现场总线复习
现场总线-复习资料
Ch11、 现场总线定义:在生产现场的测量控制设备之间实现双向、串行、多点数字通信的系统。
2、 现场总线技术特点：1开放性2互可操作性与互换性 3设备智能化4彻底分散5现场环境适应性6系统可靠性7信息一致性，8经济性9易于安装和维护3、 实时性：信号的输入、运算、输出都要在一定时间范围内完成，亦即，系统对输入信息以足够快的速度进行处理，并在一定时间内做出响应或者进行 控制，若超出了这个时间，就失去了控制的时机，控制也就失去了意义。
练习题：Ch21、 传输模式：并行、串行；异步、同步；单工，半双工，双工2、 传输损伤：衰减和衰减失真，时延失真，噪声噪声分类？热噪声、互调噪声、串扰和冲激噪声。
热噪声计算？（计算题）3、 信道容量，在给定条件下，某一通信信道上的数据所能达到的传输速率称为信道容量。
误码率，即差错发生率。
这里的差错是指发送的是0而接收的却是1，或者发送的是1而接收的却是0。
信道带宽，一个信号的绝对带宽是指它的频谱宽度信噪比它是指在传输过程中某一点的信号功率与噪声功率比,4、 香农公式 )SNR 1(log 2+=B C （计算题）奈奎斯特公式M B C 2log 2=5、 传输媒体？有线传输媒体包括？传输媒体是在数据传输系统中位于发送器和接收器之间的物理通路。
包括：双绞线，同轴电缆，光纤6、 数据编码：不归零码，曼彻斯特编码7、 奇偶校验，在7单位的ASCII 代码后增加一位,使码字中1的个数成奇数(奇校验)或偶数(偶校验).(适合随机性错误)CRC 码检错方法(计算题)8、 多路复用技术：时分复用，频分复用练习题：1,2,3，4，Ch31、 OSI 的三级抽象图3-3 OSI 的三级抽象的示意图OSI 模型OSI 服务OSI 协议包括所有可能的服务、协议及其实现包括所有可能的协议及其实现包括所有可能的实现由高到低依次是体系结构、服务定义和协议规范说明 。
2、 OSI 参考模型的分层，7层物理层:为上一层提供一个物理链接，以透明的传送比特流数据链路层：负责相邻两个节点间的链路上，无差错的传送以帧为单位的数据网络层：选择合适的路由和交换节点，透明的向目的节点交付发送发送节点所发送的数组传输层：根据通信子网的特性最佳的利用资源，并以可靠和经济的方式，在两个末端系统之间，透明的传送报文。
现场总线总复习
✓ 总线定时——总线操作用"定时"(timing)信号进行同步 。定时信号用于指明总线上的数据和地址在什么时刻 是有效的。
✓ 容错——设备在总线上传送信息出错时，如何减少故 障对系统的影响。
✓ 信源编码——信源编码是把连续信号变换为数字信号 。
✓ 曼彻斯特编码(Manchester Encoding)——这是一种常 用的基带信号编码。它具有内在的时钟信息，因而能 使网络上的每一个系统保持同步。在曼彻斯特编码中 ，时间被划分为等间隔的小段，其中每小段代表一个 比特。每一小段时间本身又分为两半，前半个时间段 所传信号是该时间段传送比特值的反码，后半个时间 段传送的是比特值本身。可见在一个时间段内，其中 间点总有一次信号电平的变化。因此携带有信号传送 的同步信息而不需另外传送同步信号。
➢ 通信系统模型 ➢ 传输介质 ➢ 通信速率 ➢ 通信距离 ➢ 网络大小 ➢ 数据帧的长度 ➢ 控制器芯片 ➢ 收发器 ➢ 工作方式
第2章 网络与通信基础
基本概念
✓ 总线 ——总线就是传输信号或信息的公共路径，是遵 循同一技术规范的连接与操作方式。
✓ 总线主设备——可在总线上发起信息传输的设备叫做 “总线主设备。
✓ 数字数据编码——用高低电平的矩形脉冲信号来表达 数据的0，1状态的，称为数字数据编码。
✓ 基带传输——采用数字数据编码，在基本不改变数据 信号频率的情况下，直接传输数据信号的传输方式， 称为基带传输。基带传输可以达到较高的数据传输速 率，是目前广泛应用的数据通信方式。
第2章 网络与通信基础
基本概念（续）
✓ 现场控制网络的单个节点面向的控制信息量不大，信 息传输的任务相对也比较简单，但对实时性、快速性 的要求较高。
现场总线复习题
现场总线复习题现场总线复习题1、现场总线？（Fieldbus）是用于现场仪表与控制系统和控制室之间的一种全分散、全数字化、智能、双向、互联、多变量、多点、多站的通信网络。
2、现场总线与上层网络的互联采用专用网关将现场总线网卡和以太网卡置入同一台PCWEB服务器置入PLC或现场控制设备内3、现场总线与局域网的区别现场总线主要用于对生产、生活设备的控制；一般局域网用于办公、多媒体通信不同技术特点：控制网，高度实时性、安全性、可靠性，数据传输量小；局域网相反现场总线为全数字通信，具有开放式、全分布、互操作等特点具有越来越紧密联系4、10种现场总线：Foundation Fieldbus（FF）、LonWorks、Profibus、HART、CAN、Dupline 5、现场总线的特点（1）系统的开放性。
（2）互可操作性与互用性，（3）现场设备的智能化与功能自治性。
