现场总线任务 出试题.doc

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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流现场总线任务 出试题.精品文档. “现场总线与测控技术”硕士研究生考试试题 1. 什么是现场总线？国际电工委员会 IEC61158 对现场总线的定义是什么？ 什么是现场总线？ 对现场总线的定义是什么 什么？ 答： 1 现场总线原本是指现场设备之间公用的信号传输线，后又逐渐被定义为应用在生 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技术。 2 国际电工委员会 IEC61158 对现场总线（field bus）的定义是：安装在制造或过 程区域的现场装置与控制室内的自动控制装置之间的数字式、串行、多点通信的数据总 线称为现场总线。 2.

2、简述现场总线的分类及其应用领域。 简述现场总线的分类及其应用领域。 及其应用领域 1 答：现场总线可分为三类：全传感器网络 2 功能数字网络 3 数字信号串行线 现场总线是应用在生产现场、在微型计算机化测量控制设备之间实现双向串行多节点 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。它在制造业、 流程工业、交通、楼宇等方面的自动化系统中具有广泛的应用背景。 3. 简述现场总线的协议组成结构及其工作原理。 简述现场总线的协议组成结构及其工作原理。 1 答：现场总线网络结构按照国际标准化组织（ISO）制定的开放系统互联 OSI（Open System Interconnectio

3、n）参考模型建立的。OSI 参考模型共分 7 层，即物理层、数据链路 层、网络层、传输层、会话层、表达层和应用层。 2 工作原理：它把单个分散的测量控制设备变成网络节点，以现场总线为纽带，连 接成可以相互沟通信息、共同完成自控任务的网络系统与控制系统。 4. 介绍 CAN 总线位的数值表示，并说明任意两点间的最大距离。 总线位的数值表示，并说明任意两点间的最大距离。 1 答: U VCAN-H Vdiff Vdiff VCAN-L 隐性位 显性位 隐性位 时间t 图 1 总线位的数值表示 2 位 速 率 1M bps 500K 250K 125K 100K 50K 20K 10K 5K 最 大

4、 距 40m 130m 270m 530m 620m 1.3km3.3km 6.7km 10km 离表 1 CAN 总线系统任意两节点之间的最大距离 5. 简述数据链路层的几个特征。 简述数据链路层的几个特征。 答：七个基本特征：（1）报文（Messages） （2）信息路由（Information Routing） （3）优先权（Priorities） （4）远程数据请求（Remote Data Request） （5）仲裁（Arbitration） （6）安全（Safety） 错误检测（Error Detect）措施： - 监视（发送器对发送位的电平与 被监控的总线电平进行比较） - 循环

5、冗余检查 - 位填充 - 报文格式检查 （7）应答（Acknowledgment） 6. 详述报文的帧结构。 详述报文的帧结构。在报文传输时， 不同的帧具有不同的传输结构， 下面将分别介绍四种传输帧的结构， 答： 只有严格按照该结构进行帧的传输，才能被节点正确接收和发送。 1 数据帧由七种不同的位域(Bit Field)组成：帧起始(Start of )、仲裁域(Arbitration Field)、 控制域(Control Field)、 数据域(DataField)、 域(CRC Field)、 CRC 应答域(ACK Field) 和帧结尾(End of )。数据域的长度可以为 08 个

6、字节。 1)帧起始(SOF)：帧起始(SOF)标志着数据帧和远程帧的起始，仅由一个“显性”位组 成。在 CAN 的同步规则中，当总线空闲时(处于隐性状态)，才允许站点开始发送(信号)。 所有的站点必须同步于首先开始发送报文的站点的帧起始前沿(该方式称为“硬同步”)。 2)仲裁域：仲裁域由标识符和 RTR 位组成，标准帧格式与扩展帧格式的仲裁域格式不 同。标准格式里，仲裁域由 1l 位标识符和 RTR 位组成。标识符位有 ID28IDl8。扩展帧 格式里，仲裁域包括 29 位标识符、SRR 位、IDE(Identifier Extension，标志符扩展) 位、RTR 位。其标识符有 ID28I

