一、概念题
1、现场总线
现场总线是指安装在制造或过程区域的现场设备与控制室内的自控制装置之间数字式、串行、多点通信的数据总线。
2、模拟数据编码
用模拟信号的不同幅度、频率、相位来表达数据的0、1状态。
3、数字数据编码
用高低电平的矩形脉冲信号来表达数据的0、1状态。
4、单极性码
信号电平是单极性的。
5、双极性编码
信号电平为正、负两种极性的。
6、归零码（RZ）
归零码在每一位二进制信息传输之后均返回零电平的编码。可以很方便地确定每个码元的界限和信号电平。
7、非归零码（NRZ）
非归零码在整个码元时间内维持有效电平。如果两个码元数据相同（例如都是1），则电平保持不变。而这种情况下要求区分每个码元的电
平就必须对每个码元的占用时间做精确确定。否则，就会带来不同步的
问题。
8、差分码
差分码用电平的变化与否来代表逻辑“1”和“0”。变化为“1”，不变化为“0”。
9、基带传输
人们把数字数据信号固有的频带称为基带，相应的矩形脉冲信号称为基带信号。
10、载波传输
把数字基带信号记载到连续的高频载波上进行传输的系统叫载波传输或调制传输。
11、单工通信
数据单向传输（无线电广播）
12、半双工通信
数据可以双向传输，但不能在同一时刻双向传输（对讲机）
13、全双工通信
数据可同时双向传输（电话）
两个方向的信号共享链路带宽：
1）链路具有两条物理上独立的传输线路，或
2）将带宽一分为二，分别用于不同方向的信号传输
14、广播式网络
在广播式网络中，所有连网计算机都共享一条公共通信信道。当一台计算机利用共享通信信道发送报文分组时，所有其他的计算机都会“收听”到这个分组。
15、点到点网络
与广播式网络相反，在点到点网络中，每条物理线路连接一对计算机。
假如两台计算机之间没有直接连接的线路，那么它们之间的分组传输就要通过中间结点的接收、存储与转发，直至目的结点。
采用分组存储转发与路由选择机制是点到点式网络与广播式网络的重要区别之一。
16、广播风暴
网络上的一个错误数据包的广播，它会引起多个主机立刻响应，一般说来，这种平等的错误数据包会引起风暴严重地成指数增长。
17、本质安全
18、总线供电
19、CSMA/CD
20、CTDMA
21、总线仲裁
二、填空题
1、现场总线控制系统硬件包括：（通信线）、（连接在通信线上设备）；软件包括：（系统平台软件）、（系统应用软件）、（组态工具软件）、（组态通信软件）、（监控组态软件）、（设备编程软件）、（系统用户程序软件）（设备接口通信软件）（设备功能软件）。
2、在现场总线控制系统中，总线设备主要分为6类：（变送器／传感器（输入设备））；（执行器（输出设备））；（控制器）；（监控／监视计算机）；（网桥／网关/中继器/集线器/交换机/路由器（网络互联设备））；（其他现场总线设备（HMI）），如人机界面、条形码识别器等。
3、现场总线具有（现场适应性）、（数字化）、（开放性）、（分散性）、（设备互联性）、（互操作性与互换性）等特点。
4、进入“工业控制系统用现场总线”国际标准IEC61158（ED2.0）中的现场总线类型有（FF-H1 ）、（ControlNet ）、（Profibus ）、（P-Net ）、（FF HSE ）、（SwiftNet）、（WorldFIP）、（Interbus）。（P10页）
5、进入“低压开关设备和控制设备”现场总线国际标准IEC62026中的现场总线类型有（ASI）、（DeviceNet）、（SDS）、（Seripler ）。（p10页）
6、典型的工业三层网包括（信息层）、（控制层）和（设备层）三层，每一层所用的典型总线为（）、（）和（）。
7、模拟数据编码的三种编码方法是：（ASK(幅度键控)）、（FSK(频移键控)）、（PSK(相移键控)）。P35
8、较为常见的网络拓扑结构有（星型拓扑结构）、（树型拓扑结构）、（环型拓扑结构）和（总线型拓扑结构））。（P18页）著名的以太网（Ethernet）就是采用其中的（总线型拓扑）结构。（p93页）
9、网络中常用的传输介质有（电话线）、（双绞线）、（同轴电缆）、（光纤）、（无线卫星与通信）。P30
10、传输介质的特性主要包括：（物理特性）、（传输特性）、（连通特性）、（地理范围）、（抗干扰性）、（相对价格）。（P29页）
11、令牌传递总线介质访问控制应具备以下几项功能：令牌传递算法、逻辑环的初始化、站插入算法、退出环路、恢复。
12、按连接距离分类网络可分为（局域网（LAN））、（广域网（WAN））和（城域网（MAN））。
13、ISO OSI开放系统互联参考模型分为7层，即（物理层）、（数据链路层）、（网络层）、（传输层）、（会话层）、（表示层）、（应用层）。P27
14、TCP／IP参考模型分为4层，即（网络
接口层）、（网际层）、（传输层）、（应用层）。P27
15、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。
16、所谓同步是指（接收端要按照发送端发送的每个位规定时间来接收数据，即收发双方在时间基准上保持一致），p（37页）常用的同步措施有：（）、（）、（）。
17、标准格式的CAN数据帧，不计填充位，最短为（44 ）位，最长为（108 ）位。
