现场总线复习题及答案

第一章
1、DCS的基本概念和主要特点？
以系统最优化为目标，以计算机为核心并与数据通信技术、控制技术、显示技术、人机接口技术、I/O接口等技术相结合——用于过程控制和生产管理的工控主流控制系统。

特点：
1.分散控制，集中管理；应用灵活；自治和协调性；
2.可靠性高: 便于维修与更新，平均无故障时间可达100年；
3.速度快，控制更加灵活方便，国内外都有成型的产品。

4.系统的系统软件配置的是实时多任务的操作系统，控制软件非常丰富，技术先进、
功能完备、应用灵活、操作方便。

2、什么是现场总线？
应用于现场仪表与控制系统和控制室自动化系统之间的一种全分散、全数字化、双向、互联、多站的信息通信链路，实现相互操作以及数据共享。

3、DCS和FCS的主要区别？
现场总线作为工业数据通信网络的基础，沟通了生产过程现场级控制设备之间及其更高控制管理层之间的联系。

现场总线技术以智能传感、控制、计算机、数据通信作为主要内容，不仅是一个基层网络，而且还是一种开放式、新型全分布式的控制系统总线式结构：一对传输线（总线）挂接多台现场设备，双向传输多个数字信号。

开放互操作性：现场总线采用统一的协议标准，是开放式的互联网络，对用户是透明的。

可靠性高：采用数字信号传输数据，提高了数据的精度和抗干扰性。

将控制功能放到现场设备中，使危险分散，系统的可靠性提高。

彻底的分散控制：控制功能下放到作为网络节点的现场智能仪表和设备中。

信息综合、组态灵活。

第二章
1、DCS的四层结构的名称和功能？
1．现场级（层）对应现场网络（Field Network）
此层有现场各类测控装置（设备），如各类传感器、变送器、执行器等。

它们能够完成对生产装置（过程）的信号转换、检测和控制量的输出等。

现场控制站（过程控制计算机）通过现场网络直接与这级（层）设备连接。

2．过程控制级、对应控制网络（Control Network）
此层有现场控制站（包括各种控制器、智能调节器）和现场数据采集站等。

它们通过控制网直接与现场各类装置(如变送器、执行机构)相连，完成对所连接的各类装置实施监测和控制。

同时，它们还能与上面的监控层计算机相连，接收上层的管理信息，并向上传递现场装置的特性数据和采集到的实时数据。

3．操作监控级、对应监控网络（Supervision Network）
此层有操作员工作站、工程师工作站和计算站等。

它们能对现场设备进行检测和故障诊断，能综合各个过程控制站的所有信息，对全系统进行集中监视和操作；能进行组态、参数修改和优化过程处理等工作。

并能根据状态信息判断计算机系统硬件和软件的性能（状态），异常时实施报警、给出诊断报告等措施。

4．信息管理级、对应管理网络（Management Network）
此层有生产管理和经营管理计算机。

实现全厂设备性能监视、运行优化、负荷分配和日常运行管理等功能。

主要承担全厂的管理决策、计划管理、行政管理等任务，即为厂长和各管理部门服务。

2、DCS为什么要采用冗余化结构及其常用的冗余方式？
提高可靠性，减少经济损失和人员设备损失，便于维修。

1）同步运转方式
2）待机运转方式
3）后退运转方式
4）多级操作方式
5、操作员站和工程师站的相同点和不同点？
操作员工作站（Operator Working Station，OWS）是操作运行人员与控制系统交换信息的人机接口。

一般是由一台具有较强图形处理功能的微型计算机，以及相应的外部设备组成。

它配有CRT或LED（Light Emitting Diode）显示器、大屏幕显示装置、打印机、拷贝机、键盘、鼠标等。

工程师工作站（Engineering Work Station，EWS）是由PC机配置一定数量的外部设备所组成，如CRT（或LED）显示器、键盘、鼠标、打印机和绘图机等。