（4）系统结构的高度分散性。
（5）对现场环境的适应性。
6、现场总线的优点（1）节省硬件数量与投资。
（2）节省安装费用。
（3）节省维护开销。
（4）用户具有高度的系统集成主动权。
（5）提高了系统的准确性与可靠性。
7、通信系统的组成信息源→编码→调制→传输介质→解调→译码→接收者8、码元是传输数据的基本单位；9、总线的基本术语（1）总线：传输信号或信息的公共路径，是遵循同一技术规范的连接与操作式；总线段：一组设备通过总线连接在一起。
（2）总线主设备：Bus Master，命令者（3）总线从设备：Bus Slaver，基本设备（4）控制信号：三种类型。
控制连在总线上的设备；改变总线操作的方式；表明地址和数据的含义（5）总线协议：管理主从设备使用总线的一套规则（PROTOCOL）10、通信系统是传输信息所需的一切设备的综合11、曼彻斯特编码特点（1）基带信号编码（2）内置时钟信号，可自同步（3）每位（比特）传输时间为等间隔时间段，传输时，时间段前半部分传输反码，后半部分传输原码12、通信系统的性能指标（1）、有效性指标：传输速率、频带利用率、协议效率、通信效率（2）、可靠性指标：误码率（3）、信道频率特性（4）、介质带宽（5）、信道容量：某种传输介质单位时间内所能传输的最大比特数（6）、信噪比13、局域网将地理位置不同且具有独立功能的多个计算机系统，通过通信设备和线路将它们连接起来，有功能完善的网络软件（网络协议、信息交换方式、控制程序和网络操作系统）实现网络资源（硬件、软件、信息）的共享，这样的系统称为计算机网络。
现场总线——复习文档
以下是前三章的一些内容，后续内容会陆续发下来。
请同学们全部手写完成，打印复印一律作废！请独立完成！填空题1.现场总线控制系统的英文表达为Fieldbus Control System ，缩写为FCS 。
2.基于现场总线的数据通信系统由数据的发送设备、接收设备、作为传输介质的现场总线、传输报文、通信协议等及部分组成。
3.按通信帧的长短，可以把现场总线的数据传输总线分为传感器总线、设备、现场总线。
比如ASI 总线就属于位级的传感器总线，CAN 总线就属于设备总线，PROFIBUS 总线就属于典型的现场总线。
4.以现场总线为基础的企业网络系统可以分为三个层次：企业资源规划层ERP 、制作执行层MES 、现场控制层FCS 。
5. 总线仲裁是指对总线冲突的处理过程，根据某种裁决规则来确定下一个时刻具有总线占有权的设备。
总线为获得总线占有权而等待仲裁的时间叫做访问等待时间。
设备占有总线的时间叫做总线占有期。
6.数据通信系统可以采用无线传输媒体，比如电磁波、红外线等；也可以采用双绞线、电缆、电力线、等有线媒体。
7.通信设备之间用于控制数据通信与理解通信数据意义的一组规则，称为通信协议，其关键要素是语法、语义、时序。
8.工业数据通信中常用的数据传输速率有9600b/s 、31.25Kb/s 、500kb/s 、1Mb/s 等。
9.衡量数字通信系统可靠性的指标是误码率Pe ，即数字通信中二进制码元出现传输出错的概率。
10.介质带宽不能小于（大于/小于）信号带宽，否则信号会产生失真。
11.信噪比指信号功率S与噪声功率N的比值，单位为分贝。
12.采用模拟信号的不同幅度、不同频率、不同相位来表达数据0、1状态的称为模拟数据编码，比如幅值键控ASK 、频移键控FSK 、相移键控PSK 。
其中频移键控FSK 中，载波信号的频率随着调制信号而变化，而载波信号的幅度、相位不变。
13.用高低电平的矩形脉冲信号来表达数据0、1状态的称为数字数据编码，比如单极性码。
现场总线复习题
现场总线复习题现场总线复习题现场总线（Fieldbus）是一种用于工业自动化领域的通信协议，它通过一组标准化的通信规范，实现了不同设备之间的数据传输和控制。
在现场总线的学习过程中，我们需要掌握一些基本的概念和技术，下面是一些现场总线的复习题，帮助大家回顾和巩固所学的知识。
1. 现场总线的主要特点是什么？现场总线的主要特点包括：分布式控制、实时性、可编程性、可扩展性、可靠性和开放性。
2. 现场总线的通信速率是如何定义的？现场总线的通信速率是指数据传输的速度，通常以位/秒（bps）来表示。
常见的现场总线通信速率有：1 Mbps、2 Mbps、5 Mbps等。
3. 现场总线的物理层有哪些常见的传输介质？现场总线的物理层常见的传输介质包括：双绞线、同轴电缆、光纤等。
4. 现场总线的数据传输方式有哪些？现场总线的数据传输方式包括：主从模式、多主模式和对等模式。
5. 现场总线的拓扑结构有哪些常见的类型？现场总线的拓扑结构常见的类型有：总线型、星型、树型、环型等。
6. 现场总线的通信协议有哪些？现场总线的通信协议有：Profibus、Modbus、CAN、Ethernet等。
7. 现场总线的数据传输方式有哪些？现场总线的数据传输方式包括：同步传输和异步传输。
