《現(xiàn)場總線》歷年期末試卷答案

1、現(xiàn)場總線歷年期末試卷答一.填空題1 .控制網(wǎng)絡(luò)與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)相比主要特點(diǎn)有：數(shù)據(jù)傳輸?shù)募皶r(shí)性和系統(tǒng)響應(yīng)的實(shí)時(shí)性、高可靠性及互可操作。2 .信號(hào)所含頻率分量的集合稱為頻譜；頻譜所占的頻率寬度稱之為帶寬。3 .局域網(wǎng)常用的拓外結(jié)構(gòu)有總線、星形和環(huán)形_三種。著名的以太網(wǎng)（Ethernet）就是采用其中的總線結(jié)構(gòu)。4 .按交換方式來分類，可以分為_電路交換_、_報(bào)文交換和分組交換三種。5 .開放系統(tǒng)互連參考模型OSI中，共分七個(gè)層次，分別是應(yīng)用層、表達(dá)層、會(huì)話層、傳輸層、網(wǎng)絡(luò)層、數(shù)據(jù)鏈路層和物理層。6 .常用的有線通信介質(zhì)主要有雙絞線、同軸電纜和光纜。7 .PROFIBUS由以下三個(gè)兼容部分組成：PRO

2、FIBUS-DPPROFIBUS-PA和PROFIBUS-FMS。8 .LonWorks擁有三個(gè)處理單元的神經(jīng)元芯片：一個(gè)用于鏈路層的控制,一個(gè)用于網(wǎng)絡(luò)層的控制，另一個(gè)用于用戶的應(yīng)用程序。9 LonTalk協(xié)議提供了應(yīng)答方式、請求/響應(yīng)方式、非應(yīng)答重發(fā)方式和非應(yīng)答方式四種類型的報(bào)文服務(wù)。10 .FF現(xiàn)場總線的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)較靈活，通常包括點(diǎn)到點(diǎn)型、帶分支的總線型、菊花鏈型和樹型。11 .FF總線由低速（FF-H1）和高速（FF-HSE）兩部分組成。12 .按照地理分布距離和覆蓋范圍來看，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可以分為廣域網(wǎng)、城域網(wǎng)和局域網(wǎng)。13 .FF的網(wǎng)絡(luò)管理主要由網(wǎng)絡(luò)管理者、網(wǎng)絡(luò)管理代理和網(wǎng)絡(luò)管理信息庫。1

3、4 .PROFIBUS的總線存取方式有：主站之間采用令牌方式傳送,主站和從站之間采用主從方式_傳送。17. PROFIBUS的OSI模型由_應(yīng)用層_、_數(shù)據(jù)鏈路層和物理層組成三層模型。18. CAN的ISO/OSI參考模型的層次結(jié)構(gòu)分為數(shù)據(jù)鏈路層和物理層。19. CAN控制器的驗(yàn)收濾波器由4個(gè)驗(yàn)收碼寄存器和4個(gè)驗(yàn)收屏蔽寄存器定義。20. CAN總線上用顯性和隱形兩個(gè)互補(bǔ)的邏輯值表示“0”和“1”。21. CA咐艮文的位流根據(jù)非歸零編碼方法來編碼。22. 驗(yàn)收濾波器的濾波模式包括單濾波模式、雙濾波模式。23. 多路復(fù)用技術(shù)有時(shí)分多路、頻分多路、碼分多路。24. CAN報(bào)文幀格包含11位標(biāo)識(shí)符的標(biāo)

