总线复习
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FF现场总线的拓扑结构通常包括（点到点）、（带分支的总线）、（菊花链型）和（树型）。
局域网常用的拓扑结构有（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。
OSI七层模型按照顺序包括（应用层）、（表示层）、（会话层）、（传输层）、（网络层）、（数据链路层）和（物理层）。
控制网络与计算机网络相比主要特点有（节点为测量控制设备）、（工作环境复杂）及（控制要求实时性高）。
常用的有线通信介质主要有（双绞线）、（同轴电缆）和（光缆）。
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）。
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。
现场总线PROFIBUS通常采用（双绞线）作为传输介质，在电磁干扰很大的环境下，可使用（光纤）。
数据链路层主要解决的3个问题：（封装成帧）、（透明传输）、差错控制。
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，
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）。常用的有线通信介质主要有（双绞线）、（同轴电缆）和（光缆）。
PROFIBUS-DP系统配置的描述包括（站数）、（站地址）和（输入/输出地址），以及（输入/输出数据格式）。PROFINET支持下列三种通讯方式（TCP/IP标准通讯）、（实时（RT）通讯））和（同步实时（IRT）通讯）。
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）。
多路复用技术有（时分多路）、（频分多路）、（码分多路）。
PROFIBUS由三个兼容部分组成：（PROFIBUS-DP）、（PROFIBUS-PA）和（PROFIBUS-FMS）。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）。
按照地理分布距离和覆盖范围来看，无线通信网络可以分为（无线局域网）、（无线广域网）、（无线城域网）和（无线个域网）。
PROFIBUS-DP主要有以下3种运行模式（运行）、（清除）、（停止）。
诊断信息分为3类（本站诊断操作）、（模块诊断操作）（通道诊断操作）。
PROFIBUS由以下三个兼容部分组成（PROFIBUS-DP）、（PROFIBUS-PA）和（PROFIBUS-FMS）。
Zigbee是基于（IEEE802.15.4）标准，wifi是基于（IEEE802.11）标准，令牌环网是基于（IEEE802.5）标准，蓝牙是基于（IEEE802.15）标准。
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。
PROFIBUS-DP采用（可变）速率，从（9.6K）到（12Mbps），PROFIBUS-PA采用（固定）速率，为（32.15kbps）。
现在各种总线及标准不下二百张，其中（PROFIBUS现场总线）、（FF现场总线）、（LONWORKS总线）、（ANBUS现场总线）、（WorldFIP现场总线）等5种是具有一定影响和已占有一定市场份额的总线。
Lontalk通讯协议支持OSI的（所有七层）层模型，是（直接面向对象）的网络协议，这也是一般现场总线所不具备的特点，提供了（应答方式）、（请求/响应方式）、（非应答重发方
名词解释：
MAC
MediaAccessControl
媒体介入控制层
CSMA/CD CarrierSenseMultipleAccess/CollisionDetect 载波监听多路访问/冲突检测机制
TCP/IP
TransmissionControlProtocol/InternetProtocol 传输控制协议/因特网互联协议
UDP
UserDatagramProtocol
用户数据报协议
CTDMA CodeTimeDivisionMultipleAccess
码分-时分多址
OSI
OpenSystemInterconnect
开放式系统互联HSE
HighSpeedEthernet
高速以太网
ISO InternationalStandardOrganized
国际标准化组织
FF
FieldbusFoundation
基金会现场总线
I/O
input/output
输入输出端口
CAN
ControllerAreaNetwork
控制器局域网络
SNMP SimpleNetworkManagementProtocol 简单网络管理协议
问答题
1、画出通信系统的组成，并对系统各个组成部门功能进行简单介绍？
信源——是消息的产生来源, 其作用是把各种消息转换成原始电信号,称之为消息信号或基带信号.电话机,电视摄像机和电传机,计算机等各种数字终端设备就是信源.
发送设备——将信源和信道匹配起来的设备,它将信源产生的消息信号变换成适合在信道中传输的信号.变换方式有调制变换方式,信源编码,信道编码.
信道——是指传输信号的物理媒质.分为有线信道和无线信道.
噪声源——不是人为加入的设备,而是通信系统中各种设备以及信道中所固有的.
接收设备——完成发送设备的反变换的设备, 即进行解调,译码,解码等.它的任务是从带有干扰的接收信号中正确恢复出相应的原始基带信号来,对于多路复用信号,还包括解除多路复用,实现正确分路.
