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现场总线试题集

1.什么是现场总线？国际电工委员会IEC61158对现场总线的定义是什么？

答：○1现场总线原本是指现场设备之间公用的信号传输线，后又逐渐被定义为应用在生产现场，在测量控制设备之间实现双向串行多节点数字通信技术。

○2国际电工委员会IEC61158对现场总线（field bus）的定义是：安装在制造或过程区域的现场装置与控制室内的自动控制装置之间的数字式、串行、多点通信的数据总线称为现场总线。简述现场总线的分类及其应用领域。

答：现场总线可分为三类：○1全传感器网络

○2功能数字网络

○3数字信号串行线

现场总线是应用在生产现场、在微型计算机化测量控制设备之间实现双向串行多节点数字通信的系统，也被称为开放式、数字化、多点通信的底层控制网络。它在制造业、流程工业、交通、楼宇等方面的自动化系统中具有广泛的应用背景。

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。

介绍CAN总线位的数值表示，并说明任意两点间的最大距离。

答: ○1

图1 总线位的数值表示

○2

表1 CAN总线系统任意两节点之间的最大距离

简述数据链路层的几个特征。

答：七个基本特征：

（1）报文（Messages）

（2）信息路由（Information Routing）

（3）优先权（Priorities）

（4）远程数据请求（Remote Data Request）

（5）仲裁（Arbitration）

（6）安全（Safety）

错误检测（Error Detect）措施：

- 监视（发送器对发送位的电平与被监控的总线电平进行比较）

- 循环冗余检查

- 位填充

- 报文格式检查

（7）应答（Acknowledgment）

详述报文的帧结构。

答：在报文传输时，不同的帧具有不同的传输结构，下面将分别介绍四种传输帧的结构，只有严格按照该结构进行帧的传输，才能被节点正确接收和发送。

○1数据帧由七种不同的位域(Bit Field)组成：帧起始(Start of )、仲裁域(Arbitration Field)、控制域(Control Field)、数据域(DataField)、CRC域(CRC Field)、应答域(ACK Field)和帧结尾(End of )。数据域的长度可以为0～8个字节。

1)帧起始(SOF)：帧起始(SOF)标志着数据帧和远程帧的起始，仅由一个“显性”位组成。在CAN的同步规则中，当总线空闲时(处于隐性状态)，才允许站点开始发送(信号)。所有的站点必须同步于首先开始发送报文的站点的帧起始前沿(该方式称为“硬同步”)。

2)仲裁域：仲裁域由标识符和RTR位组成，标准帧格式与扩展帧格式的仲裁域格式不同。标准格式里，仲裁域由1l位标识符和RTR位组成。标识符位有ID28～IDl8。扩展帧格式里，仲裁域包括29位标识符、SRR位、IDE(Identifier Extension，标志符扩展)位、RTR位。其标识符有ID28～IDO。为了区别标准帧格式和扩展帧格式，CANl．0～1．2版本协议的保留位r1现表示为IDE位。IDE位为显性，表示数据帧为标准格式；IDE位为隐性，表示数据帧为扩展帧格式。在扩展帧中，替代远程请求(Substitute Remote Request，SRR)位为隐性。仲裁域传输顺序为从最高位到最低位，其中最高7位不能全为零。RTR的全称为“远程发送请求(Remote TransmissionRequest)”。RTR位在数据帧里必须为“显性”，而在远程帧里必须为“隐性”。它是区别数据帧和远程帧的标志。

3)控制域：控制域由6位组成，包括2个保留位(r0、r1同于CAN总线协议扩展)及4位数据长度码，允许的数据长度值为0～8字节。

4)数据域：发送缓冲区中的数据按照长度代码指示长度发送。对于接收的数据，同样如此。它可为0～8字节，每个字节包含8位，首先发送的是MSB(最高位)。

5)CRC校验码域：它由CRC域(15位)及CRC边界符(一个隐性位)组成。CRC计算中，被除的多项式包括帧的起始域、仲裁域、控制域、数据域及15位为0的解除填充的位流给定。

此多项式被下列多项式

15+

X除(系数按模2计

算)，相除的余数即为发至总线的CRC序列。发送时，CRC序列的最高有效位被首先发送／接收。之所以选用这种帧校验方式，是由于这种CRC校验码对于少于127位的帧是最佳的。

6)应答域：应答域由发送方发出的两个(应答间隙及应答界定)隐性位组成，所有接收到正确的CRC序列的节点将在发送节点的应答间隙上将发送的这一隐性位改写为显性位。因此，发送节点将一直监视总线信号已确认网络中至少一个节点正确地接收到所发信息。应答界定符是应答域中第二个隐性位，由此可见，应答间隙两边有两个隐性位：CRC域和应答界定位。

7)帧结束域：每一个数据帧或远程帧均由一串七个隐性位的帧结束域结尾。这样，接收节点可以正确检测到一个帧的传输结束。

（2）错误帧错误帧由两个不同的域组成：第一个域是来自控制器的错误标志；第二个域为

错误分界符。

1)错误标志：有两种形式的错误标志。

①激活(Active)错误标志。它由6个连续显性位组成。

②认可(Passive)错误标志。它由6个连续隐性位组成。

它可由其他CAN总线协议控制器的显性位改写。

2)错误界定：错误界定符由8个隐性位组成。传送了错误标志以后，每一站就发送一个隐性位，并一直监视总线直到检测出1个隐性位为止，然后就开始发送其余7个隐性位。(3) 远程帧远程帧也有标准格式和扩展格式，而且都由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。与数据帧相比，远程帧的RTR位为隐性，没有数据域，数据长度编码域可以是0～8个字节的任何值，这个值是远程帧请求发送的数据帧的数据域长度。当具有相同仲裁域的数据帧和远程帧同时发送时，由于数据帧的RTR位为显性，所以数据帧获得优先。发送远程帧的节点可以直接接收数据。