8. 现场总线的数据帧结构是怎样的？现场总线的数据帧结构一般包括：帧头、帧数据和帧尾。
9. 现场总线的错误检测和纠正方法有哪些？现场总线的错误检测和纠正方法有：奇偶校验、CRC校验、重发机制等。
10. 现场总线的应用领域有哪些？现场总线广泛应用于工业自动化领域，包括：工厂自动化、过程控制、机械控制等。
通过对这些复习题的回顾，我们可以加深对现场总线的理解和应用。
同时，我们还需要进一步学习和掌握现场总线的相关知识，包括通信协议的详细规范、数据传输的具体方法等。
只有通过不断的学习和实践，我们才能在工业自动化领域中灵活应用现场总线技术，提高生产效率和质量。
总结起来，现场总线是工业自动化领域中常用的通信协议，具有分布式控制、实时性、可编程性、可扩展性、可靠性和开放性等特点。
现场总线复习整理
第一章1、自动控制系统的发展四个阶段及其体系结构1.模拟仪表控制系统(ACS)缺点：信号变化缓慢，计算速度精度比较低、信号传输的抗干扰能力较差。
2.直接数字控制系统(DDC)优点：集中管理、控制、监视、报警和收集历史数据等。
缺点：布线费用高、不便于扩展、危险集中、可靠性低等。
3集散控制系统（DCS)系统主要缺点（1）信息集成能力不强（2）系统不开放、可集成性差、专业性不强（3）可靠性不易保证4）可维护性不高。
4、现场总线控制系统（FCS)现场总线技术主要特征是采用数字式通信方式取代设备级的4-20mA(模拟量)/24VDC(开关量)信号，使用一根电缆连接所有现场设备。
2、DCS的结构由分散过程控制装置、操作管理装置和通信系统三部分组成3、现场总线定义：数字通信协议，应用与生产现场，在一些智能化的控制设备之间所执行双向串行通信，多节点的数字通信系统，是开放的数字化多点通信的底层控制网络。
4、现场总线控制系统的技术特点（1）系统的开放性、可集成性2）互操作性与互用性3）现场设备的智能化与功能自治性4）系统的高度分散性5）对现场环境的适应性。
5、与DCS相比FCS在结构上有哪些优越性：1 实现全数字化通信；2实现彻底的全分散式控制；3实现不同厂商产品互连、互操作；4增强系统的可靠性、可维护性；5降低系统工程成本。
第二章 1、总线就是传输信号或信息的公共路径，是遵循同一技术规范的连接与操作方式。
一组设备通过总线连在一起称为“总线段”。
2、总线主设备：可在总线上发起信息传输的设备,又称命令者。
总线从设备：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，也称基本设备。
3、总线上的控制信号通常有三种类型：a、控制连在总线上的设备，让它进行所规定的操作；b、用于改变总线操作的方式； c、表明地址和数据的含义。
总线协议：管理主、从设备使用总线的一套规则称为“总线协议”。
这是一套事先规定的、必须共同遵守的规约。
现场总线技术复习题
现场总线技术复习题
1. 现场总线技术的定义是什么？
2. 现场总线技术的主要特点有哪些？
3. 请列举至少三种常见的现场总线技术。
4. 简述现场总线技术在工业自动化中的应用。
5. 现场总线技术与传统的模拟信号传输相比有哪些优势？
6. 描述现场总线系统的组成结构。
7. 现场总线技术中，主站和从站的功能是什么？
8. 请解释现场总线技术中的“实时性”概念。
9. 现场总线技术中的“冗余”设计有什么作用？
10. 列举现场总线技术中的几种常见的通信协议。
11. 现场总线技术在安全性方面有哪些考虑？
12. 简述现场总线技术在远程监控中的应用。
13. 描述现场总线技术在数据采集和处理中的作用。
14. 现场总线技术在设备诊断和维护中的优势是什么？
15. 请举例说明现场总线技术在智能建筑中的应用。
16. 现场总线技术在节能减排方面的贡献有哪些？
17. 简述现场总线技术在提高生产效率方面的作用。
18. 现场总线技术在系统集成中的重要性是什么？
19. 现场总线技术在现代制造业中的地位如何？
20. 现场总线技术的未来发展趋势是什么？。
现场总线复习提要
现场总线复习提要第一章（思考与练习）1、过程控制系统的发展经历了那几代控制系统基地式仪表控制系统、模拟式仪表控制系统、直接式数字控制系统（DDC）、集散控制系统（DCS）、现场总线控制系统（FCS）8、生产过程包括哪些装置答：PLC、智能调节器、现场控制站和其他测控装置。
9、什么是现场总线现场总线有哪些特点答：现场总线是一种应用于生产现场，在现场设备之间、现场设备与控制装置之间实现双向、串行、多节点数字通信的技术。
特点：开放性、互操作性和互用性、现场设备的智能化和功能自治性、系统结构的高度分散性、对现场环境的适应性。
10、现场总线的本质含义表现在哪些方面答：现场设备的互连、现场通信网络、互操作性、分散功能块、总线供电、开放式互联网络12、常用现场总线有哪些它们各有什么特点第二章（思考与练习）3、总线的寻址方式有哪些各有什么特点答：3种。
1物理寻址、2逻辑寻址、3广播寻址。
