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现场总线总复习

现场总线总复习
基本概念(续) ✓ 总线仲裁——总线仲裁是用于裁决哪一个主设备是下 一个占有总线的设备。
✓ 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。

现场总线期末试题及答案

现场总线期末试题及答案

现场总线期末试题及答案这是一个针对现场总线(Fieldbus)概念和应用的期末试题及答案。

现场总线是一种工业自动化网络协议,用于连接工业设备和系统,实现数据传输和控制。

以下是试题及相应答案:试题一:1. 现场总线的主要优势是什么?答:现场总线的主要优势包括:- 减少布线复杂性和成本:使用现场总线可以减少传感器、执行器和控制器之间的布线长度和数量,降低了成本和维护难度。

- 提高灵活性和可扩展性:现场总线允许设备的添加、移除和重配置,使得工业系统更具灵活性和可扩展性。

- 实时通信和快速响应:现场总线提供了实时通信和快速响应的能力,对于工业控制和监测非常重要。

- 更好的诊断和故障排查:现场总线允许对设备进行诊断和故障排查,提高了设备运行的可靠性和可维护性。

- 数据集成和共享:通过现场总线,不同设备和系统之间可以实现数据集成和共享,促进了信息流的畅通。

2. 现场总线的通信速率取决于哪些因素?答:现场总线的通信速率取决于以下因素:- 网络拓扑结构:网络拓扑结构的不同将影响总线上设备的通信速率。

最常用的拓扑结构是总线型、星型和树型结构。

- 网络长度和延迟:总线长度的增加会导致信号传输的延迟增加,从而影响通信速率。

- 通信介质和物理层规范:不同的通信介质和物理层规范支持的最大数据传输速率也不同。

- 网络负载和设备数量:网络负载指的是同时传输的数据量,增加网络负载和设备数量会降低通信速率。

3. 现场总线的种类有哪些?请简要介绍一种现场总线协议。

答:现场总线的种类包括Profibus、Modbus、CANopen、DeviceNet 等。

以Profibus为例进行简要介绍:Profibus(Process Field Bus)是一种用于工业自动化领域的通信总线协议。

它支持数据传输和控制任务,在过程控制和工厂自动化中得到广泛应用。

Profibus具有高速传输、可靠性好、扩展性和灵活性强等特点。

它分为DP(Decentralized Periphery)和PA(Process Automation)两种类型,分别适用于不同的应用场景。

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。

现场总线与控制网技术复习资料

现场总线与控制网技术复习资料

v1.0 可编辑可修改11一、填空题1.物理层传送数据的单位是( 比特 ),数据链路层传送数据的单位是( 帧 ),传输层传送数据的单位是( 报文 ),应用层传送数据的单位是( 报文 )。

2.OSI 参考模型中物理层的四个重要特性是( 机械特性 )、( 电气特性 )、( 功能特性 )和( 规程特性 )。

3.LonWorks 技术的核心是神经元芯片,主要包括( MC143150 )和( MC143120 )两大系列。

4.GSD 文件一般可分为(总规范)、(与主站有关的规范)和(与从站有关的规范)三个部分。

5.LonTalk 协议的网络地址有三层结构,分别为( 域 )、( 子网 )和( 节点 )。

6.网络拓扑结构主要有( 星型拓扑 )、(树型拓扑)、( 环型拓扑 )、( 总线型拓扑结构 )等拓扑结构。

7.LON 总线中,对双绞线支持的3类收发器是(直接驱动收发器)、(EIA-485收发器)和(变压器耦合收发器)。

8.PROFIBUS 系统由三类站点组成,分别是( 1类主站 )、(2 类主站 )和(从站 )。

9.OSI 参考模型的通信功能划分为( 7 )个层次。

10. 被誉为通用控制网络的是( LonWorks )总线技术。

11.PROFIBUS 总线中提供了( RS484传输 )、( IEC1158-2传输 )和( 光纤传输 )三种传输技术。

12.以现场总线为基础的企业网络系统按功能可分为(ERP )、(MES )和(FCS )三层。

13.最常用的两种差错校正方法是(自动重传)和( 前向差错纠错 )。

14.存储转发交换分为(报文存储转发交换 )和( 报文分组存储转发交换)两种。

15.LonTalk 协议提供了四种类型的报文服务,依次是(应答方式)、(请求/响应方式)、(非应答重发方式)和(非应答方式)。

16. 通信电路的工作方式有(单工通信)、(半双工通信)和(全双工通信)三种。

17.CAN 总线中存在5种错误类型,分别是(位错误)、(填充错误)、(CRC 错误)、(格式错误)和(应答错误)。

现场总线与网络仪器期末总复习

现场总线与网络仪器期末总复习

2013/6/4现场总线复习1.控制网络答:将多个分散在生产现场,具有数字通信能力的测量控制仪表作为网络节点(1),采用公开、规范的通信协议,以现场总线作为通信连接的纽带(1),把现场控制设备连接成为可以相互沟通信息,共同完成自控任务的网络系统与控制系统(1)。

