現(xiàn)場(chǎng)總線考試練習(xí)題及參考答案

1、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 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 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 。 、 表達(dá)層 、 會(huì)話層 、 傳輸層 、 網(wǎng)絡(luò)層 、 數(shù)據(jù)鏈路層 、 高可

2、靠性 及 互可操作 。 7. PROFIBUS 由以下三個(gè)兼容部分組成: PROFIBUS-DP 、 PROFIBUS-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 9 LonTalk 協(xié)議提供了 應(yīng)答方式 、 請(qǐng)求/響應(yīng)方式 ，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 。 和 非應(yīng)答方式 四種類型的報(bào)文服務(wù)。 、 非應(yīng)答重發(fā)方式 10.FF 現(xiàn)場(chǎng)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。

3、 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) 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 、 城域網(wǎng) 和 局域網(wǎng) 。 。 和 網(wǎng)絡(luò)管理信息庫 14.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 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 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.

4、 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. CAN 報(bào)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 23.多路復(fù)用技術(shù)有 時(shí)分多路 24. CAN 報(bào)文幀格包含 11 、 雙濾波模式 。 、 頻分多路 位標(biāo)識(shí)符的 標(biāo)準(zhǔn)幀 、 碼分多路 。 和 29 位標(biāo)識(shí)符的 擴(kuò)展幀 。 二. 名詞解析： 1現(xiàn)場(chǎng)總線 2.報(bào)文過濾 3. 虛擬現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備 VFD 4.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：為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行數(shù)據(jù)交換而

5、建立的規(guī)則、標(biāo)準(zhǔn)或約定的集合 1、現(xiàn)場(chǎng)總線：現(xiàn)場(chǎng)總線是連接智能現(xiàn)場(chǎng)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)。 3、虛擬現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備VFD：應(yīng)用進(jìn)程中的網(wǎng)絡(luò)可視對(duì)象和相應(yīng)的OD 在FMS 中稱為虛擬現(xiàn)場(chǎng)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(duì)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(duì)象。VFD 對(duì)象包含有可由通信用戶通過服務(wù)使用的所有對(duì)象及對(duì)象描述。對(duì)象描述存放在對(duì)象字典中, 每個(gè) VFD 有一個(gè)對(duì)象描述。因而虛擬現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備可以看作應(yīng)用進(jìn)程的網(wǎng)絡(luò)可視對(duì)象和相應(yīng)的對(duì)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)

6、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(chǎng)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(chǎng)所中的易燃、易爆物質(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(cè)、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

7、散在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，具有數(shù)字通信能力的測(cè)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(chǎng)總線作為通信連接的紐帶，把現(xiàn)場(chǎng) 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、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”。總線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

8、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(jiǎn)稱多路復(fù)用。 第 1 頁 共 4 頁 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：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(duì)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(jiǎn)答題： 1. 中繼器與放大

9、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(zhǎng)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. 簡(jiǎn)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(chǎng)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

10、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(cè)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(duì)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(duì)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(qǐng)簡(jiǎn)述現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的特點(diǎn) 答： a b c d 開放性：相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的一致性和公開性；系統(tǒng)集成的透明性和開放性；產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)的公正性和公開性。 交互性：上層網(wǎng)絡(luò)與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備之間具有相互溝通的能力；現(xiàn)場(chǎng)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。 自治性：?jiǎn)为?dú)的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備即具有自動(dòng)控制的基本功能，可以隨

11、時(shí)診斷自己的運(yùn)行狀況，實(shí)現(xiàn)功能的自治。 適應(yīng)性：專為惡劣環(huán)境而設(shè)計(jì)的，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境具有很強(qiáng)的適應(yīng)性。 4.現(xiàn)場(chǎng)總線通信模型有哪些主要特點(diǎn)？ 答： a 場(chǎng)總線通信模型是對(duì) OSI 參考模型進(jìn)行簡(jiǎn)化，通常只采用 OSI 模型的第 1 層和第 2 層及最高層應(yīng)用層。目的簡(jiǎn)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(chǎng)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 通信數(shù)據(jù)的信息量較小，因此，相對(duì)其他通信網(wǎng)絡(luò)來說，通信模型相對(duì)簡(jiǎn)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(chǎng)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

12、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(qǐng)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(chǎng)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)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(chǎng)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(chǎng)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

13、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(chǎng)控制柜內(nèi)，并容易更換。 7簡(jiǎn)述什么是總線仲裁？ 總線在傳送信息的操作過程中有可能會(huì)發(fā)生“沖突”(contention。為解決這種沖突，就需進(jìn)行總線占有權(quán)的“仲裁”（arbitration?？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。 8簡(jiǎn)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

14、是在網(wǎng)上各工作站按一定順序形成一個(gè)邏輯環(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 +X +X +1，CRC 校驗(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 10 0010 0101,可得 第 2 頁 （共 4 頁） 5 4 2 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，其功能如下： 計(jì)算機(jī)，主要用來實(shí)現(xiàn)企業(yè)管

15、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)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(duì)總線上信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，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(cè)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

16、 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(chǎng)總線有哪幾種虛擬通信關(guān)系，試分析它們通信特點(diǎn)，信息類型分別是什么及它們主要應(yīng)用在什么方面