(4) 过载帧过载帧由两个区域组成：过载标识域及过载界定符域。下述三种状态将导致过载帧发送：

1)接收方在接收一帧之前需要过多的时间处理当前的数据(接收尚未准备好)；

2)在帧空隙域检测到显性位信号；

3)如果CAN节点在错误界定符或过载界定符的第8位采样到一个显性位节点会发送一个过载帧。

设计一个独立CAN控制器电路，并设计相应的接口软件。

答：1.CAN总线接口电路

SJA1000 在电路中是一个总线接口芯片，通过它实现上位机与现场微处理器之间的数据通信。该电路的主要功能是通过CAN总线接收来自上位机的数据进行分析组态然后下传给下位机的控制电路实现控制功能，当CAN总线接口接收到下位机的上传数据，SJA1000就产生一个中断，引发微处理器产生中断，通过中断处理程序接收每一帧信息并通过CAN总线上传给上位机进行分析。AT89C51是CAN总线接口电路的核心，其承担CAN控制器的初始化、CAN的收发控制等任务。 CAN总线接口框图见图：

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。

○1CAN控制器SJA1000的初始化程序：

设SJA1000的首地址是8000H；

CR EQU 8000H；控制寄存器

CMR EQU 8001H；命令寄存器

SR EQU 8002H；状态寄存器

IR EQU 8003H；中断寄存器

ACR EQU 8004H；验收码寄存器

AMR EQU 8005H；验收屏蔽寄存器

BTR0 EQU 8006H；总线定时寄存器0

BTR1 EQU 8007H；总线定时寄存器1

OCR EQU 8008H；输出控制寄存器

LDB CL, #03H

STB CL, CR；开放接收中断，复位请求位置1，开始初始化

LDB CL, #01H

STB CL, ACR；将节点1标识符送给ACR

LDB CL, #0FFH

STB CL, AMR；验收滤波

LDB CL, #00H

STB CL, BTR0；波特率为250kbps

LDB CL, #14H

STB CL, BTR1；定义位周期宽度，采样点位置及采样次数

LDB CL, #0AAH

STB CL, 0CH

LDB CL, #1AH

STB CL, CR；复位请求位置0，初始化结束

○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

自己设计一个CAN总线的应用案例，详细叙述设计方案，并完成电路设计和部分软件设计。答：

本设计结合宾馆、酒店的客房控制和管理实例，简单设计了基于CAN总线的客房通信控制器的方案。

1.系统结构

客房控制和管理系统的总体结构下面如图1所示。整个系统包括三层：现场控制层、监控层和管理层。现场控制层主要是宾馆内的各客房控制器或其它控制设备；以一个客房节点为例，每个客房控制器可对客房内部的空调、灯、背景音乐、门铃、报警等各种设备进行控制，还可接收客户的需求信息，并将信息上传给监控层的通信控制器。监控层通信控制器的主要任务是过滤信息量，并将信息上传给管理层，同时接收管理层的控制指令，对记录数

据和各节点进行操作。各楼层的中继器则可增加节点的最大数目，扩大通信距离。管理层主要由中央服务器、总台PC、工程部PC、服务中心PC等组成，主要用于信息的综合管理与控制，具有汇总各个节点上传信息、综合决策、数据查询及处理、故障诊断、通信管理等功能。

图1 系统总体结构框图

由于现场控制层具有节点多、分布广的特点，其通信系统应具有良好的可靠性、适应性、可扩展性和简单的连接方式，并能满足长距离传输和现场调试方便的需要。因此，现场控制层采用了使用简单灵活、可靠性高、实时性强且成本低的CAN总线。管理层的中央服务器PC、总台PC、服务中心PC等相互之间通过以太网进行通信。而监控层的CAN通信控制器则提供管理层中央服务器PC与现场控制层CAN总线的接口，即把中央服务器PC的数据和命令传送给指定的CAN网络节点，同时将各网络节点的数据传输给中央服务器PC以做进一步处理。

2 硬件电路结构

CAN总线通信控制器的硬件电路结构如图2所示。主要包括主控制器、时钟保持电路、非易失性EEPROM存储器、CAN总线接口电路和RS232接口电路。主控制器采用性价比高、结构简单、便于编程的AT89C51单片机，主要用于对CAN控制器SJA1000 及RS232串口的初始化，并通过对CAN控制器SJA1000 及RS232串口的控制操作实现现场CAN总线与管理层中央服务器PC的数据交换等通信任务。CAN总线接口电路主要由CAN通信控制器SJA1000、高速光耦6N137和CAN总线驱动器82C250组成。SJA1000作为CAN总线协议转换的控制器，它内建BASIC CAN协议，并提供对CAN2.0B协议的支持。通过对片内寄存器的读、写操作，主控制器单片机能够设置CAN总线通信模式，实现数据的发送与接收。

图2 硬件结构

SJA1000在逻辑上实现了传输数据的编码和解码，若要与物理线路连接，还必须借助总线驱动器82C250，以增强CAN总线的差动发送和接收驱动能力。为了增强CAN 总线节点的抗干扰能力，防止线路间串扰，SJA1000 的TX0 和RXO 并不是直接与82C250 的TXD 和RXD 相连，而是通过高速光耦6N137 后再与82C250 相连；另外，CAN总线驱动器采用带隔离的DC/DC模块单独供电，实现了通信控制器与CAN总线的隔离，提高系统的可靠性。

82C250的CANH和CANL引脚各自通过一热敏电阻与CAN总线相连，当过流时电阻发热阻值变大，保护82C250免受过流的冲击。CANH和CANL与地之间并联两个小电容，可以起到滤除总线上的高频干扰和一定的防电磁辐射的能力。

RS232接口电路主要用于主控制器单片机与管理层中央服务器PC的双向数据传送。由于采用了标准的RS232串行通信，结构简单、成本低。

控制器的其它外围电路还有电源模块、非易失性EEPROM存储器、时钟保持电路、LED 指示灯和看门狗等。非易失性EEPROM存储器采用具有2KB容量的AT24C02，用于保存系统配置参数及各节点的最新信息，便于管理层的查询。时钟保持电路选用涓流充电时钟芯片DS1302，其内部含有实时时钟和日历，通过简单的串行接口与单片机进行通信，用于给各节点控制器校时。同时,控制器还配置了4个LED指示灯，分别用于系统上电、CAN通信、RS232通信和系统通信故障的指示，以方便系统的调试和对控制器运行状况的监测。3系统软件