4、準(zhǔn)幀和29位標(biāo)識(shí)符的擴(kuò)展幀。二名詞解析：1 .現(xiàn)場總線2.報(bào)文過濾3.虛擬現(xiàn)場設(shè)備VFD4.工業(yè)以太網(wǎng)5.本質(zhì)安全技術(shù)6.鏈路活動(dòng)調(diào)度器7.控制網(wǎng)絡(luò)8.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)9.總線仲裁：10.多路復(fù)用：11.網(wǎng)橋：12 .網(wǎng)絡(luò)協(xié)議1、現(xiàn)場總線：現(xiàn)場總線是連接智能現(xiàn)場設(shè)備和自動(dòng)化系統(tǒng)的數(shù)字式、雙向傳輸、多分支結(jié)構(gòu)的通信網(wǎng)絡(luò)。2、報(bào)文過濾：一個(gè)用軟件或硬件設(shè)備對向網(wǎng)絡(luò)上傳或下載的數(shù)據(jù)流進(jìn)行有選擇的控制過程。3、虛擬現(xiàn)場設(shè)備VFD:應(yīng)用進(jìn)程中的網(wǎng)絡(luò)可視對象和相應(yīng)的OD在FMS中稱為虛擬現(xiàn)場設(shè)備VFD是一個(gè)自動(dòng)化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)和行為的抽象模型。它用于遠(yuǎn)距離查看對象字典中定義過的本地設(shè)備的數(shù)據(jù)，其基礎(chǔ)是VFD對象。V

5、FD對象包含有可由通信用戶通過服務(wù)使用的所有對象及對象描述。對象描述存放在對象字典中，每個(gè)VFD有一個(gè)對象描述。因而虛擬現(xiàn)場設(shè)備可以看作應(yīng)用進(jìn)程的網(wǎng)絡(luò)可視對象和相應(yīng)的對象描述的體現(xiàn)。4、工業(yè)以太網(wǎng)是以太網(wǎng)、甚至是互聯(lián)網(wǎng)系列技術(shù)延伸到工業(yè)應(yīng)用環(huán)境的產(chǎn)物；工業(yè)以太網(wǎng)涉及企業(yè)網(wǎng)絡(luò)的各個(gè)層次，無論是應(yīng)用于工業(yè)環(huán)境的企業(yè)信息網(wǎng)絡(luò)，還是基于普通以太網(wǎng)技術(shù)的控制網(wǎng)絡(luò)，以及新興的實(shí)時(shí)以太網(wǎng)，均屬于工業(yè)以太網(wǎng)的范疇。5、本質(zhì)安全技術(shù)是指保證電氣設(shè)備在易燃、易爆環(huán)境下安全使用的一種技術(shù)。它的基本思路是限制在上述危險(xiǎn)場所中工作的電氣設(shè)備中的能量，使得在任何故障的狀態(tài)下所產(chǎn)生的電火花都不足以引爆危險(xiǎn)場所中的易燃、易爆

6、物質(zhì)。6、鏈路活動(dòng)調(diào)度器：總線通信中的鏈路活動(dòng)調(diào)度，數(shù)據(jù)的接收發(fā)送，活動(dòng)狀態(tài)的探測、響應(yīng)，以及總線上各設(shè)備間的鏈路時(shí)間同步，都是通過數(shù)據(jù)鏈路層來實(shí)現(xiàn)。每個(gè)總線網(wǎng)段上有一個(gè)媒體嗯控制中心，稱為鏈路活動(dòng)調(diào)度器LAS。7、控制網(wǎng)絡(luò)：將多個(gè)分散在生產(chǎn)現(xiàn)場，具有數(shù)字通信能力的測量控制儀表作為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，采用公開、規(guī)范的通信協(xié)議，以現(xiàn)場總線作為通信連接的紐帶，把現(xiàn)場控制設(shè)備連接成為可以相互溝通信息，共同完成自控任務(wù)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)與控制系統(tǒng)。8、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)：用通信手段將空間上分散的、具有獨(dú)立處理能力的多臺(tái)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)互連起來，按照某種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，以進(jìn)行信息交換、實(shí)現(xiàn)資源共享和協(xié)同工作的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的集合。9

