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现场总线复习_期末复习2013

现场总线复习_期末复习2013
现场总线复习_期末复习2013

现有各种总线及标准不下二百种,其中P ROFIBUS现场总线、FF现场总线、LONWORKS现场总线、CANBUS现场总线等是具有一定影响和已占有一定市场份额的总线。

PROFIBUS—DP是一种高速低成本、通信,用于设备级控制系统和分散I/O_的通信,可取代24VPC或4-20mA信号传输。

PROFIBUS—DP系统可包括一级OP主站(DPMI)、二级DP主站(DPMI)、DP从站_三种不同设备。

PROFIBUS支持总线型、星型_和树型三种网络拓朴结构。

PROFIBUS协议结构是以ISOOSI国际标准为参考模型,该模型共有七层,PROFIBUS—DP定义了其中的第一,二层和用户接口。

工厂自动化网络的分层结构为工厂管理层、车间监控层和现场设备三个层次。PROFIBUS-DP、PROFIBUS-PA和PROFIBUS-FMS是PROFIBUS提供的三种数据传输类型。

PROFIBUS—DP允许构成单主站或多主站系统,在同一总线上最多可连接126个站点。单主站系统总线运行阶段, 总线上只有1个活动主站, 多主站系统总线运行阶段,总线上有多个主站。

RS—485传输是PROFIBUS最常用的一种传输技术,常称为H2,采用的电缆是屏蔽双绞铜线。

PROFIBUS—DP系统行为有停止、清除、运行三种状态。

STEP7中块的类型有:组织块OB,功能块FC,功能块FB,背景数据块,共享数据块,以及系统功能和系统模块。

STEP7中的数据类型分为三类:基本数据类型,复杂数据类型和参数数据类型。PROFINET由PROFIBUS国际组织推出,是新一代基于工业以太网技术自动化总线标准。PROFINET主要有两种应用方式:PROFINET I/O适合模块化分布式的应用;CBA 适合分布式智能站点之间通信的应用。

OBT只适合连接1个无光纤接口的PROFIBUS站点到集成光纤接口的光纤网上,OBT 是一个PROFIBUS的网络元件,在网段里也是一个地址。

一个S7-300站最多可以有1个主机架和3个扩机架。

西门子PLC有三种类型的启动模式:暖启动,热启动和冷启动。

FC和FB的临时变量存储在系统的本地数据堆栈,当FC和FB调用完毕后,这些变量空间就会释放,因此临时变量仅在FC和FB调用期间有效。

有多种电源模块可以为S7-300 PLC和需要24V直流的传感器/执行器供电,如:

PS305电源模块是直流供电,PS307电源模块是交流供电

每个数字量模块的地址寄存器自动按4个字分配,不管实际的I/O点数是否与之相同。PROFINET支持下列三种通信方式:NRT,RT,IRT。

PROFIBUS总线每个段上最多可接多少个站(C)。

A.16 B.32

C.126 D.127

一类主站典型的是(B)。

A.编程器B.中央控制器

C.执行器D.驱动器

主站发送锁定命令后,将(B)锁定在当前状态下。

A.从站的输出数据B.从站的输入数据

C.主站的输出数据D.主站的输入数据

PROFIBUS-DP总线两端有(D)。

A.串联的RC元件B.并联的RC元件

C.无源的总线终端电阻D.有源的总线终端电阻PROFIBUS-FMS用了OSI模型中的(D)。

A.第一、二、七层B.第二、三、七层

C.第一、二、六层D.第一、二层和用户接口PROFIBUS(D)网络拓朴结构。

A.只支持总线型B.只支持树型

C.只支持星型D.三种都支持PROFIBUS-DP采用(C)诊断。

A.一级B.二级

C.三级D.四级

现场总线PROFIBUS决定数据通信的是(C)。

A.智能从站B.DP从站

C.主站D.中继器

PROFIBUS-DP总线站地址最大可为(C)。

A.16 B.32

C.126 D.127

PROFIBUS-FMS用了OSI模型中的(D)。

A.第一、二、七层B.第二、三、七层

C.第一、二、六层D.第一、二层和用户接口PROFIBUS总线可用(C)组态配置。

A.WebAcesse B.Windows

C.STEP7 D.WORD

主站发送同步命令后,将所编址的(B)锁定在当前状态下。

A.从站的输出数据B.从站的输入数据

C.主站的输出数据D.主站的输入数据

MBP的数据传输采用(C)编码。

A.十进制B.十六进制

C.NRZ(不归零)D.曼彻斯特

PROFIBUS-DP采用(C)诊断。

A.一级B.二级

C.三级D.四级

下面哪个说法不对(B )。

A.中继器为信号放大器B.中继器可实现星型总线结构C.中继器占用总线地址D.中继器是总线负载

一类主站典型的是(B)。

A.编程器B.中央控制器

C.执行器D.驱动器

PROFIBUS-DP总线站地址最大可为( C)。

A.16 B.32

C.126D.127

PROFIBUS-DP用了OSI模型中的(D)。

A.第一、二、七层B.第二、三、七层

C.第一、二、六层D.第一、二层和用户接口

一个多主系统中,下面哪个说法正确(B)。

A.主站与从站之间采用令牌方式B.主站之间采用令牌方式

C.主站按降序组成令牌环D.主站随时可与从站通信主站发送同步命令后,将所编址的(B)锁定在当前状态下。

A.从站的输出数据B.从站的输入数据

C.主站的输出数据D.主站的输入数据

MBP的数据传输采用(C)编码。

A.十进制B.十六进制

C.NRZ(不归零)D.曼彻斯特

下面哪个说法不对(B)。

A.中继器为信号放大器B.中继器可实现星型总线结构

C.中继器占用总线地址D.中继器是总线负载

每个数字量模块的地址寄存器自动按(4)

PROFIBUS-DP总线两端有(有源的总线终端电阻)

局部符号可以在(对其进行定义的块)

PROFINET是基于(工业以太网技术)的自动化总线标准。

一个S7-300站最多可以有一个主机架和(3)扩展机架。

利用OLM模块(支持总线型,星型,冗余环型)网络拓扑结构。

在一条总线上的设备比经过网桥或路由的设备具有(更好的)实时性。RS485的

数据传输采用(NRZ(不归零))编码。

FB有静态变量存储在(背景数据块)中。

西门子PLC有三种类型的启动模式,但S7-300CPU不具有(热启动)。

名词解释

1、一类DP主站:一类DP主站是中央控制器,它在预定的信息周期内与分散的站(如DP

从站)交换信息。典型的DPM1如PLC或PC。

2、PROFIBUS-PA:专为过程自动化设计,可使传感器和执行机构联在一根总线

上,并有本征安全规范。

3、现场设备层:

4、现场总线:现场总线是安装在生产过程区域的现场设备/仪表与控制室内的自动控制装

置/系统之间的一种串行、数字式、多点通信的数据总线。

5、电子设备数据文件(GSD):为了将不同厂家生产的PROFIBUS产品集成在一起,生

产厂家必须以GSD文件(电子设备数据库文件)方式提供这些产品的功能参数(如I/O 点数、诊断信息、波特率、时间监视等)。标准的GSD数据将通信扩大到操作员控制级。

