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

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）。

& 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）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）。

18. PROFIBUS总线存取协议方式包括主站间的（令牌传递方式）和主站与从站间的（主从方式）。

19. LonWorks控制网络主要包括（LonWorks现场控制节点）、（通信介质）和（通信协议）三大部分。

20. CAN总线中故障状态有3种，分别是（活动出错）、（认可出错）和（总线关闭）。

二、简答题

1 •什么是现场总线？现场总线相对于DCS具有哪些优越性？

参考答案：IEC对现场总线的定义：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行双向、串行、多节点数字通信的技术。

现场总线相对于DCS具有如下优越性：

（1）现场总线实现全数字通信。

（2 ）现场总线实现彻底的全分散式控制。

（3）现场总线实现不同厂商产品互连、互操作。

（4）现场总线增强系统的可靠性、可维护性。

（5）现场总线降低系统工程成本。

2. PROFIBUS^站的实现方案有哪些？

参考答案：PROFIBUS^站的实现方案有：

PLC做PROFIBUS勺一类主站；

PC+网卡做PROFIBUS勺一类主站；

自主开发PROFIBUS勺主站；

PLC中插入（第三方的）PROFIBUS通信模块。

3 .简述Lo nWorks通信协议-------- Lon Talk的特点。

答：LonTalk协议具有如下特点：

（1 ）发送的报文都是短数据（通常为几个到几十个字节）；

（2）通信带宽不高（几Kbps到2Mbps）；

（3）网络上的节点通常是低成本、低维护量的单片机；

（4）支持多种通信介质和不同规模的网络；

（5）支持可靠通信，包括防范未经授权使用系统；

（6 ）支持混合介质和不同通信速度构成的网络；

（7）允许节点间的任意连通；

（8）提供对节点透明的接口；

（9）为产品的互操作性提供有效机制，使不同制造商的产品共享标准物理量的信息。

4. 什么是总线冲突？什么是总线仲裁？

参考答案：若同一时刻有多个工作站向传输线路发送信息，则这些信息会在传输线上相互混淆而遭破坏，这一现象称为“冲突”。

总线仲裁是指对总线冲突的处理过程，根据某种裁决规则来确定下一时刻具有总线

占有权的设备。

5. 控制网络与上层网络的连接方式有哪些？

答：一般有三种：一是采用专用网关；二是将现场总线网卡和以太网卡都置入工业

PC的PCI插槽内，由PC内完成数据交换；三是将WEB服务器直接置入PLC或现场控制设备内，借助WEB服务器来完成数据交换。

6. CAN的数据链路层中分哪两个子层？它们的主要功能是什么？

答：CAN的数据链路层中分逻辑链路控制子层LLC和媒体访问控制子层MAC。

LLC子层的主要功能是：为数据传送和远程数据请求提供服务，确认由LLC 子层接收的报文实际已接收，并为恢复管理和通知超载提供信息。

MAC子层的主要功能是：传送规则，亦即控制帧结构、执行仲裁、错误检测、出错标定和故障界定。

7. PROFIBUS总线分为哪三个版本？各自的特点是什么？答：PROFIBU总、线分为Profibus-PA、Profibus-DP 和Profibus-FMS 三个版本。

（1） Profibus-PA :专门为过程自动化设计，标准的本质安全的传输技术，实现了

IEC1158-2中规定的通信规程。用于对安全性要求高的场合及由总线供电的站点。

（2） Profibus-DP :经过优化的高速、廉价的通信连接，专为自动控制系统和设备级分散I/O之间通信设计，使用PROFIBUS-DP模块可取代价格昂贵的24V或0〜20mA并行信号。用于分布式控制系统的高速数据传输。

（3） Profibus-FMS解决车间级通用性通信任务，提供大量的通信服务，完成中等传输速度的循环和非循环通信任务，用于一般自动化控制。

& CAN报文帧划分哪4种类型？

答：CAN报文帧划分为数据帧，远程帧，出错帧和超载帧。

数据帧用于从发送器到接收器之间传送所携带的数据；远程帧用于请求其他节点为他发送具有规定标识符的数据帧；出错帧由检测出总线错误的节点发出，用于向总线通知出现了错误；超载帧由出现超载的接收器发出，用于在当前和后续的数据帧之间增加附加迟延，以推迟接收下一个数据帧。

三、问答题

1. 网络变量与显示报文的区别是什么？

答：每一种类型的网络变量的数据长度都是固定的，任何一种类型的网络变量的长度不能超过31B ;而显示报文恰恰相反，它的数据长度是可变的。相同的报文码在一个应用中可能只包含1B 的数据，而在另一个应用包含25B的数据。在显示

报文中，数据的最大长度为228B。因此，在数据量较大的应用中，使用显示报文比使用网络变量更有效。所谓显示报文是一个接结构变量，该结构分为输出显示报文、

输入显示报文、响应输出报文和响应输入报文。

在显示报文中提供对通信目的/源地址、优先级、认证等方式的直接操作。所有对显示报文的操作都是通过对运行库的调用来实现的。

2. 简述OSI参考模型中各层的功能。

参考答案：

物理层：位于网络模型的最低层，它通过传输介质将各站点连接起来，组成物理通路，以便数据流通过。

数据链路层：作用是进行差错检测和流量控制，实现二进制数据流的传输。

网络层：负责路由选择和拥塞控制，并使不同种网络实现互联。

传输层：提供一个通道，实现点到点的可靠数据传输。

会话层：为不同计算机上的用户建立会话关系，并管理数据的交换。表示层：实现不同数据格式的编码之间的转换，以及数据的压缩、加密、解密等。