CAN通信控制器的主要任务是过滤信息量，将现场层信息上传给管理层，同时接收管理层的控制指令，对记录数据或各CAN节点进行操作。CAN通信控制器同时还具有数据记录和零点校时功能。因而控制器软件设计主要包括四大部分：CAN通信、RS232通信、EEPROM数据的读写和系统时钟DS1302的读写。其程序主流程图如图3所示。

CAN通信软件包括CAN初始化、报文的接收和报文发送三部分。当控制器上电后，首先对CAN控制器SJA1000进行初始化设置，主要包括工作方式的设置、接受滤波方式的设置、接受屏蔽寄存器和接受代码寄存器的设置、波特率参数设置和中断允许寄存器的设置，SJA1000的初始化只能在复位模式下进行。完成SJA1000的初始化设置后即返回工作状态，开始循环监听CAN总线上的信息。报文的接收采取中断方式，以便系统的即时响应。在报文接收的过程中同时要对总线关闭、错误报警、接受溢出等情况进行处理。报文的发送相对比较简单，只需将待发送的数据组成一组报文送入SJA1000的发送缓存器中，启动发送即可。RS232通信软件包括RS232初始化和与管理层中央服务器PC机的通信；控制器采用查询方式接收中央服务器PC的数据。

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)：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）对应于OSI／RM的数据链路层，两者的物理层相互对应。(1)B (2)C (3)A (4)D (5)B

(1)：A．传输层、互联网层、网络接口层和物理层

B．传输层、互联网层、网络接口层

C．传输层、互联网层、A TM层和物理层

D．传输层、网络层，数据链路层和物理层

(2)：A．面向连接的，不可靠的B．无连接的、不可靠的

C．面向连接的、可靠的D．无连接的、可靠的

(3)：A．无连接的B．面向连接的

C．无连接的、可靠的D．面向连接的、不可靠的

(4)：A．面向连接的、保证服务质量的

B．无连接的、保证服务质量的

C．面向连接的、不保证服务质量的

D．无连接的，不保证服务质量的

(5)：A．AAL和A TM B．LLC和MAC

C．CS和SAR D．TC和PMD

填空题

在OSI参考模型中，服务原语划分为四种类型，分别为请求（Request），指示（Indication），____________和____________。响应（Response）、确认（Confirm）

局域网常用的拓外结构有总线、星形和____________三种。著名的以太网（Ethernet）就是采用其中的____________结构。环型、总线

由于帧中继可以不用网络层而使用链路层来实现复用和转接，所以帧中继通信节点的层次结构中只有____________和____________。物理层、链路层

ISO建议网络管理应包含以下基本功能：故障管理，计费管理，配置管理，____________和____________。性能管理、安全管理

按交换方式来分类，可以分为电路交换，____________和____________三种。报文交换、分组交换

6. 计算机网络按作用范围（距离）可分为________、________和________；局域网LAN、城域网MAN、广域网WAN

7. 开放系统互连参考模型OSI中，共分七个层次，其中最下面的三个层次从下到上分别是__________________、____________________、____________________。

物理层、数据链路层、网络层

8. 常用的通信介质主要有、和。

双绞线、同轴电缆、光缆

9. 本质安全技术是指保证电气设备在、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，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、能量、易燃、易爆物质

10. PROFIBUS由以下三个兼容部分组成: 、和。PROFIBUS-DP、PROFIBUS-PA、PROFIBUS-FMS。

11. PROFIBUS-DP协议是为自动化制造工厂中分散的I/0设备和现场设备所需要的高速数据通信而设计的。PROFIBUS-PA是PROFIBUS的过程自动化解决方案。PROFIBUS-FMS的设计旨在解决车间一级的通信。

12. PROFIBUS主站具有总线存取控制权，从站没有总线存取控制权。

13. DP主站与DP从站间的通信基于主-从原理，一个报文循环由DP主站发出的请求帧(轮询报文)和由DP从站返回的有关应答或响应帧组成。

14. PROFIBUS采用混合的总线存取控制机制，即在主站之间采用令牌传送方式，主站与从站之间采用主从方式。

15. DP主站（1类）循环地与DP从站交换用户数据：PLC、PC或可以做1类主站使用的控制器。

2类DP主站是操作元工作站、编程装置，诊断和管理设备，完成各站点的数据读写、系统配置、故障诊断等。

DP从站：PLC、分散式I/O、驱动器、传感器、执行机构等现场设备。

16. PROFIBUS-DP系统配置的描述包括:站点数目、站点地址和输入输出数据的格式，诊断信息的格式以及所使用的总体参数。

17. PROFIBUS-DP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。

18. PROFIBUS-DP主要有以下3种运行模式:运行、清除、停止。

19. 按照设备的通信能力，基金会现场总线把通信设备分为三类:链路主设备、基本设备和网桥。

20.FF总线由低速(FF-H1)和高速(FF-HSE)两部分组成。

21.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。

22.FF现场总线网络上的两个设备之间最多不能超过4个中继器。

23.网桥把数据从一个网络传送到另一个网络，使得处于两个不同网络的设备可以互相通话。

24.LonTalk通信协议支持OSI的所有七层模型，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。

25.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。

26. 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。

名词解释

现场总线：P79

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”(contention)。为解决这种冲突，就需进行总线占有权的“仲裁”（arbitration)。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。

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。

带宽：带宽通常指通过给定线路发送的数据量，从技术角度看，带宽是通信信道的宽度（或传输信道的最高频率与最低频率之差），单位是赫兹。

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。

网桥：网桥是存储转发设备，用来连接同一类型的局域网。网桥将数据帧送到数据链路层进行差错校验，再送到物理层，通过物理传输介质送到另一个子网或网段。它具有寻址与路径选择的功能，在接收到帧之后，要决定正确的路径将帧送到相应的目的站点。

