现场总线作业打印

传统DCS与FCS在现场布线方面有什么区别?

1、DCS显示、操作、管理集中；控制、负载、危险分散；自封闭、信息孤岛；FCS开放，全分布式的控制系统。FCS取消了控制站，DCS控制依赖控制站。

2、现场总线多块仪表共用一块安全栅，DCS每块仪表均配一块安全栅。

3、FCS控制在现场中完成，DCS控制在控制站中完成。

4、FCS信息是双向的；DCS信息是单向的。

什么是完整的现场总线定义？

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。

现场总线有哪些特点？

结构特点：1、设备之间采用网络式连接是其在结构上最显著的特征之一。

2、现场总线中，由于设备增强了数字计算能力，有条件将各种控制计算功能模块、输入输出功能模块置入到现场设备之中。借住现场设备所具备的通信能力，直接在现场完成测量变送仪表与阀门等执行机构之间的信息传送，实现了彻底分散在现场的全分布式控制。

技术特点：1系统的开放性；2互可操作性；3通信的实时性和确定性；4现场设备的智能与功能自治性，智能体现在现场设备的数字计算与数字通信能力；5对现场环境的适应性.

现场总线有哪些优点？

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用户具有系统集成主动权；5提高系统的准确性和可靠性；6更少的设计，简化图纸；7简化控制系统的工程实施；8减少导线、端子排、机柜、分线盒、桥架；9简化接线；10组态简单；11可查看的信息增加；12完整的诊断信息；13可在线校验，量程调整，调零；14减少停机时间，降低费用；15系统具有开放性。

IEC规定的国际现场总线标准主要包括哪些现场总线？

1：IEC 61158技术规范；2:Control Net现场总线；3:Profibus 现场总线；4：P-net 现场总线；5：FF HSE；6：Swift Net现场总线；7：World FIP现场总线；8：Interbus 现场总线。

画出通信系统的组成，并对系统各个组成部分功能进行简单介绍。

硬件由数据信息的发送设备、接收设备、传输介质组成。软件由数据信息形成的通信报文和通信协议组成。

发送设备：具有通信信号发送电路的设备。也称为发送器。

接收设备：具有通信信号接收电路的设备。也称为接收器。

传输介质：指在两点或多点间连接收发双方的物理通路，是发送设备与接收设备之间信号传递所经过的媒介，

报文：一般把需要传送的信息，包括文本、命令、参数值、图片声音等称为报文。

通信协议：通信设备之间用于控制数据通信与理解数据通信意义的一组现则。协议的关键是语法、语义和时序。

可靠性指标的概念？信道带宽、介质带宽、信道容量和信噪比的概念？信噪比对信道容量的影响？

可靠性指标：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。

信道带宽：指信道容许通过的物理信号的频率范围，即容许通过的信号的最高与最低频率差。

介质带宽：指该传输介质所能通过的物理信号的频率范围。

信道容量：指信道在单位时间内可能传送的最大比特数。

信噪比：指信号功率S与噪声功率N的比值。单位分贝

信噪比对信道容量的影响：1增加带宽可以提高信道容量。但噪声功率N=Wn0（n0是噪声的单边功率谱密度）随W增大，N增大会导致信噪比下降。2在信道容量一定时，带宽与信噪比可以相互弥补。即提高信道带宽可使更低信噪比的信号通过，而传输信噪比比较高的信号，可适当放宽对信道带宽的要求。

信号的传输模式有哪三种？各自的定义和特点是什么？

信号的传输模式有基带传输、载波传输、宽带传输。

基带传输：指在基本不改变数据信号频率的情况下，直接按基带信号进行传输。大部分计算机局域网，包括控制局域网都采用基带传输，信号传输按数据位流的基本形式，整个系统不用调制解调器。

载波传输：按幅值键控，品移键控、相移键控等不同方式，依照要承载的数据改变载波信号的幅值、频率、相位，形成调制信号，载波信号承载数据后的信号传输过程称为载波传输。

宽带传输：指在同一介质上可传输多个频带的信号。宽带传输速度快，能提供多条良好的通信路径。常用的差错校正有哪两种？答：自动重传和前向差错纠正。自动重传：当系统检测到一个错误时，接收端自动地请求发送方重新发送传输该数据帧，用重新传输的数据代替出错的数据。前向差错纠正：在接收端检测和纠正错误，不需要请求发送端重发。将一些额外的位按规定加入到通信序列中。这些额外的位按照某种方式编码，接收端通过检测这些额外的位，发现是否出错、哪位出错、并纠正。

