2025年工業(yè)機(jī)器人通訊系統(tǒng)運(yùn)維模擬試卷及答案一、單項(xiàng)選擇題（共15題，每題2分，共30分）1.工業(yè)機(jī)器人與PLC通過ModbusTCP通訊時(shí)，默認(rèn)的端口號(hào)是（）。A.21B.502C.8080D.33892.以下工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議中，采用“分布式時(shí)鐘（DC）”技術(shù)實(shí)現(xiàn)高精度同步的是（）。A.PROFINETB.EtherCATC.ModbusTCPD.CANopen3.工業(yè)機(jī)器人控制柜與伺服驅(qū)動(dòng)器之間的通訊通常使用（）。A.RS485B.EtherCATC.WiFiD.藍(lán)牙4.某工業(yè)機(jī)器人通訊系統(tǒng)中，交換機(jī)指示燈顯示“Link”常亮、“Speed”閃爍，最可能的故障是（）。A.物理鏈路斷開B.傳輸速率不匹配C.廣播風(fēng)暴D.MAC地址沖突5.工業(yè)機(jī)器人通過PROFINET與IO模塊通訊時(shí)，若需要實(shí)現(xiàn)μs級(jí)實(shí)時(shí)性，應(yīng)選擇（）。A.標(biāo)準(zhǔn)TCP/IPB.RT（實(shí)時(shí)）模式C.IRT（等時(shí)實(shí)時(shí)）模式D.UDP6.以下參數(shù)中，不屬于ModbusRTU通訊配置的是（）。A.波特率B.數(shù)據(jù)位C.從機(jī)地址D.端口號(hào)7.工業(yè)機(jī)器人通訊系統(tǒng)中，用于檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)延遲的常用命令是（）。A.pingB.tracertC.arpD.netstat8.某工業(yè)交換機(jī)支持STP協(xié)議，當(dāng)主鏈路故障時(shí)，備用鏈路切換的最短時(shí)間約為（）。A.12秒B.1015秒C.3050秒D.100200毫秒9.工業(yè)機(jī)器人使用EtherCAT通訊時(shí)，數(shù)據(jù)幀的最小周期為（）。A.100μsB.1msC.10msD.100ms10.以下設(shè)備中，不屬于工業(yè)機(jī)器人通訊系統(tǒng)硬件的是（）。A.伺服驅(qū)動(dòng)器B.示教器C.工業(yè)防火墻D.光電編碼器11.工業(yè)機(jī)器人通過CAN總線通訊時(shí)，若總線長(zhǎng)度為100米，最大傳輸速率應(yīng)設(shè)置為（）。A.1MbpsB.500kbpsC.125kbpsD.50kbps12.某工業(yè)機(jī)器人通訊故障中，PLC無法讀取機(jī)器人狀態(tài)數(shù)據(jù)，但能發(fā)送控制指令，最可能的問題是（）。A.發(fā)送端（機(jī)器人）數(shù)據(jù)寄存器地址錯(cuò)誤B.接收端（PLC）波特率設(shè)置錯(cuò)誤C.物理線路斷路D.交換機(jī)電源故障13.工業(yè)機(jī)器人通訊系統(tǒng)中，用于防止網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴的技術(shù)是（）。A.VLAN劃分B.端口鏡像C.流量整形D.環(huán)網(wǎng)冗余14.以下協(xié)議中，屬于現(xiàn)場(chǎng)總線而非工業(yè)以太網(wǎng)的是（）。A.PROFIBUSDPB.PROFINETC.EtherNet/IPD.ModbusTCP15.工業(yè)機(jī)器人示教器與控制柜通過無線方式通訊時(shí)，最適合的技術(shù)是（）。A.ZigBeeB.WiFi6C.4GD.藍(lán)牙5.0二、多項(xiàng)選擇題（共10題，每題3分，共30分。每題至少2個(gè)正確選項(xiàng)，錯(cuò)選、漏選均不得分）1.工業(yè)機(jī)器人通訊系統(tǒng)中，影響實(shí)時(shí)性的關(guān)鍵因素包括（）。A.網(wǎng)絡(luò)延遲B.數(shù)據(jù)幀長(zhǎng)度C.交換機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)速率D.協(xié)議優(yōu)先級(jí)2.PROFINETIRT模式的技術(shù)特點(diǎn)包括（）。A.基于IEEE802.1Qbv時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)（TSN）B.支持μs級(jí)同步C.