2. 计算机网络答:用通信手段将空间上分散的、具有独立处理能力的多台计算机系统互连起来,按照某种网络协议进行数据通信,以进行信息交换、实现资源共享和协同工作的计算机系统的集合。

3.请简述现场总线控制系统体系结构的特点。

基础性:现场总线是企业强有力的控制和通信的基础设施。

(1分)灵活性:现场总线使控制系统的设计、建设、维护、重组和扩容更加灵活简便。

(1分)易用性:简化了设计施工,方便了修理维护,也降低了系统投入的门槛,大大提高了可靠性和灵活性。

(1分)分散性:现场总线已构成一种新的全分散性控制系统的体系结构,具有高度的分散性。

(1分)经济性:化了控制系统的体系结构,节约了硬件设备和连接电缆,并将各种安装和维护费用降至最低。

(1分)4.请简述ProfiNet的通信协议模型提供三个类型的通信通道:标准通信通道和两类实时通信通道。

标准通道是使用TCP/IP协议的非实时通信通道, 应用层使用通用的IT应用层协议,主要用于设备参数化组态和读取诊断数据;实时通道RT是软实时SR方案,主要用于过程数据的高性能循环传输事件和事件控制的信号与报警。

在第二层上为快速以太网定义了IRT时间槽控制传送过程。

5.现场总线通信模型有哪些主要特点?(1)对OSI参考模型进行简化,通常只采用OSI模型的第1层和第2层及最高层应用层。

目的简化通信模型结构,缩短通信开销,降低成本及提高实时性能。

(2)各种类型现场总线并存,并在各自的应用领域获得良好应用效果。

(3)采用相应的补充方法实现被删除的OSI各层功能。

(4)通信数据的信息量较小,因此,相对其他通信网络来说,通信模型相对简单,结构更紧凑,实时性更好,通信速率更快,成本更低。

现场总线期末复习提纲

现场总线期末复习提纲
2. 位定时与同步相关知识: 正常位时间可分为同步段(SYNC-SEG)、传播段(PROP-SEG)、相位缓冲段 1(PHASE -SEG1)和相位缓冲段 2(PHASE-SEG2)。 同步段 用于同步总线上的各个节点,在此段内需要有一个跳变沿出现。 传播段 用于补偿网络内的传输延迟时间,它是信号在总线上传播时间、输入比较 器延迟和驱动器延迟之和的两倍。 相位缓冲段 1 和相位缓冲段 2 用于补偿沿的相位误差,通过重同步,这两个时间 段可被延长或缩短。 硬同步 硬同步后,内部位时间从 SYNC-SEG 重新开始。 重同步跳转宽度 由于重同步的结果,PHASE-SEG1 可被延长或 PHASE-SEG2 可 被缩短。这两个相位缓冲段的延长或缩短的总和上限由重同步跳转宽度给定 沿相位误差 沿相位误差由沿相对于 SYNC-SEG 的位置给定,以时间份额度量。 若沿处于 SYNC-SEG 之内,则 e=0; 若沿处于采样点之前,则 e>0; 若沿处于前一位的采样点之后,则 e<0。 重同步 当引起重同步沿的相位误差小于或等于重同步跳转宽度编程值时,重同步 的作用与硬同步相同。(重同步发生于消息帧内,硬同步发生于总线空闲期) 同步机制:节点检测到“隐性位”(逻辑1)到“显性位”(逻辑0)的跳变沿时才会 产生,当跳变沿不位于位周期的同步段之内时将会产生相位误差。该相位误差就是 跳变沿与同步段结束位置之间的距离。 硬同步只在总线空闲时通过一个下降沿(帧起始)来完成。 重同步在消息帧的随后位中,每当有从“隐性位”到“显性位”的跳变,并且该跳变落 在了同步段之外,就会引起一次重同步。 跳变沿落在了同步段之后采样点之前,为正的相位误差,节点会增长自己的相位缓 冲段1(阴影部分)。增长的时间为相位差的绝对值,但是上限是重同步跳转宽度 SJW。

