计算机网络技术及在实践中的应用的论文

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计算机网络技术及在实践中的应用的论文一：

计算机网络是由大量的网络接入终端以及网络连接节点组成的，数据可通过计算机网络实现便捷高效的共享和传输。就覆盖范围对计算机网络进行分类可将其分为局域网、城域网与广域网三类。无论哪种网络都是按照标准的体系结构进行部署的，为降低网络部署的复杂性，提升网络应用的灵活性，现代计算机网络均采用分层的方法设计实现，每一层负责某一具体的功能实现，不同终端之间的同层信息都按照统一的通信协议进行数据交换。故应用于计算机网络中的技术大致可以分为拓扑结构类、体系结构类以及通信协议类等。

1 计算机网络的拓扑结构

计算机网络无论其规模是大还是小，通常都是以局域网为基本单位的。计算机终端在构成局域网时需要按照一定的拓扑结构进行连接。目前局域网组网的拓扑结构主要有三种，分别为总线型、环型以及星型。

总线型拓扑结构使用一条主数据电缆进行数据发送与接收，网络中的所有终端都通过一个端点与数据总线相连，这种拓扑结构下的局域网设有一个起始点与一个终止点，网络内终端之间的通信都是通过数据总线完成的。这种拓扑结构具有结构简单、应用便捷等特点。但是缺点也非常明显：由于所有终端共用一根数据总线进行通信，故一次仅允许一个终端进行通信，网络利用率非常低。

环型拓扑结构将各节点串联成一个闭合的回路，数据在局域网中进行传输是按照规定的方向进行单向传输。这种拓扑结构下的局域网中不存在逻辑起点与终点，且终端间的数据传输不受其他终端的影响，具有结构简单易于管理等优点。但是这种拓扑结构需要在结点位置添加中继器以保证信号能够传输到接收端，且一旦网络中的结点过多时传输效率会急剧下降。

星型拓扑结构中各结点与中央集线器相连。终端间的数据通信经由中央集线器路由实现。其组网实现简单便捷，相较于前两种组网结构而言，数据传输效率更高。

为实现最佳通信，现代计算机网络通常使用多种拓扑结构进行混合组网。最为常用的是总线与星型混用的组网结构。该结构下数据总线负责逻辑通信，星型辐射电缆负责物理布局。

2 计算机网络中的数据交换技术

数据交换技术可有效增加用户的通信带宽，允许计算机网络中的多组终端之间进行并行通信而不发生信息碰撞。目前应用最为广泛的数据交换设备为交换机或交换式集线器，其不仅能够提供存储转发等功能还能够为计算机网络提供诸如直通等桥接技术。

桥接交换机在进行数据交换时首先会对所需传输数据中帧中特定位置的数据进行检测，以确认数据的源地址与目标地址，然后将其与交换机内的动态地址表进行对比，将其发送到目标地址端口实现数据的交换传输。这种数据交换方式下的节点终端可以独享对应交换机端口的通信带宽，因而可以达到非常高的数据传输速率。

直通方式是另外一种数据交换方式，这种数据交换方式直接在输入端口与输出端口之间建立通信链路，利用该链路进行数据通信，因而相较于桥接的通信方式而言，其数据交换速度更快，延时更小，在计算机网络规模较小时可以使用。需要说明的是，这种通信方式要求通信双方具有相同的数据传输速率。

3 虚拟专用网技术

虚拟专用网技术使用隧道协议将需要传输的数据进行重新封装，在重新封装的数据包的包头添加路由信息，之后根据该路由信息将数据通过隧道路由到目的端点进行解封，进而实现网络中的端与端通信。

虚拟专用网中所使用的协议成为隧道协议。该协议根据隧道建立的层次不同分为第二层隧道协议与第三层隧道协议两种。前者规定隧道建立在网络结构模型的链路层，该层以帧为数据交换单位，通信数据被封装在点对点协议帧中，然后该封装帧通过PPTP隧道协议添加IP数据报文以实现在计算机网络内的传输。后者规定隧道建立在网络结构模型的网络层，该层以包为数据交换单位，该协议下的整个IP数据包都要被封装处理，隧道内只传输网络层报文。

