現(xiàn)場總線與控制網技術復習資料現(xiàn)場總線與控制網技術復習資料現(xiàn)場總線與控制網技術復習資料xxx公司現(xiàn)場總線與控制網技術復習資料文件編號：文件日期：修訂次數(shù)：第1.0次更改批準審核制定方案設計，管理制度《現(xiàn)場總線與控制網技術》復習資料填空題1．物理層傳送數(shù)據(jù)的單位是(比特)，數(shù)據(jù)鏈路層傳送數(shù)據(jù)的單位是(幀)，傳輸層傳送數(shù)據(jù)的單位是(報文)，應用層傳送數(shù)據(jù)的單位是(報文)。2．OSI參考模型中物理層的四個重要特性是（機械特性）、（電氣特性）、（功能特性）和（規(guī)程特性）。3．LonWorks技術的核心是神經元芯片，主要包括(MC143150)和(MC143120)兩大系列。4．GSD文件一般可分為（總規(guī)范）、（與主站有關的規(guī)范）和（與從站有關的規(guī)范）三個部分。5．LonTalk協(xié)議的網絡地址有三層結構，分別為（域）、（子網）和（節(jié)點）。6．網絡拓撲結構主要有(星型拓撲)、（樹型拓撲）、(環(huán)型拓撲)、(總線型拓撲結構)等拓撲結構。7．LON總線中，對雙絞線支持的3類收發(fā)器是（直接驅動收發(fā)器）、（EIA-485收發(fā)器）和（變壓器耦合收發(fā)器）。8．PROFIBUS系統(tǒng)由三類站點組成,分別是(1類主站)、(2類主站)和(從站)。9．OSI參考模型的通信功能劃分為（7）個層次。10.被譽為通用控制網絡的是（LonWorks）總線技術。11．PROFIBUS總線中提供了(RS484傳輸)、(IEC1158-2傳輸)和(光纖傳輸)三種傳輸技術。12．以現(xiàn)場總線為基礎的企業(yè)網絡系統(tǒng)按功能可分為（ERP）、（MES）和（FCS）三層。13．最常用的兩種差錯校正方法是（自動重傳）和（前向差錯糾錯）。14．存儲轉發(fā)交換分為（報文存儲轉發(fā)交換）和（報文分組存儲轉發(fā)交換）兩種。15．LonTalk協(xié)議提供了四種類型的報文服務，依次是（應答方式）、（請求/響應方式）、（非應答重發(fā)方式）和（非應答方式）。16.通信電路的工作方式有（單工通信）、（半雙工通信）和（全雙工通信）三種。17．CAN總線中存在5種錯誤類型，分別是（位錯誤）、（填充錯誤）、（CRC錯誤）、（格式錯誤）和（應答錯誤）。18．PROFIBUS總線存取協(xié)議方式包括主站間的（令牌傳遞方式）和主站與從站間的（主從方式）。19．LonWorks控制網絡主要包括（LonWorks現(xiàn)場控制節(jié)點）、（通信介質）和（通信協(xié)議）三大部分。20．CAN總線中故障狀態(tài)有3種，分別是（活動出錯）、（認可出錯）和（總線關閉）。簡答題1．什么是現(xiàn)場總線現(xiàn)場總線相對于DCS具有哪些優(yōu)越性參考答案：IEC對現(xiàn)場總線的定義：現(xiàn)場總線是一種應用于生產現(xiàn)場，在現(xiàn)場設備之間、現(xiàn)場設備與控制裝置之間實行雙向、串行、多節(jié)點數(shù)字通信的技術?，F(xiàn)場總線相對于DCS具有如下優(yōu)越性：（1）現(xiàn)場總線實現(xiàn)全數(shù)字通信。（2）現(xiàn)場總線實現(xiàn)徹底的全分散式控制。（3）現(xiàn)場總線實現(xiàn)不同廠商產品互連、互操作。（4）現(xiàn)場總線增強系統(tǒng)的可靠性、可維護性。（5）現(xiàn)場總線降低系統(tǒng)工程成本。2．PROFIBUS主站的實現(xiàn)方案有哪些？參考答案：PROFIBUS主站的實現(xiàn)方案有：PLC做PROFIBUS的一類主站；PC+網卡做PROFIBUS的一類主站；自主開發(fā)PROFIBUS的主站；PLC中插入（第三方的）PROFIBUS通信模塊。3．簡述LonWorks通信協(xié)議―――LonTalk的特點。答：LonTalk協(xié)議具有如下特點：（1）發(fā)送的報文都是短數(shù)據(jù)（通常為幾個到幾十個字節(jié)）；（2）通信帶寬不高（幾Kbps到2Mbps）；（3）網絡上的節(jié)點通常是低成本、低維護量的單片機；（4）支持多種通信介質和不同規(guī)模的網絡；（5）支持可靠通信，包括防范未經授權使用系統(tǒng)；（6）支持混合介質和不同通信速度構成的網絡；（7）允許節(jié)點間的任意連通；（8）提供對節(jié)點透明的接口；（9）為產品的互操作性提供有效機制，使不同制造商的產品共享標準物理量的信息。4.什么是總線沖突什么是總線仲裁？

