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现场总线习题答案.docx
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现场总线习题答案
作者:
张磊
第一章现场总线技术概述
1.自动控制系统的发展经历了哪几个阶段?
大致经历了四个发展阶段,具体如下:
20世纪50年代以前是模拟仪表控制系统;直接数字控制系统;70年代中期出现集散控制系统;90年代后期现场总线控制系统。
2.DCS控制系统的结构包括哪几部分?
包括三部分:
分散过程控制装置部分,操作管理装置部分,通信系统部分
3.现场总线的基本定义?
现场总线(Fieldbus):
是用于过程自动化或制造自动化中的,实现智能化现场设备(例如,变送器、执行器、控制器)与高层设备(例如主机、网关、人机接口设备)之间互联的,全数字、串行、双向的通信系统。
5.现场总线控制系统的技术特点。
1.开放性;2.全数字化;3.双向通信;4.互可操作性与互用性;5.现场设备的智能化与功能自治性
6.系统结构的高度分散性 7.对现场环境的适应性
6.FCS相对于DCS具有哪些优越性?
1.FCS实现全数字化通信 2.FCS实现彻底的全分散式控制 3.FCS实现不同厂商产品互联、互操作 4.FCS增强系统的可靠性、可维护性 5.FCS降低系统工程成本
7.分析现场总线的现状,展望其发展前景。
第二章数据通信基础与网络互联
1.何谓现场总线的主设备、从设备?
可在总线上发起信息传输的设备叫做“总线主设备”,又称命令者。
不能在总线上主动发起通信、只能挂接在总线上、对总线信息进行接收查询的设备称为总线从设备(busslaver),也称基本设备。
2.总线操作过程的内容是什么?
总线上命令者与响应者之间的连结→数据传送→脱开,这一操作序列称为一次总线“交易”(transaction),或者叫做一次总线操作。
3.寻址方式有几种?
物理寻址 逻辑寻址 广播寻址
4.通信系统由哪几部分组成?
各自具有什么功能?
通信系统是传递信息所需的一切技术设备的总和。
它一般由信息源和信息接收者,发送、接收设备,传输媒介几部分组成。
信息源和接收者是信息的产生者和使用者
发送设备的基本功能是将信息源和传输媒介匹配起来,即将信息源产生的消息信号经过编码,并变换为便于传送的信号形式,送往传输媒介。
传输介质指发送设备到接收设备之间信号传递所经媒介。
它可以是无线的,也可以是有线的(包括光纤)。
有线和无线均有多种传输媒介,如电磁波、红外线为无线传输介质,各种电缆、光缆、双绞线等为有线传输介质。
接收设备的基本功能是完成发送设备的反变换,即进行解调、译码、解密等。
它的任务是从带有干扰的信号中正确恢复出原始信息来,对于多路复用信号,还包括解除多路复用,实现正确分路。
5.通信方式按照信息的传输方向分为哪几种?
单工(simplex)方式;半双工(Halfduplex)方式;全双工(Fullduplex)方式
6.通信的传输模式分为哪几种?
基带传输 载波(带)传输 宽带传输 异步转移模式ATM
7.在载带传输中有哪几种常用的数据表示方法?
调幅方式、调频方式、调幅方式
8.在数据通讯系统中,通常采用哪几种数据交换方式?
线路交换方式 报文交换方式 报文分组交换方式
9.比较通信系统中的几种拓扑结构。
星型结构:
在星形拓扑中,每个站通过点-点连接到中央节点,任何两站之间通信都通过中央节点进行。
中央节点的结构显得比较复杂,对其要求较高。
环型结构:
通过中继器进行点-点连接,构成一个封闭的环路。
中继器接收前驱站发来的数据,发往后继站。
链路是单向的,工作站需有较复杂的网路处理功能。
总线型结构:
在总线拓扑中,传输介质是一条总线,工作站通过相应硬件接口接至总线上。
一个站发送数据,所有其它站都能接收。
10.介质访问控制方式主要有哪两种?
说明各自的含义。
1.CSMA/CD(载波监听多路访问/冲突检测)。
载波监听CSMA的控制方案是先听再讲。
一个站要发送,首先需监听总线,以决定介质上是否存在其他站的发送信号。
如果介质是空闲的,则可以发送。
如果介质是忙的,则等待一定间隔后重试。
2.令牌访问控制方式。
令牌方式是一种按一定顺序在各站点传递令牌(Token)的方法。
谁得到令牌,谁才有发报权。
11.什么样的现场设备可以作为现场控制网络节点?
举出几个例子。
具有计算与通信能力的测量控制设备可以作为现场控制网络节点。
例如限位开关、感应开关等各类开关;条形码阅读器;光电传感器;温度、压力、流量、物位等各种传感器、变送器;可编程逻辑控制器PLC;PID等数字控制器;各种数据采集装置等。
12.现场控制网络完成哪些通信任务?
1.将现场运行的各种信息(现场设备的运行参数、状态以及故障信息等)传送到远离现场的控制室;
2.又将各种控制、维护、组态命令等送往位于现场的测量控制现场设备中;
3.现场级控制设备之间数据联系与沟通;
4.还要在与操作终端、上层管理网络的数据连接和信息共享中发挥作用。
13.ISO/OSI参考模型为哪7层?
各层的主要功能是什么?