18、在CAN总线中存在5种不同的错误类型，即：（位错误）、（填充错误）、（CRC错误）、（形式错误）、（应答错误）。
19、CAN总线在传输速率为5kbps及其以下时，传输距离可达（10km ）；传输距离在40m及其以下时，传输速率可达（1Mbps ）。
20、CAN总线报文传送由4种不同类型的帧表示和控制：（数据帧）、（远程帧）、（错误帧）、（超载帧）。
21、CAN总线数据帧由7个不同的位场组成：（帧起始）、（仲裁场）、（控制场）、（数据场）、（CRC场）、（应答场）、（帧结束）。
22、DeviceNet现场总线的优点是（开放）、（低价）、（可靠）、（高效）。
23、DeviceNet现场总线网络上节点数最多可达（64 ）个，支持（125kbps）、（250kbps）、（500kbps）三种波特率、总线长度可达（500m ）米。
24、DeviceNet现场总线支持（位选通）、（轮询）、（状态改变）、（周期）4种I/O数据触发方式。
25、ControlNet现场总线使用的物理介质为（RG6同轴电缆）或（光纤）。最大支持（5）个中继器。带中继器最大拓扑长度：使用同轴电缆（5000 ）米；使用光纤，（30）公里。可编址节点最多为（99 ）个。网络速度：（5Mbps ）。干线终端电阻：（75 ）欧姆。
26、ControlNet现场总线的每个NUT被划分为三个主要部分：（预定时段）、（非预定时段）和（维护时段）。P（230页）
27、EtherNet/IP是（通用、开放的应用层协议CIP）、（Ethernet）和（Tcp/Ip ）协议的集成。
EtherNet/IP = 标准TCP/IP以太网+CIP （p102页）
三、单选题
1、下面哪个国际标准不是关于现场总线的：
A. IEC61158
B. IEC60068
C. ISO11898
D. IEC62026
答案：（B ）p10
2、现场总线是当今3C技术发展的结合点，这里的3C是指：
A. COMPUTER、COMMUNICATION、CONTENTS
B. CHINA、COMPULSARY、CERTIFICATION
C. COMPUTER、COMMUNICATION、CONTROL
D. CAD、CAPP、CAM 答案：（C）
3、ControlNet现场总线是由下面哪个公司推出的：
A. Rockwell 罗克
B. Boeing
C. Siemens
D. Fisher-Rosemount
答案：（A ）
4、在关于“道路交通工具数字信息交换”的国际标准ISO11898和ISO11519
中以下列哪一通信速率区分高速和低速通信控制器局域网？
A. 1Mbps
B. 125 Kbps
C. 250 Kbps
D. 500Kbps
答案：（B）
5、双绞线按规则螺旋结构排列的目的是
A. 使各线对之间的电磁干扰最小
B. 使各线对之间易于区别
C. 使各线对的韧性更强
D. 以上皆不是答案：（A ）P29
6、SJA1000是：
A. CAN控制器接口芯片
B. 独立CAN控制器芯片
C. 在片CAN控制器芯片
D. CAN控制器驱动芯片答案：（B ）P131
7、标准格式的CAN数据帧，不计填充位，
A. 最短为41位，最长为105位
B. 最短为42位，最长为106位
C. 最短为44位，最长为108位
D. 最短为47位，最长为111位答案：（C ）
8、CAN总线使用的数据编码是：
A. 归零码（RZ）
B. 差分曼彻斯特编码
C. 曼彻斯特编码
D. 非归零码（NRZ）答案：（D ）P118
9、在CAN总线2.0B技术规范中，扩展帧具有的标识符位数为：
A.8位
B. 29位
C. 15位
D. 11位答案：（B）
10、 ISO11898对CAN总线典型电平规定如下：
A. 显性：V CAN–H＝V CAN–L＝2.5V，V diff =0V；隐性：V CAN–H＝3.5V,V CAN
=1.5V, V diff =2V。
–L
B. 隐性：V CAN–H＝1.75V,V CAN–L=3.25V, V diff =-1.5V；显性：V CAN–H
＝4V，V CAN
＝1V，V diff =3V。
–L
C. 显性：V CAN–H＝1.75V,V CAN–L=3.25V, V diff =-1.5V；隐性：V CAN–H
＝1V，V diff =3V。
＝4V，V CAN
–L
D. 隐性：V CAN–H＝V CAN–L＝2.5V，V diff =0V；显性：V CAN–H＝3.5V,V CAN
=1.5V, V diff =2V。答案：（D ）P118–L
11、 CAN总线两端应加终端电阻，其标准阻值为：
A. 75Ω
B. 330Ω
C. 200Ω
D. 120Ω
答案：（D ）P118
12、 CAN总线中，若具有下列报文ID的4个标准格式数据帧争用总线，
胜出的是：
A. 11001000001
B. 11001101001
C. 11001100001
D. 11001000010 答案：（A ）
13、在DeviceNet现场总线I/O连接中，使用分段协议取决于下面哪种情
况？
A. 须发送的数据超过7字节
B. 生产_连接_长度属性值超过8