7、DO。为了区别标准帧格式和扩展帧格式，CANl012 版本协议的保留位 r1 现表示为 IDE 位。IDE 位为显性，表示数据帧为标准格式；IDE 位 为隐性，表示数据帧为扩展帧格式。在扩展帧中，替代远程请求(Substitute Remote Request，SRR)位为隐性。仲裁域传输顺序为从最高位到最低位，其中最高 7 位不能全为 零。RTR 的全称为“远程发送请求(Remote TransmissionRequest)” 。RTR 位在数据帧里 必须为“显性” ，而在远程帧里必须为“隐性” 。它是区别数据帧和远程帧的标志。 3)控制域：控制域由 6 位组成，包括 2 个保留位(r0、r

8、1 同于 CAN 总线协议扩展)及 4 位数据长度码，允许的数据长度值为 08 字节。 4)数据域：发送缓冲区中的数据按照长度代码指示长度发送。对于接收的数据，同样 如此。它可为 08 字节，每个字节包含 8 位，首先发送的是 MSB(最高位)。 5)CRC 校验码域：它由 CRC 域(15 位)及 CRC 边界符(一个隐性位)组成。CRC 计算中，被 除的多项式包括帧的起始域、仲裁域、控制域、数据域及 15 位为 0 的解除填充的位流 给定。此多项式被下列多项式 X 15 + X 14 + X 10 + X 8 + X 7 + X 4 + X 3 + 1 除(系 数按模 2 计算)，相除的余

9、数即为发至总线的 CRC 序列。发送时，CRC 序列的最高有效位 被首先发送接收。之所以选用这种帧校验方式，是由于这种 CRC 校验码对于少于 127 位的帧是最佳的。 6)应答域：应答域由发送方发出的两个(应答间隙及应答界定)隐性位组成，所有接 收到正确的 CRC 序列的节点将在发送节点的应答间隙上将发送的这一隐性位改写为显性 位。因此，发送节点将一直监视总线信号已确认网络中至少一个节点正确地接收到所发 信息。应答界定符是应答域中第二个隐性位，由此可见，应答间隙两边有两个隐性位： CRC 域和应答界定位。 7)帧结束域：每一个数据帧或远程帧均由一串七个隐性位的帧结束域结尾。这样， 接收节点可

10、以正确检测到一个帧的传输结束。 （2）错误帧错误帧由两个不同的域组成：第一个域是来自控制器的错误标志；第二个域为 错误分界符。 1)错误标志：有两种形式的错误标志。 激活(Active)错误标志。它由 6 个连续显性位组成。 认可(Passive)错误标志。它由 6 个连续隐性位组成。 它可由其他 CAN 总线协议控制器的显性位改写。 2)错误界定：错误界定符由 8 个隐性位组成。传送了错误标志以后，每一站就发送一个 隐性位，并一直监视总线直到检测出 1 个隐性位为止，然后就开始发送其余 7 个隐性位。 (3) 远程帧 远程帧也有标准格式和扩展格式，而且都由 6 个不同的位域组成：帧起始、仲

11、裁域、控制域、CRC 域、应答域、帧结尾。与数据帧相比，远程帧的 RTR 位为隐性，没有数 据域，数据长度编码域可以是 08 个字节的任何值，这个值是远程帧请求发送的数据帧的 数据域长度。 当具有相同仲裁域的数据帧和远程帧同时发送时， 由于数据帧的 RTR 位为显性， 所以数据帧获得优先。发送远程帧的节点可以直接接收数据。 (4) 过载帧 过载帧由两个区域组成：过载标识域及过载界定符域。下述三种状态将导致过 载帧发送： 1)接收方在接收一帧之前需要过多的时间处理当前的数据(接收尚未准备好)； 2)在帧空隙域检测到显性位信号； 3)如果 CAN 节点在错误界定符或过载界定符的第 8 位采样到一个

12、显性位节点会发送一个 过载帧。 7. 设计一个独立 CAN 控制器电路，并设计相应的接口软件。 控制器电路，并设计相应的接口软件。 答：1.CAN 总线接口电路 SJA1000 在电路中是一个总线接口芯片， 通过它实现上位机与现场微处理器之间的数 据通信。 该电路的主要功能是通过 CAN 总线接收来自上位机的数据进行分析组态然后下传给 下位机的控制电路实现控制功能，当 CAN 总线接口接收到下位机的上传数据，SJA1000 就产 生一个中断， 引发微处理器产生中断， 通过中断处理程序接收每一帧信息并通过 CAN 总线上 传给上位机进行分析。AT89C51 是 CAN 总线接口电路的核心，其承担