比较两种实现方式，第三层隧道实现方式安全性更高，扩展性更强，对系统的负荷要求较低，隧道一旦建立即可实现虚拟专用网内的数据通信。

4 计算机网络相关技术应用与实践

计算机网络相关技术的应用主要是组建诸如LAN、INTERNET、ATM以及无线网络等并限期提供服务支持。无论是那种网络，其在网络部署过程中都要考虑到拓扑结构设计、数据交换方式选择以及扩展通信等内容。

以普通的计算机网络为例，网络所承载的主要业务有数据、语音以及视频等。在进行网络构建时可以选用TCP/IP协议来构建骨干网络，而网络的拓扑结构可选用星型结构，不同计算机终端通过路由器和交换机进行连接，交换机部署在层级较高的节点中，同时提供内网与外网的通信接口，路由器部署在层级较低的节点中提供终端路由服务。为保障网络通信的安全稳定，网络中还可以应用防火墙技术、虚拟专用网技术、备份技术、日志管理等技术来丰富和完善计算机网络的整体性能。

计算机网络技术及在实践中的应用的论文二：

前 言

某国有铜加工企业，主要生产铜及铜合金板带、压延铜箔.产品主要应用在信息技术制造业，比如印刷电路板的框架材料.由于部分设备为上世纪90年代进口，所以目前性能趋于老化，尤其是电气控制部分，这给设备维护带来了较大困难，也直接影响了产品性能及产量.鉴于此，公司邀请北京ABB工程技术公司对十二辊可逆式冷轧机进行了传动与控制部分的电气改造.改造后，轧机维护方便，生产能力提高.网络技术的应用，正是这次成功改造的基础，给后续设备的改造提供了范例.

1 设 备

十二辊可逆式冷轧机是1992年全套引进德国弗洛林公司的设备，主要轧制黄铜及紫铜带卷产品.成品宽度为300～660 mm，厚度为0.05～1.20 mm，最高轧制速度为600 m/s.

电气控制系统由传动控制、过程控制、厚度控制和轧制油循环冷却控制四部分组成.每个部分各有一套或多套PLC控制系统组成.本次改造就是针对传动控制和过程控制的技术升级.下文所阐述的电气控制系统均指这两套系统.

2 网络架构

图1(a)是轧机改造前的电气控制系统结构.过程控制系统由两套ABB DP800系统与一套ABB研发的卷取计算系统(MKS)组成.传动系统的五台直流电动机各由一套ABB PAE系统控制.厚度控制系统(AGC)与轧制油循环冷却系统(Filter)各由一套西门子S5系统控制.所有子系统之间均采用挂中间继电器的硬接线形式进行联接.从图1中可以看到，整个系统的线路是非常复杂的.这给设备维护人员排查故障带来很大的不便，直接影响设备的产能.

图1(b)是轧机改造后的电气控制系统结构.改造后的新一代PLC控制器AC800M，并由此组建了一个工业控制以太网络.图中实线部分是由各控制器、工程师站和过程操作面板之间通过以太网连接起来的工业网络.传动部分由PLC直接控制直流调速装置DCS600组成.虚线部分就是由PLC、DCS600通过光纤分配器NDBU95组成的一个光纤传动网络.整个系统结构流程清晰，易于操作、便于维护.

3 网络通讯协议的介绍与应用

3.1 MMS协议

3.1.1 MMS协议简介

MMS制造报文规范是一个ISO9506标准，表示不同的网络类型和连接设备都可以用相同的处理方式进行通信.协议定义了控制器(如PLC)之间、工程站点与控制器之间的通信信息的传输.它的开发主要应用于工业，如工业过程控制、工业机器人等领域. MMS标准即ISO/IEC9506，由ISO TC184和IEHC共同负责管理.ISO9506由多个部分组成，其中ISO/IEC 9506

3.1.2 MMS服务

MMS应用在七层协议的应用层.其服务包括如下方面：

(1)下载应用程序，比如从工程站点下载到PLC;

(2)在网络内建立、删除、运行和停止程序;

(3)在网络内设置不同的系统读写变量;

(4)在远程系统里获取关于应用执行的信息以及故障信息;

(5)网络内的文档读写;

(6)处理报警信息;

(7)获取远程系统的相关信息，比如系统版本、模式.

总之，MMS服务在工程站点、OPC服务器、控制器之间的作用类似一个多路转换器[1].

3.1.3 配置

控制网络通过工程站点项目浏览器进行配置.在当前的项目浏览器里设置通信端口.关于控制器的配置，还有一个冗余网络的使用，根据协议Redundant Network Routing Protocol (RNRP)进行连接.