使用根据GSD文件所作的组态工具可将不同厂商生产的设备集成在同一总线系统中。6、PROFIBUS-DP:是一种高速低成本通信,用于设备级控制系统与分散式I/O

的通信。使用PROFIBUS-DP可取代办24VDC或4-20mA信号传输。

7、二类DP主站:二类DP主站是编程器、组态设备或操作面板,在DP系统组态操作时使

用,完成系统操作和监视目的。

8、PROFIBUS-FMS用于车间级监控网络,是一个令牌结构、实时多主网络。

9、系统实时性:所谓系统的实时性是指现场设备之间,在最坏情况下完成一次数据交换,系统所能保证的最小时间。简单地说就是现场设备的通信数据更新速度。

10、现场设备层:主要功能是连接现场设备,如分散I/O、传感器、驱动器、执行机构、开

关设备等完成现场设备控制及设备间连锁控制;如一台加工设备控制、一条装陪配输送线或一条生产线上现场设备之间的连锁控制。主站(PLC、PC机或其他控制器)负责总线通信管理及所有从站的通信。总线上所有设备生产工艺控制程序储存在主站中,并由主站执行。

11、FROFINET:是基于internet 的网络总线结构,通过internet 的网络实现数据联接。

12、现场总线:现场总线是安装在生产过程区域的现场设备/仪表与控制室内的自动控制装置/系统之间的一种串行、数字式、多点通信的数据总线。

13、段耦合器:可以连接不同类型的网络类型。如:使用Profibus-DP/PA的段耦合器进行Profibus-DP和PA的转换。

14、链接器:可以做不同类型的网络类型的数据转换,如:IE/PB 链接器可作为独立组件通过实时通信(RT) 在工业以太网和PROFIBUS 之间形成平滑

过渡,并将现有PROFIBUS 设备连接到PROFINET 应用中。

15、电子设备数据文件(GSD):为了将不同厂家生产的PROFIBUS产品集成在一起,生产厂家必须以GSD文件(电子设备数据库文件)方式提供这些产品的功能参数(如I/O点数、诊断信息、波特率、时间监视等)。标准的GSD数据将通信扩大到操作员控制级。使用根据GSD文件所作的组态工具可将不同厂商生产的设备集成在同一总线系统中。

16、简述PROFIBUS——DP的同步模式

答:主站发送同步命令后,所选的从站进入同步模式。在这种模式中,所编址的从站输出数据锁定在当前状态下。在这之后的用户数据传输周期中,从站存储接收到输出的数据,但它的输出状态保持不变;当接收到下一同步命令时,所存储的输出数据才发送到外围设备上。用户可通过非同步命令退出同步模式。

17、简述影响系统实时性因数

答:(1) 现场总线数据传输速率高具有更好的实时性。

(2) 数据传输量小系统具有更好的实时性

(3) 从站数目少系统具有更好的实时性

(4) 主站数据处理速度快使系统具有更好的实时性。

(5) 单机控制I/O方式,比现场总线方式要有更好的实时性。

(6) 在一条总线上的设备比经过网桥或路由的设备具有更好的实时性。

(7) 有时主站应用程序的大小、计算复杂程度也影响系统响应时间,这与主站设计原理有关。

18、简述行规定义的作用

答:使用行规可使不同厂商所生产的不同设备互换使用,而工厂操作人员毋须关心两者之间的差异,因为与应用有关的参数含义在行规中均作了精确的规定说明。

19、简述功能FC和功能块FB的区别

答:FB 由静态类型而FC没有,与临时变量不同静态变量储存在FB的背景DB 中当FB 调用完毕后,静态变量的数据仍然有效,FC还有一个返回值变量,用于返回调用的结果。

20、简述STEP7中全局符号和局部符号的区别

答:全局符号是在整个用户程序范围内有效的符号,局部符号是仅仅作用在一个块内部的符号。

21、PROFIBUS—PA:专为过程自动化设计,可使传感器和执行机构联在一根总线上,并有本征安全规范。

22、PROFIBUS-FMS:用于车间级监控网络,是一个令牌结构、实时多主网络。

23、简述PROFLBUS—DP的锁定模式?

答:锁定控制命令使得编址的从站进入锁定模式。锁定模式将从站的输入数据锁定在当前状态下,直到主站发送下一个锁定命令时才可以更新。用户可以通过非锁定命令退出锁定模式。

24、PROFIBUS控制系统的主要优点?

答:与其它现场总线系统相比,PROFIBUS的最大优点在于具有稳定的国际标准EN50170作保证,并经实际应用验证具有普遍性。目前已应用的领域包括加工制造、过程控制和楼宇自动化等。PROFIBUS开放性和不依赖于厂商的通信的设想,已在10多万成功应用中得以实现。市场调查确认,在德国和欧洲市场中PROFIBUS占开放性工业现场总线系统的市场份额超过40%。 PROFIBUS有国际著名自动化技术装备的生产厂商支持,它们都具有各自的技术优势并能提供广泛的优质新产品和技术服务。

综合题::

1、用PROFUBUS构成自动化控制系统时应考虑哪些问题?

答:当我们面对一个实际应用问题,希望应用现场总线技术构成一个系统时,可遵循以下步骤,逐一思考以下几个问题并给出答案或作出选择,最终即可得到一个应用现场总线技术的实际问题的解决方案。

2、项目是否适于使用现场总线技术,可着重考虑以下几个问题:

(1) 现场被控设备是否分散?

这是决定使用现场总线技术的关键。现场总线技术适合于分散的、具有通信接口的现场受控设备的系统。现场总线的技术优势是节省了大量现场布线成本,使系统故障易于诊断与维护。对于具有集中I/O的单机控制系统,现场总线技术没有明显优势。当然,有些单机控制,在设备上很难留出空间布置大量的I/O走线,也可考虑使用总线技术。

(2) 系统对底层设备有信息集成要求?

现场总线技术适合对数据集成有较高要求的系统。如需要建立车间监控系统、如建立全厂的CIMS系统。在底层使用现场总线技术可将大量丰富的设备及生产数据集成到管理层,为实现全厂的信息系统提供重要的底层数据。

(3) 系统对底层设备有较高的远程诊断、故障报警及参数化要求?

现场总线技术适合要求有远程操作及监控的系统。

3、传统的现场级与车间级控制系统和基于现场总线的现场级与车间级控制系统有什么不同,并画图说明?

答:传统的现场级自动化监控系统采用一对一连线的、4-20mA/24VDC信号,信息量有限,难以实现设备之间及系统与外界之间的信息交换,使自控系统成为工厂中的"信息孤岛",严重制约了企业信息集成及企业综合自动化的实现。

基于现场总线的自动化监控系统采用计算机数字化通信技术,使自控系统与设备加入工厂信息网络,构成企业信息网络底层,使企业信息沟通的覆盖范围一直延伸到生产现场。在CIMS 系统中,现场总线是工厂计算机网络到现场级设备的延伸,是支撑现场级与车间级信息集成的技术基础。

传统的现场级与车间级自动化监控及信息集成系统

基于现场总线的现场级与车间级自动化监控及信息集成系统

4、PRFIBUS基本特性

PROFIBUS协议结构是根据ISO7498国际准,以开放式系统互联网络(Open System Interconnection-SIO)作为参考模型的。

(1) PROFIBUS-DP:定义了第一、二层和用户接口。第三到七层未加描述。用户接口规定了用户及系统以及不同设备可调用的应用功能,并详细说明了各种不同PROFIBUS-DP设备的设备行为。

(2) PROFIBUS-FMS:定义了第一、二、七层,应用层包括现场总线信息规范(Fieldbus Message

Specification-FMS)和低层接口(Lower Layer Interface-LLI)。FMS包括了应用协议并向用户提供了可广泛选用的强有力的通信服务。LLI协调不同的通信关系并提供不依赖设备的第二层访问接口。

(3) PROFIBUS-PA:PA的数据传输采用扩展的PROFIBUS-DP协议。另外,PA还描述了现场设备行为的PA 行规。根据IEC1158-2标准,PA的传输技术可确保其本征安全性,而且可通过总线给现场设备供电。使用连接器可在DP上扩展PA网络。

