武新向 羅 果 孟 琛 洪珠峰

(西華大學(xué)，四川 成都 610039)

控制系統(tǒng)由多臺(tái)計(jì)算機(jī)之間通過(guò)通信電纜連接成網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)中各站的相互連接形式即為網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。研究中將實(shí)物抽象為點(diǎn)與線的物理組合，更加便于處理。控制系統(tǒng)常用的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)有總線形、環(huán)形、星形、樹(shù)形等。

1 總線形結(jié)構(gòu)

總線形結(jié)構(gòu)是以一條開(kāi)環(huán)的通信線路(總線)作為公共的數(shù)據(jù)傳輸通道，各結(jié)點(diǎn)通過(guò)相應(yīng)的硬件接口直接連接到總線上，如圖1所示，各個(gè)終端設(shè)備連接在一根電纜上，并通過(guò)其進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?？偩€形結(jié)構(gòu)中，任何一個(gè)設(shè)備站點(diǎn)的信息是以廣播的方式進(jìn)行傳輸?shù)?，在某一時(shí)刻點(diǎn)，網(wǎng)絡(luò)上只有一個(gè)節(jié)點(diǎn)在發(fā)送信息，其余節(jié)點(diǎn)均處于接受狀態(tài)。因此連接在總線的設(shè)備越多，由于信道沖突的問(wèn)題，網(wǎng)絡(luò)中發(fā)送和接收數(shù)據(jù)就越慢。

圖1 總線形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

2 環(huán)形結(jié)構(gòu)

環(huán)形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中的各個(gè)站點(diǎn)按順序連接，構(gòu)成一個(gè)首尾相接的封閉環(huán)，數(shù)據(jù)在環(huán)中以單向沿環(huán)路逐點(diǎn)進(jìn)行傳送，如圖2中a所示。站點(diǎn)所發(fā)出信息只傳送到下一個(gè)站點(diǎn)，檢測(cè)是否為目的站，若不是則繼續(xù)傳送給下一個(gè)站點(diǎn)，例如圖2中環(huán)形結(jié)構(gòu)，S1向S3傳送信息時(shí)，網(wǎng)絡(luò)只傳送到S2，判斷S2不是接受站點(diǎn)時(shí)，繼續(xù)向S3站點(diǎn)傳送。環(huán)形網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，延遲固定，但兩個(gè)站點(diǎn)之間環(huán)路為惟一路徑，環(huán)路中的任意一個(gè)站點(diǎn)接口出現(xiàn)故障，都會(huì)造成整個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)癱瘓。

3 星形結(jié)構(gòu)

星形結(jié)構(gòu)以一個(gè)中央結(jié)點(diǎn)為中心，各個(gè)站點(diǎn)與中央節(jié)點(diǎn)均通過(guò)一條點(diǎn)對(duì)點(diǎn)進(jìn)行連接。中心節(jié)點(diǎn)可以是中心交換器等文件服務(wù)器，也可以是集線器(Hub)等連接設(shè)備。如圖2中b所示，星形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中的一個(gè)站點(diǎn)向另一個(gè)站點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，首先要將數(shù)據(jù)發(fā)送到中心節(jié)點(diǎn)，然后由中心節(jié)點(diǎn)將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到目的結(jié)點(diǎn)。星形網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)相當(dāng)復(fù)雜，各個(gè)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)處理負(fù)擔(dān)很小，因此通過(guò)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的鏈路即可滿足要求。在局域網(wǎng)中，使用最多的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錇樾切瓮負(fù)洹?/p>

圖2 環(huán)形、星形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

4 樹(shù)形結(jié)構(gòu)

樹(shù)狀結(jié)構(gòu)是在總線形和星形結(jié)構(gòu)中演變來(lái)的，是兩者的結(jié)合發(fā)展和補(bǔ)充。樹(shù)形網(wǎng)絡(luò)中的站點(diǎn)設(shè)備都連接到一個(gè)中心節(jié)點(diǎn)上，中心節(jié)點(diǎn)分層級(jí)，故并不是整個(gè)系統(tǒng)中的結(jié)點(diǎn)都直接連接到根節(jié)點(diǎn)上，結(jié)點(diǎn)首先連接到相應(yīng)級(jí)別的次中心節(jié)點(diǎn)，次中心節(jié)點(diǎn)再與上級(jí)中心節(jié)點(diǎn)連接，如圖3中a所示。樹(shù)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)適用于構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)主干，多用于上下界限相當(dāng)嚴(yán)格和層次分明的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中。除樹(shù)形為組合網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)外，還有如圖3中b、c所示組合網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。如b所示，由總線形和環(huán)形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)共同組成；c所示為環(huán)形和星形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)組成。

圖3 組合式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

5 總結(jié)

通信工程網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)多種多樣，除總線形、星形、環(huán)形等基本結(jié)構(gòu)外，還有其多樣的組合結(jié)構(gòu)。隨著工業(yè)自動(dòng)智能化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，在進(jìn)行機(jī)電設(shè)備通信控制工程網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)工程的實(shí)際情況選擇合理的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)或其組合形式，設(shè)計(jì)出優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品，推進(jìn)我國(guó)工業(yè)化進(jìn)程。