3.1.4 示例

结合本台轧机的应用，来了解一下MMS在控制网络中的一个应用.本例是将PLC_1里的控制变量Y11_word_01传送给PLC_2.

图2为两个支持控制器PLC_1、PLC_2，各自应用中的程序通过MMS传递信息.

(1)控制器以太网端口设置

在项目浏览器里打开硬件树，在里找到要设置的控制器.打开，在处理器单元里对进行设置.主要是设置控制器的IP地址和子网掩码.PLC_1的IP设为172.16.0.1，子网掩码为255.255.252.0.PLC_2的IP设为172.16.0.2，子网掩码为255.255.252.0.

(2)变量在中的定义

主要是标识变量Y11_word_01的源路径.定义变量的数据类型和属性.

通过以上两步，一个名为Y11_word_01的变量，已经可以发送到网络上，等待被另一个控制器读取.

(3)PLC_2读取变量

在PLC_2里定义部分变量.主要为变量Id，数据类型Comm_Channel_MMS;变量Partner，定义发送变量的源地址，此处即为PLC_1的IP地址172.16.0.1;变量VariableName01，定义接收的变量名，此例为Y11_word_01.变量Rd01，定义所要接收变量的数据类型.

定义完变量，在PLC_2的程序中使用功能块MMSConnect和MMSReadCyc，即可实现对变量Y11_word_01的读取.

3.2 DriveBus协议

3.2.1 简介

ABB公司推出的DriveBus协议主要应用在ABB的传动设备、特殊I/O单元与一个连接有CI858通信接口模块的AC800M控制器之间的通讯网络上.可以使这些单元循环地同时进行一组数据(输入/输出)的交换.

DriveBus通信协议应用在组合传动上.它支持DDCS(Distributed Drives Communication System)协议;支持CI858通信接口单元;采用抗干扰性能好、能拓展网络物理距离的光纤作为传输介质.

3.2.2 服务

协议的服务主要涉及传动与控制器之间的数据通信;传动单元输入/输出端口的数据循环交换(以组的形式产生);特殊I/O单元的数据循环交换.

3.2.3 特点

DriveBus协议有如下特点：

(1)支持不同类型的传动装置和特殊I/O单元.例如：直流调速系统DCS400、DCS500、DCS600，交流变频系统ACS400、ACS600、ACS800、ACS1000;

(2)传动装置内部时间与日历同步.方便记录历史事件;

(3)使用AC800M方便地对传动或特殊I/O单元进行设置;

(4)自诊断功能.当进行了错误的设置，系统会有提示，提醒操作者;

(5)不需要外加适配器.

3.2.4 配置

以本台轧机为例，要实现控制器与传动之间的通信需要进行如下设置.

对于传动DCS600来说：

(1)使用专用传动软件设置;

(2)定义参数组(90…93)的参数(仅对需要的变量).

对于控制器来说：

(1)在硬件组中添加传动单元;

(2)定义参数;

(3)连接变量;

(4)下载程序到控制器(AC800M).

3.2.5 示例

用开卷机点动操作，来说明控制器PLC_1与调速器DCS600的通讯连接.

(1)对DCS600的设置

利用DriveWindow软件对DCS600进行相关设置.软件中规定了参数08.01是调速器主状态字，参数07.01是对调速器的主控制字.根据示例任务，给DCS600的主状态字定义一个数据组Dataset.比如定义参数组92中，第一个参数92.01赋予主状态字参数08.01.对参数组90的第一个参数90.01赋予主控制字参数07.01.

(2)对控制器AC800M的设置

在项目浏览器里打开硬件树，在里找到要设置的控制器.打开，在模块内的下新建传动单元.设置它的一些主要参数，比如传动单元类型，数据组优先级.

在程序里声明两个变量，分别赋予主状态字和主控制字的值.程序里变量D21G11_MAIN_STATUS_WORD赋主状态字值，即参数08.01值，变量D21G11_MAIN_CTRL_WORD赋主控制字值，即参数07.01值.

至此，将程序下载到控制器中，DriveBus通信将自动建立.图3是信息流程图.

AC800M为可编程逻辑控制器;CI为CI858通讯模块;PP245为过程控制面板;NDBU_95为光纤分配器;DCS600为直流调速系统.值得一提的是每个连接到CI858接口的传动单元，都可以定义8对输入/输出数据组.最大传输率达到8对数据组/ms.

