1、題目與解答第一章 現(xiàn)場總線概述1簡述FCS的主要技術(shù)特點和優(yōu)點是什么？（FCS名詞解釋見34背頁）（1）現(xiàn)場總線系統(tǒng)(FCS)的技術(shù)特點：系統(tǒng)的開放性。相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的公開、一致性，通過現(xiàn)場總線構(gòu)筑自動化領(lǐng)域的開放互連系統(tǒng)具備互可操作性與互用性。不同生產(chǎn)廠家性能類似的設(shè)備可實現(xiàn)互換性?；タ刹僮餍裕簩崿F(xiàn)互聯(lián)設(shè)備間的信息傳輸；互用性：不同廠家性能類似設(shè)備可實現(xiàn)互換性?，F(xiàn)場設(shè)備的智能化與功能自治性。僅靠現(xiàn)場總線設(shè)備即可完成自動控制的基本功能，并可隨時診斷設(shè)備運行狀態(tài)。包括傳感測量、補償計算、數(shù)據(jù)處理與控制等系統(tǒng)的實時性與確定性。測控任務(wù)具有嚴(yán)格的時序和實時性要求，否則可能造成控制系統(tǒng)的災(zāi)難性后果。這也要求

2、通信機制能夠保證時間發(fā)布和數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶崟r性?，F(xiàn)場環(huán)境的適應(yīng)性?，F(xiàn)場總線是專為生產(chǎn)現(xiàn)場環(huán)境設(shè)計的，支持多種傳輸介質(zhì)，具有較強的抗干擾能力，滿足本質(zhì)安全防爆等各種環(huán)境要求。 采用成熟先進技術(shù)、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的高度分散性。設(shè)備描述語言DDL、技術(shù)等?，F(xiàn)場總線可構(gòu)成全分散性控制系統(tǒng)，簡化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，提高了可靠性。（2）現(xiàn)場總線的優(yōu)點：由于現(xiàn)場總線具有以上突出的特點，它使控制系統(tǒng)從設(shè)計、安裝、投運到正常生產(chǎn)運行以及檢修維護，都體現(xiàn)出巨大的優(yōu)越性。節(jié)省系統(tǒng)投資、安裝費用和維護費用。設(shè)計、組態(tài)、安裝、調(diào)試簡便，系統(tǒng)維護、設(shè)備更換和系統(tǒng)擴充方便。用戶具有高度的系統(tǒng)集成主動權(quán)，系統(tǒng)易于重構(gòu)。提高了控制系統(tǒng)的安全性、可

3、靠性和準(zhǔn)確性。完善了企業(yè)信息系統(tǒng)，為實現(xiàn)企業(yè)綜合自動化提供了基礎(chǔ)。2為什么說Fieldbus是底層控制網(wǎng)絡(luò)Infranet（從Fieldbus的結(jié)構(gòu)特點分析說明）。（1） 現(xiàn)場總線將單個分散的現(xiàn)場設(shè)備變成網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，相互之間連接成可以互通信息、共同完成測量控制任務(wù)的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)。 每個節(jié)點實際上是一個智能設(shè)備，能夠獨立完成從控制、檢測，到運算、顯示、報警等多種任務(wù)。（2）現(xiàn)場總線是低層控制網(wǎng)絡(luò)Infranet(或者3（3）) Infranet（Infrastructure Network），使工廠底層網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的底層現(xiàn)場設(shè)備之間以及生產(chǎn)現(xiàn)場與外界能夠?qū)崿F(xiàn)信息交換，滿足企業(yè)綜合自動化的發(fā)展需要。 現(xiàn)

4、場總線是一個開放系統(tǒng)，具有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，能夠構(gòu)成真正的開放互連系統(tǒng)。 現(xiàn)場總線主要完成測量控制任務(wù)，多為短幀信息傳輸，數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶崟r性強，能夠在惡劣環(huán)境下保證數(shù)據(jù)傳送的完整性和可靠性，傳輸速率通常在幾十Kbps到數(shù)Mbps（屬于低帶寬網(wǎng)絡(luò)）。3 簡述FCS在企業(yè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的地位與作用。（1） Infranet是控制網(wǎng)絡(luò)，是企業(yè)網(wǎng)絡(luò)最下層，是企業(yè)網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)。 Infranet主要作用：實現(xiàn)自動化系統(tǒng)信息傳輸，構(gòu)成控制網(wǎng)絡(luò)。傳輸?shù)男畔y量值、控制量、狀態(tài)量、運行參數(shù)、系統(tǒng)組態(tài)、校正信息，這些也是企業(yè)信息你的重要組成部分。 企業(yè)網(wǎng)絡(luò)需要實現(xiàn)管理控制一體化，生產(chǎn)的優(yōu)化調(diào)度等需要現(xiàn)場裝置的數(shù)據(jù)交換，需要