受信者——是传输信息的归宿点, 其作用是将复原的原始信号转换成相应的消息.
2、简述OSI模型每层主要功能是什么？
物理层：它控制网络层与物理层之间的通信。它的主要功能是如何在不可靠的物理线路上进行数据的可靠传递。
网络层：其主要功能是将网络地址翻译成对应的物理地址，并决定如何将数据从发送方路由到接收方。
传输层：传输协议同时进行流量控制或是基于接收方可接收数据的快慢程度规定适当的发送速率。
会话层：负责在网络中的两节点之间建立、维持和终止通信。
表示层：应用程序和网络之间的翻译官，在表示层，数据将按照网络能理解的方案进行格式化；这种格式化也因所使用网络的类型不同而不同。
应用层：负责对软件提供接口以使程序能使用网络服务。
3、画出IEEE802无线技术在距离-速率图中的位置，并指出各数字的含义，如802.11代表wifi？
4、什么是网络协议？
就是为进行计算机网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定的集合。协议总是指某一层的协议，准确地说，它是对同等层实体之间的通信制定的有关通信规则和约定的集合。
5、介绍中继器与放大器的区别，掩码的定义，计算过程以及作用。
中继器不同于放大器，放大器从输入端读入旧信号，然后输出一个形状相同、放大的新信号。放大器的特点是实时实形地放大信号，它包括输入信号的所有失真，而且把失真也放大了。也就是说，放大器不能分辨需要的信号和噪声，它将输入的所有信号都进行放大。而中继器则不同，它并不是放大信号，而是重新生成它。当接收到一个微弱或损坏的信号时，它将按照信号的原始长度一位一位地复制信号。因而，中继器是一个再生器，而不是一个放大器。掩码是一串二进制代码对目标字段进行位与运算，屏蔽当前的输入位。
计算过程以及作用：没找到。
6、工作以太网通信非确定性的缓解措施有哪几种？
1.利用以太网的高通信速率。提高通信效率可以减少通信信号占用传输介质的时间，通信速率大大提升，对减少碰撞冲突也是有效的。
2.控制网络负荷，减轻网络负荷也可以减少信号的碰撞冲突。
3.采用全双工以太网技术，全双工设备可以同时发送和接收数据，这样更具备通信确定性的条件。
4.采用交换式以太网技术，为连接在其端口上的每个网络节点提供独立的带宽，使不同设备之间产生冲突的可能性大大降低。
7、最常用的的差错校正方法有哪两种？
最常见的两种差错校正方法是自动重传与前向差错纠正。
自动重传：当系统检测到一个错误时，接收端自动地请求发送方重新发送传输该数据帧，用重新传输过来的数据替代出错的数据。
前向差错纠正：在接收端检测和纠正差错，而不需要请求发送端重发。将一些额外的位按规定加入到通信序列中。这些额外的位按照某种方式进行编码，接收端通过检测这些额外的位，发现是否出错、哪一位出错、并纠正这些差错位。
8、解释CSMA/CD的发送数据工作过程？
当某个节点要发送数据，先侦听媒体，判断是否有信号在传输；(2)如果有信号传输，转(1) ，继续侦听；(3)如果媒体上无信号传输，发送数据，同时对媒体继续监听；(4)如果发出信息与监听信息一致，则认为无冲突，数据正确发送，完成发送任务；(5)如果发送数据与监听信息不一致，则认为发生冲突，立即中止发送过程，并向媒体发送“冲突强化”信号，使其他节点感知冲突，本节点计算发送失败的次数；（6)如果发送失败的次数小于某个阀值，按二进制指数退避算法生成等待时间值，等待一定时间，转(1) ，重新发送；(7)如果发送失败的次数大于某个阀值，停止发送尝试，通知用户，产生网络错误。
9、什么是多路复用？
多路复用是指在同一信道上传输多路信号而互不干扰的一种技术。最常用的多路复用方式有频分复用FDM、时分复用TDM和码分复用CDM。按频带区分信号的方法是频分复用按时隙区分信号的方法是时分复用按相互正交的码字区分信号的方法是码分复用。
10、什么是本质安全技术？
11、CRC校验码是网络通讯中普通采用的形式，假设待发送的消息为1010101101，生成多项式选用G=X5+X4+X2+1，CRC校验码为多少，发送方发出的信息为什么？
12、可靠性指标的概念？
13、信道带宽、介质带宽、信道容量和信噪比的概念？
信道带宽：是指信道容许通过的物理信号的频率范围，即容许通过的信号的最高与最低频率之差。
介质带宽：是指该传输介质能通过的物理信号的频率范围。
信道容量：是指信道在单位时间内可能传送的最大比特数。
信噪比：信号功率S与噪声功率N的比值。一般用10lgS/N来表示，单位分贝（dB)。
14信噪比对信道容量的影响？
