现场总线(重点)

一章
1、现场总线：应用在生产现场，在测量控制设备之间实现双向串行多节点数字通信的技术。

2、现场总线技术特点：系统的开放性、互可操作性、通信的实时性和确定性、现场设备的智能与功能自治性、对现场环境的适应性。

3、现场总线的优越性：节省硬件数量与投资、节省安装费用、节省维护开销、用户具有系统集成主动权、提高系统的准确性与可靠性。

4、企业网络系统按功能结构划分为：企业资源规划层ERP、制造执行层MES、现场控制层FCS。

二章
1、总线协议：总线上的设备如何使用总线的一套规划。

2、总线主设备：有能力在总线上发起通信的设备。

3、总线仲裁：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。

有集中仲裁和分布式仲裁两种。

4、数据通信系统中，无线传输媒体：电磁波、红外线。

有线媒体：双绞线、电缆、电力线、光缆。

5、工业数据通信中常用数据传输速率9600b/s、31.25kb/s、500kb/s、1mb/s、2.5mb/s、10mb/s、100mb/s。

6、误码率pe：数字通信中二进制码元出现传输出错的概率。

用处：
7、增加带宽w并不能无限制地是信道容量增大。

8、模拟数据编码：采用模拟信号的不同幅度、不同频率、不同相位来表达数据的0、1状态。

数字数据编码：用低电平的矩形脉冲信号来表达数据的0、1状态。

9、模拟数据编码的三种编码方法：幅值键控ASK、频移键控FSK、相移键控PSK。

10、曼彻斯特编码定义：数据通信中最常用的一种基带信号编码。

好处：在一个位时间内，其中间点总有一次信号电平的变化，这一信号电平的变化可用来作为节点间的同步信息，无需另外传送同步信息。

11、串行传输：数据流以串行方式逐位地在一条信道上传输。

并行传输：将数据以成组的方式在两条以上的并行通道上传输。

12、同步传输和异步传输是指通信处理中使用时钟信号的不同方式。

13、同步原因：接收方为了能正确恢复位串序列，必须能正确区分出信号中的每一位，区分出每个字符的起始与结束位置，区分出报文帧的起始与结束位置。

同步方法：位同步、字符同步、帧同步。

14、冗余校验：在基本数据信息的基础上加上附加位，在接收端通过这些附加位的数据特征，校验判断是否发生了传输错误。

15、冗余校验方法：奇偶校验、求和校验、丛向冗余校验LRC、循环冗余校验。

16、最常用的两种传输差错校正方法是自动重传和前向差错校正。

三章
1、网络拓扑：星形、总线、树形。

P47（可能大题）p39未总结
2、在控制网络中，这种用于解决介质争用冲突的方法称为传输介质的访问控制方式，也被称为总线竟用或总线仲裁技术。

3、网络传输介质的访问控制方式：载波监听多路访问/冲突检测、令牌、时分复用。

4、OSI参考模型共7层：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用
层。

1~3层为底层功能，即通信传送功能。

4~7层为高功能层，即通信处理功能。

5、p53（可能大题）6~ 常见的网络互联设备：中继器、网桥、路由器、网关。

6、中继器：属于物理层的网络互连设备，作用是延长电缆或光缆的传输距离，也可用于增加网段上挂接的节点数量。

7、网桥：作用在物理层和数据链路层的存储转发设备，在两个相同类型的网段之间进行帧中继，在局域网之间存储或转发数据帧。

8、路由器：工作在物理层、数据链路层和网络层，它比中继器和网桥更复杂一点，并包含有软件。

9、网关：又称网间协议变换器，用以实现不同通信协议的网络之间的互联。

四章
1、2.0A给出了can报文标准格式，而2.0B给出了标准和扩展的两种格式。

2、can分为数据链路层和物理层。

而数据链路层又包活逻辑链路控制子层和媒体访问控制子层。

3、Can总线上的信号电平是总线传输介质两条线之间的差分电压。

4、隐形状态：两线间差分电压近似为0，显性状态时：为2~3V。

5、终端电阻阻值为120Ω，图p64
6、根据can报文帧的不同用途，分为：数据帧、远程帧、出错帧、超载帧。

图P68