5、集成不同裝置的生產(chǎn)數(shù)據(jù)。 ERP、MES、FCS各層之間必然存在數(shù)據(jù)傳輸和信息共享，Infranet主要實現(xiàn)生產(chǎn)過程控制任務(wù)，同時為企業(yè)網(wǎng)絡(luò)提供、傳輸、集成生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)信息。（2） 現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（FCS）是自動化領(lǐng)域的低層控制網(wǎng)絡(luò)Infranet （ Infrastructure Network），它不同于通用的信息（管理）網(wǎng)絡(luò)，其技術(shù)要求和特點有著顯著區(qū)別。 經(jīng)濟的全球化使競爭日益加劇，要求產(chǎn)品技術(shù)含量高，更新?lián)Q代速度加快。 企業(yè)要求提高產(chǎn)品上市時間，改善產(chǎn)品質(zhì)量，降低產(chǎn)品成本，完善產(chǎn)品服務(wù)，這種永無止境的改進和提高的過程，需要系統(tǒng)的概念，達到信息集成，統(tǒng)一組織市場、生產(chǎn)、管理和服務(wù)全過

6、程（ 企業(yè)網(wǎng)絡(luò)） ， 低層控制網(wǎng)絡(luò)（Infranet）是必不可少的。3（見2（2）第二章 網(wǎng)絡(luò)與通信基礎(chǔ)1 通信線路有3種工作方式，分別用1例說明其工作原理。（1） 點與點之間的通信：按消息傳送的方向與時間關(guān)系，通信方式可分為單工通信、半雙工通信及全雙工通信。（2）單工通信（simplex communication）指消息只能單方向進行傳輸?shù)墓ぷ鞣绞健Ｈ鐝V播、電視、遙控等。 圖課件12頁課件12頁課件12頁2 簡述數(shù)字信號傳輸?shù)牟铄e控制編碼的目的和實現(xiàn)的基本原理。（1）目的：信道編碼是以降低信息傳輸速率為代價來減少誤碼率，也可以說是降低系統(tǒng)的有效性來增強系統(tǒng)的可靠性。 采用信道編碼技術(shù)來檢測

7、和糾正誤碼，是減少加性干擾造成錯誤判決的有效措施。(2)差錯控制編碼（糾錯編碼）原理 在信息碼元序列中附加一些監(jiān)督碼元就稱為差錯控制編碼，也稱為糾錯編碼。Shannon信道編碼定理是其理論依據(jù)。 這些監(jiān)督碼元與信息碼元之間以某種確定的規(guī)則相互關(guān)聯(lián)，接收端按照這種規(guī)則檢驗監(jiān)督碼元與信息碼元間的關(guān)系，一旦傳輸過程發(fā)生錯碼，則監(jiān)督碼元與信息碼元間的規(guī)則關(guān)系受到破壞，從而發(fā)現(xiàn)錯碼或給予糾正。 不同的編碼方法，有不同的檢錯或糾錯能力。一般說來，編碼中增加的監(jiān)督碼元越多，檢（糾）錯的能力就越強，但信道的傳輸速率會下降越多。第三章 控制網(wǎng)絡(luò)與計算機網(wǎng)絡(luò)1 為什么控制網(wǎng)絡(luò)具有實時性要求？ 控制網(wǎng)絡(luò)直接面向生產(chǎn)

8、過程，因此要求具有很高的實時性、可靠性、數(shù)據(jù)完整性和可用性?？刂凭W(wǎng)絡(luò)位于工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場，主要完成測量控制任務(wù)，多為短幀信息傳輸，數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶崟r性強，能夠在惡劣環(huán)境下保證數(shù)據(jù)傳送的完整性和可靠性，傳輸速率通常在幾十Kbps到數(shù)Mbps（屬于低帶寬網(wǎng)絡(luò)）通信的實時性：具有嚴(yán)格的時序和定時要求 達不到實時性要求或因時間同步等問題影響了網(wǎng)絡(luò)節(jié)點間的動作時序，甚至?xí)斐蔀?zāi)難性的后果。 實時系統(tǒng)：硬實時和軟實時?？刂凭W(wǎng)絡(luò)中中斷、故障處理、時鐘等一般屬于硬實時；程序循環(huán)、調(diào)用等屬于軟實時。實時性問題： 實時性：如果一個系統(tǒng)或應(yīng)用能夠恒定滿足實時要求，則系統(tǒng)或應(yīng)用就具有實時性；即實時響應(yīng)要求一個系統(tǒng)在任何條件下

9、都能在明確指定的時間內(nèi)發(fā)生響應(yīng)。（圖見課件16頁）2 簡要說明網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)及其特點。 網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)、信號方式（信息編碼）、訪問控制方式和傳輸信道（介質(zhì)）是影響網(wǎng)絡(luò)性能的主要因素。（一）計算機網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是指網(wǎng)絡(luò)各個站點（節(jié)點）的互聯(lián)方式。物理拓撲結(jié)構(gòu)描述了節(jié)點間的實際連接；邏輯拓撲結(jié)構(gòu)描述了節(jié)點間的信息流動方式。網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)主要有：(1)星型拓撲結(jié)構(gòu)：由中心節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，如交換網(wǎng)絡(luò)中心，無線通信。任何節(jié)點之間通信需要通過中心節(jié)點進行；采用了集中通信控制策略，易于實現(xiàn)通信量綜合分析；中心節(jié)點非常復(fù)雜，通信處理負擔(dān)重，其它節(jié)點簡單，通信量很?。贿m用于終端集中地方，如圖3.4 HU