C. 生产_连接_长度属性值超过7
D. 须发送的数据超过8字节答案：（B ）
14、罗克韦尔自动化公司推出的DeviceNet、ControlNet和EhterNet/IP其网
络层、传输层和应用层皆使用CIP公共规范。CIP是下列哪组英文的缩写？
A. Control and Information Protocol
B. China Internet People
C. Carriage and lnsurance Paid to
D. Controlled Insurance Programs 答案：（A）
15、在下列现场总线中，媒体访问控制机制不使用令牌的是：
A. ControNet
B. PROFIBUS
C. FF
D. DeviceNet 答案：（D ）
四、判断题
1、现场总线与现场总线控制系统或现场总线系统/网络往往是不做区分的。
T
2、差分码不可能是归零码。T
3、光纤传输采用幅移键控ASK调制方法，即亮度调制。T
4、多模光纤性能优于单模光纤。F
5、光纤不受外界电磁干扰与噪声的影响。T
6、令牌访问原理可用于环形网络，构成令牌环形网；也可用于总线网，构
成令牌总线网络。T
7、 CAN总线在传输距离为10Km时，其最大传输速率可达1Mbps。F
8、标准格式的CAN报文标识符（11位）可达2048个。T
9、 CAN总线数据帧的数据长度码DLC指明数据场的字节数目，为4位，
允许的数据字节数目为0，1，……，14，15。F
10、 CAN总线数据帧中参与CRC计算的有帧起始、仲裁场、控制场、数
据场，不包括填充位。T
11、 CAN总线远程帧不存在数据场，所以DLC的数值应永远被设置为
0。 T
12、在CAN总线中，标识符的高7位不能全是隐性位。T
13、在DeviceNet现场总线的组1、组2、组3、组4报文中，优先级最
高的是组4报文。F
14、在DeviceNet现场总线中，显式信息连接为无条件的点对点连接。T
五、简答题
1、简述现场总线的技术特点。
现场通信网络——特点1
现场总线将通信线（总线电缆）延伸到工业现场（制造或过程区域），或总线电缆就是直接安装在工业现场的；
现场总线完全适应于工业现场环境，因为它就是为此而设计的。
数字通信网络——特点2
现场底层的变送器／传感器、执行器、控制器之间的信号传输均用数字信号；
中／上层的控制器、监控／监视计算机等设备之间的数据传送均用数字信号；
各层设备之间的信息交换均用数字信号。
传统的DCS的通信网络介于操作站与控制站之间，而现场仪表与控制站中的输入／输出单元之间采用的是一对一的模拟信号传输。
开放互连网络——特点3
现场总线标准、协议／规范是公开的，所有制造商都必须遵守；
现场总线网络是开放的，既可实现同层网络互连，也可实现不同层网络互连，而不管其制造商是哪一家；
用户可共享网络资源。
现场设备互连网络——特点4
用一根通信线直接互连N个现场设备，从而构成了现场设备的互连网络。
结构与功能高度分散的系统——特点5
现场总线的系统结构具有高度分散性；
现场总线的系统功能实现了高度分散，现场设备由分散的功能模块构成。
现场总线废弃了DCS的控制站及其输入／输出单元，从根本上改变了DCS集中与分散相结合的集散控制系统体系，通过将控制功能高度分散到现场设备这一途径，实现了彻底分散控制。
互操作性与互换性网络——特点6
互操作性：不同厂商的现场设备可以互连，互相之间可以进行信息交换并可统一组态；
互换性：不同厂商的性能类似的现场设备可以互相替换。
现场总线中现场设备所具有的互操作性与互换性是DCS无法具备的。
2、简述现场总线的优点。
导线和连接附件大量减少——优点1
仪表和输入／输出转换器（卡件）大量减少——优点2
设计、安装和调试费用大大降低——优点3
维护开销大幅度下降——优点4
系统可靠性提高——优点5
系统测量与控制精度提高——优点6
系统具有优异的远程监控功能——优点7
系统具有强大的（远程）故障诊断功能——优点8
设备配置、网络组态和系统集成方便自由—优点9
现场设备更换和系统扩展更为方便——优点10
为企业信息系统的构建创造了重要条件——优点11
3、简述宽带网与基带网的主要区别。
4、简述奇偶校验和CRC校验的原理。
5、简述面向连接和无连接通信的联系与区别。
6、RS232和RS485通信的特点分别是什么？
7、简述主从通信机制。
8、简述USB通信的特点。
9、简述中继器、网桥、路由器、网关的工作层次及其应用场合。
10、什么是网络设备的MAC地址，A、B、C类IP地址的范围分别是什么，各自默认的子网掩码是什么？DNS又是什么？
11、简述CAN总线的非破坏性逐位仲裁机制。
12、如何区分CAN总线的标准格式数据帧、标准格式远程帧？
13、简述MAC（煤体访问控制子层）的CSMA/CD（载波监听多路访问/冲突检测）控制方案。
10、简述DeviceNet与CAN在数据链路层和物理层中的主要区别。
11、简述ControlNet现场总线中的生产者/消费者模型。
12、简述ControlNet现场总线的隐性令牌传送机制。
13、简述生产者/消费者通信模型和源/目的通信模型的联系与区别。