现场总线技术复习题

现场总线技术复习题

现场总线技术复习题现场总线技术复习题现场总线技术是一种用于工业自动化领域的通信协议,它的出现极大地促进了工业自动化的发展。

在现场总线技术中,各种设备可以通过总线进行数据的传输和通信。

现场总线技术的应用范围广泛,包括工厂自动化、建筑自动化、交通系统等领域。

现在,让我们来回顾一些现场总线技术的基本知识和概念。

1. 什么是现场总线技术?现场总线技术是一种用于工业自动化领域的通信协议,它允许各种设备通过总线进行数据传输和通信。

现场总线技术的优势在于它可以减少布线的复杂性,提高设备之间的互联性,并且可以实现实时监控和控制。

2. 现场总线技术的基本原理是什么?现场总线技术的基本原理是通过在总线上发送和接收数据帧来实现设备之间的通信。

数据帧包括数据、地址和控制信息,设备可以通过解析数据帧来进行通信和控制。

3. 现场总线技术有哪些常见的标准?现场总线技术有许多不同的标准,其中一些常见的包括:Profibus、Modbus、CAN、DeviceNet等。

每种标准都有其特定的应用领域和技术特点。

4. 现场总线技术的优势是什么?现场总线技术的优势包括:简化布线、提高设备互联性、降低成本、增强实时性等。

通过使用现场总线技术,可以减少布线的复杂性,降低设备之间的连接成本,并且实现实时监控和控制。

5. 现场总线技术的应用领域有哪些?现场总线技术广泛应用于工业自动化领域,包括工厂自动化、建筑自动化、交通系统等。

在这些领域中,现场总线技术可以用于设备之间的通信和控制,实现自动化生产和管理。

6. 现场总线技术的发展趋势是什么?随着工业自动化的不断发展,现场总线技术也在不断演进。

目前,一些新的技术和标准正在出现,如以太网、工业以太网等。

这些新技术可以提供更高的带宽和更强的实时性,进一步推动工业自动化的发展。

7. 现场总线技术的挑战是什么?尽管现场总线技术有许多优势,但也面临一些挑战。

其中一些挑战包括:网络安全、数据传输速度、设备兼容性等。

现场总线复习提要

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。

现场总线复习题

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。

现场总线考试资料(删减版)

现场总线考试资料(删减版)

第一章概论1、什么是总线总线是各种部件之间传送信息的公共通信干线,其实质是通信网络。

任何一种总线都包括硬件和软件两部分。

2、现场总线现场总线是应用在生产现场,实现自动化控制系统现场设备或仪表之间互连的通信网络,具有的开放性、数字化、多点通信、可靠性强等特点。

3、现场总线的内涵a.它是一种工业数据总线,是自动化领域中底层数据通信网络。

b.它是以数字通信替代了传统4-20mA模拟信号及普通开关量信号的传输,是连接智能现场设备和自动化系统的开放的、全数字化的、双向的、多站的通信系统。

c.主要解决工业现场的智能化仪器仪表、控制器、执行机构等现场设备间的数字通信以及这些现场控制设备和高级控制系统之间的信息传递问题。

4、现场总线的应用现场总线的产生对工业的发展起着非常重要的作用,对国民经济的增长有着非常重要的影响。

现场总线主要应用于石油、化工、电力、医药、冶金、加工制造、交通运输、国防、航天、农业和楼宇等领域。

5、现场总线的关键----使自动控制系统与现场设备具有通信能力----连接成网络系统6、现场总线的技术特点a全数字化通信b系统的开放性c互可操作性与互换性d现场设备的智能化与功能自治性e系统结构的高度分散性f对现场环境的适应性两种方式详细对比现场总线方式传统方式结构一对多:一对传输线接多台仪表,双向传输多个信号。