10、B結(jié)構(gòu)。(2)樹型拓撲結(jié)構(gòu)：分級結(jié)構(gòu)，又稱為分級集中式網(wǎng)絡(luò)，如有線電視網(wǎng)。樹型拓撲可以認為是星型拓撲/總線拓撲的擴展形式；適應(yīng)性強，應(yīng)用廣泛；適用于層次型網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，如圖3.6。(3)總線拓撲結(jié)構(gòu)： 節(jié)點間共享同一個總線， 如以太網(wǎng)(Ethernet)?？偩€上1個節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)，其它節(jié)點都能夠接受到；某一時刻僅僅允許1個節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)，需要總線仲裁措施；廣泛應(yīng)用于控制網(wǎng)絡(luò)；適用于廣播通信，如圖3.5。(4)環(huán)型拓撲結(jié)構(gòu)：節(jié)點間通過介質(zhì)連接成環(huán)形，如局域網(wǎng)中的令牌環(huán)，高速主干網(wǎng)FDDI。環(huán)型通過點對點的節(jié)點通信，環(huán)型結(jié)構(gòu)為1個封閉環(huán)路；每個節(jié)點都有中繼器，具備存取和收發(fā)控制功能；每個節(jié)點依次進行通信；

11、廣泛應(yīng)用于高速鏈路通信，如圖3.3。(5)網(wǎng)狀型（網(wǎng)型）：節(jié)點之間無規(guī)則連接，如一般廣域網(wǎng)，主干（骨干）網(wǎng)。(二) 各種拓撲結(jié)構(gòu)的特點：(1)星型：結(jié)構(gòu)簡單，管理方便，建網(wǎng)容易，但中心節(jié)點的可靠性要求高。(2)樹型：擴展維護方便，故障容易隔離，但可靠性低，資源共享能力差。(3)總線型：易于布線、擴展，可靠性高，但效率較低（總線競爭）。(4)環(huán)型：傳輸介質(zhì)適應(yīng)性好，傳輸速率高，但可靠性低，擴展困難。(5)網(wǎng)狀型（網(wǎng)型）：可靠性高，資源共享能力強，但控制方法和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜。3 簡述介質(zhì)訪問控制方式的種類與工作原理。見去年的3頁（課件19、21、22）4 ISO/OSI參考模型將開放系統(tǒng)的通信功能分

12、為幾層結(jié)構(gòu)及各層次的主要功能？其目的是什么？ 見去年的4頁（課件25、26）5 簡要說明常用的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備類型及其作用分別是什么？(1) 根據(jù)網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備工作的層次和支持的協(xié)議，網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備可分為4類：中繼器；網(wǎng)橋；路由器；網(wǎng)關(guān)。1. 中繼器（repeater，物理層）：在相同網(wǎng)段間復(fù)制位信號，具有信號放大和驅(qū)動作用。2. 集線器HUB （物理層） ：多口中繼，把多個節(jié)點連接起來。3. 網(wǎng)橋（bridge，數(shù)據(jù)鏈路層）：在相同類型網(wǎng)段間存儲轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀，能夠互連相同類型的不同網(wǎng)段。4. 交換機（數(shù)據(jù)鏈路層） ：多口網(wǎng)橋。5. 路由器（router，網(wǎng)絡(luò)層）：在不同網(wǎng)段間存儲轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包。6. 網(wǎng)關(guān)

13、（gateway，傳輸層及以上）：用于連接不同類型的網(wǎng)絡(luò)，進行網(wǎng)絡(luò)協(xié)議轉(zhuǎn)換，提供高層功能服務(wù)。(2) 現(xiàn)場總線網(wǎng)段間最常用的是中繼器和網(wǎng)橋。 中繼器：包括中繼器和集線器（HUB）兩種類型，是網(wǎng)絡(luò)互連最簡單的設(shè)備，用于同種類型的網(wǎng)絡(luò)互連。 HUB：通常分為無源、有源、智能3種。無源HUB不對信號進行處理；有源HUB對信號進行再生和放大，能擴大網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍；智能HUB還具有簡單的網(wǎng)絡(luò)管理和路由選擇等功能，是功能最強的一種HUB。 主要作用：增加傳輸距離；增加網(wǎng)段的節(jié)點數(shù)量。 中繼器對數(shù)據(jù)不作處理，僅僅復(fù)制位信號，進行對信號整形、放大，再生信號傳輸，確保信號傳輸質(zhì)量。屬于物理層網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。 每種網(wǎng)絡(luò)規(guī)

14、定最大傳輸距離，長距離傳輸必須使用中繼器（噪聲影響）。 中繼器不改變網(wǎng)絡(luò)功能，中繼器兩側(cè)節(jié)點的傳輸速率、協(xié)議、地址不變。 中繼器必須放置在恰當(dāng)位置，否則信號再生毫無意義。網(wǎng)橋：具有尋址和路由選擇功能，可以連接兩個或兩個以上不同傳輸速率、傳輸介質(zhì)和拓撲結(jié)構(gòu)的網(wǎng)段，包含了物理層和數(shù)據(jù)鏈路層，是一種存儲轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀裝置。 網(wǎng)橋能夠有效減輕網(wǎng)絡(luò)負載，改善網(wǎng)絡(luò)性能。網(wǎng)橋在路由選擇、差錯控制、網(wǎng)絡(luò)管理等是有限的。 網(wǎng)橋兩側(cè)網(wǎng)段的傳輸協(xié)議、地址應(yīng)該相同。 網(wǎng)橋具有不同網(wǎng)段之間相互隔離的功能，能夠有效過濾信號包。 網(wǎng)橋?qū)W(wǎng)絡(luò)維護、安全等具有積極作用。路由器： 路由器包含了物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和網(wǎng)絡(luò)層，具有軟件功能

