现场总线技术(Navy)复习题

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3、STEP7 软件具有三种编程语言:梯形图、功能块图和语句表。
4、STEP7 设计项目由以下组态信息构成: (1)硬件组态数据; (2)模块参数数据; (3)网络和通信的组态数据; (4)可编程模块的程序。
5、使用 STEP7 的基本步骤(P61 图 4-3)
6、SIMATIC S7 系统地址的两种表示方式:绝对地址和符号地址 (1)绝对地址是指输入和输出地址都是由硬件组态预定义的,被直接指定的地址。 (2)符号地址是指代替绝对地址的符号名。符号地址的确定原则是要表示该绝对地址在程序中的作用和功 能。应用符号名编写程序、寻找地址,可以大大提高程序的可读性。
功能,可靠性强
成本 电缆 I/O 装置费用较高
电缆连接,设置安装费省 50%
第二章
1、概念:总线、总线段、主设备、从设备、控制信号、总线协议 总线:从广义上来说,总线就是传输信号或信息的公共路径,是遵循同一技术规范的连接与操作方式。 总线段:一组设备通过总线连在一起称为“总线段”。 主设备:可在总线上发起信息传输的设备叫做“总线主设备”。主设备具备在总线上主动发起通信的能 力,又称命令者。 从设备:不能在总线上主动发起通信、只能挂接在总线上、对总线信息进行接收查询的设备称为“总线从
网络采用数字通讯
控制方式 DCS 控制站;通信仪表接 I/O 总线
控制功能块分配给数字仪表,全分散式控制
兼容性 硬件、现场设备各制造商自行研制,互不 允许用户选择各制造商性价最优的产品集成控
兼容
制系统
可靠性 一对一的 I/O 连接,大规模系统连接点多, 减少连接点,现场设备具有在线故障诊断和报警
可靠性差
5、现场总线是综合运用微处理器技术、网络技术、通信技术和自动控制技术的产物。(四种)
6、现场总线控制系统的技术特点: 1.系统的开放性 2.互可操作性与互用性 3.现场设备的智能化与功能自治性 4.系统结构的高度分散性 5.对现场环境的适应性
7、FCS 与 DCS 的比较
DCS
FCS
通讯方式 生产现场 4-20mA 一对一模拟信号;通讯 双向传输,一对 N 连接
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用户层
第7层 (应用层) 第 3-6 层
第2层 (数据链路层)
第1层 (物理层)
DP 设备行规 基本功能 扩展功能
DP 用户接口 直接数据链路映象程序
(DDLM)
数据链路层 现场总线数据链路
(FDL) 物理层 (RS-485/光纤)
FMS 设备行规
所有站通过相应的硬件 直接接在总线上,每次 有一个节点发出信息, 地址相符,接收信息
中央节点故障,系统瘫 节点较多,影响通讯速
通讯距离不长
痪,可靠性差
度,不便于扩充
集中式
分散式
分散式
8、协议模型
(7)应用层:它的作用是 用来召唤底层协议为其服务。
(6)表示层:这层协议的任务是进行信息
格式的转换,它把通信系统所用的信息格
和机械特性。
9、差错控制 P30
第三章 1、PROFIBUS 三种协议类型: PROFIBUS-DP:分散外围设备;传输速率最高为 12Mbit/s,主要用于现场级和装置级的自动化。 PROFIBUS-PA:过程自动化;传输速率为 31.25kbit/s,主要用于现场级过程自动化,具有本质安全和总线 供电特性。 PROFIBUS-FMS:现场总线报文规范;主要用于车间级或厂级监控,构成控制和管理一体化系统,进行系统信 息集成。
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设备”,也称基本设备。被总线主设备连上的从设备称为“响应者”,它参与命令者发起的数据传送。 控制信号(三种类型): 一类控制信号连在总线上的设备,让它进行所规定的操作,如设备清零、初始化、启动和停止等。 另一类是用于改变总线操作的方式,如改变数据流的方向,选择数据字段的宽度和字节等。 还有一些控制信号表明地址和数据的含义,如对于地址,可用于指定某一地址空间,或表示出现了广播操 作;对于数据,可用于指定它能否转译成辅助地址或命令。 总线协议:管理主、从设备使用总线的一套规则称为“总线协议”。
(5)会话层:用来对两 个节点之间的通信任务
式转换成它上一层,也就是应用层所需的 信息格式。
进行启动和停止调度。
(4)传输层:确认两个节点
之间的信息传输任务是否已
经正确完成。
(3)网络层:处理信息的传输
路径问题。
(2)链路层:确定在
某一时刻有哪个节点
控制链路,即链路使
用权的分配。
