工业控制网络春补考标准答案.docx
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工业控制网络春补考标准答案
班级
学号
姓名
哈工大2007年春季学期
工业控制网络试题A
题
号
一
二
三
四
五
六
七
八
总分
分
数
评卷人
本题得分
一、名词/术语解释(12分)
1﹒现场总线
安装在制造或过程区域的现场装置与控制室内的自动控制装置之间的数字式、串行、多点通信的数据总线称为现场总线。
2.数据编码通信系统中以何种物理信号的形式来表达数据。
3﹒半双工通信信息流可在两个方向上传输,但同一时刻只限于一个方向传输。
4﹒广播式网络仅有一条通信信道,由网络上的所有机器共享。
5﹒点到点网络
由一对对机器之间的多条连接构成。
6﹒协议定义同层对等实体之间交换的帧、分组和报文的格式及意义的一组规则。
7.ISO国际标准化组织。
第1页(共11页)
试题:
工业控制网络班号:
姓名:
8.CSMA/CD载波监听多路访问/冲突检测。
9.SDU服务数据单元。
10.PDU协议数据单元。
11.OSI开放系统互联参考模型。
12.TCP/IP传输控制/网际协议,又叫网络通讯协议。
13.LLC逻辑链路控制子层。
14.MAC媒体访问控制子层。
15.CAN控制器局域网。
16﹒UDP用户数据报协议。
17﹒FCS现场总线控制系统。
18.UCMM未连接报文管理器。
第2页(共11页)
试题:
工业控制网络班号:
姓名:
本题得分
二、填空题(共18分,每空0.5分)
1、现场总线硬件包括(总线设备/总线装置/节点/站点)和(总线电缆/传输介质/通信介质/通信媒体)。
2、给出进入“工业控制系统用现场总线”国际标准IEC61158(ED3.0)中的5种现场总线类型:
(ControlNet),(Profibus),(P-Net),(FFHSE),(SwiftNet),(WorldFIP,Interbus,FF-H1答出五种即可,FFH1也可为IEC61158技术规范)
3、TCP/IP的4层参考模型为:
(主机至网络层),(互联网层),(传输层),(应用层)。
4、在CAN总线中存在5种不同的错误类型,即(位错误),(填充错误),(CRC错误),(形式错误),(应答错误)。
5、DeviceNet使用CAN的(物理层)和(数据链路层)规范。
6、DeviceNet支持(位选通)、(轮询)、(状态改变)、(周期)4种I/O触发方式。
7、DeviceNet使用CAN的(标识符区)将报文分为不同的报文组,其显式报文使用CAN的(数据场)来传送DeviceNet所定义的信息。
8、ControlNet现场总线中,网络速度为(5Mbps),网络刷新时间为(2~100ms),物理介质为(同轴电缆)、(光纤)。
9、DeviceNet是一种基于(连接)的网络。
10、4类服务原语是:
(请求)、(指示)、(响应)、(证实)。
11、CAN的BTR0和BTR1的作用:
(设置波特率)、(决定采样时刻)、(用于重同步)。
第3页(共11页)
试题:
工业控制网络班号:
姓名:
本题得分
三、单选题(共5分,每题0.5分)
1、CAN总线错误帧的位长度为:
A.6~12
B.14
C.14~20
D.20答:
(C)
2、对于SJA1000的BasicCAN模式,发送缓冲器中的描述符占几个地址单元?
A.1
B.2
C.3
D.4答:
(B)
3、CAN网络上的节点数取决于总线驱动电路,目前可达:
A.32
B.64
C.110
D.127答:
(C)
4、在DeviceNet中,报文组被分为几组?
A.2B.3C.4D.以上都不是答:
(C)
5、使用SJA1000的BasicCAN模式,若要接收所有报文,则AMR应为:
A.00000000B.11111111C.11110000D.以上都不是答:
(B)
6、CAN控制器接口PCA82C250的作用可归纳为:
A.驱动和隔离
B.驱动和保护
C.保护和隔离
D.以上都不是答:
(B)
第4页(共11页)
试题:
工业控制网络班号:
姓名:
7、DeviceNet的总线长度为500m时,网络速度应为:
A.125kbps
B.250kbps
C.500kbps
D.以上都不是答:
(A)
8、DeviceNet规范规定,DeviceNet使用几芯电缆?