信噪比对信道容量的影响？1. 增加带宽也可以提高信道容量。但噪声功率N=Wn0(n0为噪声的单边功率谱密度）。随着W增大，N增大，会导致信噪比降低。。2.在信道容量一定时，带宽与信噪比之间可以相互弥补。即提高信道带宽可使具有更低信噪比的信号得以通过，而传输信噪比比较高的信号时，可适当放宽对信道带宽的要求。
15、解释通信网络和工业控制网络的区别？
16、简述七层模型每层主要功能是什么？
应用层(Application)：网络服务与最终用户的一个接口。协议有：HTTP FTP TFTP SMTP SNMP DNS
表示层（Presentation Layer）：数据的表示、安全、压缩。（在五层模型里面已经合并到了应用层）
会话层（Session Layer）：建立、管理、终止会话。（在五层模型里面已经合并到了应用层）传输层(Transport)：定义传输数据的协议端口号，以及流控和差错效验。协议有：TCP UDP 网络层(Network)：进行逻辑地址寻址，实现不同网络之间的路径选择。协议有：ICMP IGMP IP（IPV4 IPV6）ARP RARP
数据链路层(Link)：建立逻辑连接、进行硬件地址寻址、差错效验等功能。（由底层网络定义协议）
物理层（Physical Layer）：建立、维护、断开物理连接。（由底层网络定义协议）
17、什么是总线仲裁？
系统中多个设备或模块可能同时申请对总线的使用权，为避免产生总线冲突，需由总线仲裁机构合理地控制和管理系统中需要占用总线的申请者，在多个申请者同时提出总线请求时，以一定的优先算法仲裁哪个应获得对总线的使用权。总线判优控制按照仲裁控制机构的设置可分为集中控制和分散控制两种。其中就集中控制而言，常用的总线仲裁方式有：菊花链仲裁、二维仲裁、同步通信方式、异步通信方式和半同步通信方式。
连接到总线上的功能模块有主动和被动两种形态，CPU可以做主方也可以做从方，而存取器模块只能用作从方。主方可以启动一个总线周期，而从方只能响应主方的请求。对多个主设备提出的占用总线请求，一般采用优先级或公平策略进行仲裁。
18、什么是中继器？
中继器(REPEATER)中继器是网络物理层上面的连接设备。适用于完全相同的两类网络的互连，主要功能是通过对数据信号的重新发送或者转发，来扩大网络传输的距离。中继器是对信号进行再生和还原的网络设备OSI 模型的物理层设备。
中继器（RP repeater）是连接网络线路的一种装置，常用于两个网络节点之间物理信号的双向转发工作。中继器主要完成物理层的功能，负责在两个节点的物理层上按位传递信息，完成信号的复制、调整和放大功能，以此来延长网络的长度。由于存在损耗，在线路上传输的信号功率会逐渐衰减，衰减到一定程度时将造成信号失真，因此会导致接收错误。中继器就是为解决这一问题而设计的。它完成物理线路的连接，对衰减的信号进行放大，保持与原数据相同。
19、什么是现场总线？
现场总线是以测量控制设备作为网络节点，以双绞线等传输介质作为纽带，把位于生产现场、
21、HART协议最为突出的特点是什么？
HART协议又称为混合协议，是因为它将模拟量和数字量通信相融合。它既支持4-20mA模拟信号的单变量通信，也可以将附加信息以数字信号的方式进行通信。数字信息以FSK调制方式加载在标准的4-20mA电流回路上。通过采用滤波技术，可以从模拟信号中去除掉数字信号，数字信号并不会影响模拟量信号的传输。因此，HART协议最突出的特点是：数字通信与模拟信号4～20mA兼容，传输的信号用调制后的正弦信号叠加在4～20mA的模拟信号上。
22、令牌总线中令牌丢失和令牌重复的处理方法？
令牌总线中令牌丢失的处理
1.每个节点都设有“环不工作计时器”，规定时间未监听到媒体上有信息，“环不工作计时器” 超时，表示令牌丢失，或环路处于初始工作状态；
2.所有节点采用竞争总线方式，争夺生成令牌的权利；(1)各节点根据本节点地址，形成不同长度的“要求令牌命令帧”，发往媒体并监听媒体；(2)不同地址形成不同长度帧，发往媒体，必然产生冲突，所有节点忽略这种冲突。(3)发送较短的帧的节点发送帧后，仍会听到其他节点在发送信息；发送最长帧的节点发送帧后，会听不到其他节点在发送信息，最终获得产生令牌的权利。
23什么是总线仲裁？同17
24、何谓网桥？