7、、總線仲裁：總線在傳送信息的操作過程中有可能會(huì)發(fā)生“沖突”。為解決這種沖突，就需進(jìn)行總線占有權(quán)的“仲裁”?？偩€仲裁是用于裁決哪一個(gè)主設(shè)備是下一個(gè)占有總線的設(shè)備。10、多路復(fù)用：在數(shù)據(jù)通信或計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，傳輸媒體的帶寬或容量往往超過傳輸單一信號(hào)的需求，為了有效地利用通信線路，可以利用一條信道傳輸多路信號(hào)，這種方法稱為信道的多路利用，簡稱多路復(fù)用。11、網(wǎng)橋：網(wǎng)橋是存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備，用來連接同一類型的局域網(wǎng)。網(wǎng)橋?qū)?shù)據(jù)幀送到數(shù)據(jù)鏈路層進(jìn)行差錯(cuò)校驗(yàn)，再送到物理層，通過物理傳輸介質(zhì)送到另一個(gè)子網(wǎng)或網(wǎng)段。它具有尋址與路徑選擇的功能，在接收到幀之后，要決定正確的路徑將幀送到相應(yīng)的目的站點(diǎn)。12、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議：

8、就是為進(jìn)行計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)交換而建立的規(guī)則、標(biāo)準(zhǔn)或約定的集合。協(xié)議總是指某一層的協(xié)議，準(zhǔn)確地說，它是對同等層實(shí)體之間的通信制定的有關(guān)通信規(guī)則和約定的集合。三.簡答題：1 .中繼器與放大器的區(qū)別。中繼器不同于放大器，放大器從輸入端讀入舊信號(hào)，然后輸出一個(gè)形狀相同、放大的新信號(hào)。放大器的特點(diǎn)是實(shí)時(shí)實(shí)形地放大信號(hào)，它包括輸入信號(hào)的所有失真，而且把失真也放大了。也就是說，放大器不能分辨需要的信號(hào)和噪聲，它將輸入的所有信號(hào)都進(jìn)行放大。而中繼器則不同，它并不是放大信號(hào)，而是重新生成它。當(dāng)接收到一個(gè)微弱或損壞的信號(hào)時(shí)，它將按照信號(hào)的原始長度一位一位地復(fù)制信號(hào)。因而，中繼器是一個(gè)再生器，而不是一個(gè)放大器。2

9、 .簡述鏈路活動(dòng)調(diào)度器的五種基本功能。按照基金會(huì)現(xiàn)場總線的規(guī)范要求，鏈路活動(dòng)調(diào)度器應(yīng)具有以下五種基本功能：向設(shè)備發(fā)送強(qiáng)制數(shù)據(jù)CD向設(shè)備發(fā)送傳遞令牌PT,使設(shè)備得到發(fā)送非周期數(shù)據(jù)的權(quán)力，為它們提供發(fā)送非周期數(shù)據(jù)的機(jī)會(huì)為新入網(wǎng)的設(shè)備探測末被采用過的地址。當(dāng)為新設(shè)備找好地址后，把它們加入到活動(dòng)表中。定期對總線發(fā)布數(shù)據(jù)鏈路時(shí)間和調(diào)度時(shí)間。監(jiān)視設(shè)備對傳遞令牌PT的響應(yīng)，當(dāng)設(shè)備既不能隨著PT順序進(jìn)入使用，也不能將令牌返回時(shí)，就從活動(dòng)表中去掉這些設(shè)備。3 .請簡述現(xiàn)場總線技術(shù)的特點(diǎn)答：系統(tǒng)開放性，互可操作性，通信的實(shí)時(shí)性與確定性，現(xiàn)場設(shè)備的智能性與功能自治性，對現(xiàn)場環(huán)境的適應(yīng)性。a）開放性：相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的一致性

10、和公開性；系統(tǒng)集成的透明性和開放性；產(chǎn)品競爭的公正性和公開性。b）交互性：上層網(wǎng)絡(luò)與現(xiàn)場設(shè)備之間具有相互溝通的能力；現(xiàn)場設(shè)備之間具有相互溝通能力；不同廠家的同類設(shè)備可以相互替換。c）自治性：單獨(dú)的現(xiàn)場設(shè)備即具有自動(dòng)控制的基本功能，可以隨時(shí)診斷自己的運(yùn)行狀況，實(shí)現(xiàn)功能的自治。d）適應(yīng)性：專為惡劣環(huán)境而設(shè)計(jì)的，對現(xiàn)場環(huán)境具有很強(qiáng)的適應(yīng)性。4 .現(xiàn)場總線通信模型有哪些主要特點(diǎn)？答：a）場總線通信模型是對OSI參考模型進(jìn)行簡化，通常只采用OSI模型白第1層和第2層及最高層應(yīng)用層。目的簡化通信模型結(jié)構(gòu)，縮短通信開銷，降低成本及提高實(shí)時(shí)性能。b）各種類型現(xiàn)場總線并存，并在各自的應(yīng)用領(lǐng)域獲得良好應(yīng)用效果。c