4 结束语

通过对MMS和DriveBus两个通信协议在铜带轧机改造中的应用介绍，有理由相信，网络技术应用在生产实践上可带来效率的提高和效益的增加.

计算机网络技术及在实践中的应用的论文三：

建设智能电网已然成为当下我国乃至世界各国发展电力输送的一个必然趋势。由于智能电网具有稳定的电力输送框架基础，拥有基于通信网络和计算机系统平台来达到对发电、储电、变电、输电、配电、用电和相关调度等多个方面智能控制的一套完整系统。在实现以上操作过程中，我们利用其完全智能化的系统作业即可以通融电力行业和通信行业之间的业务，由始至终，不管是哪一阶段的实现都离不开通信网络技术的辅助作用;由此可见，通信网络技术在智能电网中的应用是至为重要的。

1 智能电网的发展背景

(1)我国电网的规划及建设无不在大电量消耗和电网建设费用高的压力之下完成，实际上对我国电网建设是否合理的问题上一直以来都会听到一些不同的声音，所面临的考验可想而知。

(2)电网的运行在直接应对供电用户的用电安全要求必然会很高，不管是在电网建设阶段还是后期的运行维护阶段都应该对电网设备的运行状况了如指掌，如电网设备的当前运行状况、维修程度以及更换相关零配件的最佳时机等等。

(3)有关电网设备维修质量和相关电力作业费用是否合理也是一方面问题。

(4)电网建设会涉及电力营销，电力需求管理的服务水平、电力成本回收率和窃电行为造成损失都应及时得到收集和掌握。利用所收集电网的各种数据信息来作为电网和电力设备的建设投资指导，电力设备可在趋近于设备最大电容量或实际运行能力的前提下运作，可充分发挥电力设备的运作潜力。利用电网的即时重构及优化运作的方式，将电力设备能够在其自身可允许的实际电力容量范围内良性运行，以保证电力设备使用年限的达标。同时，充分采集电力设备的即时数据信息，确保设备在运作过程停电时间最少，对需求侧管理的力度进一步提升，保证实现基本的经济效益和社会效益，从而为合理的电网投资建设提供有效的决策依据。

为满足当先社会生产力的需要，智能电网的形成和发展将进一步拓展了在系统设计方面自动化监视功能，强化了基础数据信息的采集程序和整合程序;这也有助于系统对电网业务的深入分析与优化，逐步发展电网系统的智能化、自动化水平。如图1智能电网概念图所示我国电力系统呈现的网络功能构架，也是实现社会发展需要提高生产力水平的重要保障。

图1 智能电网概念图

通常意义上讲，我国智能电网系统主要被分为五个层面，即电网数据信息采集、数据信息传输、数据信息集成系统分析及优化、数据信息展现。

电网数据信息采集：即时数据信息是提供智能电网的重要依据，其内容一般包含三个方面，即电网的运作数据信息、电力设备的运作状态数据信息和用电客户的计量数据信息。我国在电力这一行业中，企业关于电网数据信息采集工作的侧重点依然在于电网的运作数据信息。如图2所示，我们只有着手于加强各阶段对智能电网的建设工作，将整个电网的可视化水平提高，并为智能化进程夯实基础。

图2 通信网络技术优化方案

数据信息传输：标准开放化的数字通信网络可保障用电客户的计量、电力设备状态数据信息和电网数据的安全传输。

数据信息集成系统分析及优化、数据信息展现：智能电网的数据信息集成系统分析及优化和数据信息的展现过程主要在于对计算机信息网络技术的应用。利用前期采集和通信网络传送来的数据信息作为电力规划与设计、电力系统运作和投资资产的方案优化提供更为科学的决策依据。电网的设计优化可利用对用电客户在负荷模式之下进行分析，而清晰地确定哪条负荷线路超载而需要改造;同时利用电力设备的寿命周期性分析，得到的结果可针对电网的检修计划方案进行优化，又可掌握每一位用电客户在负荷模式下能够采集的详细数据信息，来提升三相负荷的平衡性，而降低了电力输送对网络系统的损耗。