7、SJA1000CAN通信控制器是Philips公司的。

图P91
8、采用事件触发的目的：避免访问等待时间的随机性，保证通信的确定性。

图P99
10、SAE J1939就是基于can的汽车控制网络的标准。

它采用can2.0扩展帧格式。

五章
1、基金会现场总线FF是由现场基金会组织开发的，已列IEC61158标准，FF适合在流程工业的生产现场工作，能适应本质安全防爆的要求，还可通过通信总线为现场总线设备提供工作电源，在早期FF中设立了低速总线H1和高速H2，H1速率为31.25kb/s，98年开发速率为10/100mb/s的高速网段HSE代替H2.
2、FF的参考模型只具备ISO/OSI参考模型中的物理层、数据链路层、应用层。

不过它在应用层上增加了用户层。

3、通信栈：在相应软硬件开发过程中，往往又把除去最下端的物理层和最上端的用户层之后的中间部分作为一个整体，称为...
4、通信参考模型四层基础上，按要完成的功能分为：通信实体、系统管理内核、功能块应用进程。

他们之间通过虚拟通信关系VCR来沟通信息。

图p121
5、VCR类型：客户/服务器型、报告分发型、发布/预订接收型。

6、携带协议信息的数字信号以31.25khz的频率、峰~峰电压为0.75至1v的幅值加载到9至32v的直流供电电压上。

7、在网段的两个端点附近分别连接一个终端器，每个终端器由100欧电阻和一个1uf的电容串联组成。

8、H1的信号编码组成：协议报文编码、前导码、帧前定界码、帧结束码。

9、A型电缆为新安装系统中推荐使用的电缆
10、低速现场总线H1支持点对点连接、总线型、菊花链型、属性拓扑结构。

11、（简答）链路活动调度器LAS：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。

LAS 的功能如下:
(1)能认知新设备并将新设备加入到链路中去。

(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。

(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。

12、按照设备的通信能力，基金会现成总线把通信设备分三类：链路主设备、基本设备和网桥。

13、链路活动调度器竞争过程将选择具有最低节点地址的链路主设备成为LAS
14、网络管理代理的虚拟现场设备的通信实体由各层的协议和网络代理共同组成，通信栈是其中的部分。

15、FF的功能块位于FF通信模型的最高层---用户层
16、设备描述DD是FF为实现设备间的可互操作而提供的关键技术和重要工具。

17、设备描述的参数分层：一层是通用参数，即公共属性，二层是功能块参数，三层是转换块参数，四层是制造商专用参数。

H1网段每个总线段的两端各需要一个终端器，而且每一段只能有一个终端器。

18、在有本质安全防爆要求的危险场所，现场纵向网段还应该配有本质安全防爆栅
19、如果现场设备间距离较长，超出范围要求的1900m是，可采用中继器延长网段长度，最多可用4个中继器，达到9500m。

使用4个中继器网段中各种设备的个数可达156个
六章
1、PROFIBUS中主要包含有PROFIBUS-DP-----PROFIBUS-FMS----PROFIBUS-PA三个子集。

2、（简答）三个子集的特点：
--DP是专为自动控制系统与设备分散I/O之间的通信而设计的，用于分布式控制系统设备间的数据传输。

--FMS适用于承担车间级通用型数据通信，可提供通信量大的相关服务，完成中等传输速度的周期性和非周期性通信任务。

--PA是专为过程自动化而设计的，采用IEC1158-2中规定的通信规程，适用于安全性要求较高的本质安全应用，及需要总线供电的任务。

3、FMS、DP规程物理层用RS-485光纤，PA规程物理层用IEC-1158-2标准
4、PROFISUS适用于高速数据传输，速度在9.6kb/s~~12mb/s之间
5、--PA具有本质安全特点，速度固定为31.25kd/s
6、PROFIBUS参考模型共两层，第一层即物理层提供了用于传输的RS-485传输技术或光纤。