15、。選擇數(shù)據(jù)包（報文分組信息）的最佳傳輸路徑，實現(xiàn)在不同網(wǎng)段間數(shù)據(jù)包的存儲轉(zhuǎn)發(fā)。 支持多種協(xié)議的路由選擇；流量控制；對數(shù)據(jù)包（分組信息）進行分段和組裝；差錯控制；網(wǎng)絡(luò)管理。 路由器互聯(lián)的所有網(wǎng)段具有相同的協(xié)議。 網(wǎng)關(guān)（網(wǎng)間協(xié)議轉(zhuǎn)換器）：實現(xiàn)不同通信協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，提供高層功能服務(wù)。 網(wǎng)關(guān)完成報文的接收、翻譯、發(fā)送（變換）功能。通常需要2個微處理器和2個通信接口分別實現(xiàn)各種的協(xié)議傳輸要求。 異型網(wǎng)絡(luò)至少從物理層到網(wǎng)絡(luò)層的協(xié)議不相同，它們的互聯(lián)由網(wǎng)關(guān)實現(xiàn)。沒有通用的網(wǎng)關(guān)，只有某個特定應(yīng)用的網(wǎng)關(guān)，且在應(yīng)用層進行協(xié)議轉(zhuǎn)換（CAN-FF等）。 主要功能：網(wǎng)間尋址；網(wǎng)間路由選擇；網(wǎng)間流量控制；網(wǎng)間安全與差錯

16、控制等。6 結(jié)合網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，說明控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的主要特點。（1） 控制網(wǎng)絡(luò)：由多個分散在生產(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)點而形成的網(wǎng)絡(luò);以現(xiàn)場總線作為通信連接的紐帶;完成測量控制任務(wù)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)?？刂凭W(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點：除了計算機網(wǎng)絡(luò)：計算機、工作站、打印機、顯示終端外，還有測量控制設(shè)備：PLC、數(shù)字調(diào)節(jié)器、開關(guān)、馬達、變送器、閥門、按鈕等。單片機或其它專用芯片的嵌入式設(shè)備，或功能簡單的非智能設(shè)備。 測量控制設(shè)備功能單一：完成指定測控任務(wù) 計算能力（數(shù)據(jù)處理能力）有限：復(fù)雜計算要求難以實現(xiàn) 人機交互能力有限：狀態(tài)顯示 測量控制設(shè)備可以是簡單的，或智能設(shè)備，可以帶M

17、CU等，可以是簡單的通信接口（必須的）。 網(wǎng)絡(luò)節(jié)點：傳感器、執(zhí)行器、測控儀表。控制網(wǎng)絡(luò)的工作環(huán)境：工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場，酷暑嚴(yán)寒、粉塵、電磁干擾、震動、易燃易爆環(huán)境（本質(zhì)安全），總線供電的需求。 控制網(wǎng)絡(luò)的任務(wù)：傳輸工業(yè)數(shù)據(jù)（圖象），承擔(dān)自動測控任務(wù)。許多情況下要求自動完成。 控制網(wǎng)絡(luò)通信的內(nèi)容：生產(chǎn)裝置運行參數(shù)的測量值、控制量、閥門的工作位置；開關(guān)狀態(tài)、報警狀態(tài) 設(shè)備的資源信息與維護信息、零點量程調(diào)校信息；系統(tǒng)組態(tài)、參數(shù)修改信息等。 測量控制設(shè)備類型： 各類開關(guān)：限位、感應(yīng)等 傳感器、變送器：溫度、壓力、流量、光電等 PLC 數(shù)字控制器模塊：PID 各種采集模塊：基于PC的板卡，PC104板卡等 工

18、控機：監(jiān)控層計算機 各種閥門：調(diào)節(jié)閥、電動閥等 運動控制設(shè)備：各種電機、泵等（馬達） 變頻器 機器人 控制網(wǎng)絡(luò)設(shè)備：中繼器、網(wǎng)橋、網(wǎng)關(guān)等（2）控制網(wǎng)絡(luò)的特點可不寫【 控制網(wǎng)絡(luò)分布在生產(chǎn)現(xiàn)場，將功能各異的測控設(shè)備連接為自動化系統(tǒng)。 控制網(wǎng)絡(luò)通常還需要與信息網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，構(gòu)成管控一體化系統(tǒng)。是網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的重要組成部分。 控制網(wǎng)絡(luò)涉及到生產(chǎn)和生活的各個方面。如生產(chǎn)車間、生產(chǎn)流水線、交通、建筑、軍事等。 控制網(wǎng)絡(luò)將測量控制設(shè)備連接起來，相互溝通信息，共同完成測控任務(wù)?！?控制網(wǎng)絡(luò)直接面向生產(chǎn)過程，因此要求具有很高的實時性、可靠性、數(shù)據(jù)完整性和可用性。 控制網(wǎng)絡(luò)Infranet不同于一般的信息通信網(wǎng)絡(luò)，其技術(shù)