网桥将两个相似的网络连接起来，并对网络数据的流通进行管理。它工作于数据链路层，不但能扩展网络的距离或范围，而且可提高网络的性能、可靠性和安全性。网络1 和网络2 通过网桥连接后，网桥接收网络1 发送的数据包，检查数据包中的地址，如果地址属于网络1 ，它就将其放弃，相反，如果是网络2 的地址，它就继续发送给网络2.这样可利用网桥隔离信息，将同一个网络号划分成多个网段（属于同一个网络号），隔离出安全网段，防止其他
25、信号的传输模式有哪三种？他们各自的定义和特点是什么？
1基带传输：基带传输是指在基本不改变数字信号频率的情况下，直接按基带信号进行的传输。它不包含任何调制（频率变换），按数据波的原样进行传输。基带传输的特点：1.信号按位流形式传输，整个系统不用调制解调器，使得系统价格低廉。2. 与宽带网相比，基带网的传输介质比较便宜，可以达到较高的数据传输速率(一般为lMbps~10Mbps）但其传输距离一般不超过25km，传输距离越长，传输质量越低。
2载波传输：按幅值键控（ASK）、频移键控（FSK）、相移键控（PSK）等不同方式，依照要承载的数据改变载波信号的幅值、频率、相位，形成调制信号，载波信号承载数据后的信号传输过程称为载波传输。载波传输的特点：1.克服了目前长途电话线路不能直接传输基带信号的特点;2.可实现多路复用，提高了通信线路的利用率;3.在接收端和发送端都要设置调制解调器。
3宽带传输:在同一介质上可以传输多个频带的信号。宽带传输的特点：可进行全部广播，还可以高速数据传输。可见宽带传输系统是模拟信号传输系统，可以在同一信道上进行数字和模拟信息服务。
26、什么是计算机网络？
计算机网络，是指将地理位置不同的具有独立功能的多台计算机及其外部设备，通过通信线路连接起来，在网络操作系统，网络管理软件及网络通信协议的管理和协调下，实现资源共享和信息传递的计算机系统。
27、Lonwalk的介质控制协议是什么，简答解释之。
28、工业以太网络有哪些特点？
(1)工业生产现场环境的高温、潮湿、空气污浊以及腐蚀性气体的存在，要求工业级的产品具有气候环境适应性，并要求耐腐蚀、防尘和防水。
(2)工业生产现场的粉尘、易燃易爆和有毒性气体的存在，需要采取防爆措施保证安全生产。
(3)工业生产现场的振动、电磁干扰大，工业控制网络必须具有机械环境适应性（如耐振动、耐冲击）、电磁环境适应性或电磁兼容性等。
(4)工业网络器件的供电，通常是采用柜内低压直流电源标准，大多的工业环境中控制柜内所需电源为低压24V直流。
(5)采用标准导轨安装，安装方便，适用于工业环境安装的要求。工业网络器件要能方便地安装在工业现场控制柜内，并容易更换。
29、信息网和控制网的区别？
信息网以反映当地经济，服务大众为根本宗旨，并提供一定范围内相关信息的网站，叫做信息网。
控制网：由现场总线把具备数字计算、处理与通信能力的自控设备连接组成的系统。
区别：根据定义自行发挥。
30、什么是控制网络？
由现场总线把具备数字计算、处理与通信能力的自控设备连接组成的系统，称为控制网络。控制网络的节点：控制网络的节点大都是具有计算与通信能力的测量控制设备。
控制网络的任务与工作环境：一、控制网络的任务控制网络以具有通信能力的传感器、执行器、测控仪表作为网络节点，以现场总线为通信介质，连接成开放式、数字化、多节点通信，完成测量控制任务的网络。控制网络要将现场运行的各种信息传送到远离现场的控制室，在把生产现场设备的运行参数、状态以及故障信息等送往控制室同时，又将各种控制、维护、组态命令等送往位于现场的测量控制现场设备，起着现场级控制设备之间的数据联系与沟通的作用。二、控制网络的工作环境：要求控制网络能适应这种恶劣的工作环境。控制网络的数据传输量相对较少，传输速率相对较低，多为短帧传送。要求通信传输的实时性强，可靠
31、什么是工业以太网？
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。工业以太网设计企业网络的各个层次，无论是应用于工业华景的企业信息网络，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技术范畴。因此，工业以太网既属于信息网络技术，也属于控制网络技术。它是一揽子解决方案的集合，是一些列技术的总称。
32、画出数字量97H的不归零、归零及差分曼彻斯特编码的信号波形图。
33、解释IEEE802.15.4的技术特点？
IEEE 802.15.4标准定义的LR-WPAN网络具有如下特点：
（1）在不同的载波频率下实现了20kbps、40kbps和250kbps三种不同的传输速率；
（2）支持星型和点对点两种网络拓扑结构；
（3）有16位和64位两种地址格式，其中64位地址是全球惟一的扩展地址；