特点：1.用于选择某一总线段上某一特定位置的从设备做为响应者。
2.用于指定存储区单元某一通用区，而不顾及这些存储器单元在设备中的物理分布。
3.用于选择多个响应者。
4、数据通信系统由哪些设备组成各起什么作用答：1.信息源 2.发送设备 3.传输介质 4.接收设备 5.信息接受者作用：1.把各种消息转换成原始电信号；2.将信息源产生的消息信号变换成适合在传输介质中传输的信号，使信息源和传输介质匹配；3.传输信号的媒介4.完成发送设备的反变换，即对信息进行解调、译码和解码等。
5.将复原的原始信号转换成相应的消息。
6、什么是数据传输率它的单位是什么答：单位时间内传送的数据量。
单位有比特率S和波特率B7、试比较串行通信和并行通信的优缺点答：串行通信缺点：传输速度较慢优点：传输线少、连线简单，特别适合多位数据的长距离通信；并行通信缺点：若数据位数较多、传送距离较远时，则线路复杂，成本较高且干扰大，不适合远距离传送。
并行通信的缺点：优点：传送数据速度很快，传输效率高，8、什么是异步传输什么是同步传输各用于什么场合答：异步传输：串行通信的一种，在通信中发送方和接收方不保持同步，即时钟频率不同。
现场总线期末考试试题
现场总线期末考试试题# 现场总线期末考试试题## 第一部分：选择题（每题2分，共20分）1. 现场总线是一种______。
A. 计算机网络B. 无线通信技术B. 有线通信技术D. 广播系统2. 以下哪个不是现场总线技术的特点？A. 多站能力B. 确定性C. 随机性D. 可靠性3. PROFIBUS是一种_______。
A. 工业以太网标准B. 现场总线标准C. 无线通信协议D. 光纤通信技术4. 现场总线控制系统中，_______是实现设备间通信的关键。
A. 传感器B. 执行器C. 通信协议D. 控制器5. 以下哪个不是现场总线技术的优势？A. 降低成本B. 提高灵活性C. 减少维护D. 增加复杂性6. 现场总线系统中，_______负责将现场设备的数据进行采集和处理。
A. 现场设备B. 通信接口C. 网络管理系统D. 控制中心7. 以下哪个不是现场总线通信介质？A. 双绞线B. 同轴电缆C. 光纤D. 空气8. 现场总线系统中，_______是实现数据交换的最小单位。
A. 数据包B. 数据帧C. 数据段D. 数据字节9. 现场总线技术中，_______是实现设备间通信同步的关键。
A. 时钟同步B. 频率同步C. 电压同步D. 电流同步10. 以下哪个不是现场总线技术的应用领域？A. 工业自动化B. 智能家居C. 军事通信D. 航空航天## 第二部分：简答题（每题10分，共30分）1. 简述现场总线技术的定义及其主要功能。
2. 描述现场总线控制系统的组成，并解释各部分的作用。
3. 现场总线技术在工业自动化中的优势是什么？## 第三部分：论述题（每题25分，共50分）1. 论述现场总线技术在现代工业自动化中的应用及其带来的变革。
2. 分析现场总线技术与传统4-20mA模拟信号传输方式的优缺点对比。
## 第四部分：案例分析题（共30分）某工厂采用现场总线技术进行生产线的自动化改造，请分析该工厂可能面临的技术挑战，并提出相应的解决方案。
现场总线复习题
（一）、现场总线是什么：现场总线是以测量控制设备作为网络节点，以双绞线等传输介质作为纽带，把位于生产现场、具备了数字计算和数字通信能力的测量控制设备连接成网络系统，按照公开、规范的网络协议，在多个测量控制设备之间、以及现场设备与远程监控计算机之间，实现数据传输与信息交换，形成适应各种应用需要的自动控制系统。
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现场总线的主要优点：一对N结构、增强了现场级信息集成能力、开放式、互操作性、互换性、可集成性系统可靠性高、可维护性好、降低了系统及工程成本请列举4类现场总线设备：基金会现场总线、LonWorks、Profibus、CAN、HART、RS-485（二）、通信线路的工作方式：根据通信过程中信息流的传输方向，可将通信线路的工作方式分成：单工通信方式、半双工通信方式和全双工通信方式：通信系统的性能指标：衰减、延迟、噪声（三）、OSI参考模型的分层及其功能划分：物理层数据链路层网络层传输层会话层表示层应用层物理层：提供与传输介质的接口、与物理介质相连所涉及到的机械的、电气的功能和规程方面的特性，最终达到物理的连接。
提供了位(bit)传送的物理通路。
数据链路层：用于链路连接的建立、维持和拆除，实现无差错传输。
网络层：处理路径选择和分组交换技术，提供报文分组从源节点至目的节点间可靠的逻辑通路，且担负着连接的建立、维持和拆除。
传输层：完成收发之间的数据传送控制，在源节点到目的节点提供端到端的可靠传输服务会话层：两应用进程间建立起一次联络表示层：实现用户或应用程序之间交换数据的格式转换应用层：实现各种应用进程之间的信息交换，为用户提供服务。