19、要求與特點主要有：要求有高實時性與良好的時間確定性；傳送信息多為短幀信息，且信息交換頻繁；容錯能力強，可靠性、安全性好；控制網(wǎng)絡(luò)協(xié)議實用簡單，工作效率高；控制網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的高度分散性；控制設(shè)備的智能與控制功能的自制性；易于實現(xiàn)與信息網(wǎng)絡(luò)集成；性能價格比高。數(shù)據(jù)幀包含的字節(jié)數(shù)少 控制網(wǎng)絡(luò)是一類特殊的網(wǎng)絡(luò) 廣泛應(yīng)用于離散、連續(xù)制造業(yè)，交通、樓宇、家電、以至農(nóng)、林、牧、漁等各行各業(yè)。一般為局域網(wǎng)，在測量、控制設(shè)備的各功能單元之間、設(shè)備與設(shè)備之間、以及這些設(shè)備與計算機之間傳遞數(shù)據(jù)信息的過程。第四章 CAN總線1 簡要說明CAN總線的實時性和可靠性是如何實現(xiàn)和保障的？ 見去年的8頁2簡述CAN總線的主要性能

20、特點。 見去年的9頁3簡述CAN總線接口（節(jié)點）的實現(xiàn)方法，給出實現(xiàn)的原理結(jié)構(gòu)示意圖。 課件46頁4簡述CAN總線錯誤檢測的類型與工作原理。（1） 去年的9頁（）CAN總線工作原理 CAN總線是基于報文的廣播通信方式，通過報文廣播給網(wǎng)絡(luò)中所有站點，每個站都對其進行接收，然后判斷確定是否接收它。每組報文開頭的11位/29位標(biāo)識符ID定義了報文的優(yōu)先級，在同一系統(tǒng)中ID是唯一的，當(dāng)幾個站同時競爭總線訪問時，這種配置要求是必須的。 當(dāng)一個站要向其它站發(fā)送數(shù)據(jù)時，該站的CPU將要發(fā)送的數(shù)據(jù)和自己的標(biāo)識符傳送給本站的CAN控制器，處于準(zhǔn)備狀態(tài)。當(dāng)它得到總線訪問權(quán)時，轉(zhuǎn)為發(fā)送報文狀態(tài)。CAN控制器將數(shù)據(jù)根

21、據(jù)協(xié)議組織成一定的報文格式發(fā)出，這時網(wǎng)絡(luò)上的其它站處于接收狀態(tài)。每個處于接收狀態(tài)的站對接收到的報文進行檢測，以確定是否接收它。 由于CAN總線是一種面向數(shù)據(jù)塊的編址方案，很容易建立控制系統(tǒng)并進行靈活配置。當(dāng)需要在CAN總線中增加新站時，無需對硬件或軟件進行過多修改。當(dāng)增加的新站是純數(shù)據(jù)接收設(shè)備時，數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議能夠?qū)崿F(xiàn)分布過程數(shù)據(jù)同步，即總線上控制器需要測量數(shù)據(jù)時，可通過網(wǎng)絡(luò)獲得，而無須每個控制器都有自己獨立的傳感器。第五章基金會現(xiàn)場總線FF1 簡要說明FF主要技術(shù)內(nèi)容。（課件49）（）FF主要技術(shù)內(nèi)容 FF通信技術(shù)： 包括FF通信模型、通信協(xié)議、通信控制器、通信網(wǎng)絡(luò)與管理等。如通信棧軟件、FF

22、圓卡、各種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備（中繼器、網(wǎng)橋、網(wǎng)關(guān)等）。 標(biāo)準(zhǔn)功能塊（FB：Function Block）與功能塊應(yīng)用進程（FBAP：FB Application Process）：將控制功能的公共特征劃分為標(biāo)準(zhǔn)功能塊，由這些功能塊構(gòu)成現(xiàn)場設(shè)備的應(yīng)用進程，便于系統(tǒng)組態(tài)、調(diào)度和管理等。 設(shè)備描述（DD：Device Description）與設(shè)備描述語言（DDL：DD Language）。設(shè)備描述技術(shù)主要是解決互操作性問題，DD是設(shè)備驅(qū)動程序，DDL是進行DD的標(biāo)準(zhǔn)編程語言。 FF通信控制器與外設(shè)（如智能儀表）接口技術(shù)：通信控制器芯片、通信棧軟件、FF圓卡等都有多家供應(yīng)商提供，根據(jù)需求便于功能集成，設(shè)計新產(chǎn)

23、品。 系統(tǒng)集成技術(shù)：包括網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)與控制系統(tǒng)的集成。 系統(tǒng)測試技術(shù)：包括產(chǎn)品一致性與互操作性測試；功能和性能測試；總線性能分析測試等。（）FF技術(shù)內(nèi)容說明： 數(shù)據(jù)鏈路層和應(yīng)用層的全部功能統(tǒng)稱為通信棧（Communication Stack，F(xiàn)F通信協(xié)議），用于完成開放互連模型中第2-7層的通信協(xié)議。 功能塊用于描述設(shè)備特征、參數(shù)、屬性及操作等功能。 標(biāo)準(zhǔn)DD（產(chǎn)品注冊過的制造商）由現(xiàn)場總線基金會以CD-ROM光盤提供給用戶。 大量使用了新技術(shù)和概念，如基于面向?qū)ο笤O(shè)計技術(shù)的功能塊、動態(tài)調(diào)度器等。提供網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的組態(tài)、調(diào)度、管理等功能的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)軟件；自動化系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)集成技術(shù)等。 產(chǎn)品一致性與互操