自动化专业的技术人员通过键盘可以进行各种组态（系统组态、硬件组态和软件组态），包括对各种设计文件进行归类和管理。

6、DCS控制站中主控制卡的结构图？
功能模件（主控卡）是现场控制单元的核心模件，是I/O模件的上一级智能化模件。

结构如下图所示．
7、DCS控制站中I/O卡件的种类？
1）模拟量输入（AI）模件
2）模拟量输出（AO）模件
3）开关量输入（SI）模件
4）开关量输出（SO）模件
5）脉冲量输入（PI）模件
第三章
2、典型传输介质的种类？
有线传输介质：双绞线、电缆、电力线、光缆等；；
无线传输介质：如电磁波、红外线；
4、广义通信系统模型？
•信源为待传输数据的产生者
••信宿为数据的使用者（用户）
••发送器将数据信息变换为适合于信道上传输的信号
••接收器从信道上接收信号并在信宿处变换为数据信息
••信道指发送器与接收器之间用于传输信号的物理介质
••噪声：通信中干扰信号传输、妨碍信号正确接收和理解的因素
8、串行传输和并行传输的区别？
串行传输：要传输的数据编成数据流，在一条串行信道上进行传输，一次只传输一位二进制数，接收方再把数据流转换成数据。

串行传输优点只占用一条信道，易于实现，运用广泛。

并行传输：数据以组为单位在各个并行信道上同时进行传输。

1、串行传输（Serial Transmission）
–数据流以串行方式逐位地在一条信道上传输。

–每次只能发送一个数据位。

–发送方必须确定是先发送数据字节的高位还是低位。

同样，接收方也必须知道所收到字节的第一个数据位应该处于什么位置。

–串行传输具有易于实现，在长距离连接中可靠性高等优点，适合远距离的数据通信。

2、并行传输（Parallel Transmission）
–数据以成组的方式在两条以上的并行通道上同时传输。

–可同时传输一组数据位，每个数据位使用单独的一条导线
•如用8条导线并行传输一个字节的8个数据位，另外用一条“选通线通知接收者接收该字节，接收方可对并行通道上各条导线的据位信号并行取样
•采用并行传输传输字符时，便于收发双方的字符同步
•串行传输中将数据按规定的顺序逐位传输；并行传输将数据组成字符或字节后同组传输•典型应用：计算机的串口与并口
9、差错控制中，常用检错方法？
奇偶校验、汉明校验、循环冗余校验；回送、冗余、求和校验
10、海明码的编码规则
发送端
–根据要传输的数据单元的长度，确定冗余位的个数；
–确定各冗余位在数据单元中的位置；
–计算出各冗余校验位的值
–排列成包含冗余校验位的数据序列，按此序列发送
接收端
–按与发送方相同的方法，计算出接收数据的冗余校验位，排列成包含冗余校验位的数据序列
–将按计算结果排列出的数据序列与接收到的数据序列比较，判断传输过程是否有错。

是哪一位出错，并将出错位取反，以纠正该错误。

1、CAN总线通信特点
1.支持多种通信介质
2.短帧传送结构
3.依据优先权的多主站访问方式
4.基于优先权的无破坏性仲裁技术
5.借助接收滤波的多地址帧传送
6.较强的错误控制及错误重发功能
7.CAN 总线多负载能力
2、CAN总线协议模型
参照ISO/OSI标准模型，CAN分为数据链路层和物理层。

而数据链路层又包括逻辑链路控制子层和媒体访问控制子层。

CAN的通信参考模型及各层功能如图所示。

3、CAN双绞线传输网络结构图
5、CAN 总线数据传递原理？及其传递流程图？
1、PROFIBUS总线的分类和特点
PROFIBUS-DP（工厂自动化，快速即插即用、高效、低成本）、PROFIBUS-FMS（通用性自动化，通用大范围、多主通信）和PROFIBUS-PA（过程自动化，面向过程、总线供电、本质安全）
3、PROFIBUS-DP的传输特点
通常情况下采用标准的RS 485传输技术，在长距离或强电磁干扰环境下，可采用光纤传输技术，波特率从9.6Kbit/s到12Mbit/s。

各主站之间令牌传送，主站与从站间为主-从传送，总线上最多站点（主、从设备）数为126；可实现总线网或环网。

通信距离：在1.5 Mbit/s 的通信速率下，通过中继器PROFIBUS-DP总线通信距离可以达到200m。

无通信速率要求下，最远可延长到90km。