现场总线复习题1

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、接收设备，传输媒介几部分组成。

信息源和接收者是信息的产生者和使用者

发送设备的基本功能是将信息源和传输媒介匹配起来，即将信息源产生的消息信号经过编码，并变换为便于传送的信号形式，送往传输媒介。

传输介质指发送设备到接收设备之间信号传递所经媒介。它可以是无线的，也可以是有线的(包括光纤)。有线和无线均有多种传输媒介，如电磁波、红外线为无线传输介质，各种电缆、光缆、双绞线等为有线传输介质。

接收设备的基本功能是完成发送设备的反变换，即进行解调、译码、解密等。它的任务是从带有干扰的信号中正确恢复出原始信息来，对于多路复用信号，还包括解除多路复用，实现正确分路。

5.通信方式按照信息的传输方向分为哪几种?

单工 (simplex)方式 ；半双工(Half duplex)方式；全双工 (Full duplex)方式  

6.通信的传输模式分为哪几种?

⏹基带传输 

⏹载波（带）传输 

⏹宽带传输 

⏹异步转移模式ATM

7.在载带传输中有哪几种常用的数据表示方法？

调幅方式、调频方式、调幅方式

8.在数据通讯系统中，通常采用哪几种数据交换方式?

⏹线路交换方式

⏹报文交换方式

⏹报文分组交换方式

9.比较通信系统中的几种拓扑结构。

星型结构：

环型结构：

总线型结构：

10. 介质访问控制方式主要有哪两种?说明各自的含义。

1.CSMA/CD(载波监听多路访问/冲突检测) 。载波监听CSMA的控制方案是先听再讲。一个站要发送，首先需监听总线，以决定介质上是否存在其他站的发送信号。如果介质是空闲的，则可以发送。如果介质是忙的，则等待一定间隔后重试。 

2.令牌访问控制方式。令牌方式是一种按一定顺序在各站点传递令牌(Token)的方法。谁得到令牌，谁才有发报权。

11.什么样的现场设备可以作为现场控制网络节点？举出几个例子。

具有计算与通信能力的测量控制设备可以作为现场控制网络节点。例如限位开关、感应开关等各类开关；条形码阅读器；光电传感器；温度、压力、流量、物位等各种传感器、变送器；可编程逻辑控制器PLC； PID等数字控制器； 各种数据采集装置等。 

12.现场控制网络完成哪些通信任务？

1.将现场运行的各种信息(现场设备的运行参数、状态以及故障信息等)传送到远离现场的控制室；

2.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中；

3.现场级控制设备之间数据联系与沟通；

4.还要在与操作终端、上层管理网络的数据连接和信息共享中发挥作用。

13. ISO/OSI参考模型为哪7层？各层的主要功能是什么？

ISO/OSI的7层参考模型包括：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。

物理层(physical layer)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。

数据链路层(data link layer)的主要任务是加强物理层传输原始比特的功能，使之对网络层显现为一条无错线路。

网络层(network layer)关系到子网的运行控制，其中一个关键问题是确定分组从源端到目的端如何选择路由。

传输层(transport layer)的基本功能是从会话层接收数据，并且在必要时把它分成较小的单元，传递给网络层，并确保到达对方的各段信息正确无误。

会话层(Session layer)允许不同机器上的用户建立会话 (session)关系。

表示层 (presentation layer)完成某些特定功能，例如用一种大家一致同意的标准方法对数据编码。

应用层 (application layer)包含大量人们普遍需要的协议。

14.常用的网络互联设备有哪些？各自对应OSI参考模型的哪一层？

1.物理层使用中继器 (Repeater)，通过复制位信号延伸网段长度

2.数据链路层使用网桥 (bridge)，在局域网之间存储或转发数据帧

3.网络层使用路由器 (Router)在不同网络间存储转发分组信号

4.传输层及传输层以上，使用网关 (gateway)进行协议转换，提供更高层次的接口

第三章 PROFIBUS总线

1、PROFIBUS由哪三个兼容部分组成？各自应用的行业有哪些？

2、PROFIBUS-PA、DP、FMS通信模型包括哪几层？

PROFIBUS通信模型参照了ISO/OSI参考模型的第1层（物理层）和第2层（数据链路层），其中FMS还采用了第7层（应用层）,另外增加了用户层。

5、一类主站、二类主站包括哪些设备？

6、PROFIBUS的总线存取控制机制是什么？

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。

7、PROFIBUS-DP的主要功能是什么？

1)DP主站和DP从站间的循环用户数据传输;

2)各DP从站的动态激活和撤消;

3)DP从站组态的检查;

4)强大的诊断功能，三级诊断信息;

5)输人或输出的同步;

6)通过总线给DP从站赋予地址;

7)通过总线对DP主站 (DPM1)进行配置;

8)每个DP从站最大为246字节的输人和输出数据。

8、 PROFIBUS控制系统有哪几部分组成？

1．一类主站

一类主站指PLC、PC或可做一类主站的控制器。一类主站完成总线通信与管理。

2．二类主站

二类主站指操作员工作站（如PC机加图形监控软件）、编程器、操作员接口等。完成各站点的数据读写、系统配置、故障诊断等。

3．从站

（1）分散式I/O

（2）PLC

（3）驱动器、传感器、执行机构等现场设备

9、简述RS-485传输技术的基本特征。

网络拓扑：线性总线，两端有有源的总线终端电阻；

传输速率： 9.6kbit/s—12Mbit/s；

介质：屏蔽双绞电缆，也可取消屏蔽，取决于环境条件（EMC）；

站点数：每段32站（无中继），127站（有中继）；

插头连接：9针D型插头

第九章 CAN总线

1.CAN总线最初是有BOSCH公司设计的。

2. CAN总线的主要特点？

1. 多主方式工作。网络上任一节点均可在任意时刻主动地向网络上其他节点发送信息，而不分主从，通信方式灵活，且无需站地址等节点信息。

2. 网络上的节点信息分成不同的优先级，可满足不同的实时要求。

3. 非破坏性总线仲裁技术。当多个节点同时向总线发送信息时，优先级较低的节点会主动地退出发送，而最高优先级的节点可不受影响地继续传输数据，从而大大节省了总线冲突仲裁时间。

4. 采用报文滤波。即可实现点对点、一点对多点及全局广播等几种方式传送接收数据，无需专门的“调度”。

5.节点数主要取决于总线驱动电路，可达110个。

6.采用短帧结构，传输时间短，受干扰概率低，具有极好的检错效果。

7.每帧信息都有CRC校验及其他检错措施，保证了数据出错率极低。

3. CAN的通信模型只采用了ISO/OSI模型中的物理层和数据链路层。

4.CAN总线具有两种逻辑状态：和显性。

5.CAN的最大传输速率：1Mbit/s；最远传输距离：10KM。

6. 数据链路层包括：

逻辑链路控制子层（LLC）和媒体访问控制子层（MAC）

7. 报文传送由哪4种不同类型的帧表示和控制？

数据帧携带数据由发送器至接收器；远程帧通过总线单元发送，以请求发送具有相同标识符的数据帧；出错帧由检测出总线错误的任何单元发送；超载帧用于提供当前的和后续的数据帧的附加延迟。