现场总线课后答案

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.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(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。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(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(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(data 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 layer)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？