6、PROFIBUS提供了三种数据传输类型:

· 用于DP和FMS的RS485传输。· 用于PA的IEC1158-2传输。· 光纤

5、用于DP/FMS的RS485传输技术:

由于DP与FMS系统使用了同样的传输技术和统一的总线访问协议,因而,这两套系统可在同一根电缆上同时操作。RS-485传输是PROFIBUS最常用的一种传输技术。这种技术通常称之为H2。采用的电缆是屏蔽双绞铜线。

RS-485传输技术基本特征:

· 网络拓扑:线性总线,两端有有源的总线终端电阻。

· 传输速率:9.6K bit/s~12M bit/s

· 介质:屏蔽双绞电缆,也可取消屏蔽,取决于环境条件(EMC)。

· 站点数:每分段32个站(不带中继),可多到127个站(带中继)。

· 插头连接:最好使用9针D型插头。

6、RS-485传输设备安装要点:

(1) 全部设备均与总线连接。

(2) 每个分段上最多可接32个站(主站或从站)。

(3) 每段的头和尾各有一个总线终端电阻,确保操作运行不发生误差。两个总线终端电阻必须永远有电源。

(4) 当分段站超过32个时,必须使用中继器用以连接各总线段。串联的中继器一般不超过3个。

现场总线--期末考试

一、填空题(每小题2分,共20分,每小题全答对得2分,答错一个空本小题不得分) 三、选择题(每小题2分,共20分,答对得2分,答错不得分) 1. 参照ISO/OSI标准模型,CAN!信模型包括物理层和数据链路层两层。 2. 通信系统是传递信息所需的一切技术设备的总和。它一般由信息源和信息接收者,发送设备、 接收设备和传输媒介几部分组成。 3. 在Profibus中,SFC14用于数据解包,而 SFC15用于数据打包。 4. 工业自动化网络控制系统不单单是一个完成数据传输的通信系统,还是一个借助网络___________ 功能的自控系统。 5. 光纤分为单模和多模两种类型,其传输原理都是基于光的全反射。 6. 幅值键控、频移键控和相移键控是模拟数据编码的三种方式。 7. 采用高低电平的矩形脉冲信号来表达数据的0、1状态的编码方式称为数字数据编码。 8. 按照地理分布距离和覆盖范围来看,计算机网络可以分为广域网、城域网和局域网。 9. PROFIBUS的总线存取控制机制是主站之间采用令牌总线机制,主站与从站之间采用主从机 制。 10. 同步是数据传输中必须要解决的重要问题,在报文帧的传送过程中有三种同步方式: 位同步、字同步和帧同步。 二、判断题(每小题2分,共20分,答对得2分,答错不得分) 1. 在CAN总线中,发出报文的节点称为报文发送器,如果总线不处于空闲状态,一个不是报文 发送器的接点称为接收器。(V ) 2. 全双工通信与半双工通信都可以实现数据的接收与发送,但是,在同一时间点,半双工通信只 能实现数据的收或发功能。(V ) 3. 现场总线之所以具有较高的测控性能,一是得益于仪表的智能化,二是得益于设备的通信化。 (V ) 4. CSMA/CD在发送之前要先侦听线路有无数据在发送,以后在数据发送过程中就不需要判断有 无冲突存在了。() 5. FTT-CAN采用柔性时间触发协议,最大特点是能根据需求在线修改网络策略,调整通信参数, 添加新报文等。(V ) 6. ISO/OSI的7层参考模型中的物理层主要是处理机械的、电气的和过程的接口,以及物理层下 的物理传输介质等问题。(V ) 7. 在信道容量一定时,带宽与信噪比之间可以相互弥补。(V ) 8. 同轴电缆按阻抗可以分为两种,5 0欧姆的同轴电缆也成为宽带同轴电缆。 () 9. EtherNet/IP提供“隐式”和“显式”方式对网络设备中的数据进行访问和控制。 (V ) 10. CAN总线采用非破坏性总线仲裁技术,本质上属于以事件触发的通信方式,具有某种程度的非 确定性。(V )

现场总线控制网络与网络集成------------

现场总线控制网络与网络集成 文章介绍了现场总线技术在工控系统中应用的特点及现场总线条件下控制网络的分层结构,同时探讨了控制网络间及控制网络与信息网络集成的问题。 计算机与通信技术结合产生了计算机网络后,企业管理部门间通信都以网络为中介,实现了信息与资源共享。同时,信息技术的发展也引起了自动化结构的变革,逐步形成以网络集成自动化系统为基础的企业信息系统。Fieldbus(现场总线)就是顺应这一形势发展起来的新技术,它是计算机网络与控制系统结合的必然产物,它的出现标志着工业控制领域又一个新时代的开始。 现场总线是对DCS(集散控制系统)的拓展,突破了DCS相对封闭的限制,它将测控任务分散到现场设备中,上位计算机只负责监控以及一些复杂的优化和先进控制的功能。现场总线是工厂底层信息及数据传递的主体,在整个工厂的控制网络中,现场总线处于重要的基础地位。自80年代末以来,国外相继出现了一些有影响的现场总线标准,如:基金会现场总线(FF,Foundation Fieldbas)、lonWork总线、 Profibus、CAN控制局域网等,它们大都是在各公司标准的基础上逐渐形成的,在今后一段时期内,会出现几种现场总线标准共存的局面。现在一个统一的现场总线通信协议的国际标准已经形成,真正的开放互连系统,是大势所趋。 1现场总线控制系统的特点 现场总线系统(FCS)与传统的集散控制系统 (DCS)相比,有以下特点: 1.1总线式结构 一对传输线(总线)挂接多台现场设备,双向传输多个数字信号。这种结构比一对一的单向模拟信号传送结构布线简单,安装费用低,维护简便。 1.2开放互操作性 现场总线采用统一的协议标准,是开放式的互联网络,对用户是透明的,在传统的DCS中,不同厂家的设备是不能相互访问的。而FCS采用统一的标准,不同厂家的网络产品可以方便地接入同一网络,集成在同一控制系统中进行互操作,因此简化了系统集成。 1.3彻底的分散控制 场总线将控制功能下放到作为网络节点的现场智能仪表和设备中,做到彻底的分散控制,提高了系统的灵活性、自治性和安全可靠性,减轻了控制站 CPU 的计算负担。 1.4信息综合、组态灵活 通过数字化传输现场数据,FCS能获取现场仪表的各种状态、诊断信息,实现实时的系统监控和管理。此外,FCS引入了功能块的概念,通过统一的组态方法,使系统组态简单灵活,不同现场设备中的功能块可以构成完整的控制回路。1.5多种传输媒介和拓扑结构 FCS由于采用数字通讯方式,因此可用多种传输介质进行通信。根据控制系统中节点的空间分布情况,可应用多种网络拓扑结构。这种传输介质和网络拓扑结构的多样性给自动化系统的施工带来了极大的方便,据统计,FCS与传统DCS 的主从结构相比,只计算布线工程一项即可节省40%的经费。