组态configuration，含义是使用软件工具对计算机及软件的各种资源进行配置，达到使计算机或软件按照预先设置，自动执行待定任务，满足使用者要求的目的。也就是通过对软件采用非编程的操作方式，进行参数填写、图形连接和文件生成等，使得软件乃至整个系统具有某种指定的功能。

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。

简答题

中继器与放大器的区别。

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。网桥与中继器的区别。

网桥与中继器的区别在于:网桥具有使不同网段之间的通信相互隔离的逻辑，或者说网桥是一种聪明的中继器。它只对包含预期接收者网段的信号包进行中继。这样，网桥起到了过滤信号包的作用，利用它可以控制网络拥塞，同时隔离出现了问题的链路。但网桥在任何情况下都不修改包的结构或包的内容，因此只可以将网桥应用在使用相同协议的网段之间。

简述OSI七层模型每层主要功能是什么？P61

4. 简述链路活动调度器的五种基本功能。

按照基金会现场总线的规范要求，链路活动调度器应具有以下五种基本功能: ①向设备发送强制数据CD。②向设备发送传递令牌PT，使设备得到发送非周期数据的权力，为它们提供发送非周期数据的机会③为新入网的设备探测末被采用过的地址。当为新设备找好地址后，把它们加入到活动表中。④定期对总线发布数据链路时间和调度时

间。⑤监视设备对传递令牌PT的响应，当设备既不能随着PT顺序进入使用，也不能将令牌返回时，就从活动表中去掉这些设备。

计算题

1. 某公司采用一条租用专线（Leased line）与在外地的分公司相连，使用的Modem的数据传输率为2400bps，现有数据12×106字节，若以异步方式传送，不加校验位，1位停止位，则最少需要多少时间（以秒为单位）才能传输完毕？（设数据信号在线路上的传播延迟时间忽略不计）。

解：以异步方式传输一个字节数据，需加1位起始位，一位停止位，实际需传送10位。

12×106×10/2400=5.3（秒）

即最少需5.3秒才能传输完毕。

2. 用速率为2400bps的调制解调器（无校验位，一位停止位），30秒内最多能传输多少个汉字（一个汉字为两个字节）。

（1）30秒传输位数（2）每个汉字传输位数（3）30秒传输的汉字数

解：（1）30秒传输位数：2400×30=72000位

（2）每个汉字传输位数：（8＋1＋l）×2=20位

（3）30秒传输的汉字数：72000÷20=3600个

3.如图所示网络，假设在接口板处设置一个12V的电源，而且在网络中全部使用B型电缆。在10m的分支线处，有一个现场设备FD5采用单独供电方式，网桥为单独供电方式，并不消耗任何网络电流。请计算FD1、FD3和阀门处得到的电压。

简述什么是工业以太网及优点：工业以太网是在以太网技术和TCP/IP技术基础上开发出来的一种工业网络。优点：1、应用范围是目前最为广泛的计算机网络2、价格优廉3、通信速率高4、软、硬件资源丰富5、可持续发展潜力大6、易于与Internet连接（与商用以太网协议兼容，实现一网到底）

工业以太网结构中分为控制网和信息网。控制网络分为控制层和设备层

网络协议的三要求：语义、语法、时序（定时）

OSI参考模型采用分层结构。分为哪7层：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层。最核心的为传输层。数据链路层主要解决的3个问题：成帧、流量控制、差错控制

802数据链路层分为哪两层：MAC（介质访问控制子层）LLC（逻辑链路控制子层）

局域网的拓扑结构分为：星形、环形、总线形

网络数据交换技术：电路交换、分组交换、报文交换

局域网的传输介质：双绞线（屏蔽双绞线、非屏蔽双绞线）、同轴电缆、光纤

模拟线路的3种调制方式：调频、调幅、调相

集线器对应在OSI的物理层，路由器对应网络层、中继器对应物理层、（网桥、交换机、网卡对应数据链路层）网关对应传输层及传输层以上

什么是计算机的通信协议：定义了一套语法、语义的规则，用来规定在通信双方在通信过程中的操作。

什么是IP：又称Internet协议，负责提供网络中无连接的数据报传输服务。

什么是基带传输：在数字通信的信道上直接传送数据的基带信号。

什么是网络拓扑结构：指网络中各节点的互联模式。

什么是CSMA：载波侦听多址访问。是局域网介质访问技术之一。CSMA方式是先听后讲。即：一个站点要发送，首先需监听总线，以决定介质上是否存在其它站点的发送信号。如果介质是空闲的，则可以发送；如果介质是忙的，则等待一定时间间隔后重试。

数据链路层主要解决了什么问题？答：1、成帧将波特流分成离散的帧，并对每一帧计算出校验格。2、流量控制限制发送方所发出的数据流量，使其发送速率不要超过接收方能处理的速率，以免快的发送方“淹没”满的接收方。3、差错控制通过帧校验、给帧编号、设置计时器等手段，可以实现错帧、重复帧、丢失帧等差错控制。

网络层主要解决什么问题？答：1、路由选择：在网络中源节点和目标节点之间找一条最佳的或适合的路径，包括静态路由选择和动态路由选择。2、流量控制：控制网络中的通信量，即网络中的报文流或分组流。防止网络由于过载引起网络的数据吞吐量下降和延时增加，避免死锁。公平的在相互竞争的用户之间分配资源。

信息网和控制网的区别？①实时性要求不同控制网的响应时间在ms级，信息网的响应时间s级。②环境条件不同控制网络应具有在高温、潮、振动、腐蚀，特别是电磁干扰等工业环境中长时间、连续、可靠、完整地传输数据的能力，并能抗工业电网的浪涌、跌落和尖峰干扰。在可燃和易暴场合，控制网络还应具有本质安全性能。③网络结构不同信息网络的结构是网络状的，而大部分控制网络的结构是线状的。④通信方式不同信息网采用广播方式，控制网采用点对点方式。⑤标准不同控制网络标准很多，协议多种多样必须解决多家公司产品和系统在同一网络中相互兼容，即互操作的问题。