2 智能电网中的通信需求

传统的通信网络工程主要特征表现为具有区域性的网络体系，且如果在宽带不足的条件下不会具备对整个电网系统即时数据的实时监视功能。本文所讨论的通信网络技术在智能电网中的应用是现代电网对通信网络技术要求的不断提升，分析其具体表现有以下几点：(1)要求SCADA系统的数据信息传输效率高;(2)对于用电监测和计量的设备实现更高等级的自动化;(3)系统数据信息传输的通信宽带要求高;(4)要求电网系统运作拥有高标准可执行的通信规约;(5)要求电网系统运作拥有可拓展的监测程序。

通信网络技术的发展是以高新计算机技术应用作为基石，同时期电网技术在智能电网中应用数据的处理能力得到了进一步的提高，Internet网络和ICP/IP网络协议的广泛推广与应用致使每一位电力用户在不同地点和位置都可方便对各类信息进行查询。

3 通信网络技术在智能电网中的应用

通信网络技术在智能电网中应用的首要任务是以配电网的自动化为先手，在主要电网路中可依托于现有的SDH网络和综合性较强的数据信息网做数据信息的接入工作，而就我国当下配电网自动化的内容仍然存在大片空白，下文以配电网络中通信网络技术在智能电网中的应用展开介绍。

(1)骨干层。采用工业级以太网交换机构成冗余光纤环形网络结构，用光纤链路连成环状拓扑结构。此结构充分利用了工业冗余环网结构的优点，当链路发生故障时网络传输的恢复时间被控制在50毫秒以内。而如果用普通民用以太网交换机构造链路冗余网络，其恢复时间长达30秒以上，显然无法满足数据传输不间断的要求，这也是工业以太网交换机比较明显的优势。 此环形拓扑结构便于工程扩充和维护，安全性能高。采用网络监控软件对网络控制器进行网络实时监控，同时和电网测控系统进行有机协调，保证互不影响。此外，信息通信网的骨干层，还可采用同步数字体系、波分复用(Wavelength Division Multiplexing，WDM)、光传送网(Optical Transport Network，OTN)、多业务传送平台(Multi-Service Transfer Platform，MSTP)、分组传送网(Packe tTransport Network，PTN)等多种信息传送技术。另外，无线通信方式(如微波和卫星)也是组建信息通信网骨干层的补充技术。

(2)接入层。两种情况。第一种情况是测控点数据量较多、且距离光纤网络较近的区域，推荐采用工业以太网交换机配光缆构成环形网络结构。此结构具有与骨干层结构一样特点，当链路发生故障时，通信网络传输的恢时间被控制在50毫秒之内。第二种情况则是测控点及数据量较少、且跟离光纤网络较远的区域，推荐采用数字工业级配载波设备构成树型或链型网络结构。此结构充分利用了载波通信系统的优点，使用现有电缆资源作为通信介质;地埋电缆和架空电缆均适用选择不同的耦合设备。载波通信通道建立时间小于300毫秒，电缆干扰的情况有四个频点可供通信设备选用，设备端接受灵敏度可达-70dB，并可在无中继的情况下传输5km。载波设备有多种通信接口可供选择，如RS232、RS485等接口，方便级联进上层网络。

此外，信息通信网的接入层是相对于骨干层而言的，处于整体网络接入的位置。接入层类似于人体的外围神经组织，也可以理解为神经末梢，它将所收集的信息通过骨干层网络传送到对端。接入层按照传输介质不同，可分为有线接入和无线接入两种方式，彼此之间相互补充。在智能电网中，有线接入还包括无源光网络(Passive Optical Network，PON)、电力线载波等，无线接入则包括TD-SCDMA、WCDMA、CDMA2000、WiMAX、Wi-Fi、ZigBee等。

智能电网建设必以安全可靠的通信网络作为基础，需选择安全可靠的设备来组网。世界各国在配电网中的工业设备中往往采用以太网+TCP/IP协议作为其通信与控制的标准。一般来看，以太网+TCP/IP协议在工业控制网络中主要是为负责不同厂站网络区段之间关键自动化设备的联系，安全性和可靠性要求较高。

4 结语

我国将全国电网建设的目标制定为：实现信息化、数字化、自动化和互动化的智能电网络，国家及地方电力部门都将以此分为不同阶段进行推进化建设和发展。在整个建设与发展过程中，通信网络技术在智能电网中的作用至关重要，我们也期待在未来有关国家电网建设工作对于通信网络技术的应用更为广阔和延伸。