24、作性測試由第三方認證機構(gòu)完成，并授予FF產(chǎn)品標(biāo)志。2 簡述FF通信中的虛擬通信關(guān)系VCR的作用與應(yīng)用？去年的5頁，或者課件513 簡要說明FF通信中的鏈路活動調(diào)度器LAS的功能？（課件50）（）FF數(shù)據(jù)鏈路層 所有連接到同一物理通道上的AP都是通過數(shù)據(jù)鏈路層的實時管理來協(xié)調(diào)的。 鏈路活動調(diào)度器（LAS：Link ActiveScheduler）作為數(shù)據(jù)鏈路層的特殊實體，為AP的信息傳輸提供周期性或非周期性的服務(wù)。建立LAS的目的是根據(jù)一個事先排好的調(diào)度表和分配給設(shè)備的優(yōu)先級，控制令牌權(quán)來訪問設(shè)備中的數(shù)據(jù)，網(wǎng)絡(luò)中的每個鏈路段都有唯一的LAS。通過LAS傳遞令牌，得到令牌的物理設(shè)備可以對網(wǎng)絡(luò)進行訪

25、問（令牌總線訪問控制方式）。（2）FF數(shù)據(jù)鏈路層說明： 由于工業(yè)控制過程中實時性的要求，在FF中沒有采用IEEE802.4標(biāo)準(zhǔn)（令牌總線）中所定義的總線管理方式，而是采用了集中式的管理方式，減少了實時通信的時延。 FF現(xiàn)場總線設(shè)備在數(shù)據(jù)鏈路層可分為兩種：BASIC DEVICE （ 基本設(shè)備） 和LINK MASTER DEVICE （鏈路主設(shè)備）。BASIC DEVICE 不能主動發(fā)起一次通信， 只能接受查詢； LINK MASTER DEVICE 則可以在得到令牌時發(fā)起一次通信。在每一個網(wǎng)段中都有一個特殊的LINKMASTER DEVICE，它能夠調(diào)度本網(wǎng)絡(luò)段各個設(shè)備的通信活動，稱為LIN

26、K ACTIVITY SCHEDULER（鏈路活動調(diào)度器：LAS）。4 簡述FF用戶層中的功能模塊FB的作用與應(yīng)用要求。（課件51-52）（1）功能模塊FB 功能模塊FB將控制系統(tǒng)的各種功能的公共特征標(biāo)準(zhǔn)化，包括輸入、輸出、算法、事件、參數(shù)與功能塊控制等內(nèi)容，提供各種測控功能。 任何功能塊與其他功能塊的輸入/輸出參數(shù)的接口定義標(biāo)準(zhǔn)化，功能塊連接完全開發(fā)。 功能塊連接實現(xiàn)了功能塊之間的參數(shù)傳遞和功能集成；可包含多個功能塊。 可按周期，或按事件的發(fā)生重復(fù)作用。如由外部事件驅(qū)動功能塊的執(zhí)行，通過算法將輸入?yún)?shù)轉(zhuǎn)換為輸出參數(shù)，實現(xiàn)應(yīng)用系統(tǒng)的控制功能。 同一設(shè)備的功能塊連接稱為本地連接；不同設(shè)備的功能塊

27、連接需要功能塊應(yīng)用進程FBAP服務(wù)。(2)課件525 簡要說明開發(fā)FF產(chǎn)品的技術(shù)步驟是什么？（課件52-53） 去年的5頁第六章 PROFIBUS總線1 Profibus產(chǎn)品分為幾個系列？分別簡述其應(yīng)用領(lǐng)域和特點。（課件54-55） 去年的7頁2 簡要說明PROFIBUS的主站與從站的主要作用。（課件57）PROFIBUS的主站與從站 1類主站：有能力控制若干從站、可完成總線通信控制與管理的設(shè)備。PLC、PC機等可作為1類主站 2類主站：有能力管理1類主站的組態(tài)數(shù)據(jù)和診斷數(shù)據(jù)的設(shè)備。具有1類主站所具有的通信能力?？赏瓿烧军c的數(shù)據(jù)讀寫、系統(tǒng)組態(tài)、監(jiān)視、故障診斷等。編程器、操作員工作站、操作員接口

28、等都是2類主站 從站：通信上從屬于1類主站管理，提供I/O數(shù)據(jù)的現(xiàn)場設(shè)備3 簡述PROFIBUS總線訪問控制的主要內(nèi)容。(課件56)（1）PROFIBUS總線訪問協(xié)議 三種PROFIBUS（DP、FMS、PA）均使用一致的總線存取協(xié)議，該協(xié)議是通過OSI-RM第二層（數(shù)據(jù)鏈路層）來實現(xiàn)的，包括保證數(shù)據(jù)可靠性技術(shù)及傳輸協(xié)議和報文處理。 在PROFIBUS中，第二層也稱之為現(xiàn)場總線數(shù)據(jù)鏈路層FDL（Fieldbus Data Link），其中介質(zhì)存取控制MAC（Medium Access Control）子層具體控制數(shù)據(jù)傳輸?shù)某绦?，MAC必須確保在任何一個時刻只有一個站點發(fā)送數(shù)據(jù)。 MAC能夠監(jiān)測