CSMA/CD的工作原理是什么？是在碰撞检测的载波帧听多值访问，是局域网常用的介质访问技术之一。CSMA/CD是先听后讲，边听边讲。先听后讲即一个站要发送信息，首先需要帧听总线，如果介质空闲则可以发送，否则需等待一定间隔后重试。一个站发送帧区间，同时具有检测碰撞的能力。边听边讲是每个工作站发送信息后还要继续帧听线路，判断是否有其他站正与本站同时向线路发送，即碰撞检测。一旦检测到碰撞就立即停止发送，并向总线上发送一串阻塞信号。通知总线上各站，碰撞已发生。这样通道容量不致因白白传送的帧而浪费。

这个令牌环网的工作原理：环上每个站点的一个入口和出口分别与环形信道相连。令牌在网络环路上不断传送。发送站(如A)得到令牌后，把通信处理器组织好的数据从A站出口发送，依次通过环上的B、C、D、E站，各个站点收到数据帧后检查目的地址是否相符。若不相符，则转发给下一站；否则，接收数据帧，并改写该帧状态字节，并继续发往下一站，直到该帧回到A站，由A站检查状态字节得知数据是否发送成功，若成功从环上取消该帧，将令牌交给B站，完成一次站点通信。

PROFIBUS控制系统的组成：一类主站、二类主站、从站。

PROFIBUS-DP:用于传感器和执行器级的高速数据传输，DP的传输速率可达12Mbit/s，一般构成单主站系统，主站、从站间采用循环数据传输方式工作。

PROFIBUS-PA:具有本质安全特性，实现了IEC 1158-2中规定的通信规程，用于对安全性要求高的场合及由总线供电的站点。该总线是PROFIBUS的过程自动化解决方案。PA最主要是用于扩展。

PROFIBUS总线存取协议包括哪两种方式（简述这两种方式）：1、主站之间采用令牌环传送方式2、在主站与从站之间采用主从方式。令牌传递程序保证了每个主站在一个确定的时间框内得到令牌（总线存取权）。令牌是一条特殊的链文，它在所有主站中循环一周的最长时间是预先规定的。在PROFIBUS中令牌只在主站之间通信使用。主从方式允许主站在得到总线存取令牌时与从站通信。每个主站均可向从站发送或索取信息，通过这种方式可实现下列系统配置：存主从系统，存主主系统，混合系统。

PROFIBUS三种通信协议的类型：DP、PA、FMS

什么是现场总线？现场总线是应用在生产现场、在微机化测量控制设备之间实现双向串行多节点数字通信的系统，也被称为开放式、数字化、双向串行、多点通信的底层控制网络。什么是本质安全？指在易燃、易爆的环境下使用电气设备时保证安全的方法即产生火花不易引起燃烧、爆炸的方法。

CAN总线四种不同类型的帧：数据帧、远程帧、出错帧、超载帧

RTR（远程发送请求位）位在数据帧中必须是显位，而在远程帧中必须为隐位。

CAN总线位流按非归零码方式编码

CAN总线采用的是OSI模型，有两层：物理层、数据链路层

CAN总线中出错帧由哪两个场组成：错误叠加标志和错误界定符

CAN总线中数据帧由哪几个场组成：仲裁场、控制场、数据场、CRC场、ACK场

CAN的同步规则：1、硬同步内部位时间从同步段重新开始，强迫由于硬同步引起的沿处

于重新开始的位时间的同步段内。在总线空闲时，当存在一个隐位至显位的跳变沿时(即帧起始)，执行一次硬同步。2、重同步帧传送过程中，根据跳变沿的位置，增长或缩短位时间，以调整采样点位置，保证正确采样。在消息帧位传送中，每当有从“隐性位”到“显性位”的跳变，并且该跳变落在了同步段之外，就会引起一次重同步。

什么是时间份额：由振动周期派生出的一个固定时间单元。

CAN总线节点的三种故障状态及其关系：1、错误激活2、错误认可3、总线关闭关系：每个总线单元都设置了错误发送计数器和错误接收计数器。发送错误计数0—127为错误激活，128—255为错误认可，大于255为总线关闭。

CAN总线的隐形电平和显性电平怎么表示？

典型的电平值：隐性电平：VCANL=VCANH＝2.5 Vdiff=0 显性电平：VCANL=1.5VCANH=3.5 Vdiff=2

CAN总线的报文传送由4种不同类型的帧表示和控制：数据帧、远程帧、出错帧、超载帧

ACR AMR

节点7 6 5 4 3 2 1 0 16进制7 6 5 4 3 2 1 0 16进制

1# 1 0 0 0 0 0 0 1 81H 1 0 1 1 1 1 1 0 BEH

2# 1 0 0 0 0 0 1 0 82H 1 0 1 1 1 1 0 1 BDH

3# 1 0 0 0 0 1 0 0 84H 1 0 1 1 1 0 1 1 BBH

4# 1 0 0 0 1 0 0 0 88H 1 0 1 1 0 1 1 1 B7H

5# 1 0 0 1 0 0 0 0 90H 1 0 1 0 1 1 1 1 AFH

主机 1 0 1 0 0 0 0 0 A0H 1 0 0 1 1 1 1 1 9EH

报文传送优先级如何确定？5个节点优先级关系怎样？

报文传送优先级由帧结构中仲裁场的数据确定，用“0”表示显位，用“1”表示隐位。仲裁场中数据越小则优先级越高。1#至5#优先级依次降低。

（2）报文滤波技术如何实现？

将接收报文的标识符ID与设置的过滤条件进行比较，选择接收符合条件的报文。比较规则：将CAN信息的ID的8个最高位和这些寄存器的值进行比较。接收到的数据和接验收码寄存器(ACR)中的值(各个节点的ID码)进行比较，如果相同则接收，否则就不予接收；但同时受接收屏蔽寄存器的相关位的影响(0=相关，1= 不相关)。