（四）、PCA82C250收发器的典型应用如图：SJA1000的RX和TX分别通过光电隔离电路连接到82C25082C250的差动收发端CANH和CANL连接到总线电缆。
现场总线复习
1.对于数据通信方式,下列说法正确的是( )。
.A.通信方式可以分为单工通信、双工通信、半单工通信、半双工通信B. 单工通信是指通信线路上的数据有时可以技単一方向传送C. 半双工通信是指一个通信线路上允许数据双向通信, 但不允许同时双向传送D.以上说法均不正确2.在数字通信中,使收发双方在时问基准上保持一致的技术是( ).A.同轴电缆B.光纤C.微波D. 双绞线_4、若网络形状是由站点和连接站点的链路组成的一个闭合环, 则称这种拓扑结构为( )。
5.不是分组交换特点的是( )。
A-结点暂时存储的是一个个分组,而不是整个数握文件。
.B- 分组是管时保存在结点的内存中, 而不是被保存在结占的外存中. IJ高保l正了較高的交能率.C·分组交換采用动态分配信道的策略, 汲大地提高了通信线路的利E目車.D. 结点暂时存储的是整个数据文件, 从而保证了較高的交換速率.6.OSI模型的物理层负责下列哪一种功能? ( >A.格式化报文B.为数据选择通过网络的路由.C.定义達接到介质的特征D.提供远程文件访问能力.7、在下列功能中,哪一个最好地描述了 OSI（开放系统互连)模型的数据链路层?A.保证数据正确的顺序、无错和完整B.处理信号通过介质的传0C.提供用户与网络的接口D.控制报文通过网络的B由降8. CSMA /CD的通信原理可以归结为四句话,下列哪个选项正确( ).A.发前先使听、边发边检测、空闲即发送、1中突时退通IB.发前先使听、边发边检测、;中突时退適、空闲即发送_C.发前先侦听、空闲即发送、边发边检测、冲突时退避D·发前先険听、1中突时〕9、关于USB通信技术的描述中. 哪一种是错误的( ) _ lA- USB 委口支持设各的即括即国和热括技功能. B- USB连接器有A、 B西种系列,真外形大小不同_ C- USB3.0最大簡速率5Gbps,向下兼容_D- USB采用四线电缆，四根全是用来传送数据的串行通道10、controlnet同络最常用的传输介质是( )。
现场总线复习资料
现场总线复习资料1.过程控制系统的发展经历了那几代控制系统？答：共5代。
1.基地式仪表控制系统2.模拟式仪表控制系统3.直接式数字控制系统（DDC）8.生产过程包括哪些装置？答：PLC、智能调节器、现场控制站和其他测控装置。
9.什么是现场总线？现场总线有哪些特点？答：现场总线是一种应用于生产现场，在现场设备之间、现场设备与控制装置之间实现双向、串行、多节点数字通信的技术。
特点：开放性、互操作性和互用性、现场设备的智能化和功能自治性、系统结构的高度分散性、对现场环境的适应性。
10.现场总线的本质含义表现在哪些方面？答：现场设备的互连、现场通信网络、互操作性、分散功能块、总线供电、开放式互联网络12.常用现场总线有哪些？它们各有什么特点？答：FF Profibus LonWorks CC-Link Modbus特点：FF：采用ISO/OSI参考模型的简化模型。
只具备其中的3层，即物理层、数据链路层和应用层，另外增设了用户层。
FF分低速H1和高速H2两种通信速率。
Profibus:采用了ISO/OSI模型中的3层，，即物理层、数据链路层和应用层，另外增设了用户层，由.Profibus-DP/Profibus-PA/Profibus-FMS 这3各版本组成。
Profibus采取主站之间令牌传递方式和主、从站之间的主-从通信方式。
LonWorks：采用ISO/OSI模型的全部7层通信协议，并采用面向对象的设计方法，通过网络变量把网络通信设计简化为参数设置。
3.总线的寻址方式有哪些？各有什么特点？答：3种。
1物理寻址、2逻辑寻址、3广播寻址。
特点：1.用于选择某一总线段上某一特定位置的从设备做为响应者。
6.什么是数据传输率？它的单位是什么？答：单位时间内传送的数据量。
单位有比特率S和波特率B7.试比较串行通信和并行通信的优缺点？答：串行通信缺点：传输速度较慢优点：传输线少、连线简单，特别适合多位数据的长距离通信；并行通信缺点：若数据位数较多、传送距离较远时，则线路复杂，成本较高且干扰大，不适合远距离传送。
现场总线复习大纲.doc
第一章现场总线技术概述1.什么是现场总线。
2.现场总线系统的技术特点。
3•企业网络系统按功能结构划分为三个层次：企业资源规划层ERP、制造执行层MES、现场控制层FCS。
第二章数据通信基础1.总线。
2•总线协议。
3.现场设备。
4.总线仲裁。
5•信号带宽与介质带宽。
6•数据编码波形。
单极性码、双极性码；归零码、非归零码；差分码；曼彻斯特编码；差分曼彻斯特编码7.通过改变信号的幅度、频率、相位可以实现模拟数据编码。
&数据传输方式。
串行通信、并行通信；同步传输、异步传输；同步是数据通信中必须要解决的重要问题。
传输同步包括位同步、字符同步和帧同步。