(1)物理层:规定了通讯介质、驱动 电路和接收电路之间接口的电气特性
P53 图 3-19 6、PROFIBUS 控制系统的组成 1.一类主站 一类主站指 PLC、PC 或可做一类主站的控制器。一类主站完成总线通信与管理。 2.二类主站 二类主站指操作员工作站、编程器、操作员接口等。完成各站点的数据读写、系统配置、故障诊断等。 3.从站 (1)PLC (2)分散式 I/O (3)驱动器、传感器、执行机构等现场设备
应用层 现代总线报文规范
(FMS) 低层接口(LLI)
未使用 数据链路层 现场总线数据链路
(FDL) 物理层 (RS-485/光纤)
PA 设备行规 基本功能Hale Waihona Puke Baidu扩展功能
DP 用户接口 直接数据链路映象程序
(DDLM)
IEC 接口
IEC 61158-2
三种数据传输和拓扑结构 2、用于 DP 和 FMS 的 RS-485 传输技术 3、用于 PA 的 IEC 61158-2 传输技术 4、光纤传输技术
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第四章
1、SIMATIC S7 系统组成 硬件部分:控制器(CPU)模块、电源模块、输入/输出模块、编程设备和通信电缆 系统软件:采用 STEP7 组态软件,安装在编程设备中
2、SIMATIC 系统有哪些从站(三种)? (1)紧凑型 DP 从站 (2)模块化 DP 从站 (3)智能 DP 从站(I-从站)
FCS,Fieldbus
Control System
Control System
Control System
Control System
模拟信号
数字信号
半数字通信
双向传输,一对 N
连接
检测控制仪表安装 数字计算机和外围 仍使用传统的模拟 控制功能块分配给
在生产设备现场, 设备取代传统仪表 仪表,有 DCS 控制 数字仪表,全分散
现场总线 系统总线
现场总线
4、通信系统的组成
信息源
•模拟+离 散 •信息的产 生者
发送设备
•编码→调 试 •基本功能 是将信息 源和传输 媒介匹配 起来
传输介质
•指发送设 备到接收 设备之间 信号传递 所经媒介
接收设备
•解调→译 码 •基本功能 是完成发 送设备的 发变换
信息接收者
•信息的使 用者
5、数据通信基本概念: (1)码元:码元是所传输数据的基本单位。 (2)数据编码:数据编码是指通信系统中以何种物理信号的形式来表达数据。 (3)传输方式:①单工方式 ②半双工方式 ③全双工方式 (4)基带传输、载带传输与宽带传输: 基带传输:直接将数字数据信号通过信道进行传输,不改变频率。不适用于远距离数据传输。 载带传输:用基带信号调制载波之后,在信道上传输调制后的载波信号。 宽带传输:多路信号+不同载波频率+一定的频带宽度。信息量大,多样的信息。 (5)串行传输与并行传输
4、什么叫现场总线,特点? 现场总线定义为应用在生产现场、在微机化测量控制设备之间实现双向串行数字通信的系统,也被称为开 放式、数字化、多点通信的底层控制网络。 结构特点: 控制系统功能能够不依赖控制室的计算机或控制仪表,直接在现场完成,实现了彻底的分散控制。 由于采用数字信号代替模拟信号,因而可实现一对电线上传输多个信号,同时又为多个现场总线设备提供 电源;现场总线以外不在需要 A/D、D/A 转换部件。简化了系统结构,节约了硬件设备,节约了连接电缆 与各种安装、维护费用。
2.分散过程控制站+局域网+信息管理系统 由于采用局域网技术,使通信能力增强。第二代 DCS 控制系统的典型结构。 3.分散过程控制站+高速数据公路+操作站+上位机 4.可编程序控制器(PLC)+通信系统+操作管理站 在制造业广泛应用的集散控制系统的结构,尤其适用于有大量逻辑顺序控制的过程。 5.单回路控制器+通信系统+操作管理站 适用于中、小企业的小型集散控制系统结构。
2、总线操作的基本内容: 总线上命令者与响应者之间的“连结→数据传送→脱开”这一操作序列称为一次总线“交易”,或者叫做 一次总线操作。“脱开”是指完成数据传送操作以后,命令者断开与响应者的连接。命令者可以在做完一 次或多次总线操作后放弃总线占有权。
3、三种寻址方式:(特点+应用) 物理寻址 用于选择某一总线段上某一特定位置的从设备作为响应者 逻辑寻址 用于指定存储单元的某一个通用区,而并不顾及这些存储单元在设备中 的物理分布 广播寻址 用于选择多个响应者
减少连接点,现场
操作,可靠性差
制,减少了人为误 接,大规模系统连 设备具有在线故障
差,可靠性有所提 接点多,可靠性差 诊断和报警功能,

可靠性强
2、DCS 由哪三个部分组成?每个部分的作用是什么?