（3）若主机对1#，2#，3#同时发信息，主机发送信息帧ID高8位是什么？（16进制表示）87H 或07H

现场总线特点：（1）系统开放性（2）互操作性与互换性（3）现场设备智能化与功能制自行（4）系统结构的高度分散性（5）现场环境适应性

一、填空题（每空1分，共10分）

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，还是一个借借助网络完成控制功能的自控系统。

4.在Profibus中，SFC14用于_数据解包_，而SFC15用于_数据打包_。

5.基金会现场总线按各部分在物理设备中要完成的功能，分为三大部分，即通信实体、系统管理内核和功能块应用进程。

6.基金会现场总线的拓扑结构比较灵活，通常包括点到点型、带分支的总线状、菊花链状和树状。

7.对于西门子工业以太网交换机，OSM ITP62-LD中的ITP表示OSM上有ITP电缆接口。

二、判断题(每题1分，共10分)

( F )1.CP342-5可以同时作为主站和从站。

( F )2.Powerlink的工作模式分为开放模式、保护模式和限制模式，3中模式之间可以方便的切换。

( T )3.ISO-on-TCP提供了S5兼容通信协议，通过组态来传输数据和变量长度。

( T )4.CGI是一段运行在Web服务器上的程序，可以是可执行文件，也可以是脚本文件。( F )5. 通常安全栅装在安全区，如果装在危险区，一定不要安装在带有防火密封的防火型外壳里。

( T )6.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。

( F )7. 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。

( F )8.在对本质安全设备和安全栅进行认证时，不需要对电压、电流、功率这些实体参数做出说明。

( F )9.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。

( T )10.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。

三、选择题（每题2分，共20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. 工业控制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.系统测试技术是基金会现场总线的主要技术之一，下列哪个选项不是测试技术（D ）

A.一致性与互可操作性测试技术

B.总线监听分析技术

C.系统的功能和性能测试技术

D.系统的易用性与友好性测试技术

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.FF数据链路层能够识别三种设备类型，下列那种不是( C )

A.基本设备

B.网桥

C.供电设备

D.链路主设备

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. FF的电源类型有三种，下列那种不是( A )

A.134型

B.133型

C.132型

D.131型

8.现场总线控制系统的组态图有三种，以下哪种不是（ D ）

A.现场总线型

B.方框圆圈型

C.圆圈方框型

D.混合型

9.在下列选项所列出的工业以太网中，哪一种是对FF-H1的高速网段解决方案，与H1现场总线整合构成信息集成开放的体系结构（B ）

A.EPA

B.HSE

C.Profinet

D.Modbus/TCP

10.功能接收输入并执行其算法以产生输出，它有三种执行方式，以下哪种不是（ C ）

A.受调度的执行方式

B.链式执行方式

C.并行执行方式

D.制造商特定的执行方式

四、名词解释（每题3分，共15分）

1.现场总线

答：现场总线是连接智能现场设备和自动化系统(1.5)的数字式、双向传输、多分支结构的通信网络(1.5)。

2.本质安全技术

答: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(1)，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(1)，使得在任何故障的状态下所产生的电火花都足以引爆危险场所中的易燃、易爆物质(1)。

3.虚拟现场设备

答：虚拟现场设备是网络中可以看到的网络管理代理(1)，或者说是由FMS看到的网络管理代理(1)，它运用FMS服务，似的NMA可以穿越网络进行访问(1)。

4.功能块联锁

答：一个已经链接的输出参数值和状态一起被传递到接收模块的输入参数，并告知该数值是否用于控制(2)，也可以作为反馈告知输出是否没有移动最终控制单元等(1)。

5.集散控制系统

答：采用了标准化、模块化和系列化的设计，由过程控制级、控制管理级和生产管理级组成(1)，以通信网络为纽带，对数据进行集中显示，而操作管理和控制相对分散(1)，是一种配置灵活、组态方便、具有高可靠性的控制系统(1)。

五、简答题（每题6分，共36分）

1.请简述现场总线技术的特点

开放性：相关标准的一致性和公开性；系统集成的透明性和开放性；产品竞争的公正性和公开性。(2分)

交互性：上层网络与现场设备之间具有相互沟通的能力；现场设备之间具有相互沟通能力；不同厂家的同类设备可以相互替换。(2分)

自治性：单独的现场设备即具有自动控制的基本功能，可以随时诊断自己的运行状况，实现功能的自治。(1分)

适应性：专为恶劣环境而设计的，对现场环境具有很强的适应性。(1分)

2.请阐述链路活动调度器应具有的基本功能。

(1)向设备发送强制数据CD。调度表内只保存要发送CD的请求，其余功能函数都分散在各调度实体之间。(1.5分)

(2)向设备发送传递令牌PT，使设备得到发送非周期数据的权力。(1.5分)

(3)为新入网的设备探测未被采用过的地址。当为新设备找好地址后，把它们加入到活动表中。(1分)

(4)定期对总线段发布数据链路时间和调度时间。(1分)

(5)监视设备对传递令牌PT的响应，当设备既不能随着PT顺序进入使用，也不能将令牌返还时，就从活动表中去掉这些设备。(1分)

3.Profibus由三部分组成，其技术特点有哪些？

答对一条给1分，任意答对6条给全分6分。

(1)信号线可用设备电源线。

(2)每条总线区段可连接32个设备，不同区段用中继器连接。

(3)传输速率可在9.6kB/S～12MB/S间选择。

(4)传输介质可以用金属双绞线或光纤。

(5)提供通用的功能模块管理规范。

(6)在一定范围内可实现相互操作。

(7)提供系统通信管理软件。

(8)提供244字节报文格式，提供通信接口的故障安全模式

4.Powerlink基于时间片的分时调度方式怎样工作的？

管理节点对Powerlink 网络统一调度。所有控制节点在管理节点上登记组态,得到允许后才能发送数据,从根本上避免了数据冲突。(3分)管理节点负责为各个节点之间数据通信分配时间信道,对于实时数据,信道时间较窄,可以精确管理；对于标准以太网数据包,首先拆成小包(长度可以设置,典型值为256 字节)，然后纳入相应信道进行管理,因而数据也是确定性的。(3分)