9.通信线路的工作方式分为单工通信、半双工通信和全双工通信。
10•循环冗余校验的工作原理：CRC校验码是网络通信中普通采用的形式，假设待发送的消息为1000100101, 生成多项式选用G=X5+X4+X2+1, CRC校验码为多少，发送方发出的信息为什么？第三章控制网络基础1•控制网络与计算机网络。
2.网络拓扑结构式指网络中节点的互联形式，控制网络中常见的拓扑结构有环形、星形、总线形和树形。
3.常用的网络传输介质有双绞线、同轴电缆、光缆以及无线传输。
4.在计算机网络中普遍采用载波监听多路访问/冲突检测的随机访问方式，在控制网络中则采用主/从、令牌总线、并行时间多路存取等受控的介质访问控制方式。
5.0SI参考模型的七层结构。
6•常见的网络互连设备有中继器，网桥，路由器，网关。
各自的功能及区别。
第四章CAN总线与基于CAN的控制网络1.CAN通信及特点。
2•参照ISO/OSI标准模型，CAN通信分为数据链路层和物理层，而数据链路层又包括逻辑链路子层LLC和媒体访问控制子层MAC。
3.CAN报文帧的类型包括数据帧、远程帧、出错帧和超载帧。
4.数据帧由帧起始、仲裁场、CRC场、应答场和帧尾组成。
5•基于CAN通信的时间触发协议和事件触发协议有何不同，常用的基于CAN的时间触发协议有哪些，各自特点如何。
现场总线复习资料
现场总线复习资料1、选择题（每题1.5分，共15分）2、填空题（每空1.5分，共30分）3、名词解释（共15分）4、简答题（20分）5、计算题（共20分）1、国际电⼯委员会制定的国际标准IEC61158对现场总线（fieldbus）的定义：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、在现场总线控制系统中，总线设备主要分为⼏类，分别是什么？6类。
变送器／传感器；执⾏器；控制器；监控／监视计算机；⽹桥／⽹关/中继器/集线器/交换机/路由器；其他现场总线设备。
3、现场总线的基本特征：1）开放互连⽹络 2）现场设备的互操作性与互换性 3）设备智能化 4）结构与功能⾼度分散的系统 5）现场通信⽹络 6）数字通信⽹络4、IEC61158第2版（ED2.0）有⼏种现场总线？8种现场总线。
5、通信模型的三个要素？信源、信宿和信道6、数据有模拟数据和数字数据，信号也有模拟信号与数字信号两种7、不同类型的信号在不同类型的信道上传输有4种情况8、信道最⼤数据传输率？Nyquist 公式： C = 2W log2 M= R baud log2MC = 数据传输率，单位bit/sW = 带宽，单位HzM = 信号编码级数R baud =波特率Shannon公式：有限带宽⾼斯噪声⼲扰信道C = W log2 (1+S/N) S/N: 信噪⽐9、数据传输模式是指数据在信道上传送所采取的⽅式。
按数据代码传输的顺序分：并⾏传输、串⾏传输按数据传输的同步⽅式分：异步传输、同步传输以传输的⽅向性来分：单⼯数据传输、双⼯数据传输、全双⼯数据传输按被传输的数据信号特点分：基带传输、频带传输、数字数据传输10、传输介质可分为：有线介质(双绞线,同轴电缆,光纤)⽆线介质(⽆线电,微波、红外线)11模拟数据编码的三种编码⽅法：幅度键控ASK、频移键控FSK、相移键控PSK12 编码归零码（RZ）：归零码在每⼀位⼆进制信息传输之后均返回零电平的编码。
现场总线复习题
现场总线考试题型：1.判断题15分共10题2.填空题25分共25题3.简答题40分共4题4.论述题20分共1题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。
4.现场总线的分类？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”(bus master) ，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 slaver)，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。
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第一章绪论所谓总线就是传输信息的公共通路。
总线的类别很多，按传输数据的方式可分为串行总线和并行总线。
串行总线是相对于串辛邪直信而言的总线，串行通信是指数据一位一位顺序传送的方式;而并行总线是相对于并行通信而言的总线，并行通信是指数据的各个位同时进行传送的方式。
并行总线的特点是传输速度快，但距离远、位数多时，导致通信线路复杂和成本高;串行总线的特点是通信线路简单，只要一对传输线，但传输速度慢，适用于信息量较小的远距离通信，成本较低。
什么是现场总线?有人把现场总线定义为应用在生产现场、在微机化测量控制设备之间实现双向串行数字通信的总线，也有人把它称为开放式、数字化、多点通信的底层控制网络技术，这种技术被广泛应用于制造业、流程工业、楼宇、交通等处的自动化系统中。
