Network，PTN)等多種信息傳送技術。另外，無線通信方式(如微波和衛(wèi)星)也是組建信息通信網骨干層的補充技術。
(2)接入層。兩種情況。第一種情況是測控點數據量較多、且距離光纖網絡較近的區(qū)域，推薦采用工業(yè)以太網交換機配光纜構成環(huán)形網絡結構。此結構具有與骨干層結構一樣特點，當鏈路發(fā)生故障時，通信網絡傳輸的恢時間被控制在50毫秒之內。第二種情況則是測控點及數據量較少、且跟離光纖網絡較遠的區(qū)域，推薦采用數字工業(yè)級配載波設備構成樹型或鏈型網絡結構。此結構充分利用了載波通信系統(tǒng)的優(yōu)點，使用現有電纜資源作為通信介質;地埋電纜和架空電纜均適用選擇不同的耦合設備。載波通信通道建立時間小于300毫秒，電纜干擾的情況有四個頻點可供通信設備選用，設備端接受靈敏度可達-70dB，并可在無中繼的情況下傳輸5km。載波設備有多種通信接口可供選擇，如RS232、RS485等接口，方便級聯(lián)進上層網絡。
此外，信息通信網的接入層是相對于骨干層而言的，處于整體網絡接入的位置。接入層類似于人體的外圍神經組織，也可以理解為神經末梢，它將所收集的信息通過骨干層網絡傳送到對端。接入層按照傳輸介質不同，可分為有線接入和無線接入兩種方式，彼此之間相互補充。在智能電網中，有線接入還包括無源光網絡(Passive Optical Network，PON)、電力線載波等，無線接入則包括TD-SCDMA、WCDMA、CDMA2000、WiMAX、Wi-Fi、ZigBee等。
智能電網建設必以安全可靠的通信網絡作為基礎，需選擇安全可靠的設備來組網。世界各國在配電網中的工業(yè)設備中往往采用以太網+TCP/IP協(xié)議作為其通信與控制的標準。一般來看，以太網+TCP/IP協(xié)議在工業(yè)控制網絡中主要是為負責不同廠站網絡區(qū)段之間關鍵自動化設備的聯(lián)系，安全性和可靠性要求較高。
4 結語
我國將全國電網建設的目標制定為：實現信息化、數字化、自動化和互動化的智能電網絡，國家及地方電力部門都將以此分為不同階段進行推進化建設和發(fā)展。在整個建設與發(fā)展過程中，通信網絡技術在智能電網中的作用至關重要，我們也期待在未來有關國家電網建設工作對于通信網絡技術的應用更為廣闊和延伸。