现场总线复习资料电子版

现场总线复习资料2015-6 考试形式:闭卷带2B铅笔与橡皮 题型:选择题、填空题简答题 一、选择题 1. 在ISO通信模型中,用于定义如何开始、控制和结束一个会话的是(B) A 应用层 B 会话层 C表示层D网络层 2. MPI网络通过加中继器最大通信距离可扩展到(C.)。 A. 2100m B. 5100m C. 9100m D. 12100m 3. S7-300的MPI全局数据包通信方式中,全局数据包的最大长度为(C.)。 A. 76B B. 128B C. 22B D. 54B 4. 在S7基本通信的单边通信方式中,CPU要调用(B) A. “GET”、” PUT” B. “X_GET”、”X_PUT” C. “I_GET”、” I_PUT” D. “U_GET”、”U_PUT” 5. 下列哪种现场设备不能使用PROFIBUS-PA总线技术通信(D) A 启动执行器 B 电磁阀 C 测量变送器 D 电动机 6. 下列那种协议或通信技术不属于PROFIBUS总线技术(D) A DP B PA C FMS D PROFINET 7. 每个DP系统均由不同类型的设备组成,这些设备分为不包括哪一类(D) A 1类DP主站 B 2类DP主站 C 从站 D 3类DP主站 8. CP1613是带有微处理器的(B.)以太网卡。 A. PS2 B. PCI C. USB D. IDE 9.下列哪一型号的网络交换机不具备网络管理功能?( A) A. SCALANCE X100 B. SCALANCE X200IRT C. SCALANCE X300 D. SCALANCE X400 10.下列通信接口中不属于串行通信接口的是(C) A. RS-232C接口 B. RS-485接口 C. PROFIBUS接口 D. 20mA TTY接口 11. 下列选项中,哪个不属于全集成自动化的三个统一性(C) A 统一的数据管理 B 统一的通信 C 统一的系统设计 D 统一的组态和编程 12. 在S7基本通信的双边通信方式中,CPU要调用(A)功能块。 A. “X_SEND”、” X_RCV” B. “USEND”、”URCV” C. “AG_SEND”、” AG_RCV” D. “BSEND”、”BRCV” 13. S7基本通信方式可以传输的最大用户数据量为(D.)。 A. 22B B. 54B C. 64B D. 76B

DCS与现场总线技术复习提纲

仅供参考,如有错误,及时修正 一、填空、名词解释、问答题 1、世界上第一台DCS系统。DCS的设计思想 答:Honeywell的TDC-2000。设计思想:集中管理,分散控制 2、DCS的硬件主要包括哪几种设备? 答:CPU、电源卡件、数据库转发卡、I/O卡件、通讯电缆、机柜机笼等机械结构等。 3、4C技术 答:Computer, Communication, Control, CRT显示技术 4、模拟量输入模块的技术指标主要包括? 答: 指标一:1、精度;2、分辨率;3、稳定度;4、温度漂移 指标二:1、输入阻抗;2、电气隔离;3、抗干扰能力;4、采样率; 5、阶跃响应指标; 6、建立时间。 5、DCS的体系结构包括哪几层?在哪里?有什么?各层的基本功能? 答: 生产现场: 包括各种装置(仪表,变送器等)与控制计算机相连,对系统实施控制检测,接受上层的控制信息,向上层传递采集的数据。 现场控制层: 这一层主要由现场控制站(控制计算机)构成。主要完成控制功能,实现与现场构成闭环回路,向工业现场发出控制指令,向监控层传输采集到的数据。 生产监控层: 这一层主要有监控计算机,操作站,工程师站。实施综合监视过程各站所有信息集中显示操作,控制回路组态和参数修改和优化等功能。 生产管理层: 该层居于中央计算机之上并与办公自动化连接,负责全厂总体协调管理经营管理人事管理等 6、在DCS中应用较多的网络拓扑结构有哪四种?各自的特点?(P140)

7、IEC61131-3软件模型规定DCS/PLC使用哪五种编程语言 答:指令表、结构化文本、梯形图、功能块图、顺序功能图 8、DCS的主控制器的容量 答:主控制器容量指主控制器可以挂接的1/0数量和可装载的程序容量。 9、控制层软件、监督控制软件及组态软件分别安装和运行在DCS的什么硬件设备上?各完成什么功能? 答:控制层软件: 安装和运行在现场控制站。主要完成各种控制功能包括回路控制,逻辑控制,顺序控制以及这些控制所必须针对现场设备连接的I/O处理。 监控软件: 安装运行于操作员站或工程师站上的软件主要完成操作人员所发出的各个命令的执行,图形与画面的显示,报警信息的显示处理,对现场各类检测数据采集的集中处理。 组态软件: 安装在工程师站中,主要完成系统的控制层软件和监控软件的组态功能。 10、操作站/工程师站的基本功能 答:

现场总线与网络技术

现场总线与网络技术 ?作者: ?出处: ?阅读: ?发布时间:2008-7-18 14:42:54 ?供稿: 关键词:现场总线 PB-M网桥电力系统 1 引言 PROFIBUS是一种国际化、开放式、不依赖于设备生产商的现场总线标准。广泛适用于制造业自动化、流程工业自动化和楼宇、交通、电力等其他领域自动化。PROFIBUS由三个兼容部分组成,即PROFIBUS-DP(Decentralized Periphery)、PROFIBUS-PA(Process Automation)、PROFIBUS-FMS(Fieldbus Message Specification)。其中PROFIBUS-DP是一种高速低成本用于设备级控制系统与分散式I/O通信的一种总线。其传输介质为双绞屏蔽线,波特率从9600bps 到12Mbps。使用PROFIBUS-DP可取代24VDC或4-20mA信号传输。 Modbus目前是工业领域全球最流行的协议之一。此协议支持传统的带RS-232、RS-422、RS-485和以太网接口的设备。许多工业设备,包括PLC、DCS、智能仪表等都在使用Modbus协议作为它们之间的通讯标准。有了它,不同厂商生产的控制设备可以连成工业网络,进行集中监控。 作者在设计某电力自动控制系统时,需要将许继公司生产的继电保护装置的参数读取到Siemens公司的S7-400 PLC中,并集成到SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)监控系统中,参与实际的连锁控制。继电保护装置提供RS-485通讯接口,其通讯协议为Modbus RTU(Remote Terminal Unit)协议。为了实现Modbus RTU协议到PROFIBUS协议的转换,本设计将西门子PLC S7-400作PROFIBUS主站,利用北京鼎实公司生产的Profibus-Modbus网桥(以下简称PB-M网桥)和Modbus从站通讯,然后通过PLC中的工业以太网模块、现场总线模块连接到企业SCADA系统中,使二者得到完美的结合。 表1 遥信信息点通讯的数据