A.2
B.3
C.4
D.5答:
(D)
9、DeviceNet位选通命令和响应报文可在一个主站与它的从站间快速传送的I/O数据是:
A.少量的B.大量的C.随机的D.以上都不是答:
(A)
10、根据DeviceNet预定义主/从连接组的规定,若从站有状态改变事件要主动告知主站,使用的报文是:
A.组1报文IDDB.组1报文IDF
C.组2报文ID2D.组2报文ID5答:
(A)
第5页(共11页)
试题:
工业控制网络班号:
姓名:
本题得分
四、判断题(5分,每小题0.5分)
1、在DeviceNet中,对象、实例和对象实例都是指一个特定实例。
答:
(对 )
2、双绞线各个线对螺旋排列的主要目的是使各线对之间的电磁干扰最小。
答:
(对 )
3、令牌访问原理可用于环形网络,构成令牌环形网;也可用于总线网,构成令牌总线网络。
答:
( 对 )
4、CAN总线LLC数据帧包括7个位场。
答:
( 错 )
5、根据CAN总线2.0B技术规范规定,在同一个CAN总线网络系统中,不允许标准帧与扩展帧同时使用。
答:
( 错 )
6、所有DeviceNet模块均被要求参与一个重复MACID检验算法。
答:
(对 )
7、DeviceNet现场总线不使用CAN的远程帧。
答:
(对 )
8、在DeviceNet现场总线中,一个DeviceNet对象有且仅有一个实例,其ID为01。
答:
(对 )
9、在DeviceNet现场总线中,链接生产者和链接消费者不属于连接类。
答:
(对 )
10、在ControlNet现场总线中,链路数据包最大为510个字节。
答:
( 对 )
第6页(共11页)
试题:
工业控制网络班号:
姓名:
本题得分
五、简答题(15分,每小题3分)
1.ISOOSI开放系统互联参考模型分为几层,各是什么?
答:
分为七层,分别是:
物理层,数据链路层,网络层,传输层,会话层,表示层,应用层。
2.简述CAN的MAC机制。
答:
CAN网络上一个节点发送的帧/报文可被网络上所有其他节点监听并应答;当总线处于空闲(开放)时,任何节点均可开始发送报文。
若一个节点正在发送,其他节点只有在此节点发送完成后,才可尝试发送;若两个或多个节点同时开始发送,则通过使用仲裁场的非破坏性逐位仲裁机制来解决总线访问冲突。
在当前发送结束后,失去仲裁的节点可尝试再次发送。
3.简述ControlNet的MAC机制。
答:
为隐形令牌传送机制。
各个节点监视所受到的每个MAC帧的源MACID,且每个DLL在MAC帧结束时将“隐性令牌寄存器”设为所收到的MACID加1.若“隐性令牌寄存器”等于本地MACID,则节点可发送一个MAC帧。
4.现场总线的技术特点是什么?
(1)现场通信网络;(4)现场设备互连网络;
(2)数字通信网络;(5)结构与功能高度分散的系统;
(3)开放互连网络;(6)现场设备的互操作性与互换性;
5.DeviceNet传送类-触发属性的各传送类的区别是什么?
传送类0:
收到报文后只是通知应用数据已被消费。
传送类2:
链接消费者的消费动作会立即触发相关链接生产者进行发送,无须应用的介入。
传送类3:
当链接消费者收到一个报文时,它将其传送给消费_连接_路径属性中指定的应用对象。
此应用对象继而确认该接收数据事件。
若该应用对象确认该接收数据事件有效,则要求触发一个生产。
若应用对象检测出一个错误,则根据内部逻辑,它可触发也可不触发一个生产。
第7页(共11页)
试题:
工业控制网络班号:
姓名:
本题得分
六、请以图解的方式详细描述DeviceNet现场总线中MACID为0的客户机与MACID为9的服务器之间成功建立显式信息连接的过程。
假设两个节点都是UCMM能力设备,双方约定将来在组1报文上通信,客户机使用报文IDA,服务器使用报文ID3,类和实例ID都用8位表示,且服务器返回的连接实例ID为2。
(本题5分)
答:
第8页(共11页)
试题:
工业控制网络班号:
姓名:
本题得分
七、已知DeviceNet网络的通信速率为250kbps。
若使用独立CAN控制器SJA1000,晶振频率为16MHz,请设计出BTR0和BTR1的值。
(相关表格参见附页)
(本题5分)
答:
BTR0各位为:
SJW.1/SJW.0/BRP.5/BRP.4/BRP.3/BRP.2/BRP.1/BRP.0
BTR1各位为:
SAM/TSEG2.2/TSEG2.1/TSEG2.0/TSEG1.3/TSEG1.2/TSEG1.1/TSEG1.0
因tCLK=1/fXTAL=1/16M=62.5纳秒,