一、概念题 1、现场总线 现场总线是指安装在制造或过程区域的现场设备与控制室内的自控制装置 之间数字式、串行、多点通信的数据总线。 2、模拟数据编码 用模拟信号的不同幅度、频率、相位来表达数据的0、1状态。 3、数字数据编码 用高低电平的矩形脉冲信号来表达数据的0、1状态。 4、单极性码 信号电平是单极性的。 5、双极性编码 信号电平为正、负两种极性的。 6、归零码（RZ） 归零码在每一位二进制信息传输之后均返回零电平的编码。可以很方便地确定每个码元的界限和信号电平。 7、非归零码（NRZ） 非归零码在整个码元时间内维持有效电平。如果两个码元数据相同（例如都是1），则电平保持不变。而这种情况下要求区分每个码元的 电平就必须对每个码元的占用时间做精确确定。否则，就会带来不同步 的问题。 8、差分码 差分码用电平的变化与否来代表逻辑“1”和“0”。变化为“1”，不变化为“0”。 9、基带传输 人们把数字数据信号固有的频带称为基带，相应的矩形脉冲信号称为基带信号。 10、载波传输 把数字基带信号记载到连续的高频载波上进行传输的系统叫载波传输或调制传输。 11、单工通信
数据单向传输（无线电广播） 12、半双工通信 数据可以双向传输，但不能在同一时刻双向传输（对讲机） 13、全双工通信 数据可同时双向传输（电话） 两个方向的信号共享链路带宽： 1）链路具有两条物理上独立的传输线路，或 2）将带宽一分为二，分别用于不同方向的信号传输 14、广播式网络 在广播式网络中，所有连网计算机都共享一条公共通信信道。当一台计算机利用共享通信信道发送报文分组时，所有其他的计算机都会“收听”到这个分组。 15、点到点网络 与广播式网络相反，在点到点网络中，每条物理线路连接一对计算机。 假如两台计算机之间没有直接连接的线路，那么它们之间的分组传输就要通过中间结点的接收、存储与转发，直至目的结点。 采用分组存储转发与路由选择机制是点到点式网络与广播式网络的重要区别之一。 16、广播风暴 网络上的一个错误数据包的广播，它会引起多个主机立刻响应，一般说来，这种平等的错误数据包会引起风暴严重地成指数增长。 17、本质安全 18、总线供电 19、CSMA/CD 20、CTDMA 21、总线仲裁 二、填空题
《现场总线及其应用第2版主编郭琼课后习题答案》 机电职业技术学院电气工程系 作者：卡尔二毛第一章： 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）4.集散控制系统（DCS）5.现场总线控制系统（FCS） 2.阐述DDC控制系统的结构及工作过程？ 答：结构由：计算机控制系统和生产过程的输入、输出设备组成。 工作过程：计算机通过过程输入通道对生产现场的变量进行巡回检测，然后根据变量，按照一定的控制规律进行运算，最后将运算结果通过输出通道输出，并作用于执行器，使被控变量符合系统要求性能指标。 3.计算机在DDC控制系统中起什么作用？ 答：完成对生产过程的自动控制、运行参数监视等。 4.DDC控制系统的输入、输出通道各起什么作用？ 答：输入通道作用：用于向计算机输入生产过程的模拟信号、开关量信号或数字信号。 输出通道作用：用于将计算机的运算结果输出并作用于控制对象。 5.计算机的软件包括哪两大类？各起什么作用？ 答：用户软件和系统软件。用户软件供用户使用处理一些相关工作；系统软件是用户软件的操作平台，具有开发性。 6.什么是集散控制系统？其基本设计思想是什么？ 答：集散控制系统：由过程控制级和过程监控级组成的、以通信网络为纽带的多级计算机控制系统。核心思想：集中管理、分散控制。 7.简述集散控制系统的层次结构及各层次所起的作用？ 答：层次结构：分散过程控制级、集中操作监控级、综合信息管理级； 分散过程控制级作用：完成生产过程的数据采集、闭环调节控制和顺序控制等功能。 集中操作监控级作用：了解系统操作、组态、工艺流程图显示、监控过程对象和控制装置的运行情况，并可通过通信网络向过程级设备发出控制和干预指令。 综合信息管理级作用：监视企业各部门的运行情况，实现生产管理和经营管理等功能。 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。
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
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
一、单选题 1.若两台主机在同一子网中，则两台主机的IP地址分别与它们的子网掩码相“与”的结果一定（）C A．为全0 B ．为全1 C ．相同 D ．不同 2. 采用海明码纠正一位差错，若信息位为7位，则冗余位至少应为（）C A． 5位 B ．3位 C ．4位D． 2位 3. 采用曼彻斯特编码的数字信道，其数据传输速率为波特率的（）C A ．2倍 B ．4倍 C ．1/2倍D． 1倍 4.一个快速以太网交换机的端口速率为100Mbit/s，若该端口可以支持全双工传输数据，那么该端口实际的传输带宽为（）C A．100Mbit/s B． 150Mbit/s C．200Mbit/s D．1000Mbit/s 5.在常用的传输介质中，（）的带宽最宽，信号传输衰减最小，抗干扰能力最强。C A．双绞线B．同轴电缆 C．