采用分時(shí)復(fù)用機(jī)制D.兼容標(biāo)準(zhǔn)TCP/IP3.工業(yè)機(jī)器人通訊故障排查時(shí)，需檢查的物理層參數(shù)有（）。A.線纜衰減B.接頭接觸電阻C.信號(hào)反射D.協(xié)議版本4.以下ModbusTCP數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)中，屬于必需字段的是（）。A.事務(wù)標(biāo)識(shí)符B.協(xié)議標(biāo)識(shí)符C.從機(jī)地址D.數(shù)據(jù)長(zhǎng)度5.工業(yè)交換機(jī)的環(huán)網(wǎng)冗余技術(shù)包括（）。A.STPB.ERPS（以太網(wǎng)環(huán)保護(hù)交換）C.RSTPD.工業(yè)環(huán)網(wǎng)協(xié)議（如HIPERRing）6.工業(yè)機(jī)器人與外部設(shè)備通訊時(shí)，常見的安全防護(hù)措施有（）。A.部署工業(yè)防火墻B.啟用訪問控制列表（ACL）C.采用加密協(xié)議（如ModbusSecure）D.定期更新固件7.以下關(guān)于EtherCAT的描述，正確的是（）。A.主站發(fā)送的是長(zhǎng)幀，從站邊接收邊處理B.支持拓?fù)潇`活（總線型、星型、樹型）C.數(shù)據(jù)幀包含“郵箱協(xié)議”用于非實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)D.最大節(jié)點(diǎn)數(shù)為240個(gè)8.工業(yè)機(jī)器人通訊系統(tǒng)中，導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟包的可能原因有（）。A.網(wǎng)絡(luò)帶寬不足B.干擾導(dǎo)致CRC校驗(yàn)失敗C.交換機(jī)緩沖區(qū)溢出D.協(xié)議超時(shí)設(shè)置過短9.以下屬于工業(yè)機(jī)器人通訊系統(tǒng)運(yùn)維文檔的是（）。A.網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱DB.設(shè)備IP地址分配表C.通訊參數(shù)配置表D.機(jī)器人運(yùn)動(dòng)軌跡規(guī)劃圖10.工業(yè)機(jī)器人通過RS485通訊時(shí)，常見的故障現(xiàn)象包括（）。A.多從機(jī)同時(shí)響應(yīng)B.信號(hào)地電位差過大導(dǎo)致干擾C.最大傳輸距離超過1200米D.線纜未做屏蔽處理導(dǎo)致誤碼三、填空題（共10題，每題2分，共20分）1.工業(yè)機(jī)器人通訊系統(tǒng)中，“OSI參考模型”的物理層負(fù)責(zé)______的傳輸。2.工業(yè)以太網(wǎng)中，______協(xié)議通過“時(shí)間片”分配實(shí)現(xiàn)高精度同步，適用于機(jī)器人協(xié)同作業(yè)。3.ModbusRTU協(xié)議中，校驗(yàn)碼采用______（填寫具體算法）。4.工業(yè)交換機(jī)的“端口聚合（LACP）”技術(shù)可實(shí)現(xiàn)______和冗余備份。5.工業(yè)機(jī)器人與PLC通過PROFINET通訊時(shí)，設(shè)備描述文件的擴(kuò)展名是______。6.CAN總線的通訊介質(zhì)通常采用______（填寫線纜類型）。7.工業(yè)機(jī)器人通訊系統(tǒng)中，“丟包率”是指______與總傳輸包數(shù)的比值。8.為避免RS485總線沖突，從機(jī)應(yīng)采用______（填寫通訊方式）響應(yīng)主站指令。9.工業(yè)以太網(wǎng)中，______技術(shù)通過標(biāo)記數(shù)據(jù)幀優(yōu)先級(jí)（IEEE802.1p）保障實(shí)時(shí)流量。10.工業(yè)機(jī)器人示教器與控制柜的有線通訊通常采用______（填寫接口類型）。四、簡(jiǎn)答題（共5題，每題8分，共40分）1.簡(jiǎn)述PROFINETRT與IRT模式的主要區(qū)別及應(yīng)用場(chǎng)景。2.列舉工業(yè)機(jī)器人通訊系統(tǒng)中EtherCAT總線的3個(gè)顯著優(yōu)勢(shì)，并說明其對(duì)運(yùn)維的影響。3.當(dāng)工業(yè)機(jī)器人通過ModbusTCP與上位機(jī)通訊時(shí)，若出現(xiàn)“連接失敗”故障，請(qǐng)列出至少5項(xiàng)排查步驟。