（4）支持冲突避免的载波多路侦听技术（carrier sense multiple access with collision avoidance, CSMA-CA）；
（5）支持确认（ACK）机制，保证传输可靠性。
34、PROFIBUS总线存取协议包括哪两种方式（简述这两种方式）？
PROFIBUS现场总线是世界上应用最广泛的现场总线技术，主要包括最高波特率可达12M 的高速总线PROFIBUS－DP（H2）和用于过程控制的本安型低速总线PROFIBUS-PA（H1）。PROFIBUS-DP：
1拥有极高的通讯速率，最快可达12Mbit/S。
2采用线形、星形、环形等多种拓扑结构。可实现光纤双环冗余。
3 PROFIBUS-DP也可以为变送器等过程仪表提供高速的通讯总线。
PROFIBUS－PA
1应用于过程控制领域，可以把测量变送器、阀门、执行机构用串行总线联网。
2采用IEC61158-2的物理传输技术和PROFIBUS-DP的协议，通讯通率31.25Kbit/S。
3可应用于本安场合，并可通过总线向仪表馈电。
35、令牌发送和接收数据的过程是什么？
1发送过程：当一个站发送一个数据帧时，站的MAC实体按照帧格式形式适当的FC、DA、SA 等字段构成待发数据帧。然后排队等待获得可用令牌，在请求发送站获得令牌后，将AC字段中的T置为1，并将待发数据帧的其余字段FC、DA、SA、INFO、FCS、ED和FS接在SD和AC字段之后形成一个完整的帧后发送到环上，同时把或的令牌帧的ED字段撤消。
2接收过程：在某站的转发器接收数据时，要检测数据帧的目标地址是否与本站符合，如果该站是数据帧中所寻的地址，则将帧的FC、SA、DA、INFO以及FCS复制到接收缓冲器中然后转发，如果本站不是寻址的话，则直接进行转发，接收的如果是MAC控制帧，则接控制帧的含义进行相应的动作，然后进行转发。
36、差错监测中常用的冗余校验方法有哪几种？并对每种方法进行简单解释？
有4种：奇偶校验、求和校验、纵向冗余校验LRC、循环冗余校验。
2求和校验：在发送端将数据分为k段，每段均为等长的n比特。将分段1与分段2做求和操作，再逐一与分段3至k做求和操作，得到长度为n比特的求和结果。将该结果取反后作为校验和放在数据块后面，与数据块一起发送到接收端。在接收端对接收到的、包括校验和在内的所有k+1段数据求和，如果结果为零，就认为传输过程没有错误，所传数据正确，如果结果不为零，则表明发生了错误。
3纵向冗余校验LRC：纵向冗余校验安预定的数量将多个单位数据域组成一个数据块。首先每个单位数据域各自采用奇偶校验，得到各个单位数据域的冗余校验位。再将各个单位数据域的对应位分别作奇偶校验，如对所有的单位数据域的第一位作奇偶校验，对所有单位数据域的第二位奇偶校验，如此等等。并将所有位置奇偶校验的到的冗余校验位组成一个新的数据单元附加在数据块的最后发送出去。
4循环冗余校验：对传输序列进行一次规定的除法操作，将除法操作的余数附加在传输信息的后边。在接收端，野队收到的数据做相同的除法。如果接收端除法得到的结果其余数不是零，就表明发生了错误。
37、何谓多路复用技术？常用的复用技术有哪些，并详细解释之？
频分多路复用（FDMA）
频分制是将传输频带分成N部分，每一个部分均可作为一个独立的传输信道使用。,如图所示。这样在一对传输线路上可有N对话路信息传送，而每一对话路所占用的只是其中的一个频段。频分制通信又称载波通信，它是模拟通信的主要手段。
时分多路复用（TDMA）
时分制是把一个传输通道进行时间分割以传送若干话路的信息，如图所示。把N个话路设备接到一条公共的通道上，按一定的次序轮流的给各个设备分配一段使用通道的时间。当轮到某个设备时，这个设备与通道接通，执行操作。与此同时，其它设备与通道的联系均被切断。待指定的使用时间间隔一到，则通过时分多路转换开关把通道联接到下一个要连接的设备上去。时分制通信也称时间分割通信，它是数字电话多路通信的主要方法，因而PCM
通信常称为时分多路通信。
码分多路复用（CDMA）
CDMA技术不是一项新技术，作为一种多址方案它已经成功地应用于卫星通信和蜂窝电话领域，并且显示出许多优于其他技术的特点。但是，由于卫星通信和移动通信中带宽的限制，所以CDMA技术尚未充分发挥优点。光纤通信具有丰富的带宽，能够很好地弥补这个缺陷。近年来，OCDMA已经成为一项备受瞩目的热点技术。