第二层即现场总线数据链路层FDL采用基于Token-Passing的主从分时轮询协议，完成总线访问控制和可靠的数据传输。

7、由于物理层的不同--PA和--DP网段间必须通过耦合器才能相连
8、PROFIBUS分主站和从站，主站：1类主站：PLC、PC等。

2类主站：编程器、操作员工作站、操作员接口
9、PROFIBUS主站间令牌传递方式，主站和从站间主从方式。

10、在RS-485 总线电缆上主要使用9针的D型接头
11、从站与1类主站间的非周期性数据通信称作MS1，从站与2类主站间的则为MS2
12、实现一个工控设备的PROFIBUS的通信有3种方案：采用单片机、采用专用的通信电路ASIC芯片、采用接口模块
13、链接器在DP网段被视为一个从站，而在其所在的PA网段上则被视为此PA网段的主站。

七章
1、FF中h1的高速网段HSE、PROFIBUS的上层网段PROFINET、Modbus/TCP、Ethernet/IP 等，都是人们心目中工业以太网的代表。

2、应对通信费确定性的缓解措施P233（大题或简答）
3、10BaseT-------(解释意思)
4、工业以太网中通常利用TCP/IP协议来发送非实时数据，而采用UDP/IP来发送实时数据
5、IP地址为一个32位的二进制数串，以每8位为一个字节，每个字节分别用十进制表示，取值范围0~255
6、IPv432位地址，IPv6128位
7、以便有实时通信要求的节点与没有实时通信要求的节点可以方便地共存于同一网络，实时以太网媒体访问控制在对标准CSMA/CD协议进行改进后形成的RT-CSMA/CD就是其中的一种。

8、电缆的插头连接器一般为RJ45，按照工业防护性能等级又分为IP20和IP67两种
9、Switch属于PROFINET的网络连接设备，通常称为交换机，Switch将快速以太网分成不会发生传输冲突的单个网段，并实现全双工传输，即在一个端口可以同时接受和发送数据。

因此避免了大量传输冲突
10、针对工业现场中具有不同功能的现场设备，PROFINET定义了2种数据交换方式，分散式IO设备和分散式自动化方式
11、PROFINET中的设备分成3类：IO Controler控制器、IO Supervisor监视器、IO设备
12、（简答）针对现场控制应用对象的不同，PROFINET有3种不同时间性能等级的通信：
（1）采用TCP/UDP/IP标准通信传输没有严格时间要求的数据，如对参数赋值和组态（2）采用软实时（SRT）方式传输有实时要求的过程数据，用于一般工厂自动化领域（3）采用等时同步实时（IRT）方式传输对时间要求特别严格的数据，如用于运动控制13、EtherNet/IP通信参考模型中CIP控制部分用来实现实时I/O通信，信息部分用来实现非实时的信息交换
八章
1、LonWorks是一个开放的控制网络平台，它的核心部分-------LonTalk通信协议
2、路由器的使用是LonWorks网络突破了传统现场总线在通信介质、通信距离、通信速率方面的限制
3、神经元芯片内部装有3个微处理器，MAC处理器，网络处理器和应用处理器
4、神经元通信端口可配置3种不同的接口模式：单端（可进入睡眠状态）、差分、专用模式
5、双绞线是使用最广泛的一种传输介质，对双绞线的支持主要有3类收发器，直接驱动、EIA-485和变压器耦合
6、路由器是中继器、桥接器、配置型路由器和学习型路由器的统称
7、LonTalk协议的网络地址有3层结构：域、子网、节点
8、每个神经元芯片有一个独一无二的48位Neuron ID地址
9、网络变量定义P311
十章
1、短程无线数据通信主要涉及IEEE802.11x无线局域网，IEEE802.15.1（蓝牙）和IEEE802.15.4（ZigBee）无线个域网等技术
2、蓝牙工作在2.4GHZ的频段
ZigBee数据传输速率为10~250kb/s，适用于低速率的数据传输应用，其通信传输理想连接距离为10~75m之间，ZigBee网络节点的能耗非常小，典型的峰值发射功率为1mw，其能耗小于wifi及蓝牙。