光纤 D．微波 6．集线器和路由器分别运行于OSI模型的（）D A．数据链路层和物理层B．网络层和传输层 C．传输层和数据链路层D．物理层和网络层 7. 在 TCP/IP 参考模型中TCP协议工作在（）B A．应用层B．传输层C．互连层D．主机-网络层 8．在不同的网络之间实现分组的存贮和转发，并在网络层提供协议转换的网络互连器称为（）。B A．转接器 B．路由器 C．网桥 D．中继器 9. 下面描述的内容属于配置管理的是（）。A A．监控网络和系统的配置信息 B．测量所有重要网络资源的利用率 C．收集网络管理员指定的性能变量数据 D．防止非授权用户访问机密信息 10. 路由器是____________的设备 C A．物理层 B．数据链路层 C．网络层 D．传输层 11.路由器是一种常用的网络互连设备，它工作在OSI／RM的（1）上，在网络中它能够根据网络通信的情况（2），并识别（3） ,相互分离的网络经路由器互连后（4）。(1)C (2)A (3)B (4)D
1.发电机组并入电网后，应能迅速进入状态，其暂态过程要，以减小对电力系统的扰动。c A 异步运行，短B异步运行，长 C 同步运行，短D同步运行，长 2.最大励磁限制是为而采取的安全措施。d A 防止发电机定子绕组长时间欠励磁B防止发电机定子绕组长时间过励磁 C 防止发电机转子绕组长时间欠励磁D防止发电机转子绕组长时间过励磁 3. 当发电机组与电网间进行有功功率交换时，如果发电机的电压落后电网电压，则发电机。d A 发出功率，发电机减速B发出功率，发电机增速 C 吸收功率，发电机减速D吸收功率，发电机增速 4.同步发电机的运行特性与它的值的大小有关。d A 转子电流B定子电流 C 转速D空载电动势 5.自动并列装置检测并列条件的电压人们通常成为。a A 整步电压B脉动电压 C 线性电压D并列电压 6只能在10万千瓦以下小容量机组中采用的励磁系统是。b A 静止励磁机系统B直流励磁机系统 C 交流励磁机系统D发电机自并励系统 7. 自动低频减载装置是用来解决事故的重要措施之一。c A 少量有功功率缺额 B 少量无功功率缺额 C 严重有功功率缺额D严重无功功率缺额
8. 并列点两侧仅有电压幅值差存在时仍会导致主要为的冲击电流，其值与电压差成。b A有功电流分量，正比 B 无功电流分量，正比 C有功电流分量，反比D无功电流分量，反比 9.由于励磁控制系统具有惯性，在远距离输电系统中会引起。d A 进相运行B高频振荡 C 欠励状态 D 低频振荡 10.容量为的同步发电机组都普遍采用交流励磁机系统。d A 50MW以下 B 10万千瓦以下 C 10万兆瓦以上 D 100MW以上 11电网中发电机组在调速器的工作情况下是电网的特性。b A 功率特性B一次调频频率特性 C 二次调频频率特性 D 调节特性 12.调差系数δ〉0时为调差系数，调节特性为。a A 正，下倾B负，下倾 C 正，上翘 D 负，上翘 13.发电机并列操作中，当相角差较小时，冲击电流主要为。a A 有功电流分量B无功电流分量 C 空载电流分量D短路电流分量 14.调速器通常分为机械液压调速器和调速器。c A 电子液压调速器B电机液压调速器 C 电气液压调速器D电瓶液压调速器 15.对励磁系统进行分析，首先要求写出控制系统各个单元的。b
现场总线试题
1. 现在各种总线及标准不下二百种，其中 PROFIBUS现场总线、 FF现场总 线、 LONWORKS总线、 __ WorldFip现场总线、P-NET现场总线_ 等是具有一定影响和己占有一定市场份额的总线。 2．PROFIBUS 协议结构是以开放式系统互联网络为参考模型，该模型共有七层，PROFIBUS—DP定义了其中的_第一、二层和用户接口____。 3．利用OLM模块进行网络拓朴可分为三种方式_总线型、_星型 __、冗余环型 _ 。 4．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。 5．每个数字量模块的地址寄存器自动按__4 个字节分配,不管实际的I/O点数是否与之相同。 6．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。 7．OPT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_有源的网络元件, 在网段里也是一个站点。8．PROFIBUS-DP系统行为有停止、清除、运行三种状态。 9.STEP7块的类型有组织块 ,功能 , 功能块 , 背景数据块、共享数据块 以及系统功能和系统功能块 收集于网络，如有侵权请联系管理员删除