现场总线考试复习资料

现场总线考试复习资料计算机科学学院 第二章现场总线与工业控制网络技术基础 1.数据概念 信息是指有用的知识或消息,网络通信的目的就是为了交换信息。数据是信息的表达方式,可以是数字,文字,声音,图像和图形等。信号时数据在传输过程中的电磁波表达形式 2.模拟信号和数字信号 模拟信号是指信号的因变量对时间的取值是连续变化的信号。数字信号是指信号的因变量不随时间连续变化的信号通常表现为离散的脉冲形式。 3.通信方式有几种?串行通信,并行通信 4.通信系统由哪几部分组成?各自具有什么功能? 通信系统是传递信息所需的一切技术设备的总和。它一般由信息源和信息接收者,发送、接收设备,传输媒介几部分组成。 信息源和接收者是信息的产生者和使用者 发送设备的基本功能是将信息源和传输媒介匹配起来,即将信息源产生的消息信号经过编码,并变换为便于传送的信号形式,送往传输媒介。 传输介质指发送设备到接收设备之间信号传递所经媒介。它可以是无线的,也可以是有线的(包括光纤)。有线和无线均有多种传输媒介,如电磁波、红外线为无线传输介质,各种电缆、光缆、双绞线等为有线传输介质。 接收设备的基本功能是完成发送设备的反变换,即进行解调、译码、解密等。它的任务是从带有干扰的信号中正确恢复出原始信息来,对于多路复用信号,还包括解除多路复用,实现正确分路。 5.通信方式按照信息的传输方向分为哪几种? 单工 (simplex)方式;半双工(Half duplex)方式;全双工 (Full duplex)方式 6.通信的传输模式分为哪几种? 基带传输载波(带)传输宽带传输异步转移模式ATM 7.在载带传输中有哪几种常用的数据表示方法? 调幅方式、调频方式、调幅方式 8.在数据通讯系统中,通常采用哪几种数据交换方式? 线路交换方式报文交换方式报文分组交换方式 9.比较通信系统中的几种拓扑结构。 星型结构:在星形拓扑中,每个站通过点-点连接到中央节点,任何两站之间通信都通过中央节点进行。中央节点的结构显得比较复杂,对其要求较高。 环型结构:通过中继器进行点-点连接,构成一个封闭的环路。中继器接收前驱站发来的数据,发往后继站。链路是单向的,工作站需有较复杂的网路处理功能。 总线型结构:在总线拓扑中,传输介质是一条总线,工作站通过相应硬件接口接至总线上。一个站发送数据,所有其它站都能接收。 10. 介质访问控制方式主要有哪两种?说明各自的含义。 1.CSMA/CD(载波监听多路访问/冲突检测) 。载波监听CSMA的控制方案是先听再讲。一个站要发送,首先需监听总线,以决定介质上是否存在其他站的发送信号。如果介质是空闲的,则可以发送。如果介质是忙的,则等待一定间隔后重试。 2.令牌访问控制方式。令牌方式是一种按一定顺序在各站点传递令牌(Token)的方法。谁得到令牌,谁才有发报权。 11.什么样的现场设备可以作为现场控制网络节点?举出几个例子。 具有计算与通信能力的测量控制设备可以作为现场控制网络节点。例如限位开关、感应开关等各类开关;条形码阅读器;光电传感器;温度、压力、流量、物位等各种传感器、变送器;可编程逻辑控制器PLC; PID

现场总线基础知识

现场总线基础知识 现场总线技术综述 现场总线(Fieldbus)是80年代末、90年代初国际上发展形成的,用于过程自动化、制造自动化、楼宇自动化等领域的现场智能设备互连通讯网络。它作为工厂数字通信网络的基础,沟通了生产过程现场及控制设备之间及其与更高控制管理层次之间的联系。它不仅是一个基层网络,而且还是一种开放式、新型全分布控制系统。这项以智能传感、控制、计算机、数字通讯等技术为主要内容的综合技术,已经受到世界范围的关注,成为自动化技术发展的热点,并将导致自动化系统结构与设备的深刻变革。国际上许多实力、有影响的公司都先后在不同程度上进行了现场总线技术与产品的开发。现场总线设备的工作环境处于过程设备的底层,作为工厂设备级基础通讯网络,要求具有协议简单、容错能力强、安全性好、成本低的特点。 具有一定的时间确定性和较高的实时性要求,还具有网络负载稳定,多数为短帧传送、信息交换频繁等特点。由于上述特点,现场总线系统从网络结构到通讯技术,都具有不同上层高速数据通信网的特色。 一般把现场总线系统称为第五代控制系统,也称作FCS——现场总线控制系统。人们一般把50年代前的气动信号控制系统PCS称作第一代,把4~20mA等电动模拟信号控制系统称为第二代,把数字计算机集中式控制系统称为第三代,而把70年代中期以来的集散式分布控制系统DCS称作第四代。现场总线控制系统FCS作为新一代控制系统,一方面,突破了DCS系统采用通信专用网络的局限,采用了基于公开化、标准化的解决方案,克服了封闭系统所造成的缺陷;另一方面把DCS的集中与分散相结合的集散系统结构,变成了新型全分布式结构,把控制功能彻底下放到现场。可以说,开放性、分散性与数字通讯是现场总线系统最显著的特征。 现场总线技术在历经了群雄并起,分散割据的初始阶段后,尽管已有一定范围的磋商合并,但至今尚未形成完整统一的国际标准。其中有较强实力和影响的有:FoudationFieldbus (FF)、LonWorks、Profibus、HART、CAN、Dupline等。它们具有各自的特色,在不同应用领域形成了自己的优势。本文将在简要描述现场总线技术特点的基础,紧扣系统的可靠性、实用性等,介绍现场总线网络结构、体系结构等关键技术及目前较为流行的几种有实力的现场总线技术的现状,最后阐述现场总线的发展趋势与技术展望。 一、现场总线的技术特点 1、系统的开放性。开放系统是指通信协议公开,各不同厂家的设备之间可进行互连并实现信息交换,现场总线开发者就是要致力于建立统一的工厂底层网络的开放系统。这里的开放是指对相关标准的一致、公开性,强调对标准的共识与遵从。一个开放系统,它可以与任何遵守相同标准的其它设备或系统相连。一个具有总线功能的现场总线网络系统必须是开放的,开放系统把系统集成的权利交给了用户。用户可按自己的需要和对象把来自不同供应商的产品组成大小随意的系统。 2、互可操作性与互用性,这里的互可操作性,是指实现互连设备间、系统间的信息传送与沟通,可实行点对点,一点对多点的数字通信。而互用性则意味着不同生产厂家的性能类似的设备可进行互换而实现互用。 3、现场设备的智能化与功能自治性。它将传感测量、补偿计算、工程量处理与控制等