11、）通信數(shù)據(jù)的信息量較小，因此，相對其他通信網(wǎng)絡(luò)來說，通信模型相對簡單，結(jié)構(gòu)更緊湊，實(shí)時(shí)性更好，通信速率更快，成本更低。5 .基金會(huì)現(xiàn)場總線的通信模型包括哪些層次，各自的作用是什么？分為4層，從下至上分別為物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、應(yīng)用層、用戶層。物理層規(guī)定了信號(hào)如何發(fā)送；數(shù)據(jù)鏈路層規(guī)定如何在設(shè)備間共享網(wǎng)絡(luò)和調(diào)度通信；應(yīng)用層則規(guī)定了在設(shè)備間交換數(shù)據(jù)、命令、事件信息以及請求應(yīng)答中的信息格式；用戶層則用于組成用戶所需要的應(yīng)用程序，如規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)的功能塊、設(shè)備管理，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)管理、系統(tǒng)管理等。6 .工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)有哪些特點(diǎn)？（1）工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場環(huán)境的高溫、潮濕、空氣污濁以及腐蝕性氣體的存在，要求工業(yè)級(jí)的產(chǎn)品具有氣候環(huán)

12、境適應(yīng)性，并要求耐腐蝕、防塵和防水。（2）工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場的粉塵、易燃易爆和有毒性氣體的存在，需要采取防爆措施保證安全生產(chǎn)。（3）工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場的振動(dòng)、電磁干擾大，工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)必須具有機(jī)械環(huán)境適應(yīng)性（如耐振動(dòng)、耐沖擊）、電磁環(huán)境適應(yīng)性或電磁兼容性等。（4）工業(yè)網(wǎng)絡(luò)器件的供電，通常是采用柜內(nèi)低壓直流電源標(biāo)準(zhǔn)，大多的工業(yè)環(huán)境中控制柜內(nèi)所需電源為低壓24V直流。（5）采用標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)軌安裝，安裝方便，適用于工業(yè)環(huán)境安裝的要求。工業(yè)網(wǎng)絡(luò)器件要能方便地安裝在工業(yè)現(xiàn)場控制柜內(nèi)，并容易更換。8 .簡述什么是令牌傳遞總線方式？這種方式和CSMA/CD方式一樣，采用總線網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，但不同的是在網(wǎng)上各工作站按一定順序形成一個(gè)邏

13、輯環(huán)。每個(gè)工作站在環(huán)中均有一個(gè)指定的邏輯位置，末站的后站就是首站，即首尾相連。每站都了解先行站（PS）和后繼站（NS）的地址，總線上各站的物理位置與邏輯位置無關(guān)。四、計(jì)算題：1.CRC校驗(yàn)碼是網(wǎng)絡(luò)通信中普通采用的形式，假設(shè)待發(fā)送的消息為1000100101,生成多項(xiàng)式選用G=X+X4+X2+1,CRCK驗(yàn)碼為多少，發(fā)送方發(fā)出的信息為什么？解：根據(jù)待發(fā)送的消息1000100101,可得952信息字段代碼：m（x）=x+x+x+1代碼為：1000100101542/生成多項(xiàng)式：G(x)=x+x+x+1代碼為：ii01015141075,m(x)x=x+x+x+x代碼為：1oo01001010000