分散过程控制装置部分
分散的过程控制,是系统与过程之间的接口
集散控制系统
集中操作和管理系统部分
汇集各分散过程控制装置送来的信息,通过监视和操作,把操作 和命令下送至各分散控制装置
☆6、基带传输中数据的表示方法(综合题)P17
7、通信网络的拓扑结构 在分散控制系统中应用较多的拓扑结构是星形、环形和总线型。
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特点
缺点 链路控制形式
星形结构
环形结构
总线型结构
任意节点通讯经过中央 节点,中央节点有开关 装置联通两个节点
节点将信息送到环上, 信息在环上只按某一方 向传输
通信系统部分
连接分散过程控制装置以及集中操作和管理系统等进行信息交换 和数据共享的计算机通信网络,是DCS的中枢
3、DCS 的结构分类(五种)——选择题 1.模件化控制站+与 MAP 兼容的宽带、基带局域网+信息综合管理系统 最新结构的大型集散控制系统,第三代 DCS 控制系统的典型结构。
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其信号只能在本仪
站,通讯仪表接
控制
表内起作用,一般
I/O
不能传给别的仪表
或系统
采用统一的模拟信 计算机集中控制, 硬件、现场设备各 允许用户选择各制

除以数字形式实现 制造商自行研制, 造商性价最优的产
常规控制规律外, 互不兼容
品集成控制系统
还能采用更先进的
控制技术
很多地方需要人工 强调计算机直接控 一对一的 I/O 连
7、SIMATIC S7 系统的程序结构 (1)组织块(OB) 组织块是 SIMATIC S7 CPU 操作系统与用户程序间的接口,被嵌在用户程序中,用于执行用户程序。P73 (2)功能块(FB)和数据块(DB) 在系统程序结构中,功能块位于组织块之下,是程序中完成某部分特定功能的软件,它可以被组织块多次调 用。功能块中的所有形参和静态数据都存储在一个单独的、被指定给该功能块的数据块中,这种数据块被称 为背景数据块。背景数据块只对应着特定的功能块,其中的数据只在这个功能块内局部有效。功能块可以对 应多个数据块。(功能块与数据块的关系) 共享数据块 (3)功能 功能和功能块一样,位于程序结构中组织块的下面,通过组织块的调用,功能才能被 CPU 处理。与功能块不 同的是,功能不需要对应的数据块,而且不允许使用静态局域数据作为变量。
5、总线存取控制机制 两个基本要求: (1)主站(PLC 或 PC)间的通信必须使每一个总线站(节点)在确定的时间范围内能获得足够的时间来处 理它自己的通信任务。——主站通讯,有足够多时间完成任务(令牌传递) (2)复杂的 PLC 或 PC 与简单的分散的过程 I/O 设备(从站)间的数据交换必须快速简单。——从站间通 讯,快速简单(主从机制) 三种系统配置: (1)纯主-主系统(令牌传递机制) (2)纯主-从系统(主-从机制) (3)混合系统 PROFIBUS 的总线存取控制机制与使用的传输介质无关。
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现场总线技术
11.25
第一章
1、自动控制系统经历了哪四个发展阶段,它们的英文名称分别是什么?主要特点有哪些?
模拟仪表控制系统 直接数字控制系统
集散控制系统
现场总线控制系统
ACS,Analog
DDC,Direct Digital
DCS,Distributed
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