10.PROFINET支持下列三种通信方式 TCP/IP标准通讯 , 实时（RT）通讯 , 同步实时（IRT）通讯。 11.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。 12.PROFIBUS-DP系统可包括第一类DP主站设备 , 第二类DP主站设备 , DP从站设备三种不同设备 13.PROFIBUS-DP是一种现场级主从循环的通信, 用于自动控制系统和分 散的现场设备的通信, 可取代 24V DC 或 4—20mA 信号传输 14.PROFINET由PROFIBUS国际组织推出, 是新一代基于工业以太网的自 动化总线标准. PROFINET主要有两种应用方式 CBA 适合模块化分布式的应用; I/O 适合分布式智能站点之间通信的应用 15.一个S7-300站最多可以有一个主机架和三个扩展机架 16.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 是屏蔽双绞线 17. RS485 , IEC1158-2 ,和光纤是PROFIBUS提供的三种数据传输类型 18.西门子PLC有三种类型的启动模式暖启动 , 冷启动和热启动 19.FC和FB的临时变量储存在系统的本地数据堆栈中, 当FC或FB调用完 毕后, 这些变量空间就会被释放126 , 因此临时变量仅在FC或FB调用期 间有效 收集于网络，如有侵权请联系管理员删除
《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。
一. 填空题 1.控制网络与计算机网络相比主要特点有：、及。 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。 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。 10、多路复用：在数据通信或计算机网络系统中，传输媒体的带宽或容量往往超过传输单一信号的需求，为了有效地利用通信线路，可以利用一条信道传输多路信号，这种方法称为信道的多路利用，简称多路复用。
1、通信方式按照信息的传输方向分类，不正确的是（）。 A. 单工方式 B. 半双工方式 C. 全双工方式 D.异步方式 2、通过复制位信号和延伸网段长度的网络设备是（）。 A. 网关 B. 路由器 C. 中继器 D.网桥 3、下列现场总线中，支持电力线传输的是（）。 A. Profibus-PA B. CAN C. DeviceNet D. LonWorks 4、SJA1000进入睡眠模式，下列说法错误的是（）。 A. 睡眠模式位为 1 B. 没有总线活动 C. 无中断 D. 发送数据 5、下列OSI模型中的（）不属于DeviceNet的通信模型。 A. 物理层 B. 网络层 C. 应用层 D.数据链路层 6、ISO11898标准支持最高传输速率为（）。 A. 5Kbps B. 125Kbps C. 500Kbps D. 1Mbps 7、DeviceNet总线两端应加终端电阻，其标准阻值为（）。 A. 75Ω B. 120Ω C. 200Ω D. 330Ω 8、CAN控制器接口PCA82C250的CAN总线系统，总线至少可连接（）个节点。 A. 32 B. 64 C. 110 D. 127 9、CAN总线使用的数据编码是（）。 A. 归零码（RZ） B.不归零码（NRZ） C. 曼彻斯特编码 D. 差分曼彻斯特编码 10、MCP2515的SPI指令集中，复位命令是（）。 A. B. 11 C. 00000011 D. 00000000 11、在CAN总线技术规范中，扩展帧具有的标识符位数为（）。 A. 8位 B. 11位 C. 15位 D. 29位 12、SJA1000是（） 控制器接口芯片控制器驱动芯片 C.在片CAN控制器芯片 D.独立CAN控制器芯片 13、属于独立CAN控制器芯片的是（）。 A. C8051F040 B. P8Xc591 C. SJA1000 D. LPC2000 14、CANopen协议支持（）位标识符。
现场总线技术及其应用研究 中文摘要: 现场总线技术自70年代诞生至今，由于它在多方面的优越性，得到大范围的推广，导致了自动控制领域的一场革命。本文从多个方面介绍了现场总线技术的种类、现状、应用领域及前景。 现场总线FF（Field Bus）的概念起源于70年代，当时主要考虑将操作室的现场信号和到控制仪器的控制信号由一组总线以数字信号形式传送，不必每个信号都用一组信号线。随着仪表智能化和通讯数字化技术的发展，数字通信网络延伸到工业过程现场成为可能，由全数字现场控制系统代替数字与模拟分散型控制系统已成为工业化控制系统发展的必然趋势。 现场总线已经发展成为集计算机网络、通信技术、现场控制、生产管理等内容为一体的现场总线控制系统FCS（Field-bus Control System）。它将通信线一直延伸到生产现场生产设备，用于过程和制造自动化的现场设备或现场仪表互连的现场通信网络，将传统的DCS 三层网络结构变成两层网络结构，降低了成本，提高了可靠性，实现了控制管理一体化的结构体系。 关键词：现场总线技术、自动控制、发展趋势