5.网络管理是FF非常重要的一项功能，它主要负责哪些工作？

(1)下载虚拟通信关系表VCRL或表中某个单一条目；(2分)

(2)对通信栈组态；(1分)

(3)下载链路活动调度表LAS；(1分)

(4)运行性能监视；(1分)

(5)差错判断监视。(1分)

6.现场总线通信模型有哪些主要特点？

(1)对OSI参考模型进行简化，通常只采用OSI模型的第1层和第2层及最高层应用层。目的简化通信模型结构，缩短通信开销，降低成本及提高实时性能。(1.5分)

(2)各种类型现场总线并存，并在各自的应用领域获得良好应用效果。(1.5分)

(3)采用相应的补充方法实现被删除的OSI各层功能。(1.5分)

(4)通信数据的信息量较小，因此，相对其他通信网络来说，通信模型相对简单，结构更紧凑，实时性更好，通信速率更快，成本更低。(1.5分)

六、应用题（9分）

某企业想要建设工业以太网，如果利用S5兼容通信中的TCP方式，请选择相应的软硬件为其进行硬件组态。

根据步骤酌情给分

答（只给出了梗概，学生需要阐述）：选择的硬件包括：

（1）CPU

（2）CP 343-1 IT/CP 343-1

（3）PC（带网卡）

软件为STEP 7。

步骤：(1)创建项目后，插入相应的硬件；

(2)对313C-2DP组态，设置相应的参数；

(3)插入CP343-1，新建以太网，设定其地址和掩码；

(4)配置网络参数。

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。

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

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。

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。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

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

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

一个S7-300站最多可以有一个主机架和三个扩展机架

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RS485 , IEC1158-2 ,和光纤是PROFIBUS提供的三种数据传输类型

西门子PLC有三种类型的启动模式暖启动, 冷启动和热启动

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

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

21、多主系统中，主站必须得到响应才能和其从站进行通信。

22、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_。

23、仅有一个主站和它的从站进行通信的PROFIBUS系统称为单主系统。

24、主站发送输出同步命令后，所编址的从站输出数据锁定在当前状态下。

25、PROFIBUS－DP采用可变速率,从9.6kbps 到__12Mbps_，PROFIBUS－PA采用__固定__速率，为32.15kbps 。

26、PROFIBUS－DP采用三级诊断，分别为本站诊断、模块诊断、通道诊断。

27、PROFIBUS－PA段与PROFIBUS－DP段之间可通过___段耦合器___或_连接器__连接。PROFIBUS－PA可以通过总线__接口___和数据传送，可在DP网络中使用。

22．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

23、PROFIBUS-PA总线两端各有一个（C ）

A、串联的总线终端电阻

B、并联的RC元件

C、无源的总线终端器

D、有源的总线终端器

24、MBP数据传输技术可以用于（ D ）

A、PROFIBUS-DP

B、PROFIBUS-PA

C、PROFIBUS-FMS

D、三种都行

25、S7-300CPU最多可以扩展到（ A ）个模板。

A、8

B、16

C、32

D、64

26、主站发送同步命令后,将所编址的( A )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

27. 西门子PLC有三种类型的启动模式,但S7 300CPU不具有( B )。

A .暖启动 B.热启动 C.冷启动 D.暖启动、冷启动和热启动

28. PROFIBUS-DP采用（ C ）诊断。

A.一级

B.二级

C.三级

D.四级

29. FB有静态变量存储在（ B ）中。

A.本地数据堆栈

B.背景数据块C．组织块 D.共享数据块

30. 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

31. RS485 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

32. 在一条总线上的设备比经过网桥或路由的设备具有( B )实时性。

A．相同的 B.更好的 C. 更差的 D.不能判断

33. 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34．利用OLM模块（D ）网络拓朴结构。

A.只支持总线型

B. 只支持冗余环型

C. 只支持星型

D.三种都支持

35.发送同步命令后,将所编址的( A )锁定在当前在的状态下.

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

36.一个S7-300在最多可以有一个主机架和( C )扩展机架。

A. 1

B. 2

C. 3 C. 4

37.PROFINET是基于( D )的自动化总线标准。

A. MPI

B. PROFIBUS-DP

C. PROFIBUS-PA

D. 工业以太网技术

38.局部符号可以在( C )使用.

A多个用户程序B所有块 C.对其进行定义的块 D.OBI

39. 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

40.每个数字量模块的地址寄存器自动按( D )个字节分配.

A1 B.2 C3 D.4

41.背景数据块可以被( D )使用。

A．OB1 B．指定的FB C．指定的FC D．所有块

42.FC和FB的临时变量存储在系统的( C )中。

A．背景数据块B．组织块C．本地数据堆栈D．共享数据块43．PROFIBUS总线每个段上最多可接多少个站（B ）。

A．16 B．32 C．126 D．127

44．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

45．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．中继器是总线负数

46．一类主站典型的是（B ）。

A．编程器B．中央控制器C．执行器D．驱动器47．PROFIBUS-DP总线站地址最大可为（C ）。

A．16 B．32 C．126 D．64

现场总线复习题题

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

集散控制系统期末考试试题库及答案解析(1)

集散控制系统期末考试试题库及答案解析一、填空 4. TDC3000系统中，一条LCN网最多可连40 个模块，通过扩大器可连64 个模块。 5. CS3000系统主要由操作站、现场控制站、工程师站、通信总线、通信网关等部分组成。 7.现场总线是一种数字式、双向传输、多分支结构、计算机局部网络的底层控制网络。 9.现场总线的基本设备有现场总线变送器、温度变送器、电流-现场总线转换器、现场总线-电流变换器等。 10. PROFIBUS现场总线的组态软件是STEP7。 11.计算机控制系统由:工业控制机生产过程组成。 12.计算机控制系统按参与控制的计算机不同，可分为工业控制机控制系统、PLC控制、单片机控制 20. CS3000集散控制系统的FCS有标准型、扩展型、紧凑型三种。 22.计算机控制系统按其结构不同可分为集中结构、分散结构大类。 23.集散控制系统由:工业控制机、通信网络、现场检测控制设备大部分组成。 25.集散控制系统又称为分散控制系统，英文简称DCS ，现场总线控制系统简称为FCS 。

