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1、现场总线课后答案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、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？1FCS实现全数字化通信 2FCS实现彻底的全分散式控制 3FCS实现不同厂商产品互联、互操作 4FCS增强系统的可靠性、可维护性 5FCS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(bus sla
3、ver)，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
4、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(Half duplex)方式；全双工 (Full duplex)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ATM7.在载带传输中有哪几种常用的数据表示方法？调幅方式、调
5、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
6、/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
7、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(physical layer)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(dat
8、a link layer)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(network layer)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(transport layer)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(Session layer)允许不同机器上的用户建立会话 (session)关系。表示层 (presentation layer)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 (application la
9、yer)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
10、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
11、？）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/s12Mbit/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
12、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
13、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
14、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
15、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. CAN总线的主要特点？1. 多主方式工作。网络上任一节点均可在任意时刻主动地向网络上其他节点发送信息，而不分主从，通信方式灵活，且无需站地址等节点信息。2. 网络上的节点信息分成不同的优先级，可满足不同的实时要求。3. 非破坏性总线仲裁技术。当多个节点同时向总线发送信息时，优先级较低的节点会主动地退出发送，而最高优先级的节点可不受影响地继续传输数据，从而大大节省了总线冲突仲裁时间。4. 采用报文滤波。即可实现点对点、一点对多点及全局广播等几种方式传送接收数据，无需专门的“调度”。5.节点数主要取决于总线