现场总线--期末考试演示教学

一、填空题(每小题2分,共20分,每小题全答对得2分,答错一个空本小题不得分) 1.参照ISO/OSI标准模型,CAN通信模型包括物理层和数据链路层两层。 2.通信系统是传递信息所需的一切技术设备的总和。它一般由信息源和信息接收者,发送设备、 接收设备和传输媒介几部分组成。 3.在Profibus中,SFC14用于数据解包,而SFC15用于_数据打包。 4.工业自动化网络控制系统不单单是一个完成数据传输的通信系统,还是一个借助网络完成控制 功能的自控系统。 5.光纤分为单模和多模两种类型,其传输原理都是基于光的全反射。 6.幅值键控、频移键控和相移键控是模拟数据编码的三种方式。 7.采用高低电平的矩形脉冲信号来表达数据的0、1状态的编码方式称为数字数据编码。 8.按照地理分布距离和覆盖范围来看,计算机网络可以分为广域网、城域网和局域网。 9.PROFIBUS的总线存取控制机制是主站之间采用令牌总线机制,主站与从站之间采用主从机 制。 10.同步是数据传输中必须要解决的重要问题,在报文帧的传送过程中有三种同步方式: 位同步、字同步和帧同步。 二、判断题(每小题2分,共20分,答对得2分,答错不得分) 1.在CAN总线中,发出报文的节点称为报文发送器,如果总线不处于空闲状态,一个不是报文 发送器的接点称为接收器。(√) 2.全双工通信与半双工通信都可以实现数据的接收与发送,但是,在同一时间点,半双工通信只 能实现数据的收或发功能。( √) 3.现场总线之所以具有较高的测控性能,一是得益于仪表的智能化,二是得益于设备的通信化。 (√) 4.CSMA/CD在发送之前要先侦听线路有无数据在发送,以后在数据发送过程中就不需要判断有 无冲突存在了。() 5.FTT-CAN采用柔性时间触发协议,最大特点是能根据需求在线修改网络策略,调整通信参数, 添加新报文等。(√) 6.ISO/OSI的7层参考模型中的物理层主要是处理机械的、电气的和过程的接口,以及物理层下 的物理传输介质等问题。(√) 7.在信道容量一定时,带宽与信噪比之间可以相互弥补。(√) 8.同轴电缆按阻抗可以分为两种,50欧姆的同轴电缆也成为宽带同轴电缆。 () 9.E t h e r N e t/I P提供“隐式”和“显式”方式对网络设备中的数据进行访问和控制。 (√) 10.CAN总线采用非破坏性总线仲裁技术,本质上属于以事件触发的通信方式,具有某种程度的非 确定性。(√)三、选择题(每小题2分,共20分,答对得2分,答错不得分) 1.CSMA/CD的通信原理可以归结为四句话,下列哪个选项正确(c ) A.发前先侦听、边发边检测、空闲即发送、冲突时退避 B.发前先侦听、边发边检测、冲突时退避、空闲即发送 C.发前先侦听、空闲即发送、边发边检测、冲突时退避 D.发前先侦听、冲突时退避、空闲即发送、边发边检测 2.工业自动化主要包括三个层次,下列哪个不是( B ) A.基础自动化 B.应用自动化 C.管理自动化 D.过程自动化 3.Profibus的通信参考模型中不包括下面那一项(d) A.物理层 B.数据链路层 C.应用层 D.网络层 4.西门子公司的提供了众多的网络服务,下列那种不是( B ) A.标准通信 B.PP/OG通信 C.S7通信 D.S5兼容通信 5.以下几种通讯协议不属于以太网范畴的是( d ) A. PROFINET B. Modbus/TCP C. EhterNet/IP D. ProFibus 6.现场总线电缆分为A、B、C、D等类型,哪一种类型是符合IEC/ISA物理层一致测试的首选电 缆(A ) A. A型 B. B型 C. C型 D. D型 7.工业以太网在使用中可以扬长避短,缓解其通信不确定性弊端,以下措施不属于缓解通信不确 定性的是( A ) A. 采用大容量服务器 B. 控制网络负荷 C. 采用全双工以太网技术 D. 采用交换式以太网技术 8.网络传输介质的访问控制方式有三种,以下不属于其中的是(a ) A. 数据同步 B. 令牌访问 C. 时分复用 D. 载波监听多路访问 9.国际指导委员会将IP地址划分为A、B、C、D、E五类,在下列IP地址中属于C类的是(c ) A. 127.0.1.1 B. 164.10.31.1 C. 202.102.138.68 D. 191.102.121.41 10.PROFINET 网络中的设备主要有三类,以下不属于其中的( D ) A. IO Controller B. IO Supervisor C. IO 设备 D. IO ASIC 四、名词解释(每小题4分,共16分) 1.现场总线的主设备、从设备? 答:可在总线上发起信息传输的设备叫做“总线主设备”(bus master) ,又称命令者(2)。不能在总线上主动发起通信、只能挂接在总线上、对总线信息进行接收查询的设备称为总线从设备(bus slaver),也称基本设备(2)。 2.基带传输 答:基带传输指在不改变数据信号频率的情况下,直接按基带信号进行的传输(2),不包括任

现场总线 复习题 西华大学

1.计算机控制系统的发展经历了哪几个阶段?各有何特点? 一、数据采集与处理:计算机并不直接参与控制,对生产过程不会产生直接影响,能对整 个生产过程进行集中监视,可进行越限报警,可以得到大量统计数据。 二、直接数字控制系统(DDC):由计算机参与闭环控制过程,无需模拟控制器,控制系统 有一个功能较齐全的运行操作台,设定、显示、报警等集中在这个控制台上,操作方便,由于计算机与过程装置之前的双向信号流动的是通过硬性物连接装置来实现的,其中流动的信号都是电气信号,因此计算机不可能与现场装置离得太远,所以每台计算机所控制和管理的过程装置数量很少,多数情况下应用为单回路控制。 三、监督计算机控制系统(SCC):一般由两级计算机组成,第一级计算机与生产过程连接, 并承担测量和控制任务,即完成DDC控制,第一级计算机和第二级计算机之间的数据通信,通常采用串行数据链路规程,传送效率一般较低。 四、集散控制系统(DCS):采用网络技术实现数据的高速远距离传送;采用分布的、相对 独立的控制站在一定程度上避免了多回路集中控制的风险;通过控制站得冗余设计提高了控制系统的可靠性。 五、现场总线控制系统(FCS):采用一定的媒体作为通信线路,按照公开、规范的通信协 议,在位于现场的多个设备之间,以及现场设备与远程监控计算机之间,实现全数字传输和信息交换,是各种适应实际需要的控制系统。 2.什么是现场总线?简述现场总线出现的背景? 1.在生产现场的测量控制设备之间实现双向、串行、多点数字通信的系统称为现场总线; 2.出现的背景是:一是技术基础:现场总线就是以数字通信替代了传统4-20mA模拟 信号及普通开关量信号的传输;二是技术开发和标准制定的战争:不同的国际标准化组织对现场总线的优缺点存在激烈争论。 3.什么是现场总线控制系统?简述现场总线系统技术特点? 1.现场总线控制系统采用一定的媒体作为通信线路,按照公开、规范的通信协议,在位 于现场的多个设备之间,以及现场设备与远程监控计算机之间,实现全数字传输和信息交换,各种适应实际需要的控制系统; 2.现场总线系统技术特点:(1)开放性(2)互可操作性与互换性(3)设备智能化(4) 彻底分散(5)现场环境适应性(6)系统可靠性(7)信息一致性(8)经济性(9)易于安装和维护。 4.简述FCS与DCS的区别?FCS有何优点? 区别是FCS是放弃常规的4~20mA模拟信号传输标准,采用一定的媒体作为通信线路,按照公开、规范的通信协议,在位于现场的多个设备之间,以及现场设备与远程监控计算机之间,实现全数字传输和信息交换,是各种适应实际需要的控制系统; 5.主流现场总线有哪些?其特点如何? 1.主流现场总线有DDC,DCS,FCS; 2.DDC:由计算机参与闭环控制过程,无需模拟控制器,控制系统有一个功能较齐全的运行 操作台,设定、显示、报警等集中在这个控制台上,操作方便,由于计算机与过程装置之前的双向信号流动的是通过硬性物连接装置来实现的,其中流动的信号都是电气信号,因此计算机不可能与现场装置离得太远,所以每台计算机所控制和管理的过程装置数量很少,多数情况下应用为单回路控制。 DCS:采用网络技术实现数据的高速远距离传送;采用分布的、相对独立的控制站在一定程度上避免了多回路集中控制的风险;通过控制站得冗余设计提高了控制系统的可靠性。 FCS:采用一定的媒体作为通信线路,按照公开、规范的通信协议,在位于现场的多个设备之间,以及现场设备与远程监控计算机之间,实现全数字传输和信息交换,是各种适应实

《工业控制网络》课程标准

《工业控制网络》课程标准 课程代码:31331Z18 学时数:42学时(其中:理论30学时实践12学时) 课程类型:理论+实践开课学期:(第4学期) 适用专业:机电一体化高职开课单位:汽车工程学院 ] 一、课程定位和目标 课程定位:《现场总线与工业控制网络》课程是机电一体化专业的一门专业基础课,通过本课程的 学习使学生掌握现场总线网络拓扑结构,掌握现场总线主要技术指标,掌握掌握主要连接件和接口设备 使用和维护,了解硬件和软件组态操作,了解现场总线工程与设计。 教学目标:是使学生建立现场总线的概念、基本特点,建立DNS和FCS概念,了解DCS和FCS 系统设备和系统结构,了解计算机网络及工业网络体系结构、网络模式、工业网络通信概念、开放式系 统互连参考模型、TCP/IP参考模型,了解PP的主要连接件和接口设备以及硬件连接、组态技术,PRDPIBUS的主要技术、CAN总线技术协议、工业以太网的通信方案。理解现场总线控制技术的基本概 念和原理,理解PP通信模型及其主要技术、PP功能块及PP工业组态,理解PRDPIBUS通信技术,理 解CAN物理层以及总线器件工作原理,理解工业以太网的实时通信技术,控制器工作原理。要求学生 具备现场总线控制系统正常运行的维护和故障检修能力,具有一定的团队精神和解决问题能力。具体目 标包括知识目标、技能目标、素质目标,如表1所示。 - 1 -