4.工業(yè)交換機(jī)的“環(huán)網(wǎng)冗余”與“端口冗余”有何區(qū)別？分別適用于哪些場(chǎng)景？5.解釋工業(yè)機(jī)器人通訊系統(tǒng)中“時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)（TSN）”的核心作用，并舉例說明其在多機(jī)器人協(xié)同中的應(yīng)用。五、應(yīng)用題（共3題，第1題10分，第2題12分，第3題8分，共30分）1.故障分析題：某汽車制造廠6軸工業(yè)機(jī)器人突然斷網(wǎng)，控制柜通訊指示燈（EtherCAT）閃爍，示教器顯示“從站丟失”?，F(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)：主站（機(jī)器人控制器）與從站（伺服驅(qū)動(dòng)器、IO模塊）通過EtherCAT總線連接；總線拓?fù)錇殒準(zhǔn)?，?個(gè)從站，距離主站分別為2m、5m、10m、15m、20m；所有設(shè)備電源正常，交換機(jī)狀態(tài)燈無異常。請(qǐng)結(jié)合EtherCAT通訊原理，分析可能的故障原因（至少4項(xiàng)），并提出排查方法。2.計(jì)算與驗(yàn)證題：某工業(yè)機(jī)器人需通過PROFINETIRT與10臺(tái)IO模塊通訊，每臺(tái)模塊需傳輸8字節(jié)輸入數(shù)據(jù)和8字節(jié)輸出數(shù)據(jù)，通訊周期為1ms。已知網(wǎng)絡(luò)帶寬為100Mbps，利用率需控制在70%以內(nèi)（冗余預(yù)留30%）。（1）計(jì)算每個(gè)通訊周期內(nèi)的總數(shù)據(jù)流量（包含PROFINET協(xié)議開銷，按數(shù)據(jù)量的20%計(jì)算）；（2）驗(yàn)證現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)是否滿足實(shí)時(shí)性要求（需寫出計(jì)算過程）。3.綜合設(shè)計(jì)題：某工廠需搭建5臺(tái)工業(yè)機(jī)器人的通訊系統(tǒng)（機(jī)器人型號(hào)相同，均支持PROFINETIRT和EtherCAT），要求：支持多機(jī)器人協(xié)同作業(yè)（同步誤差≤100μs）；具備冗余備份（單鏈路故障可在50ms內(nèi)切換）；與工廠MES系統(tǒng)（基于ModbusTCP）交互生產(chǎn)計(jì)劃。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D（文字描述即可），并說明關(guān)鍵設(shè)備選型及配置要點(diǎn)。答案及解析一、單項(xiàng)選擇題1.B（ModbusTCP默認(rèn)端口502）2.B（EtherCAT分布式時(shí)鐘精度可達(dá)亞微秒級(jí)）3.B（伺服驅(qū)動(dòng)器多采用EtherCAT或PROFINET實(shí)時(shí)協(xié)議）4.B（“Speed”閃爍通常表示速率協(xié)商未完成）5.C（PROFINETIRT支持μs級(jí)實(shí)時(shí)性）6.D（ModbusRTU無端口號(hào)，端口號(hào)為ModbusTCP參數(shù)）7.A（ping用于檢測(cè)延遲和連通性）8.C（STP收斂時(shí)間約3050秒，RSTP可縮短至12秒）9.A（EtherCAT最小周期可達(dá)100μs）10.D（光電編碼器屬于檢測(cè)元件，非通訊硬件）11.B（CAN總線長(zhǎng)度與速率成反比，100米時(shí)建議500kbps）12.A（單向通信異常多為發(fā)送端寄存器地址錯(cuò)誤）13.A（VLAN劃分可隔離廣播域，防止風(fēng)暴）14.A（PROFIBUSDP是現(xiàn)場(chǎng)總線，其余為工業(yè)以太網(wǎng)）15.B（WiFi6支持高帶寬、低延遲，適合工業(yè)無線通訊）二、多項(xiàng)選擇題1.ABCD（實(shí)時(shí)性受延遲、數(shù)據(jù)長(zhǎng)度、設(shè)備性能、協(xié)議優(yōu)先級(jí)共同影響）2.ABC（PROFINETIRT基于TSN，支持μs同步，分時(shí)復(fù)用，不兼容標(biāo)準(zhǔn)TCP/IP）3.ABC（物理層參數(shù)包括線纜、接頭、信號(hào)質(zhì)量，協(xié)議版本屬應(yīng)用層）4.ABD（ModbusTCP必需字段：事務(wù)ID、協(xié)議ID（0x0000）、數(shù)據(jù)長(zhǎng)度、單元標(biāo)識(shí)符（可選））5.ABCD（均為常見環(huán)網(wǎng)冗余技術(shù)）6.ABCD（工業(yè)通訊安全需綜合防護(hù)）7.ABC（EtherCAT最大節(jié)點(diǎn)數(shù)為65535個(gè)）8.ABC（丟包與帶寬、干擾、緩沖區(qū)、協(xié)議無關(guān)）9.ABC（運(yùn)動(dòng)軌跡圖屬控制層文檔，非通訊運(yùn)維）10.ABD（RS485最大距離1200米為理論值，實(shí)際需降額）三、填空題1.