则CAN系统时钟tscl=2tCLKBRP=125BRP纳秒。
若使波特率为250kbps,则每一位的位时间T须为4微秒(即4000纳秒),令其含有p(8-25的整数)个CAN系统时钟,则应使125*p*BRP=4000,故波特率预引比例因子BRP=2,p=16。
因BRP=32BRP.5+16BRP.4+8BRP.3+4BRP.2+2BRP.1+BRP.0+1,
故BRP.5-BRP.0各位皆应为0x01。
可取同步跳转宽度(不应超过下文的pTSEG1或pTSEG2)SJW为1,则SJW.1-SJW.0各位皆应为0。
故解得BTR0=0x01。
因波特率为250kbps,属高速总线,所以应采用1次采样,SAM取值0。
因每一位时间T=tSYNCSEG+tTSEG1+tTSEG2,
所以有:
p=pSYNCSEG+pTSEG1+pTSEG2
16=1+pTSEG1+pTSEG2
可令pTSEG1=13,pTSEG2=2
则TSEG2.2=0、TSEG2.1=0、TSEG2.0=1
TSEG1.3=1、TSEG1.2=1、TSEG1.1=0、TSEG1.0=0
故解得BTR1=0x1C。
所以BTR0=0x01、BTR1=0x1C为本题的一组解。
答案:
0x010x1C;0x01(41)0x2B;0x01(41/80)0x3A;0x01(41/81/C1)0x49;0x01(41/81/C1)0x58;0x01(41/81/C1)0x67;
0x030x14;0x03(43)0x23;
(从上面答案中任选一组即可,一个采分点一分)
第9页(共11页)
试题:
工业控制网络班号:
姓名:
本题得分
八、DeviceNet现场总线预定义主从连接组标识符如附页所示,现使用轮询连接,主站的MACID=01,从站的MACID分别为8、14、15、62。
试给出主站发给每一个从站的轮询命令报文的CID和每一个从站轮询响应报文的CID。
(相关表格参见附页)
(本题5分)
答:
从站8,主站轮询命令报文CID=10001000101
从站轮询响应报文CID=01111001000
从站14,主站轮询命令报文CID=10001110101
从站轮询响应报文CID=01111001110
从站15,主站轮询命令报文CID=10001111101
从站轮询响应报文CID=01111001111
从站62,主站轮询命令报文CID=10111110101
从站轮询响应报文CID=01111111110.
(每个CID0.5分,指明CID的属性是命令报文还是响应报文占1分)
第10页(共11页)
试题:
工业控制网络班号:
姓名:
附页
参考信息:
标识符位
标识用途
16进制
范围
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
0
组1报文ID
源MACID
组1报文
000-3ff
0
1
1
0
1
源MACID
从站的I/OCOS或周期报文
0
1
1
1
0
源MACID
从站的位选通响应报文
0
1
1
1
1
源MACID
从站的I/O轮询响应或COS/周期应答报文
1
0
MACID
组2报文ID
组2报文
400-5ff
1
0
源MACID
0
0
0
主站的I/O位选通命令报文
1
1
0
源MACID
0
0
1
保留给主站使用-使用为TBD
0
目的MACID
0
1
0
主站的COS或周期应答报文
1
0
源MACID
0
1
1
从站的显式响应报文
1
0
目的MACID
1
0
0
主站的显式请求报文
1
0
目的MACID
1
0
1
主站的I/O轮询/COS/周期报文
1
0
目的MACID
1
1
0
仅限组2未连接显式请求报文(保留)
1
0
目的MACID
1
1
1
重复MACID检验报文
图1预定义主/从连接组标识符区定义
BIT7
BIT6
BIT5
BIT4
BIT3
BIT2
BIT1
BIT0
SJW.1
SJW.0
BRP.5
BRP.4
BRP.3
BRP.2
BRP.1
BRP.0
图2SJA1000的总线定时寄存器0(BTR0)各位说明
BIT7
BIT6
BIT5
BIT4
BIT3
BIT2
BIT1
BIT0
SAM
TSEG2.2
TSEG2.1
TSEG2.0
TSEG1.3
TSEG1.2
TSEG1.1
TSEG1.0
图3SJA1000的总线定时寄存器1(BTR1)各位说明
=第11页(共11页)
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