一对一:一对传输线接一台仪表,单向传输一个信号。

可靠性可靠性好:数字信号传输抗干扰能力强,精度高。

可靠性差:模拟信号传输不仅精度低,而且容易受干扰控制控制功能分散在各个智能仪器中。

所有的控制功能集中在控制站中。

互换性各智能仪表基于统一的总线标准设计,不同品牌的仪表互连,实现“即插即用”。

尽管模拟仪表统一了信号标准,可是大部分技术参数仍由制造厂自定,致使不同品牌的仪表不能互换。

现场总线控制系统的软件1.操作系统2.网络管理软件3.通信软件4.底层测控软件企业管理层(数据网络)--过程监控层(数据网络)--现场控制层(控制网络)几种典型的现场总线1.CAN 总线 2.ControlNet 现场总线3.LonWorks 总线 4.DeviceNet 总线 5.Modbus 总线6.HART 总线第二章数据通信基础2.1 数据通信的基本概念p122.1.1 信息a信息(Information)是客观事物属性和相互联系特性的表征,它反映了客观事物的存在形式和运动状态。

贵州师范大学 现场总线复习提纲

贵州师范大学   现场总线复习提纲

现场总线复习提纲——贵州师范大学2014学年第一章1、名词解释:现场总线、现场总线技术、现场总线系统、网络化控制系统、全分布式控制系统、数据终端设备、数据通信设备。

2、现场总线系统具有哪些特点?3、指出企业网络的层次与各层功能。

4、现场总线之间采用网络连接具有哪些优势?5、什么是终端器、中继器?它们在现场总线系统中各起何作用?6、什么是通信确定性?为什么要求现场总线系统具有通信确定性?第二章1、名词解释:(1)主设备、从设备(2)基带传输、载波传输(3)比特率、波特率(4)协议效率、通信效率(5)串行传输、并行传输(6)单极性码、双极性码(7)归零码、非归零码(8)检错码、纠错码2、数据通信系统由哪些部分组成?请画出数据通信系统的基本构成图。

3、简述曼切斯特编码、差分码和差分曼切斯特编码的编码规则。

4、画出十六进制数据B6、E2的曼切斯特编码波形。

5、画出二进制数据11011101、01001100的差分曼切斯特编码波形。

6、简述循环冗余校验CRC的工作原理,并以实例说明CRC的校验过程(设发送数据多项式f(x)为110011,生成多项式G(x)为11001)。

7、字符A的ASCII码为41,采用7位数据来表示字符A,分别对它进行奇校验、偶校验时,求其校验位。

指出单词YES的3个字符的偶校验位。

8、要纠正一个ASCII码7位数据中的单比特错误,至少需要几个冗余位?简述采用海明码对ASCII字符单位出错的纠错过程。

第三章1、控制网络常见的拓扑结构形式有哪些?总线形拓扑用于数据传输有哪些特点?2、什么是载波监听多路访问/冲突检测的介质访问控制方式?在现场总线系统中采用这种介质访问控制方式会存在什么问题?3、什么是令牌访问?什么是令牌环?什么是令牌总线?4、什么是实令牌?什么是虚令牌?5、ISO/OSI通信参考模型具有哪7层?哪种总线采用了完整的7层模型?哪种总线只具有物理层和数据链路层?6、网桥、路由器、网关各属于工作在哪个层次的网络连接设备?第六章1、PROFIBUS现场总线协议结构中包含哪几部分协议?简述各自的应用场合及特点。

现场总线复习资料

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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。

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0、现场总线四个发展阶段20世纪50年代以前是模拟仪表控制系统;60年代直接数字控制系统;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。

DCS分布式控制系统包括三部分:分散过程控制装置部分,操作管理装置部分,通信系统部分现场总线(Fieldbus)定义: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。

FCS(现场总线控制系统)比DCS(分布式控制系统)优点: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降低系统工程成本常用现场总线名称基金会现场总线FF、Lonworks、PROFIBUS、CAN、Modbus、RS485、RS232、HART各总线结构的区别基金会现场总线FF。

它以ISO/OSI开放系统互连模型为基础,取其物理层、数据链路层、应用层为FF通信模型的相应层次,并在应用层上增加了用户层。

速率分低速H1和高速H2两种通信速率。

H1的传输速率为31.25kbps,通信距离可达1900mH2的传输速率可为1Mbps 和2.5Mbps两种,通信距离分别为750m和500m。

介质:双绞线、光缆、无线发射支持本质安全防爆环境和总线供电LonWorks采用了ISO/OSI模型的全部七层通讯协议,采用了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。

通信速率从300bps至 1.5Mbps,直接通信距离2700mLonWorks技术所采用的LonTalk协议被封装在称之为Neuron的神经元芯片中而得以实现。

集成芯片中有3个8位CPU,第一个用于完成开放互连模型中第1和第2层的功能,称为媒体访问控制处理器,实现介质访问的控制与处理;第二个用于完成第3~6层的功能,称为网络处理器,进行网络变量的寻址、处理、背景诊断、路径选择、软件计时、网络管理,并负责网络通信控制,收发数据包等。