OCDMA技术在原理上与电码分复用技术相似。OCDMA通信系统给每个用户分配一个唯一的光正交码的码字作为该用户的地址码。在发送端，对要传输的数据该地址码进行光正交编码，然后实现信道复用；在接收端，用与发端相同的地址码进行光正交解码。
38、HART协议的两种通信模式？
HART通信协议允许两种通信模式，第一种是“问答式”，即主设备向从设备发出命令，从设备予以回答，每秒钟可以交换两次数据：第二种是“成组模式”，即无需主设备发出请求，从设备自动地连续发出数据，传输率每秒提高到3.7次，但这只适用于“点对点”的连接方式，而不适用于多站连接方式。
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.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
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。
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
现场总线考试题型： 1.判断题15分共10题 2.填空题25分共25题 3.简答题40分共4题 4.论述题20分共1题 第一章现场总线技术概述 1.自动控制系统的发展经历了哪几个阶段？ 大致经历了四个发展阶段，具体如下：20世纪50年代以前是模拟仪表控制系统；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。 2.DCS控制系统的结构包括哪几部分？ 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 3.现场总线的基本定义？ 现场总线(Fieldbus)：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。 4.现场总线的分类？ 5. 现场总线控制系统的技术特点。 1.开放性； 2.全数字化； 3.双向通信； 4.互可操作性与互用性； 5.现场设备的智能化与功能自治性 6.系统结构的高度分散性 7.对现场环境的适应性 6. FCS相对于DCS具有哪些优越性？ 1．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 7. 分析现场总线的现状，展望其发展前景。 第二章数据通信基础与网络互联 1.何谓现场总线的主设备、从设备？ 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。 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.总线操作过程的内容是什么？ 总线上命令者与响应者之间的连结→数据传送→脱开，这一操作序列称为一次总线“交易”(transaction)，或者叫做一次总线操作。 3.寻址方式有几种？ 物理寻址逻辑寻址广播寻址 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、
本答案仅供参考。 第1章绪论 1.1 什么是过程计算机控制系统？它由哪几部分组成？通过具体示例说明。 答：它是指由被控对象、测量变送装置、计算机和执行装置构成，以实现生产过程闭环控制的系统，它综合了计算机过程控制和生产工艺过程。例 如温度控制系统。 1.2 计算机控制工业生产过程有哪些种类型？ 答：计算机控制工业生产过程一般有五种类型： 操作指导控制系统；直接数字控制系统；监督控制系统；集散控制系统； 现场总线控制系统。 1.3 计算机控制系统的硬件一般有哪几大主要组成部分？各部分是怎样互相联系 的？其中过程通道有几种基本类型？它们在系统中起什么作用？ 答：计算机控制系统的硬件一般包括：主机、外部设备、过程输入输出设备。 两个过程通道，一个是输入通道，另一个为输出过程通道。 输入过程通道包括：A/D通道----把模拟信号转换成数字信号后再输入； DI通道-----直接输入开关量信号或数字量信号。 输出过程通道包括：D/A通道----把数字信号转换成模拟信号后再输出； DO通道-----直接输出开关量信号或数字量信号。 1.4 直接数字控制系统的硬件由哪几部分组成？ 答：直接数字控制系统的硬件主要有计算机（主机）、过程输入输出通道、操作台和计算机辅助设备组成。如下图所示。