參考答案：若同一時刻有多個工作站向傳輸線路發(fā)送信息，則這些信息會在傳輸線上相互混淆而遭破壞，這一現(xiàn)象稱為“沖突”?？偩€仲裁是指對總線沖突的處理過程，根據(jù)某種裁決規(guī)則來確定下一時刻具有總線占有權的設備。5．控制網絡與上層網絡的連接方式有哪些？

答：一般有三種：一是采用專用網關；二是將現(xiàn)場總線網卡和以太網卡都置入工業(yè)PC的PCI插槽內，由PC內完成數(shù)據(jù)交換；三是將WEB服務器直接置入PLC或現(xiàn)場控制設備內，借助WEB服務器來完成數(shù)據(jù)交換。6．CAN的數(shù)據(jù)鏈路層中分哪兩個子層？它們的主要功能是什么？答：CAN的數(shù)據(jù)鏈路層中分邏輯鏈路控制子層LLC和媒體訪問控制子層MAC。LLC子層的主要功能是：為數(shù)據(jù)傳送和遠程數(shù)據(jù)請求提供服務，確認由LLC子層接收的報文實際已接收，并為恢復管理和通知超載提供信息。MAC子層的主要功能是：傳送規(guī)則，亦即控制幀結構、執(zhí)行仲裁、錯誤檢測、出錯標定和故障界定。7.PROFIBUS總線分為哪三個版本各自的特點是什么

答：PROFIBUS總線分為Profibus-PA、Profibus-DP和Profibus-FMS三個版本。(1)Profibus-PA：專門為過程自動化設計，標準的本質安全的傳輸技術，實現(xiàn)了IEC1158-2中規(guī)定的通信規(guī)程。用于對安全性要求高的場合及由總線供電的站點。

(2)Profibus-DP：經過優(yōu)化的高速、廉價的通信連接，專為自動控制系統(tǒng)和設備級分散I/O之間通信設計，使用PROFIBUS-DP模塊可取代價格昂貴的24V或0～20mA并行信號。用于分布式控制系統(tǒng)的高速數(shù)據(jù)傳輸。

(3)Profibus-FMS解決車間級通用性通信任務，提供大量的通信服務，完成中等傳輸速度的循環(huán)和非循環(huán)通信任務，用于一般自動化控制。8．CAN報文幀劃分哪4種類型？

答：CAN報文幀劃分為數(shù)據(jù)幀，遠程幀，出錯幀和超載幀。數(shù)據(jù)幀用于從發(fā)送器到接收器之間傳送所攜帶的數(shù)據(jù)；遠程幀用于請求其他節(jié)點為他發(fā)送具有規(guī)定標識符的數(shù)據(jù)幀；出錯幀由檢測出總線錯誤的節(jié)點發(fā)出，用于向總線通知出現(xiàn)了錯誤；超載幀由出現(xiàn)超載的接收器發(fā)出，用于在當前和后續(xù)的數(shù)據(jù)幀之間增加附加遲延，以推遲接收下一個數(shù)據(jù)幀。問答題1．網絡變量與顯示報文的區(qū)別是什么？