第一章绪论 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。 现场总线控制系统（FCS）是顺应智能现场仪表而发展起来的。它的初衷是用数字通讯代替4－20mA模拟传输技术，但随着现场总线技术与智能仪表管控一体化（仪表调校、控制组态、诊断、报警、记录）的发展，在控制领域内引起了一场前所未有的革命。控制专家们纷纷预言：FCS将成为21世纪控制系统的主流。 第二章现场总线技术概述 2.1现场总线的定义： 目前，公认的现场总线技术概念描述如下：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。其中，"生产过程"包括断续生产过程和连续生产过程两类。或者，现场总线是以单个分散的、数字化、智能化的测量和控制设备作为网络节点，用总线相连接，实现相互交换信息，共同完成自动控制功能的网络系统与控制系统。 2.2 现场总线技术产生的意义 （1）现场总线（Fieldbus）技术是实现现场级控制设备数字化通信的一种工业现场层网络通信技术；是一次工业现场级设备通信的数字化革命。现场总线技术可使用一条通信电缆将现场设备（智能化、带有通信接口）连接，用数字化通信代替4-20mA/24VDC信号，完成现场设备控制、监测、远程参数化等功能。 （2）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。 （3）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。 第三章现场总线的种类 从20世纪90年代以后，现场总线技术得到了迅猛发展，出现了群雄并起、百家争鸣的局面。目前已开发出有40多种现场总线，如Interbus、Bitbus、DeviceNet、MODbus、Arcnet、
一、填空题 1、当CAN总线系统任意两节点间的最大传输距离为10000米时，传输速率为_____5kbps_______。当CAN总线系统传输速率为1000kbps 时，两节点间的最大传输距离___40m_________。 2、CAN总线报文传送由4种不同类型的帧表示，分别是数据帧、远程帧、错误帧、超载贞______，其中数据帧与远程帧的区别是，远程帧 的RTR位为______隐性/（1）___。 3、以太网与现场总线整合的方案分三种即__________、网关和代理服务器法和重建法。 4、CAN总线两端应加终值电阻，其值为___120n_______。 6、DeviceNet定义的通用对象包括标识对象、消息路由对象、______Devienet对象____和连接对象。 7、高速CAN收发器TJA1050有两种工作模式：高速模式和静音模式，如果将S引脚连接到VCC，则可以进入到_静音模式________。 8、DeviceNet网络最多允许_______64___ 个节点，网络通信采用_____生产者和消费者___________模型。 9、标准格式的CAN数据帧，不计填充位，最短为44位，最长为108位。若计填充位，最短为44位，最长为132位。 10、在CAN总线中存在5种不同的错误类型，即：位错误、填充错误、CRC错误、形式错误、应答错误。 11、CAN总线在传输速率为5kbps及其以下时，传输距离可达10Km；传输距离在40m及其以下时，传输速率可达1Mbps。 12、CAN总线数据帧由7个不同的位场组成：帧起始、仲裁场、控制场、数据场、CRC场、应答场、帧结束。 13、在CAN总线中存在5种不同的错误类型，即：__位错误________、填充错误、CRC错误、形式错误和______应答错误____。 14、SJA1000有两种不同的协议模式，即BasicCAN模式和________PeliCAN_______。 15、DeviceNet支持的传输速率为125kbps、________150kbps_____和500bps。 16、PCA82C250的引脚8接地进入高速模式；引脚8接至____高电平___________进入低电流待机模式。 17、CAN总线数据帧由7个不同位域组成即：帧起始、________仲载域_____、控制域、数据域、______CRCP域_______、应答域和帧结 尾。 18、在PeliCAN模式下，接收缓冲区和发送缓冲器结构相同，并且__内部RAM________也相同。读操作访问______接收缓冲区_______， 写操作访问发送缓冲器。 19、CANopen协议中采用____11______位标识符，其默认的标识符分配方案称为预定义连接。 二、选择题（本题10分，每题1分） 1、CAN总线使用的数据编码是（ B ）。 A. 归零码（RZ） B.非归零码（NRZ） C. 曼彻斯特编码 D. 差分曼彻斯特编码 2、OSI通信模型中七层都具有的现场总线是（ A ）。 A. LonWorks B. CAN C. DeviceNet D. HART 3、在CAN总线2.0B技术规范中，扩展帧具有的标识符位数为（ D ）。 A. 8位 B. 11位 C. 15位 D. 29位 4、ISO11898对CAN总线典型电平规定如下，正确的是（ B ）。 A. 显性：V CAN–H＝V CAN–L＝2.5V，V diff =0V；隐性：V CAN–H＝3.5V,V CAN–L=1.5V, V diff =2V。 B. 隐性：V CAN–H＝V CAN–L＝2.5V，V diff =0V；显性：V CAN–H＝3.5V,V CAN–L=1.5V, V diff =2V。 C. 显性：V CAN–H＝1.75V,V CAN–L=3.25V, V diff =-1.5V；隐性：V CAN–H＝4V，V CAN–L＝1V，V diff =3V。 