1.5 数字PID 控制算法有几种形式？各有什么特点？ 答：数字PID 控制算法有位置式、增量式、速度式三种形式。PID 位置式根 据偏差计算阀门的位置，PID 增量式根据偏差计算阀门的变化；PID 速 度式根据偏差变化程度计算阀门的变化。 1.6 试推导计算机控制系统PI 控制算法的位置式、增量式和速度式。 答：模拟PI 控制算法为 ])(1)([)(0?+=t I p dt t e T t e k t u 其中，p k ----比例增益 I T ----积分时间常数 在采样周期相当短暂时，用矩形法近似代替积分项∑?=≈k i t i Te dt t e 00)()(，其中T 为采样周期，k 为采样序号。 PI 位置式算法为： x k i I p u i e k k e k k u ++=∑=0)()()( PI 增量式算法为： )()()(k e k k e k k u I p +=?? PI 速度式算法为： T k e k T k e k T k u k v I p )()()()(+==??
过程控制期末试题库 （适用于沈阳建筑大学自动化专业期末考试） 一、填空题（本题共计10分，包括3小题，10个填空，每空1分） 1．一般一个简单控制系统由（检测/变送）装置、（被控对象）、（调节）器和（执行）机构组成。 2．过程控制系统常用的参数整定方法有：（经验法）、（衰减曲线法）、（稳定边界法/临界比例度法）和（响应曲线法）。 3．在PID调节器中，调节器的Kc越大，表示调节作用（越强），Ti值越大，表示积分作用（减弱），Td值越大表示微分作用（增强）。 4．常见的过程计算机控制系统分为下列几种典型形式：（操作指导控制系统）、直接数字控制系统、（监督计算机控制系统）、（集散控制系统）和现场总线控制系统。 5．在闭环控制系统中，根据设定值的不同形式，又可分为定值控制系统，随动控制系统和程序控制系统。 1）定值控制系统 特点：设定值是（固定不变）； 作用：保证在（扰动）作用下使被控变量始终保持在设定值上。 2）随动控制系统 特点：设定值是一个（变化量）； 作用：保证在各种条件下系统的输出（及时跟踪设定值变化）。 3）程序控制系统 特点：设定值是一个（按一定时间程序变化的时间函数）； 作用：保证在各种条件下系统的输出（按规定的程序自动变化）。 6．热电偶温度计的基本组成部分部分是（热电偶）、（测量仪表）、（连接热电偶）和（测量仪表的导线）。 7．串级控制系统能迅速克服进入（副）回路的扰动，改善（主）控制器的广义对象特性，容许（副）回路内各环节的特性在一定的范围内变动而不影响整个系 统的控制品质。 8．定值控制系统是按（偏差）进行控制的，而前馈控制是按（扰动）进行控制的；前者是（闭）环控制，后者是（开）环控制。 二、选择题（本题共计10分，包括5小题，每题2分） 1.由于微分调节规律有超前作用，因此调节器加入微分作用主要是用来（C）:
现场总线填空题 1、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、进入国际标准IEC62026的现场总线包括：AS-I、DeviceNet、SDS和Seriplex。 3、发送方将要发送的数据转换成信号通过物理信道传送到数据接收方的过程称为数据通信。 4、TCP/IP参数模型的四层分别是：主机至网络层、互联网层、传输层和应用层。 5、在网络中，数据有两种传输方式：基带传输和宽带传输。 6、RS-232需要进行串口通信信号测试时，可以直接将TXD和RXD相连，构成回路， 7、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。 8、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。 9、目前的PROFIBUS标准IEC61158提供了三种传输方式：RS-485、MBP、光纤。 10、通过MPI实现PL到PLC之间的通信有三种方式：全局数据包通信方式、无组态连接通信方式、组态连接通信方式。 11、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。 12、CAN总线报文传送由四种不同类型的帧表示和控制：数据帧、远程帧、错误帧、超载帧，长度可变的位场是数据场。 13、CAN的直接通信距离最远达10km ，通信速率最高可达1Mbps。 14、P8xC591是个8位高性能的单片机微控制器，改进的1:1内部时钟分频器在12MHz 外部时钟时实现500ns指令周期。 15、C8051F040内集成了一个12位和一个10位的逐次逼近型的A/D转换器，8位外部输入引脚可被编程为单端或差分输入。