二、课程内容规划 本课程的内容规划如表2所示。 表2 《现场总线与工业控制网络》课程内容规划表 - 2 -

三、学习情境设计 本课程的学习情境设计如表3所示。 表3 《现场总线与工业控制网络》学习情境设计 - 3 -

西南科技大学2014-2015年-《工业控制网络与现场总线技术》期末复习题

西南科技大学2014-2015年 《工业控制网络与现场总线技术》期末复习题 一、填空题 1. 按照地理分布距离和覆盖范围来看,计算机网络可以分为广域网、城域网和局域网。 2. 光纤分为单模和多模两种类型,其传输原理都是基于光的全反射。 3. 工业自动化网络控制系统不单单是一个完成数据传输的通信系统,还是一个借助网络完成控制功能的自控系统。 4.工厂自动化网络的分层结构为_现场设备层、车间监控层和工厂管理层三个层次。 5. 参照ISO/OSI标准模型,CAN通信模型包括物理层和数据链路层两层。 6. CAN的报文帧有以下四种类型:数据帧、远程帧、出错帧和超载帧。 7. 同步是数据传输中必须要解决的重要问题,在报文帧的传送过程中有三种同步方式:位同步、字同步和帧同步。 8.工业控制系统经历了基地式仪表控制系统、集中式数字控制系统、集散控制系统、现场总线控制系统等主要阶段。 9.CAN总线是有效支持分布式实时控制的串行通信网络,从定位时的同步方式考虑,它属于异步通信。 10.现场总线是用于过程自动化和制造自动化最底层的现场设备或现场仪表互连的通信网络,是现

场通信网络与控制系统的集成。 11.CAN总线支持位仲裁的介质访问方式,是多主工作方式。 12.CAN通信协议规定了4种不同类型的帧:数据帧,远程帧,错误帧,过载帧。 13.CAN总线上用显性和隐性两个互不的逻辑值表示0和1。 14.CAN协议可以检测到位错误,填充错误,CRC错误,格式错误,应答错误。 15. CAN总线是多主工作方式,任意节点可以主动发送信息。通过非破坏性总线仲裁机制解决多节点同时发送时的冲突问题。 16.CAN的ISO/OSI参考模型包括两层:数据链路层、物理层。 17.CAN空闲时网络电平保持隐性1位。 18.现场总线是连接智能现场设备和自动化系统的数字式、双向传输、多分支结构的通信网络。 19.RS-422接口通信需要4根线,它是全双工的,RS-485接口通信需要2根线,它是半双工的。 20.Modbus基于串行链路的通信方式有ASCII和RTU。 21.PROFIBUS-DP协议的两个主要部分是用户接口层和直接数据链接映射层。 22.目前的PROFIBUS标准IEC61158提供了三种传输方式:双绞线、同轴电缆、光纤。 23.基于PROFIBUS的远程监控系统由三层组成:底层控制层、SCADA层(现场监控层)、远程监控层。 24.CAN的直接通信距离最远达10km ,通信速率最高可达1Mbps。

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0、现场总线 四个发展阶段20世纪50年代以前是模拟仪表控制系统;60年代直接数字控制系统;70年代中期出现集散控制系统;90年代后期现场总线控制系统。 DCS分布式控制系统包括三部分:分散过程控制装置部分,操作管理装置部分,通信系统部分 现场总线(Fieldbus)定义:是用于过程自动化或制造自动化中的,实现智能化现场设备(例如,变送器、执行器、控制器)与高层设备(例如主机、网关、人机接口设备)之间互联的,全数字、串行、双向的通信系统。 FCS(现场总线控制系统)比DCS(分布式控制系统)优点:FCS实现全数字化通信2.FCS 实现彻底的全分散式控制3.FCS实现不同厂商产品互联、互操作4.FCS增强系统的可靠性、可维护性5.FCS降低系统工程成本 常用现场总线名称 基金会现场总线FF、Lonworks、PROFIBUS、CAN、Modbus、RS485、RS232、HART 各总线结构的区别 基金会现场总线FF。它以ISO/OSI开放系统互连模型为基础,取其物理层、数据链路层、应用层为FF通信模型的相应层次,并在应用层上增加了用户层。速率分低速H1和高速H2两种通信速率。H1的传输速率为31.25kbps,通信距离可达1900mH2的传输速率可为1Mbps 和2.5Mbps两种,通信距离分别为750m和500m。介质:双绞线、光缆、无线发射 支持本质安全防爆环境和总线供电 LonWorks采用了ISO/OSI模型的全部七层通讯协议,采用了面向对象的设计方法,通过网络变量把网络通信设计简化为参数设置。通信速率从300bps至 1.5Mbps,直接通信距离2700m LonWorks技术所采用的LonTalk协议被封装在称之为Neuron的神经元芯片中而得以实现。 集成芯片中有3个8位CPU,第一个用于完成开放互连模型中第1和第2层的功能,称为媒体访问控制处理器,实现介质访问的控制与处理; 第二个用于完成第3~6层的功能,称为网络处理器,进行网络变量的寻址、处理、背景诊断、路径选择、软件计时、网络管理,并负责网络通信控制,收发数据包等。 第三个是应用处理器,执行操作系统服务与用户代码。 介质:双绞线、同轴电缆、光纤、射频、红外线、电力线 支持本质安全防爆环境 PROFIBUS DP型用于分散外设间的高速数据传输,适合于加工自动化领域的应用。FMS意为现场信息规范,PROFIBUS-FMS适用于纺织、楼宇自动化、可编程控制器、低压开关等。PA型则是用于过程自动化的总线类型。采用了OSI模型的物理层、数据链路层。FMS还采用了应用层。速率为9.6kbps~12Mbps,最大传输距离在12Mbps时为100m,1.5Mbps时为400m,可用中继器延长至10km介质:双绞线、光缆 支持本质安全防爆环境和总线供电 现场总线技术特点:系统的开放性、互可操作性与互用性、现场设备的智能化与功能自治性、系统结构的高度分散性、对现场环境的适应性 现场总线优点:节省硬件数量和投资、节省安装费用、节省维护开销、用户具有高度的系统集成主动权、提高系统准确性与可靠性、设计简单,易于重构。全数字化具有强大的故障诊断功能、精度高、抗干扰性强 现场总线和企业网络之间的关系