29、傳輸介質(zhì)與收發(fā)器好壞，檢查站點地址出錯否（如地址重復(fù)等），令牌錯誤（如多個令牌，令牌丟失等）。（2）PROFIBUS總線訪問協(xié)議的設(shè)計要滿足MAC的基本要求 在復(fù)雜的自動化系統(tǒng)（主站）間的通信，必須保證在確切限定的時間間隔中，任何一個站點要有足夠的時間來完成通信任務(wù)。 在復(fù)雜的程序控制器和簡單的I/O設(shè)備（從站）間通信，應(yīng)盡可能快速又簡單地完成數(shù)據(jù)的實時傳輸。 PROFIBUS總線存取協(xié)議在主站之間采用令牌傳送方式（Token Passing），主站與從站之間采用主從方式（Master-Slave），循環(huán)查詢（輪詢）方法。（3）PROFIBUS總線訪問協(xié)議要求 令牌傳遞程序保證每個主站在一個確

30、切規(guī)定的時間（Hold Time）內(nèi)得到總線存取權(quán)（令牌），令牌傳遞僅在各主站之間進行。 主站得到總線存取令牌時可與從站通信。每個主站均可向從站發(fā)送或讀取信息?？梢杂腥N系統(tǒng)結(jié)構(gòu)（配置）：純主-從系統(tǒng)；純主-主系統(tǒng)；混合系統(tǒng)。 在總線系統(tǒng)初建時，主站介質(zhì)存取控制MAC的任務(wù)是制定總線上的站點分配并建立邏輯環(huán)。在總線運行期間，斷電或損壞的主站必須從環(huán)中排除，新上電的主站必須加入邏輯環(huán)。 FDL（第二層）的重要任務(wù)還有保證數(shù)據(jù)的可靠性。其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)格式可保證數(shù)據(jù)的高度完整性。 FDL 按照非連接的模式操作，除提供點對點邏輯數(shù)據(jù)傳輸外，還提供多點通信（包括廣播及有選擇廣播）功能。主站構(gòu)成令牌邏輯環(huán)：令

31、牌邏輯是所有主站的組織鏈，按照主站的地址構(gòu)成令牌邏輯環(huán)，令牌在規(guī)定的時間內(nèi)按照地址的升序在各主站之間依次傳遞。各主站獲得令牌并保持令牌時間的長短取決于該令牌配置的循環(huán)時間。 混合總線訪問協(xié)議：主站間的令牌邏輯環(huán)；主從站間的主從協(xié)議。 主站： 主動站在一個限定時間內(nèi)（ Token Hold Time）對總線有控制權(quán)（PLC/PC）。 從站：從站只是響應(yīng)一個主站的請求，它們對總線沒有控制權(quán)（I/O）。（4）PROFIBUS總線訪問協(xié)議中令牌調(diào)度原理在多主網(wǎng)絡(luò)中，令牌調(diào)度必須確保：每個主站有足夠的時間完成它的通信任務(wù) 目標(biāo)令牌循環(huán)時間(TTR) 站點的令牌持有時間（TTH）：接收令牌后可用于完成通信

32、任務(wù)的時間(TTH) 令牌實際循環(huán)時間TRR4 PROFIBUS-DP的基本功能主要有哪些？（課件57）(1)見去年的8頁（2）PROFIBUS-DP的基本功能說明： DP主站和DP從站間的循環(huán)用戶數(shù)據(jù)傳送。 各DP從站的動態(tài)激活和撤消。 DP從站組態(tài)的檢查。 強大的診斷功能，三級診斷信息。 輸入或輸出的同步。 通過總線給DP從站賦予地址。 通過總線對DP主站（DPM1）進行配置。 每DP從站的輸入和輸出數(shù)據(jù)最大為246字節(jié)。第七章 工業(yè)以太網(wǎng)1 工業(yè)以太網(wǎng)與通用以太網(wǎng)技術(shù)的主要區(qū)別有哪些（工業(yè)以太網(wǎng)的特色技術(shù)主要體現(xiàn)在哪些方面）？（課件63）工業(yè)以太網(wǎng)的技術(shù)要求 環(huán)境適應(yīng)性技術(shù)：各種抗干擾、

33、高低溫等 通信確定性技術(shù)：實時性、時間確定性 實時以太網(wǎng)技術(shù)：HSE等 網(wǎng)絡(luò)供電技術(shù)：總線供電 本質(zhì)安全技術(shù)：48V直流供電解決方案 應(yīng)用層的控制應(yīng)用協(xié)議：以前Internet、以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)不涉及的應(yīng)用要求。 其他技術(shù)要求：低功耗等2 為什么高速以太網(wǎng)HSE的柔性功能塊是其應(yīng)用能力的擴展？ （課件67）3 簡述PROFInet的通信機制。（課件67-68）PROFInet的通信機制(1) 每個設(shè)備都被看作一個具有組件對象模型COM（Component Object Module）接口的自動化設(shè)備，同類設(shè)備都具有相同的COM接口（2） 系統(tǒng)通過調(diào)用COM接口來調(diào)用設(shè)備功能(3) 每一個智能設(shè)備都有