局域网主要有以下特点:(1)地理范围有限。
通常网络分布在一座办公大楼或集中的建筑群内，为一个部门所有，涉辖范围一般只有几千米。
(2)通信速率高，误码率低:一般为基带传输，传输速率为10-100Mbit/s。
误码率为（10的-9—10的-12），能支持计算机间高速通信。
(3)可采用多种通信介质。
例如，低廉的非屏蔽双绞线、同轴电缆或价格昂贵的光纤等。
(4)多采用分布式控制和广播式通信，可靠性较高。
节点的增删比较容易。
程工业、楼宇、交通等处的自动化系统中。
此外，随着技术发展和应用需求的提高，将现场总线和上层信息网络如以太网有效地集成到一起也是必然的，于是，对现场总线的实质内容—通信协议便提出了如下要求: (1〕通信介质的多样性:支持多种通信介质，以满足不同现场环境的要求。
(2)实时性:信息的传输不允许有较大时延或时延的不确定性。
(3)信息的完整性、精确性:要确保通信质量。
(4)可靠性:具备抗各种干扰的能力和完善的检错、纠错能力。
(5)可互操作性:不同制造商制造的现场仪表可在同一总线上互相通信和操作。
(6)数字特征:数据在各设备间以及网络上以0或1的数字信息申行地进行传输。
一集散控制系统（DCS），又称为分散控制系统，最早出现于20世纪70年代后期，在20世纪80年代以后占据主导地位。
网络互连以实现相互之间的信息传递。
这种分布式的控制系统克服了集中控制对控制器处理能力和可靠性要求高的缺陷。
现场总线的国际标准对于一个开放的现场总线来说，标准化的意义是非常大的，它决定了现场总线所带动的新兴工业产业的发展方向。
一方面标准的制定标志着现场总线已走向统一和成熟，另一方面标准的制定也直接牵涉到各大制造商的经济利益。
(1)用于工业控制系统的IEC 61158标准和IEC62026 (ISO现场总线标准)现场总线的发展趋势(1)多种总线共存。
(2)每种总线都力图拓展其应用领域，以扩张其势力范围.(3)大多数总线都成立了相应的国际组织，力图在制造商和用户中扩大影响，以取得更多方面的支持，同时也想显示出其技术是开放的。
(4)每种总线都以一个或几个大型跨国公司为背景. (5)大多数设备制造商都积极参加不止一个总线组织，有些公司甚至参加2一4个总线组织。
综合技术。
现场总线控制系统(FCS)与传统的集散控制系统(DCS)相比，有以下特点: 1总线式结构一对传愉线(总线)挂接多台现场设备，双向传输多个散字信号。
这种结构与一对一的单向模拟信号传输结构相比，布线简单，安装费用低，维护简便。
(2)开放性、互操作性与互换性现场总线采用统一的协议标准，是开放式的互联网，对用户是透明的。
在传统的E眨污中，不同厂家的设备是不能相互访问的。
而FCS采用统一的标准，不同厂家的网络产品可以方便地接人同一网络，在同一控制系统中进行互操作，而互换性意味着不同生产厂家的性能类似的设备可实现相互替换，因此简化了系统集成。
(3)彻底的分散控制现场总线将控制功能下放到作为网络节点的现场智能仪表和设备中，做到彻底的分散控制，操高了系统的灵活性、自治性和安全可靠性，减轻了分布式控制中控制器的计算负担。
(4)信息综合、组态灵活通过数字化传翰现场数据，F能获取现场仪表的各种状态、诊断信息，实现实时的系统监控和管理以及故障诊断。
此外，FCS引人了功能块的概念，通过统一的(5)多种传输介质和拓扑结构FCS由于采用数字通信方式，因此可用多种传输介质进行通信。
根据控制系统中节点的空间分布情况，可应用多种网络拓扑结构。
这种传输介质和网络拓扑结构的多样性给自动化系统的施工带来了极大的方便，据统计，FCS与传统DCS的主从结构相比，只计算布线工程一项即可节省40%的经费。
第二章网络基础有效性指标(1)数据传输速率（比特率、波特率）（2）频带利用率（3）协议效率（4）通信效率可靠性指标（1）误码率第三章几种流行的现场总线种现场总线加以介绍。
3_1节介绍了基金会现场总线(FF)。
3.2节介绍了Profibus现场总线。
3 .3节介绍了Lonworks现场总线。
3.4节介绍了CAN现场总线.3.1 FF前身是ISP和WorldFIP标准一FF的技术特点(1)适用于过程自动化的低速部分FF-H1 FF的低速部分FF-H1是参考了ISO/OSI参考模型，并在此基础上根据过程自动化系统的特点进行演变而得到的。
除了实现现场总线信号的数字通信外，FF-H1具有适用于过程自动化的以下特点:1)支持总线供电:FF-H1采用了基于IEC61158-2的双线信号传输技术，并为现场设备提供两种供电方式:非总线供电和总线供电。
非总线供电的现场设备的工作电源直接来自外部电源。
总线供电的场合，总线_L既要传送数字信号，又要由总线为现场设备提供电能。
按FF-H1的技术规范，携带协议信息的数字信号以31.25KHz的频率0.75-1V的峰峰值电压被调制到9-32V的直流供电电压上。
