现场总线技术试卷B(答案)

淮海工学院

11-12学年第1学期现场总线与控制网技术试卷(B)半开卷题号一二三四五六七八九总分核分人分值30 30 40 100

一、填空题（本大题共11小题，每空1分，共30分）

1．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）

三层。

2．最常用的两种差错校正方法是（自动重传）和（前向差错纠错）。

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．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）。

8．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）。

9．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。

10．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。

11．在介绍过的交换技术中，通信之前需要事先建立连接的是( 线路交换)和（虚电路分组交换）。

二、简答题(本大题共5小题，每题6分，共30分)

1.什么是现场总线技术？其技术特点有哪些?（6分）

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。

技术特点有：系统的开放性；互操作性；通信的实时性与确定性；现场设备的智能与功能自治性；对现场环境的适应性。

2．CAN的数据链路层中分哪两个子层？它们的主要功能是什么？（6分）

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。

3．总线仲裁的定义是什么？

参考答案：总线仲裁是指对总线冲突的处理过程，根据某种仲裁规则来确定下一时刻具有总线占有权的设备。

4. PROFIBUS总线分为哪三个版本？各自的特点是什么？（6分）

答：PROFIBUS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。

5．CAN报文帧划分哪4种类型？（6分）

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

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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(本大题共4小题，每题10分，共40分)

1．什么是OSI参考模型？各层的主要功能是什么？（10分）

答：OSI模型基于国际标准化组织ISO的建议，各层使用国际标准化协议。可理解为当数据从一个站点到达另一个站点的工作分割成7种不同的任务，而且这些任务都是按层次来管理。这一模型被称作ISO/ OSI开放系统互联参考模型，因为它是关于如何把相互开放的系统连接起来的，所以常简称它为OSI模型。

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。

应用层：为端点用户提供服务，如文件传送、网络管理等、远程登录等。2．报文分组交换技术的分类哪两类？及各自特点是什么？（10分）

答：报文分组交换技术在实际应用中又分为两类：数据报方式与虚电路方式。

数据报方式的特点是：

（1）同一报文的不同报文分组可以由不同的传输路径通过通信网络。

（2）同一报文的不同报文分组到达目的节点时可能出现乱序、重复和丢失现象。

（3）每一个报文分组在传输过程中都必须带有目的地址和源地址。

（4）数据报方式报文传输延迟较大，适用于突发性通信，不适用于长报文、会话式通信。

虚电路方式的特点是：

（1）在每次报文发送之前，必须在发送方与接收方之间建立一条逻辑连接。

（2）一次通信中所有报文分组都从这条逻辑连接的虚电路上通过，因此报文分组不必带目的地址、源地址等辅助信息，报文分组到达目的节点不会出现丢失、重复和乱序的现象。

（3）报文分组通过每个虚电路的节点时，节点需要做差错检测，而不需要做路径选择。

（4）通信网络中每个节点可以和任何节点建立多条虚电路连接。

3. CSMA/CD和Token Bus介质访问控制方法的主要特点是什么？(10分)

答：（1）CSMA/CD介质访问控制方法算法简单，易于实现。目前有多种VLSI可以实现CSMA/CD方法，这对降低Ethernet成本、扩大应用范围是非常有利的。

（2）CSMA/CD是一种用户访问总线时间不确定的随机竞争总线的方法，适用于办公自动化等对数据传输实时性要求不严格的应用环境。

（3）CSMA/CD在网络通信负荷较低时表现出较好的吞吐率与延迟特性。但是，当网络通信负荷增大时，由于冲突增多，网络吞吐率下降、传输延迟增加，因此CSMA/CD方法一般用于通信负荷较轻的应用环境中。

确定型介质访问控制方法Token Bus有以下几个主要的特点：

（1）Token Bus网中结点两次获得令牌之间的最大间隔时间是确定的，因而适用于对数据传输实时性要求较高的应用环境，如生产过程控制领域。

（2）Token Bus在网络通信负荷较重时表现出很好的吞吐率与较低的传输延迟，因而适用于通信负荷较重的应用环境。

（3）Token Bus不足之处在于它们都需要复杂的环维护功能，实现较困难。

4．简述LonWorks通信协议―――LonTalk的特点。（10分）

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。

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