第三个是应用处理器,执行操作系统服务与用户代码。

介质:双绞线、同轴电缆、光纤、射频、红外线、电力线支持本质安全防爆环境PROFIBUSDP型用于分散外设间的高速数据传输,适合于加工自动化领域的应用。

FMS意为现场信息规范,PROFIBUS-FMS适用于纺织、楼宇自动化、可编程控制器、低压开关等。

PA型则是用于过程自动化的总线类型。

采用了OSI模型的物理层、数据链路层。

FMS还采用了应用层。

速率为9.6kbps~12Mbps,最大传输距离在12Mbps时为100m,1.5Mbps时为400m,可用中继器延长至10km介质:双绞线、光缆支持本质安全防爆环境和总线供电现场总线技术特点:系统的开放性、互可操作性与互用性、现场设备的智能化与功能自治性、系统结构的高度分散性、对现场环境的适应性现场总线优点:节省硬件数量和投资、节省安装费用、节省维护开销、用户具有高度的系统集成主动权、提高系统准确性与可靠性、设计简单,易于重构。

全数字化具有强大的故障诊断功能、精度高、抗干扰性强现场总线和企业网络之间的关系应用领域楼宇自动化、家庭自动化、智能通信产品、汽车工业、继电保护和电力监控、物流制药、包装、石油化工、钢铁冶金、机器人等1、Profibus总线解决多节点报文冲突方法主站间的令牌方式,主站与从站的主从方式解决了多节点报文的冲突总线最大速率,最远距离传输速率为9.6kbps~12Mbps,最大传输距离在12Mbps时为100m,1.5Mbps时为400m,可用中继器延长至10kmDP、PA、FMS各自特点DP:用于分散外设间的高速数据传输,工厂自动化,快速,即插即用,高效成本低,适合于加工自动化领域的应用。

FMS:通用性自动化,大范围应用,多主通信,适用于纺织、楼宇自动化、可编程控制器、低压开关等。

PA:过程自动化,标准的本质安全的传输技术,用于对安全性要求高的场合。

GSD文件、内容、作用GSD文件:PROFIBUS设备具有不同性能特征,I/O信号数量、诊断信息、总线参数等,为方便使用,这些特性均在电子数据单中说明,就是GSD文件。

内容:总体说明、DP主设备相关规格、从设备的相关规格。

作用:将通信扩大到操作人员控制一级,基于GSD的组态工具可将不同厂商身残的设备集成在一个总线系统中。

设备类型DP:DP-1类主设备(DPM1):中央控制器,与分散的I/O设备(DP-从)交换数据,允许若干个DPM1。

典型设备:PLC,PC,VMEDP-2类主设备(DPM2):组态、件事或工程工具,用来设定网络或参数/监视DP-从设备。

DP-从设备:直接连接I/O信号的外围设备。

典型设备:输入、输出、驱动器、阀主从数据传输的阶段PROFIBUS总线存取协议包括主站之间的令牌传递方式和主站与从站之间的主从方式PROFIBUS提供以下三种类型:DP和FMS 的RS485传输;PA 的IEC1158—2 传输;光纤(FO)。

DP:DPM1和DP-从数据传送三个阶段:参数设定、组态配置,数据交换ID号(从哪里得到,有什么用)简单协议芯片简单芯片支持简单从站(不需要cpu)的方法Type0-type4不同组合把A-E配置成输入/输出三个类型协议芯片 spc3 spc4 scp2电文结构令牌信息SD4 DA SA FDL状态请求电文SD1 DA SA FC FCS ED数据电文SD2 LE LEr SD2 DA SA FC DSAP SSAP DU FCS EDDP行规NC/RC行规(数控/机器人控制),编码器行规,变速传动行规,操作员控制和过程监视行规(HMI,人机界面)转换桥信息循环时间(一个8位2进制数=11个位时间)Tmc=(33+5+11+198+输入字节数*11+输出字节数*11)*从站数= TBit= s波特率1.5m时,*0.66微秒 12m时0.083微秒DP功能:DP主站和DP从站间的循环用户数据传、各DP从站的动态激活和撤消、DP从站组态的检查、强大的诊断功能,三级诊断信息、输入或输出的同步、通过总线给DP从站赋予地址、通过总线对DP主站(DPM1)进行配置、每DP从站最大为246字节的输入和输出数据运行模式:运行(输入输出数据循环传送)、清除(DPM1读从站数据,使输出保持为故障)、停止(只进行主站间传送,主从之间停止传送)DP的诊断功能(对故障进行快速定位,诊断信息在总体上传输、由主站收集),分为三类:本站诊断操作、模块诊断操作、通道诊断操作DP系统配置:单主站(实现了最短总线循环时间)或多主站系统,配置的描述包括:站点数目、站点地址、输入输出格式、诊断信息格式、使用的总体参数单主站:1个DPM1,1-125个DP-从,DPM2可选多主站:任何一个主站可读取DP从站的输入输出映像,但只有一个主站(系统配置时指定的DPM1)可对从站写入输出数据。