34、一個標(biāo)準(zhǔn)組件，智能設(shè)備的功能則通過對組件進行特定的編程完成。（4） 同類設(shè)備具有相同的內(nèi)置組件，對外提供相同的COM接口，為不同廠家的設(shè)備之間提供互換性和互操作性（5） COM對象間通過DCOM連接協(xié)議進行互連和通信（6） 傳統(tǒng)PROFIBUS設(shè)備通過代理設(shè)備與PROFInet上面的COM對象之間進行通信（7） PROFInet采用標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)作為連接介質(zhì)，同時提供了掛接傳統(tǒng)PROFIBUS系統(tǒng)和新型智能現(xiàn)場設(shè)備的功能(8) 現(xiàn)有PROFIBUS網(wǎng)段可以通過一個代理設(shè)備（proxy）連接到PROFInet網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中(9) 整套PROFIBUS設(shè)備和協(xié)議能夠原封不動的在PROFInet中使用。PRO

35、FInet采用標(biāo)準(zhǔn)TCP/UDP/IP協(xié)議，加上應(yīng)用層的遠程過程調(diào)用RPC/DCOM來完成節(jié)點之間的通信和網(wǎng)絡(luò)尋址。4 簡述實時以太網(wǎng)介質(zhì)訪問控制協(xié)議RT-CSMA/CD的工作原理。（課件65）實時以太網(wǎng)介質(zhì)訪問控制協(xié)議(RT-CSMA/CD) 網(wǎng)絡(luò)節(jié)點分為實時節(jié)點與非實時節(jié)點兩類 系統(tǒng)中的非實時節(jié)點遵循標(biāo)準(zhǔn)的CSMA/CD協(xié)議,而實時節(jié)點遵循RT-CSMA/CD協(xié)議 網(wǎng)絡(luò)上相距最遠的2個節(jié)點的信號傳播時延的2倍為最小競爭時隙。 某個節(jié)點當(dāng)有數(shù)據(jù)要發(fā)送時,首先偵聽信道,如果在一個最小競爭時隙內(nèi)沒有檢測到?jīng)_突,則該節(jié)點獲得信道的訪問控制權(quán)，開始傳輸RT-CSMA/CD 實時節(jié)點在發(fā)送后如果檢測到

36、沖突, 則發(fā)送長度不小于最小競爭時隙的競爭信號；非實時節(jié)點檢測到?jīng)_突后都停止發(fā)送,退出競爭； 實時節(jié)點按照優(yōu)先級的大小決定是堅持發(fā)送競爭信號還是將信道讓給更高優(yōu)先級的節(jié)點。 某個節(jié)點發(fā)送完一個競爭信號后,如果檢測到信道上的沖突已消失,說明其它的節(jié)點都已經(jīng)退出競爭,該節(jié)點就取得信道的訪問控制權(quán),停止發(fā)送競爭信號,重傳被破壞的數(shù)據(jù)幀。 RT-CSMA/CD在一定程度上提高了網(wǎng)絡(luò)的實時性，優(yōu)先權(quán)高的實時節(jié)點可保證其實時性要求。第八章 LON總線1 簡要說明LON總線的主要技術(shù)內(nèi)容。(課件34-35)去年的6頁2 簡述網(wǎng)絡(luò)變量和顯示報文應(yīng)用的主要特點和不同點？（31-32） （1） LonTalk協(xié)議

37、的報文服務(wù) LonTalk協(xié)議提供四種類型的報文服務(wù)：應(yīng)答方式或端對端的應(yīng)答服務(wù)，請求/響應(yīng)方式，非應(yīng)答重發(fā)方式，非應(yīng)答方式。 應(yīng)答方式或端對端的應(yīng)答服務(wù)：當(dāng)一個節(jié)點發(fā)送報文到另一個節(jié)點或分組時，每個接收到報文的節(jié)點都分別向發(fā)送方應(yīng)答。如果發(fā)送方在應(yīng)答時間內(nèi)沒有收到全部應(yīng)答，則重新發(fā)送該報文。重發(fā)次數(shù)和應(yīng)答時間都是可選的，報文應(yīng)答服務(wù)由網(wǎng)絡(luò)處理器完成，不必由應(yīng)用程序來干預(yù)，報文ID號確保節(jié)點不會收到重復(fù)的報文。 請求/響應(yīng)方式：報文響應(yīng)服務(wù)可以包含數(shù)據(jù)，由應(yīng)用處理器完成，適合遠程過程調(diào)用和客戶/服務(wù)器的應(yīng)用。 非應(yīng)答重發(fā)方式：不需每個接收到報文的節(jié)點向發(fā)送方應(yīng)答或響應(yīng)，而是重復(fù)多次發(fā)送同一報文，使報文盡量可靠地被接收方收到。這種方式適于節(jié)點較多的分組的廣播發(fā)送，從而避免因節(jié)點響應(yīng)或應(yīng)答而使網(wǎng)絡(luò)過載。 非應(yīng)答方式：每次只發(fā)一次。這種方式適合對可靠性要求不高，但報文長度較長、需要傳輸速度較高的報文。 LonTalk支持報文認證（身份認證）。 收發(fā)雙方在網(wǎng)絡(luò)安裝時約定一個6字節(jié)的認證字，接收方在接收時判斷報文是否經(jīng)過發(fā)送方