答：每一種類型的網絡變量的數(shù)據(jù)長度都是固定的，任何一種類型的網絡變量的長度不能超過31B；而顯示報文恰恰相反，它的數(shù)據(jù)長度是可變的。相同的報文碼在一個應用中可能只包含1B的數(shù)據(jù)，而在另一個應用包含25B的數(shù)據(jù)。在顯示報文中，數(shù)據(jù)的最大長度為228B。因此，在數(shù)據(jù)量較大的應用中，使用顯示報文比使用網絡變量更有效。所謂顯示報文是一個接結構變量，該結構分為輸出顯示報文、輸入顯示報文、響應輸出報文和響應輸入報文。在顯示報文中提供對通信目的/源地址、優(yōu)先級、認證等方式的直接操作。所有對顯示報文的操作都是通過對運行庫的調用來實現(xiàn)的。2．簡述OSI參考模型中各層的功能。參考答案：物理層：位于網絡模型的最低層，它通過傳輸介質將各站點連接起來，組成物理通路，以便數(shù)據(jù)流通過。數(shù)據(jù)鏈路層：作用是進行差錯檢測和流量控制，實現(xiàn)二進制數(shù)據(jù)流的傳輸。網絡層：負責路由選擇和擁塞控制，并使不同種網絡實現(xiàn)互聯(lián)。傳輸層：提供一個通道，實現(xiàn)點到點的可靠數(shù)據(jù)傳輸。會話層：為不同計算機上的用戶建立會話關系，并管理數(shù)據(jù)的交換。表示層：實現(xiàn)不同數(shù)據(jù)格式的編碼之間的轉換，以及數(shù)據(jù)的壓縮、加密、解密等。應用層：為端點用戶提供服務，如文件傳送、網絡管理等、遠程登錄等。3．畫出神經元芯片內部三個CPU的結構框圖，并分析它們的作用及其相互之間的關系。答：神經元芯片內部三個CPU的結構框圖如下：處理器1＃為介質訪問控制處理器，它控制LonTalk七層協(xié)議中的第1層物理層和第2層數(shù)據(jù)鏈路層，并可以驅動通信子系統(tǒng)的硬件來完成沖突避免算法。處理器1＃通過共享存儲器中的網絡緩沖區(qū)與處理器2＃通信。處理器2＃為網絡處理器，它控制網絡協(xié)議中的第3層到第6層，可完成網絡變量進程、編址、處理事項進程、報文鑒定、軟件定時器、網絡管理和路由尋址等功能。處理器2＃使用共享存儲器中的網絡緩沖區(qū)與處理器1＃通信，使用應用緩沖區(qū)與處理器3＃通信。處理器3＃為應用處理器，它實現(xiàn)網絡協(xié)議中的第7層應用層，執(zhí)行用戶代碼和用戶代碼調用的操作系統(tǒng)來進行工作，大部分應用程序的編程語言為NeuronC。處理器3＃使用共享存儲器中的應用緩沖區(qū)與處理器2＃通信。4．CSMA/CD和Token

Bus介質訪問控制方法的主要特點是什么？

答：（1）CSMA/CD介質訪問控制方法算法簡單，易于實現(xiàn)。目前有多種VLSI可以實現(xiàn)CSMA/CD方法，這對降低Ethernet成本、擴大應用范圍是非常有利的。（2）CSMA/CD是一種用戶訪問總線時間不確定的隨機競爭總線的方法，適用于辦公自動化等對數(shù)據(jù)傳輸實時性要求不嚴格的應用環(huán)境。（3）CSMA/CD在網絡通信負荷較低時表現(xiàn)出較好的吞吐率與延遲特性。但是，當網絡通信負荷增大時，由于沖突增多，網絡吞吐率下降、傳輸延遲增加，因此CSMA/CD方法一般用于通信負荷較輕的應用環(huán)境中。確定型介質訪問控制方法Token

Bus有以下幾個主要的特點：（1）Token

Bus網中結點兩次獲得令牌之間的最大間隔時間是確定的，因而適用于對數(shù)據(jù)傳輸實時性要求較高的應用環(huán)境，如生產過程控制領域。（2）Token