14、05m(x)x再與G(x)進(jìn)行模2的除法運(yùn)算，相當(dāng)于按位異或，即1000100101000001101010101110101000001101010011011101000001101010000100100000110101010001000110101000011<余數(shù)即校驗(yàn)碼發(fā)送方發(fā)出的信息：1000100101000112.用速率為2400bps的調(diào)制解調(diào)器（無校驗(yàn)位，一位停止位），30秒內(nèi)最多能傳輸多少個(gè)漢字（一個(gè)漢字為兩個(gè)字節(jié)）（1）30秒傳輸位數(shù)（2）每個(gè)漢字傳輸位數(shù)（3）30秒傳輸?shù)臐h字?jǐn)?shù)解：（1）30秒傳輸位數(shù)：2400X30=72000位（2）每個(gè)漢字傳輸位數(shù)：（8

15、+1+1）X2=20位（3）30秒傳輸?shù)臐h字?jǐn)?shù)：72000+20=3600個(gè)五、作圖題：2.某企業(yè)想要建設(shè)工業(yè)以太網(wǎng)，其現(xiàn)場設(shè)備包括ProfibusDP的設(shè)備、模擬數(shù)字信號(hào)的采集、設(shè)備的流程控制等，按照工業(yè)以太網(wǎng)的三層網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)，請畫出相應(yīng)的以太網(wǎng)絡(luò)圖，并列出主要的設(shè)備及其功能。答：其主要以太網(wǎng)圖形如下：網(wǎng)絡(luò)中主要包括以下設(shè)備：控制或設(shè)計(jì)用計(jì)算機(jī)、交換機(jī)、網(wǎng)關(guān)等,MFIBLK網(wǎng)段其功能如下:P1M計(jì)算機(jī)，主要用來實(shí)現(xiàn)企業(yè)管理層的決策、網(wǎng)絡(luò)的組態(tài)及維護(hù)，生產(chǎn)設(shè)備的日常調(diào)度及控制等。網(wǎng)關(guān)，主要實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)協(xié)議與Profibus協(xié)議的轉(zhuǎn)換，方便不同協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)，最張實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享等交換機(jī)，是以太網(wǎng)

16、組建的主要硬件載體，其功能是實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)上各設(shè)備間的數(shù)據(jù)鏈路功能。六、分析題1 .分析一下CAN總線如何進(jìn)行位仲裁的？答：利用CSMA訪問總線，可對總線上信號(hào)進(jìn)行檢測，只有當(dāng)總線處于空閑狀態(tài)時(shí)，才允許發(fā)送。利用這種方法，可以允許多個(gè)節(jié)點(diǎn)掛接到同一網(wǎng)絡(luò)上。當(dāng)檢測到一個(gè)沖突位時(shí)，所有節(jié)點(diǎn)重新回到監(jiān)聽總線狀態(tài)，直到該沖突時(shí)間過后，才開始發(fā)送。在總線超載的情況下，這種技術(shù)可能會(huì)造成發(fā)送信號(hào)經(jīng)過許多延遲。為了避免發(fā)送時(shí)延，可利用CSMA/CD方式訪問總線。當(dāng)總線上有兩個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)進(jìn)行發(fā)送時(shí)，必須通過“無損的逐位仲裁”方法來使有最高優(yōu)先權(quán)的的報(bào)文優(yōu)先發(fā)送。在CAN總線上發(fā)送的每一條報(bào)文都具有唯一的一個(gè)11位或29位數(shù)字的ID。CAN總線狀態(tài)取決于二進(jìn)制數(shù)0'而不是'1',所以ID號(hào)越小，則該報(bào)文擁有越高的優(yōu)先權(quán)。因此一個(gè)為全0'標(biāo)志符的報(bào)文具有總線上的最高級(jí)優(yōu)先權(quán)?？捎昧硗獾姆椒▉斫忉專涸谙_突的位置，第一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送0而另外的節(jié)點(diǎn)發(fā)送1,那么發(fā)送0的節(jié)點(diǎn)將取得總線的控制權(quán)，并且能夠成功的發(fā)送出它的信息。2 .基金會(huì)現(xiàn)場總線有哪幾種虛擬通信關(guān)系