比特流（或“二進(jìn)制位”）2.TSN（時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)）或EtherCAT（分布式時(shí)鐘）3.CRC16（循環(huán)冗余校驗(yàn)）4.帶寬聚合（或“鏈路聚合”）5..GSDML（或GSD文件）6.屏蔽雙絞線（STP）7.丟失的數(shù)據(jù)包數(shù)8.半雙工（或“輪詢”）9.流量?jī)?yōu)先級(jí)標(biāo)記（或“QoS”）10.USB或以太網(wǎng)（RJ45）四、簡(jiǎn)答題1.區(qū)別：PROFINETRT基于標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)，實(shí)時(shí)性為ms級(jí)；IRT基于TSN，通過分時(shí)復(fù)用實(shí)現(xiàn)μs級(jí)同步。場(chǎng)景：RT用于對(duì)實(shí)時(shí)性要求一般的IO控制；IRT用于多機(jī)器人協(xié)同、精密同步運(yùn)動(dòng)控制。2.優(yōu)勢(shì)：高速率：數(shù)據(jù)幀邊傳輸邊處理，效率>90%；拓?fù)潇`活：支持總線、星型、樹型，簡(jiǎn)化布線；高精度同步：分布式時(shí)鐘（DC）誤差<1μs。運(yùn)維影響：需檢查從站時(shí)鐘同步狀態(tài)，拓?fù)渥兏鼤r(shí)需重新配置，重點(diǎn)監(jiān)測(cè)線纜連接可靠性。3.排查步驟：（1）檢查上位機(jī)與機(jī)器人IP地址是否在同一網(wǎng)段；（2）使用ping命令測(cè)試網(wǎng)絡(luò)連通性；（3）查看機(jī)器人ModbusTCP服務(wù)是否啟用（如端口502是否開放）；（4）檢查防火墻是否攔截ModbusTCP流量；（5）通過抓包工具（如Wireshark）分析是否有SYN握手報(bào)文；（6）驗(yàn)證機(jī)器人端Modbus服務(wù)器配置（如允許的客戶端IP）。4.區(qū)別：環(huán)網(wǎng)冗余：通過環(huán)形拓?fù)?協(xié)議（如RSTP）實(shí)現(xiàn)鏈路切換，適用于長(zhǎng)距離、多節(jié)點(diǎn)場(chǎng)景；端口冗余：?jiǎn)卧O(shè)備雙上聯(lián)端口連接至不同交換機(jī)，適用于關(guān)鍵設(shè)備（如機(jī)器人控制器）的單點(diǎn)保護(hù)。場(chǎng)景：環(huán)網(wǎng)冗余用于產(chǎn)線級(jí)網(wǎng)絡(luò)；端口冗余用于機(jī)器人控制柜等核心設(shè)備。5.核心作用：TSN通過時(shí)間片調(diào)度、流量整形等技術(shù)，為實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分配專用帶寬，保障確定性傳輸。應(yīng)用：多機(jī)器人協(xié)同焊接時(shí)，TSN確保各機(jī)器人同步接收焊接指令，誤差≤100μs，避免軌跡錯(cuò)位。五、應(yīng)用題1.故障原因及排查：（1）EtherCAT線纜接頭松動(dòng)：檢查各從站接線端子，用萬用表測(cè)線纜通斷；（2）從站設(shè)備故障（如伺服驅(qū)動(dòng)器損壞）：斷開末級(jí)從站，逐級(jí)排查是否恢復(fù)；（3）總線終端電阻配置錯(cuò)誤：EtherCAT總線需在首尾從站配置120Ω終端電阻，檢查是否漏接或短路；（4）電磁干擾導(dǎo)致誤碼：用示波器檢測(cè)總線信號(hào)質(zhì)量，排查附近變頻器、電機(jī)等干擾源；（5）從站固件版本不兼容：核對(duì)從站與主站的EtherCAT協(xié)議版本（如CoE、SoE）。2.計(jì)算與驗(yàn)證：（1）單臺(tái)IO模塊數(shù)據(jù)量：8（輸入）+8（輸出）=16字節(jié)；10臺(tái)總數(shù)據(jù)量：16×10=160字節(jié)；