Bus在網絡通信負荷較重時表現(xiàn)出很好的吞吐率與較低的傳輸延遲，因而適用于通信負荷較重的應用環(huán)境。（3）Token

Bus不足之處在于它們都需要復雜的環(huán)維護功能，實現(xiàn)較困難。5．什么是OSI參考模型各層的主要功能是什么答：OSI模型基于國際標準化組織ISO的建議，各層使用國際標準化協(xié)議?？衫斫鉃楫敂?shù)據(jù)從一個站點到達另一個站點的工作分割成7種不同的任務，而且這些任務都是按層次來管理。這一模型被稱作ISO/OSI開放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型，因為它是關于如何把相互開放的系統(tǒng)連接起來的，所以常簡稱它為OSI模型。物理層：位于網絡模型的最低層，它通過傳輸介質將各站點連接起來，組成物理通路，以便數(shù)據(jù)流通過。數(shù)據(jù)鏈路層：作用是進行差錯檢測和流量控制，實現(xiàn)二進制數(shù)據(jù)流的傳輸。網絡層：負責路由選擇和擁塞控制，并使不同種網絡實現(xiàn)互聯(lián)。傳輸層：提供一個通道，實現(xiàn)點到點的可靠數(shù)據(jù)傳輸。會話層：為不同計算機上的用戶建立會話關系，并管理數(shù)據(jù)的交換。表示層：實現(xiàn)不同數(shù)據(jù)格式的編碼之間的轉換，以及數(shù)據(jù)的壓縮、加密、解密等。應用層：為端點用戶提供服務，如文件傳送、網絡管理等、遠程登錄等。6．報文分組交換技術的分類哪兩類及各自特點是什么答：報文分組交換技術在實際應用中又分為兩類：數(shù)據(jù)報方式與虛電路方式。數(shù)據(jù)報方式的特點是：（1）同一報文的不同報文分組可以由不同的傳輸路徑通過通信網絡。（2）同一報文的不同報文分組到達目的節(jié)點時可能出現(xiàn)亂序、重復和丟失現(xiàn)象。（3）每一個報文分組在傳輸過程中都必須帶有目的地址和源地址。（4）數(shù)據(jù)報方式報文傳輸延遲較大，適用于突發(fā)性通信，不適用于長報文、會話式通信。虛電路方式的特點是：（1）在每次報文發(fā)送之前，必須在發(fā)送方與接收方之間建立一條邏輯連接。（2）一次通信中所有報文分組都從這條邏輯連接的虛電路上通過，因此報文分組不必帶目的地址、源地址等輔助信息，報文分組到達目的節(jié)點不會出現(xiàn)丟失、重復和亂序的現(xiàn)象。（3）報文分組通過每個虛電路的節(jié)點時，節(jié)點需要做差錯檢測，而不需要做路徑選擇。（4）通信網絡中每個節(jié)點可以和任何節(jié)點建立多條虛電路連接。7.試將TCP/IP和OSI的體系結構進行比較，討論其異同之處。答：OSI和TCP/IP的相同點是二者均采用層次結構，而且都是按功能分層。OSI和TCP/IP的不同點有：（1）TCP/IP雖然也分層，但其層次之間的調用關系不像OSI那樣嚴格。在OSI參考模型中，兩個N層實體之間的通信必須經過（N—1）層。但TCP/IP可以越級調用更低層提供的服務。這樣做可以減少一些不必要的開銷，提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)男省＃?）TCP/IP一開始就考慮到了異種網的互連問題，并將互連網協(xié)議作為TCP/IP的重要組成部分。而ISO只考慮到用一種統(tǒng)一標準的公用數(shù)據(jù)網將各種不同的系統(tǒng)互連在一起，根本未想到異種網的存在，這是OSI/RM的一大缺點。（3）TCP/IP一開始就向用戶同時提供可靠服務和不可靠服務，而OSI在開始時只考慮到向用戶提供可靠服務。相對說來，TCP/IP更側重于考慮提高網絡傳輸?shù)男?，而OSI參考模型更側重于考慮網絡傳輸?shù)目煽啃裕?）OSI模型有3個主要明確概念：服務、接口、協(xié)議。而TCP/IP參考模型最初沒有明確區(qū)分這三者。這是OSI模型最大的貢獻。（5）通信方式上面，在網絡層OSI模型支持無連接和面向連接的方式，而TCP/IP模型只支持無連接通信模式；在傳輸層OSI模式僅有面向有