二、名词解释数据采集系统：计算机只承担数据的采集和处理，而不直接参与控制。直接数字控制系统：计算机既采集数据，又对数据进行处理，并按照一定的控制规律进行运算，其结果经输出通道作用到控制对象，使被控变量符合要求。现场总线控制系统：利用现场总线将分布在工业现场的各种智能设备和I/O单元方便的连接在一起构成的系统。实时控制：计算机在规定的时间内完成数据的采集、、计算和输出。传输速率：单位时间内通信系统所传输的信息量，一般以每秒种能够传输的比特数来表示，其单位是bps。计算机控制系统：利用计算机来实现工艺过程自动控制的系统。集散控制系统：是一种操作显示集中、控制功能分散、采用分级分层结构形式、局部网络通信的计算机综合控制系统。现场总线：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。组态：利用软件工具将计算机的软硬件及各种资源进行配置，使其按预定的功能实现特定的目的。串行传输：把数据逐位依次在信道上进行传输的方式。通信协议：通信双方共同遵守的规则，包括语法、语义、时序。监督计算机控制系统：简称SCC系统，是一种两级微型计算机控制系统，其中DDC级计算机完成生产过程的直接数字控制。分级控制系统：由多台计算机完成不同的控制功能和对多个设备的控制，其特点是控制分散、危险分散。模拟通信：通信系统中所传输的是模拟信号，通常采用0-10m A DC或4-20m A DC电流信号传输信息。数字通信：通信系统中所传输的是数字信号。并行传输：把数据多位同时在信道上进行传输的方式。开放系统互连参考模型：信息处理领域内最重要的标准之一，是一种框架模型，它将开发系统的通信功能分为七层，描述了各层的意义及各层的命名和功能。六、问答题 1.操作站的主要功能：为过程显示和控制、系统生成与诊断、现场数据的采集和恢复显示等。工程师站的主要功能：控制系统组态的修改、控制参数的调试监控计算机的主要功能：在车间管理级与过程优化级之间起到信息传递的作用，同时可对信息进行优化计算，为系统决策提供参考。 2.组态设计的一般步骤如下：（1）组态软件的安装按照要求正确安装组态软件，并将外围设备的驱动程序、通信协议等安装就绪。（2）工程项目系统分析首先要了解控制系统的构成和工艺流程，弄清被控对象的特征，明确技术要求，然后再进行工程的整体规划，包括系统应实现哪些功能、需要怎样的用户界面窗口和哪些动态数据显示、数据库中如何定义及定义哪些数据变量等。

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

现场总线复习题

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

现场总线试题教学文稿

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。

现场总线考试填空题

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。 16、USB-CAN适配器选用单向数据流方式与PC通信，使用CH375A的批量数据传输端口2上下传数据，使用中断上传端口1上传中断特征值。 17、DeviceNet的网络拓扑结构是干线-分支方式，具有线性总线拓扑结构。 18、DeviceNet现场总线的优点是开放、低价、可靠、高效。

现场总线技术及其应用研究论文

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、

CAN总线复习题

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。

2012现场总线试题

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

集散控制系统与现场总线试题习题及答案全解

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 )()()()(+==??

现场总线与测控技术考试试题

“现场总线与测控技术”硕士研究生考试试题 1.什么是现场总线？国际电工委员会IEC61158对现场总线的定义是什么？答：○1现场总线原本是指现场设备之间公用的信号传输线，后又逐渐被定义为应用在生产现场，在测量控制设备之间实现双向串行多节点数字通信技术。 ○2国际电工委员会IEC61158对现场总线（field bus）的定义是：安装在制造或过程区域的现场装臵与控制室内的自动控制装臵之间的数字式、串行、多点通信的数据总线称为现场总线。 2.简述现场总线的分类及其应用领域。答：现场总线可分为三类：○1全传感器网络 ○2功能数字网络 ○3数字信号串行线现场总线是应用在生产现场、在微型计算机化测量控制设备之间实现双向串行多节点数字通信的系统，也被称为开放式、数字化、多点通信的底层控制网络。它在制造业、流程工业、交通、楼宇等方面的自动化系统中具有广泛的应用背景。 3.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。 4.介绍CAN总线位的数值表示，并说明任意两点间的最大距离。答: ○1 图 1 总线位的数值表示

○2 表 1 CAN总线系统任意两节点之间的最大距离 5.简述数据链路层的几个特征。答：七个基本特征：（1）报文（Messages）（2）信息路由（Information Routing）（3）优先权（Priorities）（4）远程数据请求（Remote Data Request）（5）仲裁（Arbitration）（6）安全（Safety）错误检测（Error Detect）措施： - 监视（发送器对发送位的电平与被监控的总线电平进行比较） - 循环冗余检查 - 位填充 - 报文格式检查（7）应答（Acknowledgment） 6.详述报文的帧结构。答：在报文传输时，不同的帧具有不同的传输结构，下面将分别介绍四种传输帧的结构，只有严格按照该结构进行帧的传输，才能被节点正确接收和发送。 ○1数据帧由七种不同的位域(Bit Field)组成：帧起始(Start of )、仲裁域(Arbitration Field)、控制域(Control Field)、数据域(DataField)、CRC域(CRC Field)、应答域(ACK Field)和帧结尾(End of )。数据域的长度可以为0～8个字节。 1)帧起始(SOF)：帧起始(SOF)标志着数据帧和远程帧的起始，仅由一个“显性”位组成。在CAN的同步规则中，当总线空闲时(处于隐性状态)，才允许站点开始发送(信号)。

过程控制试题库及答案

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）:

现场总线试题集

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

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