ISO/OSI的7层参考模型包括:
物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。
物理层(physicallayer)主要是处理机械的、电气的和过程的接口,以及物理层下的物理传输介质等问题。
数据链路层(datalinklayer)的主要任务是加强物理层传输原始比特的功能,使之对网络层显现为一条无错线路。
网络层(networklayer)关系到子网的运行控制,其中一个关键问题是确定分组从源端到目的端如何选择路由。
传输层(transportlayer)的基本功能是从会话层接收数据,并且在必要时把它分成较小的单元,传递给网络层,并确保到达对方的各段信息正确无误。
会话层(Sessionlayer)允许不同机器上的用户建立会话(session)关系。
表示层(presentationlayer)完成某些特定功能,例如用一种大家一致同意的标准方法对数据编码。
应用层(applicationlayer)包含大量人们普遍需要的协议。
14.常用的网络互联设备有哪些?
各自对应OSI参考模型的哪一层?
1.物理层使用中继器(Repeater),通过复制位信号延伸网段长度
2.数据链路层使用网桥(bridge),在局域网之间存储或转发数据帧
3.网络层使用路由器(Router)在不同网络间存储转发分组信号
4.传输层及传输层以上,使用网关(gateway)进行协议转换,提供更高层次的接口
第三章PROFIBUS总线
1、PROFIBUS由哪三个兼容部分组成?
各自应用的行业有哪些?
2、PROFIBUS-PA、DP、FMS通信模型包括哪几层?
PROFIBUS通信模型参照了ISO/OSI参考模型的第1层(物理层)和第2层(数据链路层),其中FMS还采用了第7层(应用层),另外增加了用户层。
6、PROFIBUS的总线存取控制机制是什么?
主站之间采用令牌总线机制,主站与从站之间采用主从机制。
7、PROFIBUS-DP的主要功能是什么?
1)DP主站和DP从站间的循环用户数据传输;
2)各DP从站的动态激活和撤消;
3)DP从站组态的检查;
4)强大的诊断功能,三级诊断信息;
5)输人或输出的同步;
6)通过总线给DP从站赋予地址;
7)通过总线对DP主站(DPM1)进行配置;
8)每个DP从站最大为246字节的输人和输出数据。
8、PROFIBUS控制系统有哪几部分组成?
(5、一类主站、二类主站包括哪些设备?
)
1.一类主站
一类主站指PLC、PC或可做一类主站的控制器。
一类主站完成总线通信与管理。
2.二类主站
二类主站指操作员工作站(如PC机加图形监控软件)、编程器、操作员接口等。
完成各站点的数据读写、系统配置、故障诊断等。
3.从站
(1)分散式I/O
(2)PLC(3)驱动器、传感器、执行机构等现场设备
9、简述RS-485传输技术的基本特征。
网络拓扑:
线性总线,两端有有源的总线终端电阻;
传输速率:
9.6kbit/s—12Mbit/s;
介质:
屏蔽双绞电缆,也可取消屏蔽,取决于环境条件(EMC);
站点数:
每段32站(无中继),127站(有中继);
插头连接:
9针D型插头
第五章监控组态软件的功能和使用
1.组态及组态软件的概念
使用软件工具对计算机及软件的各种资源进行配置,达到使计算机或软件按照预先设置,自动执行待定任务,满足使用者要求的目的。
开发商事先开发好一套具有一定通用性的软件开发平台,生产若干种规格的硬件模块(如I/O模块、通信模块、控制模块),然后,再根据用户的要求在软件平台上进行二次开发以及硬件模块的连接。
这种软件的二次开发工作就称为“组态”,相应的软件开发平台就称为“监控组态软件”,简称“组态软件”。
2.监控组态软件主要解决哪些问题?
(1)如何与采集、控制设备间进行数据交换;
(2)使来自设备的数据与计算机图形画面上的各元素关联起来;
(3)处理数据报警及系统报警;
(4)存储历史数据并支持历史数据的查询;
(5)各类报表的生成和打印输出;
(6)为使用者提供灵活、多变的组态工具,可以适应不同应用领域的需求;
(7)最终生成的应用系统运行稳定可靠;
(8)具有与第三方程序的接口,方便数据共享。
第六章基金会现场总线(FF)
1.FF总线特点。
可以工作在生产现场,并能适应本质安全防爆的要求,还可以通过传输数据的总线为现场设备提供工作电源。
传输速率的典型值为31.25kbit/s。
2.基金会现场总线通信模型只具备ISO/OSI参考模型中的哪几层?
它们各自的作用是什么?
基金会现场总线的参考模型只具备了ISO/OSI参考模型七层中的三层,即物理层、数据链路层和应用层,并在原有ISO/OSI参考模型第七层应用层之上增加了用户层。
物理层规定了信号如何发送;数据链路层规定如何在设备间共享网络和调度通信;应用层则规定了在设备间交换数据、命令、事件信息以及请求应答中的信息格式。
用户层则用于组成用户所需要的应用程序,如规定标准的功能块、设备描述,实现网络管理、系统管理等。
3.何谓FF现场总线的通信栈?
FF总线的参考模型中的数据链路层和应用层统称为通信栈。
4.按照各部分在物理设备中要完成的功能可分为三大部分:
通信实体、系统管理内核、功能块应用进程。
5.物理层被分为哪两层?
媒体相关子层和媒体无关子层。
6.FF总线的信号由哪几种信号编码组成?
协议报文编码、前导码、帧前定界码、帧结束码。
7.FF总线通信设备类型按照各自的通信能力分为哪三类?
链路主设备、基本设备和网桥
8.FF总线的通信活动归结起来有哪两类?
受调度通信:
由链路活动调度器按预定的时间表周期性依次发起的通信活动。
(这种受调度通信一般用于在设备间周期性地传送控制数据。
如在现场变送器与执行器之间传送测量或控制器输出信号。
)
和非调度通信:
在预定调度时间表之外的时间,通过得到令牌的机会发送信息的通信方式。
9.FF现场仪表的功能模块包括?
资源块、功能块、转换块。
第九章CAN总线
1.CAN总线最初是有BOSCH公司设计的。
2.
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