五、差错检测中常用的冗余校验方法有哪几种？并对每种方法进行简单解释。

(1)奇偶校验。编码规则：在原信息后附加一位校验位(垂直校验)，或在原信息后附加一行校验行(水平校验)，使得整个码字或码组中的代码“1”的个数成为偶数或奇数。“1”的个数为偶数的称为“偶数校验”;“1”的个数为奇数的称为“奇数校验”。（2）求和校验在发送端将数据分为k段，每段均为等长的n比特。将分段1与分段2做求和操作，再逐一与分段3至k段做求和操作，得到长度为n比特的求和结果。将该结果取反后作为校验和放在数据块后面，与数据块一起发送到接收端。在接收端对接收到的、包括校验和在内的所有k+1段数据求和，如果结果为零，就认为传输过程没有错误，所传数据正确。如果结果不为零，则表明发生了错误。（3）纵向冗余校验LRC纵向冗余校验（Longitudianl Redundancy Check)按预定的数量将多个单位数据域组成一个数据块。首先每个单位数据域各自采用奇偶校验，得到各单位数据域的冗余校验位。再将各单位数据域的对应位分别作奇偶校验，如对所有单位数据域的第1位作奇偶校验，对所有单位数据域的第2位作奇偶校验，如此等等。并将所有位置奇偶校验校验得到的冗余校验位组成一个新的数据单元，附加在数据块的最后发送出去。（4）循环冗余校验（cyclic redundancy check,CRC)。对传输序列进行一次规定的除法操作，将除法操作的余数附加在传输信息的后边。在接收端，也对收到的数据做相同的除法。如果接收端除法得到的结果其余数不是零，就表明发生了错误。

待校验数据为101011。CRC多项式为G(x)=x3+x2+1;写出循环冗余码计算和校验过程。

解：待校验数据为110011（6比特）/生成多相式为比特序列为：1101（4比特，k=3）/将待校验数据比特序列乘以23，则产生的乘积为110011000/将乘积用生成多项式比特序列去除，按模二算法应得到余数为：001/将余数比特序列加到乘积中:001+110011000=110011001

如果在数据传输中没有错误,那么接收端收到的带有CRC校验码的接收数据比特序列一定能被相同的多项式整除,如不能被整除则表明有错误。

3-1：控制网络常见的拓扑结构形式有哪些？总线拓扑结构用于数据线传输有哪些特点？

答：控制网络常见的拓扑结构有环形、星形、总线形和树形。

总线上一个节点发送数据，所有其他节点都能接收。总线拓扑易于安装，比其他更节约电缆。需要有某种介质存取访问控制方式，来确定总线的下一个占有者，也就是下一个时刻可以向总线发送的报文的节点。

3-2：什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存在什么问题？答：即载波监听多路访问/冲突检测方法是一种争用型的介质访问控制协议。是一种分布式介质访问控制协议，网中的各个站（节点）都能独立地决定数据帧的发送与接收。每个站在发送数据帧之前，首先要进行载波监听，只有介质空闲时，才允许发送帧。这时，如果两个以上的站同时监听到介质空闲并发送帧，则会产生冲突现象，这使发送的帧都成为无效帧，发送随即宣告失败。每个站必须有能力随时检测冲突是否发生，一旦发生冲突，则应停止发送，以免介质带宽因传送无效帧而被白白浪费，然后随机延时一段时间后，再重新争用介质，重发送帧。CSMA/CD协议简单、可靠，其网络系统被广泛使用。发生冲突时。有什么会白白浪费网络通信资源。

3-3：什么是令牌访问？什么是令牌环？为什么是令牌总线？

答：令牌访问就是按一定的顺序在各站点间传递令牌，得到令牌的节点才有发起通信的权利，从而避免了几个节点同时发起通信而产生的冲突。令牌环是环形局域网采用的一种访问控制方式。令牌在网络环路上不断地传送，只有拥有此令牌的站点，才有权向环路上发送报文，而其他站点仅允许接收报文。一个节点在发送完毕以后，便将令牌交给网上下一个站点。如果该站点没有报文需要发送，便把令牌顺次传给下一个站点。

令牌总线也被称作令牌的控制帧来调整对总线的访问控制权。

3-4：什么是实令牌？什么是虚令牌？

答：虚令牌是指不存在专门的令牌帧，而在普通数据帧中隐含着令牌的情况。

实令牌是指在网络传递的数据帧中有一种专门起令牌作用的令牌帧。