简述现场总线的协议组成结构及其工作原理。 答：○1现场总线网络结构按照国际标准化组织（ISO）制定的开放系统互联OSI（Open System Interconnection）参考模型建立的。OSI参考模型共分7层，即物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表达层和应用层。 ○2工作原理：它把单个分散的测量控制设备变成网络节点，以现场总线为纽带，连接成可以相互沟通信息、共同完成自控任务的网络系统与控制系统。 设计一个独立CAN控制器电路，并设计相应的接口软件。 答： 2.CAN总线接口软件： CAN 接口通信软件分为3部分：CAN初始化、数据发送、数据接收。 ○2.数据发送、数据接收中断程序流程图 图3接收数据的中断服务程序流程图图4 发送数据中断服务程序流程图 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 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)：A．物理层B．数据链路层C．网络层D．传输层 (2)：A．动态选择路由B．控制数据流量 C．调节数据传输率D．改变路由结构 (3)：A．MAC地址B．网络地址 C．MAC地址和网络地址D．MAC地址和网络地址的共同逻辑地址 4)：A．形成了一个更大的物理网络B．仍然还是原来的网络 C．形成了一个逻辑上单一的网络D．成为若干个互连的子网 12. 相对于ISO／OSI的7层参考模型的低4层，TCP／IP协议集内对应的层次有（1），它的传输层协议TCP提供（2）数据流传送，UDP提供（3）数据流传送，它的互联网层协议IP提供（4）分组传输服务；IEEE802参考模型仿照了ISO的OSI／RM，它的（5）对
（1）CAN的ISO/OSI参考模型的层次结构分为物理层和数据链路层。（2）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。（3）微控制器和SJA1000之间状态、控制和命令信号的交换都是在控制段中完成的。 （4）SJA1000检测到有复位请求，中止当前报文收、发工作，进入到复位模式，当复位请求位出现1到0的变化，CAN控制器将返回到操作模式。（5）验收滤波器由验收代码寄存器和验收屏蔽寄存器定义。 （6）改变验收滤波器配置的途径：在运行中改变和在复位模式改变。 （7）CAN总线智能节点的软件设计包括：CAN节点初始化、报文发送和报文接收。 （8）CAN总线上用显性和隐性两个互补的逻辑值表示“0”和“1”。 （9）验收滤波器的滤波模式包括单过滤模式和双过滤模式。 2.远程帧由6个不同的位域组成：帧起始、仲裁域、控制域、CRC域、应答域、帧结尾 4. 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、过载帧。 8. 过载帧由过载标志和过载界定符组成。 9. CAN总线的同步方式有两种：硬同步和重新同步。 10. SJA1000有两种操作模式：支持CAN2.0A协议的BasicCAN模式和支持CAN2.0B协议的PeliCAN模式。 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、格式错误、应答错误。
（1）CAN报文中帧类型不包括（C）。 A、数据帧 B、远程帧 C、应答帧D错误帧 （2）SJA1000中，状态寄存器对于微控制器来说是（B）。 A、只写寄存器 B、只读寄存器 C、可读可写 D、以上均不对（4）CAN发送缓冲区列表中，数据长度最大为（D）字节。 A、5 B、6 C、7 D、8 (5) 在（C）模式中才能对CAN寄存器的进行设置。 A、工作模式 B、操作模式 C、复位模式 D、自检模式 （7）可以作为CAN总线的传输介质是（D）。 A、光纤 B、双绞线 C、同轴电缆 D、以上均可 （8）下面哪种说法是错误的（C）。 A、CAN是目前为止唯一有国际标准的现场总线。 B、CAN为多主工作方式，而且不分主从。 C、CAN采用破坏总线仲裁技术。 D、CAN的直接通信距离可达10Km。 （9）在一个给定的CAN系统中，位速率是（C）。 A、唯一的 B、固定的 C、唯一且固定 D、唯一但不固定 （10）CAN在通信中的错误类型不包括：（D） A、位错误 B、填充错误 C、应答错误 D、总路冲突错误 (15)CAN系统中，中断类型包括：（D）