《现场总线》历年期末试卷答案

《现场总线》历年期末试卷答 一. 填空题 1.控制网络与计算机网络相比主要特点有:数据传输的及时性和系统响应的实时性、高可靠性及互可操作。 2.信号所含频率分量的集合称为频谱;频谱所占的频率宽度称之为带宽。 3.局域网常用的拓外结构有总线、星形和___环形__ _三种。著名的以太网(Ethernet)就是采用其中的___总线____结构。 4.按交换方式来分类,可以分为 _电路交换 _ 、 _报文交换__和__分组交换___三种。 5.开放系统互连参考模型OSI中,共分七个层次,分别是应用层、表达层、会话层、传输层、网络层、数据链路层 和物理层。 6.常用的有线通信介质主要有双绞线、同轴电缆和光缆。 7. PROFIBUS由以下三个兼容部分组成: PROFIBUS-DP、PROFIBUS-PA和PROFIBUS-FMS。 8. LonWorks拥有三个处理单元的神经元芯片:一个用于链路层的控制,一个用于网络层的控制,另一个用于用户的应用程序。 9 LonTalk协议提供了应答方式、请求/响应方式、非应答重发方式和非应答方式四种类型的报文服务。 10.FF现场总线的拓扑结构较灵活,通常包括点到点型、带分支的总线型、菊花链型和树型。 11. FF总线由低速(FF-H1)和高速(FF-HSE)两部分组成。 12. 按照地理分布距离和覆盖范围来看,计算机网络可以分为广域网、城域网和局域网。 13. FF的网络管理主要由网络管理者、网络管理代理和网络管理信息库。 14.PROFIBUS的总线存取方式有:主站之间采用_令牌方式 _传送,主站和从站之间采用_ 主从方式_传送。 17. PROFIBUS的OSI模型由_应用层_ __、__数据链路层 _ __和_ 物理层 _ _组成三层模型。 18. CAN的ISO/OSI参考模型的层次结构分为数据链路层和物理层。 19.CAN控制器的验收滤波器由4个验收码寄存器和4个验收屏蔽寄存器定义。 20.CAN总线上用显性和隐形两个互补的逻辑值表示“0”和“1”。 21.CAN报文的位流根据非归零编码方法来编码。 22. 验收滤波器的滤波模式包括单滤波模式、双滤波模式。 23.多路复用技术有时分多路、频分多路、码分多路。 24. CAN报文帧格包含11位标识符的标准帧和29位标识符的扩展帧。 二. 名词解析: 1.现场总线2.报文过滤3. 虚拟现场设备VFD 4.工业以太网5.本质安全技术6.链路活动调度器7.控制网络8. 计算机网络9. 总线仲裁:10.多路复用:11. 网桥:12.网络协议 1、现场总线:现场总线是连接智能现场设备和自动化系统的数字式、双向传输、多分支结构的通信网络。 2、报文过滤:一个用软件或硬件设备对向网络上传或下载的数据流进行有选择的控制过程。 3、虚拟现场设备VFD:应用进程中的网络可视对象和相应的OD 在FMS 中称为虚拟现场设备VFD。是一个自动化系统的数据和行为的抽象模型。它用于远距离查看对象字典中定义过的本地设备的数据, 其基础是VFD 对象。VFD 对象包含有可由通信用户通过服务使用的所有对象及对象描述。对象描述存放在对象字典中, 每个VFD 有一个对象描述。因而虚拟现场设备可以看作应用进程的网络可视对象和相应的对象描述的体现。 4、工业以太网是以太网、甚至是互联网系列技术延伸到工业应用环境的产物;工业以太网涉及企业网络的各个层次,无论是应用于工业环境的企业信息网络,还是基于普通以太网技术的控制网络,以及新兴的实时以太网,均属于工业以太网的范畴。 5、本质安全技术是指保证电气设备在易燃、易爆环境下安全使用的一种技术。它的基本思路是限制在上述危险场所中工作的电气设备中的能量,使得在任何故障的状态下所产生的电火花都不足以引爆危险场所中的易燃、易爆物质。 6、链路活动调度器:总线通信中的链路活动调度,数据的接收发送,活动状态的探测、响应,以及总线上各设备间的链路时间同步,都是通过数据链路层来实现。每个总线网段上有一个媒体嗯控制中心,称为链路活动调度器LAS。 7、控制网络:将多个分散在生产现场,具有数字通信能力的测量控制仪表作为网络节点,采用公开、规范的通信协议,以现场总线作为通信连接的纽带,把现场控制设备连接成为可以相互沟通信息,共同完成自控任务的网络系统与控制系统。 8、计算机网络:用通信手段将空间上分散的、具有独立处理能力的多台计算机系统互连起来,按照某种网络协议进行数据通信,以进行信息交换、实现资源共享和协同工作的计算机系统的集合。 9、总线仲裁:总线在传送信息的操作过程中有可能会发生“冲突”。为解决这种冲突,就需进行总线占有权的“仲裁”。总线仲裁是用于裁决哪一个主设备是下一个占有总线的设备。

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CIMS:计算机集成制造系统。离散行业。 CIPS:计算机集成生产系统。应用于流程行业,与工厂综合自动化系统、管控一体是同一概念。 三层:ERP(企业资源规划层或BPS),MES(制造执行层),PCS(现场控制层)PCS级:以产品质量和工艺要求为目标的先进控制技术 MES级:以生产综合指标为目标的生产过程优化控制、优化操作与优化管理技术BPS级:以财务分析决策为核心的整体资源优化技术 关键技术:系统集成,信息集成,先进控制。 系统集成:连接各层的网络(硬件),以及数据库技术(软件) 信息集成:信息采集、数据校正、数据挖掘、对象模型 先进控制:改进常规控制的性能 工业通讯方式: (1)现场总线 (2)工业以太网 (3)无线网络 现场总线:应用在生产现场、在测量控制设备之间实现双向串行多节点数字通信的开放型控制网络技术。 现场总线是自动化领域的通信、网络技术, 也被称之为工厂的底层网络(Infranet)总线是构成自动化系统的纽带,网络所传输的是控制信息。 现场总线的产生: (1)综合自动化的要求,改善TQCS,解决自动化孤岛; (2)控制系统网络化发展趋势,计算机集中控制系统-DCS-FCS (3)智能仪表的发展(通信技术、信号处理技术) 技术支撑:计算机技术、网络技术 自动化孤岛:设备之间采用传统一对一连线,或自成体系的封闭式集散系统,很难实现设备之间及系统和外界的信息交换。 本质含义:连接智能现场设备和自动化系统的数字式、双向传输、多分支结构的通信网络。(智能现场设备:具有数字计算、数字通信能力的测量控制设备) 现场总线系统既是开放的数据通信系统、网络系统,又是由现场设备实现完整控制功能的全分布式控制系统。既是通信网络,又是控制网络。 本质表现: (1)现场设备互连:传感器、变送器等设备通过一对传输线互连,传输线可以使用双绞线、同轴电缆、光纤和电源线等,并可根据需要因地制宜地选择不同类型的传输介质。 (2)现场通讯网路:用于过程以及制造自动化的现场设备或现场仪表互连的通讯网路。

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1.过程控制系统的发展经历了那几代控制系统? 答:共5代。1?基地式仪表控制系统2.模拟式仪表控制系统3.直接式数字控制系统(DDC) 8.生产过程包括哪些装置? 答:PLC、智能调节器、现场控制站和其他测控装置。 9?什么是现场总线?现场总线有哪些特点? 答:现场总线是一种应用于生产现场,在现场设备之间、现场设备与控制装置之间实现双向、串行、多节点数字通信的技术。 特点:开放性、互操作性和互舟性、现场设备的智能化和功能自治性、系统结构的高度分散性、对现场环境的适应性。 10.现场总线的木质含义表现在哪些方面? 答:现场设备的互连、现场通信网络、互操作性、分散功能块、总线供电、开放式互联网络 12?常用现场总线有哪些?它们各有什么特点? 答:FF Profibus LonWorks CC-Link Modbus 特点:FF:采用ISO/OSI参考模型的简化模型。只具备其中的3层,即物理层、数据链路层和应用层,另外增设了川户层。FF分低速H1和高速H2 两种通信速率。 Profibus:采用了ISO/OS【模型中的3层,,即物理层、数据链路层和应用层,另外增设了用户层,由.Profibus-DP/Profibus-PA/Profibus-FMS 这3各版本组成。Profibus釆取主站之间令牌传递方式和主、从站之间的主-从通信方式。LonWorks:采用ISO/OSI模型的全部7层通信协议,并采用面向对象的设计方法,通过网络变量把网络通信设计简化为参数设置。 3.总线的寻址方式有哪些?各有什么特点? 答:3种。1物理寻址、2逻辑寻址、3广播寻址。 特点:1?用于选择某一总线段上某一特定位置的从设备做为响应者。 6?什么是数据传输率?它的单位是什么?

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