D. 隐性：V CAN–H＝1.75V,V CAN–L=3.25V, V diff =-1.5V；显性：V CAN–H＝4V，V CAN–L＝1V，V diff =3V。 5、属于独立CAN控制器芯片的是（ C ）。 A. C8051F040 B. P8Xc591 C. SJA1000 D. LPC2000 6、CAN总线中，若具有下列报文ID的4个标准格式数据帧争用总线，胜出的是（ C ）。 A. 11001100001b B. 11001101001 C. 11001000001 D. 11001000010 7、CANopen协议支持（ B ）位标识符。 A. 12 B. 11 C. 29 D. 32 8、SJA1000对控制段寄存器初始化工作在（ D ）下进行的。 A. BasicCAN模式 B. PeliCAN模式 C. 工作模式 D. 复位模式 9、（ B ）总线即传输数字信号又可传输模拟信号。 A. FF B. CAN C. DeviceNet D. HART 10、DeviceNet是基于连接的网络，下列属于报文组1的连接标识符（CID）是（ A ）。 A. CID=300 hex B. CID=400 hex C. CID=500 hex D. CID=600 hex 11、SJA1000进入睡眠模式，下列说法错误的是（ D ）。 1
《工业机器人电气控制与维修》（ISBN 978-7-121-29476-1）邢美峰主编卢彦林李伟娟副主编 电子工业出版社 练习题参考答案 习题1 1.什么是工业机器人？ 2.按照工业机器人的结构形式，可将工业机器人分为哪几类？各自特点是什么？ 3.按照工业机器人的驱动方式，可将工业机器人分为哪几类？ 4.工业机器人一般由哪几部分组成？ 5.工业机器人的编程一共有几种方法，其特点是什么？ 6.HSR-608型工业机器人电气控制系统主要由哪几部分组成？ 7.在HSR-608型工业机器人中伺服驱动器的作用是什么？ 8.在HSR-608型工业机器人中光电编码器的作用是什么？ 9.简述在HSR-608型工业机器人电气控制系统中伺服控制系统的工作过程？ 10.简述在HSR-608型工业机器人电气控制系统中PLC控制系统作用？ 习题1答案 1.答：工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器人。是自动执行工作的机器装置，是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。它可以接受人类指挥，也可以按照预先编排的程序运行，现代的工业机器人还可以根据人工智能技术制定的原则纲领行动。 2.答： （1）直角坐标机器人 直角坐标机器人的主机架由三个相互正交的平移轴组成，具有结构简单、定位精度高的特点。 （2）圆柱坐标机器人 圆柱坐标机器人由立柱和一个安装在立柱上的水平臂组成。立柱安装在回转机座上，水平臂可以伸缩，他的滑鞍可沿立柱上下移动。因而，它具有一个旋转轴和两个平移轴。 （3）关节机器人
关节机器人手臂的运动类似于人的手臂，由大小两臂的立柱等机构组成。大小臂之间用铰链联接形成肘关节，大臂和立柱联接形成肩关节，可实现三个方向旋转运动。它能够抓取靠近机座的物件，也能绕过机体和目标间的障碍物去抓取物件，具有较高的运动速度和极好的灵活性，成为最通用的机器人。 3.答：可分为电气驱动机器人和气压传动机器人两大类， 电气驱动机器人是由交、直流伺服电动机、直线电动机或功率步进电动机驱动的机器人。它不需要中间转换机构，故机械结构简单。 气压传动机器人它是一种以压缩空气来驱动执行机构运动的机器人，具有动作迅速、结构简单、成本低的特点。 4.答：由控制系统、驱动系统、位置检测机构以及执行机构等组成 5.答：常用的编程方法有示教法和离线编程法等。 手控示教编程是一种最简单，又是一种最为常用的机器人编程方法。 离线编程的优点在于： （1）设备利用率高，不会因编程而影响机器人执行任务； （2）便于信息集成，可将机器人控制信息集成到CAD/CAM数据库和信息系统中去。在现代机械制造系统中，机器人编程可由先进的CAD/CAM系统来完成，这和CAD/CAM系统编制NC零件加工程序完全一样。 6.答：由IPC单元、示教器单元、PLC单元、伺服驱动器等单元组成， 7.答：伺服驱动器接收来自IPC装置的送来的进给指令，这些指令经过驱动装置的变换和放大后，转变成伺服电动机进给的转速、转向与转角信号，从而带动机械结构按照指定要求准确运动。因此伺服单元是IPC单元与机器人本体的联系环节。 8.答：编码器在机器人控制系统中用于检测伺服电动机的转角、转速和转向信号，该信号将反馈给伺服驱动器和IPC单元，在伺服驱动器内部进行速度控制，在IPC单元内部进行转角控制。 9.答：在HSR-JR608型工业机器人电气控制系统中，由IPC单元、伺服驱动器、伺服电动机和光电式编码器构成伺服控制系统。在该控制系统中，IPC作为控制核心，发出控制命令，该命令被伺服驱动器接收到，之后驱动伺服电动机按照指令要求运动。伺服电动机的运动情况由光电式脉冲编码器检测，编码器将检测结果反馈给伺服驱动器和IPC单元，用于修正给定的指令，这个过程一直持续到误差信息为零为止。