2)支持本质安全: FF-H1的现场设备按照设备是否为总线供电，是否可用于易燃、易爆环境以及功耗类别而区分的。
根据本质防爆要求，应用于易燃、易爆场合的设备，除了应保证能完成测量、控制、通信等正常工作外，还应在任何情况(如断路、短路、故障以及在操作过程中的维护、接通、断开等情况)下，不致于产生火花和引发燃烧、爆炸等重大事故。
对此，FF-H1技术规范规定的总线供电的本质安全型标准设备的推荐参数为最高输入电压低于24V最大输入电流小于250mA最大输人功率小于12W,最大内部电容小于5nF，最大内部电感小于20uH。
3)令牌总线访问机制FF-Hl采用了令牌传递的总线控制方式。
4)内容广泛的用户层FF-H1在应用层之上增加了一个内容广泛的用户层，它由两个重要的部分组成，即功能块和设备描述语言，从而使得设备与系统的集成以及互操作更加易于实现。
(2)基于以太网的高速部分HSE二基金会现场总线通信系统的构成目前，FF由10个部分构成，即功能块应用进程(FBAP)、设备描述语言(DDL)、系统体系结构、网络管理(NM)、系统管理(SM)、现场总线报文规范FMC)子层、现场总线访问子层FAS) ,现场总线数据链路层协议规范、现场总线数据链路层服务子集和31.25kbit/s物理概要.3。
网络通信基金会现场总线使用预先构造好的信道在设备间传愉信息，这些信息被称为虚拟通信关系VCR}。
这里定义了三种类型的VCR;发布/订阅VCR}、报告分发VCR和客户/服务器VCR。
为了支持这些VCR，基金会现场总线系统结构定义了三层通信结构:在物理层规定了信号是如何发送的;在数据链路层规定了在设备中间网络是如何被分享和调度的;在应用层定义了应用程序可以获得的信息格式，这些信息有命令和响应的交换、数据和事件信息。
三基金会现场总线网络拓扑结构1单网段拓扑结构在基金会现场总线中所有的链路上，都要求有一个且仅有一个链路活动调度器(LAS)。
该LAS在数据链路层被用作总线仲裁器。
LAC的功能如下: (1)能认知新设备，并将新设备加人到链路中去。
(2)能从链路中除去没有响应的设备。
(3)能在链路上发布数据链路时间和调度时间。
数据链路时间是由DLL同步的网络范围时间决定的。
链路调度时间是使用对数据链路时间的偏移来描述的链路特殊时间。
系统管理使用它来同步功能块执行和LAS调度的数据传输。
(4)在调度时间内，轮询那些以缓冲区存储数据的设备。
(5)在调度时间之间，发送优先级驱动的令牌给某设备。
链路上的任何设备，只要有这个能力，它就有可能成为LAS。
在基金会现场总线中，凡能够成为LAS的设备称为链路主设备，其他所有设备被称为基本设备。
2.桥式网络拓扑结构桥设备负责执行基金会现场总线网络中的四个功能: (1)发送(2)重新发布3数据链路时间的再分布(4)应用时钟时间的再分布四现场总线访问子层现场总线访问子层(FAS)属于FF应用层的一部分，它处在现场总线报文规范FMS)子层与数据链路层(DLL)之间，利用数据链路层的调度通信和非调度通信作用，它可为FMS和应用进程(AP)提供VCR的报文传递服务。
在分布通信系统中的应用关系(AR)，使用一些服务和应用层通信渠道进行相互间的通信。
通过连接两个以上的同种类型的AR端点，就可以建立一个AR。
其建立方式有三种;预先建立. FAS内部可以分为三个层次，具体表现为如下的三个协议机:FAS服务协议机(FSPW)、应用关系协议机(ARPM)、数据路链层映射协议机(DMPW)3.2节介绍了Profibus现场总线。
Profibus是唯一的全集成HI(过程)和H2(工厂自动化)的现场总线解决方案，是一种不依赖于制造商的开放式现场总线标准。
Profibus—DP （H2）是一种经过优化的高速通信连接，专为自动控制系统和设备级分散I/O之间的通信设计的，可用于分布式控制系统的高速数据传输，其传输速率可达12Mbit/s，一般构成单主站系统. Profibus—FMS主要解决车间级通用性通信任务，提供大量的通信服务，完成中等速度的循环和非循环通信任务，用于纺织工业、楼宇自动化、电气传动、传感器和执行器、低压开关设备等一般的自动化控制，一般构成实时多主网络系统。
Profibus —PA( H1 }是专为过程自动化设计的，提供标准的本质安全的传输技术，一般用于对安全性要求较高的场合及由总线供电的站点。
Profibus总线访间协议Profibus的DP、FMS和PA采用单一的总线访问协议。
在Profibus中，总线访问协议由第2层现场总线数据链路层FDL来实现。
媒体访问控制MAC 控制了站点数据传输的顺序。
MAC必须确保在任何一个时刻只能有一个站点发送数据。
据的格式、诊断信息的格式以及所使用的总线参数。
每个Profibus-DP系统可包括以下三种不同类型的设备。
(1)一级DP主站(DPM1) (2)二级DP 主站(3)DP从站3. Profibus-DP系统行为(1}停止在这种状态下，DPM1和DP从站之间没有数据传输。