多个DPM1/2,1-124个DP-从,同一总线最多126个设备。

2、lonworksISO/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。

技术特点对OSI的七层协议的支持,是直接面向对象的网络协议。

具体实现采用网络变量形式。

使用的开放式通信协议LonTalk为设备之间交换控制状态信息建立了一个通用的标准,使孤立系统形成网络控制系统性能特点拥有三个处理单元的神经元芯片:一个用于链路层的控制,一个用于网络层的控制,另一个用于用户的应用程序,还包含11个I/O口,这样在一个神经元芯片上就能完成网络和控制的功能;支持多种通信介质(双绞线、电力线、电源线、光纤、无线、红外等)和它们的互连;LonTalk是LON总线的通信协议,支持七层网络协议,提供了一个固化在神经元芯片的网络操作系统;提供给使用者一个完整的开发平台,这包含现场调试工具LonBuilder、协议分析、网络开发语言Neuron C等;支持面向对象的编程(网络变量NV),很容易实现网络的互操作。

网络变量网络变量使节点之间的数据传递只是通过各个网络变量的互相连接便可完成。

又由于硬件芯片的支持,实现了实时性和接口的直观、简洁的现场总线的应用要求。

神经元芯片作用神经元芯片是LonWorks技术的核心,它不仅是LON总线的通信处理器,同时也可作为采集和控制的通用处理器,Lonworks技术中所有关于网络的操作实际上都是通过它来完成的神经元芯片2大系列主要区别神经元芯片主要包含MC143150和MC143120两大系列。

MC143150支持外部存储器,适合更为复杂的应用;而MC143120则不支持外部存储器,它本身带有ROM。

Service PinService Pin是神经元芯片里的一个非常重要的管脚,在节点的配置、安装和维护的时候都需要使用该管脚。

该管脚既能输入也能输出。

网络安装可通过Service Pin按钮或手动的方式设定设备的地址,然后将网络变量互连起来,并可以设置报文四种方式:非应答UNACKD、非应答重复发送UNACKD_RPT、应答ACKD和请求/响应REQUEST。

网络管理3个部分:网络安装、网络维护(动态分配网络地址方式)、网络监控I/O引脚能配置成几大类(并行、串行)I/O对象、并行I/O对象、串行I/O对象、定时/技术器输入对象、定时/计数器输出对象神经元芯片的11个I/O有34种预编程设置路由器路由器在LonWorks技术中是一个主要的部分,使LON总线突破传统的现场总线的限制,不受通信介质、通信距离、通信速率的限制。

支持从简单到复杂的网络的连接。

包括以下几种:中继器、桥接器、路由器。

路由器作用:扩展通道的容量、连接不同的通信介质、提高LON总线可靠性、全面提高网络性能Lonworks产品(lonpoint)SMX标准组件收发器、LonWorks控制模块、LonWorks收发器、Lonworks路由器、网络接口及网关、LonPoint模块、Internet连接设备等开发软件1、LonBuilder。

LonWorks技术中最主要的一个开发工具,它分为节点开发器、网络管理器、协议分析器和报文统计器、例子程序和开发板。

2、NodeBuilder。

只能完成节点开发的功能而不具备网络的功能,只有一个在线仿真器。

3、LonManage。

主要由一系列的软件开发包和接口卡组成,包括:LonManager DDE ,LonManager Profile和LonMaker,LonManager协议分析仪。

4、硬件接口卡。

它主要完成主机和神经元芯片进行数据转换。

5、LNS提供的网络服务,可以保证从不同网络服务器上提供的网络管理工具可以一起执行网络安装、网络维护、网络监测;而众多的客户则可以同时申请这些服务器所提供的网络功能。

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