13、 CAN 控制器的初始化、 CAN 的收发控制等任务。 CAN 总线接口框图见图： 2.CAN 总线接口软件： CAN 接口通信软件分为 3 部分：CAN 初始化、数据发送、数据接收。 1 CAN 控制器 SJA1000 的初始化程序： 设 SJA1000 的首地址是 8000H； CR EQU 8000H；控制寄存器 CMR EQU 8001H；命令寄存器 SR IR EQU 8002H；状态寄存器 EQU 8003H； 中断寄存器 ACR EQU 8004H；验收码寄存器 AMR EQU 8005H；验收屏蔽寄存器 BTR0 EQU BTR1 EQU 8006H；总线定时寄存器 0 800

14、7H；总线定时寄存器 1 OCR EQU 8008H；输出控制寄存器 DI LDB CL, #03H STB CL, CR；开放接收中断，复位请求位置 1，开始初始化 LDB CL, #01H STB CL, ACR；将节点 1 标识符送给 ACR LDB CL, #0FFH STB CL, AMR；验收滤波 LDB CL, #00H STB CL, BTR0；波特率为 250kbps LDB CL, #14H STB CL, BTR1；定义位周期宽度，采样点位置及采样次数 LDB CL, #0AAH STB CL, 0CH LDB CL, #1AH STB CL, CR；复位请求位置 0，初

15、始化结束 EI 2 .数据发送、数据接收中断程序流程图 图 3 接收数据的中断服务程序流程图 图 4 发送数据中断服务程序流程图 8. 自己设计一个 CAN 总线的应用案例，详细叙述设计方案，并完成电路设计 总线的应用案例，详细叙述设计方案， 和部分软件设计。 和部分软件设计。 答：本设计结合宾馆、酒店的客房控制和管理实例，简单设计了基于 CAN 总线的客房通信 控制器的方案。 1.系统结构 客房控制和管理系统的总体结构下面如图 1 所示。 整个系统包括三层： 现场控制层、 监控层和管理层。 现场控制层主要是宾馆内的各客房控制器或其它控制设备； 以一个客房节 点为例，每个客房控制器可对客房内部

16、的空调、灯、背景音乐、门铃、报警等各种设备进行 控制，还可接收客户的需求信息，并将信息上传给监控层的通信控制器。监控层通信控制器 的主要任务是过滤信息量，并将信息上传给管理层，同时接收管理层的控制指令，对记录数 据和各节点进行操作。各楼层的中继器则可增加节点的最大数目，扩大通信距离。管理层主 要由中央服务器、总台 PC、工程部 PC、服务中心 PC 等组成，主要用于信息的综合管理与控 制，具有汇总各个节点上传信息、综合决策、数据查询及处理、 故障诊断、 通信管理等功能。 图 1 系统总体结构框图 由于现场控制层具有节点多、分布广的特点，其通信系统应具有良好的可靠性、适应 性、可扩展性和简单的连

17、接方式，并能满足长距离传输和现场调试方便的需要。因此，现场 控制层采用了使用简单灵活、可靠性高、实时性强且成本低的 CAN 总线。管理层的中央服务 器 PC、总台 PC、服务中心 PC 等相互之间通过以太网进行通信。而监控层的 CAN 通信控制器 则提供管理层中央服务器 PC 与现场控制层 CAN 总线的接口， 即把中央服务器 PC 的数据和命 令传送给指定的 CAN 网络节点，同时将各网络节点的数据传输给中央服务器 PC 以做进一步 处理。 2 硬件电路结构 CAN 总线通信控制器的硬件电路结构如图 2 所示。主要包括主控制器、时钟保持电路、 非易失性 EEPROM 存储器、CAN 总线接口

18、电路和 RS232 接口电路。主控制器采用性价比高、 结构简单、便于编程的 AT89C51 单片机，主要用于对 CAN 控制器 SJA1000 及 RS232 串口的 初始化，并通过对 CAN 控制器 SJA1000 及 RS232 串口的控制操作实现现场 CAN 总线与管理 层中央服务器 PC 的数据交换等通信任务。 总线接口电路主要由 CAN 通信控制器 SJA1000、 CAN 高速光耦 6N137 和 CAN 总线驱动器 82C250 组成。 SJA1000 作为 CAN 总线协议转换的控制器， 它内建 BASIC CAN 协议，并提供对 CAN2.0B 协议的支持。通过对片内寄存器的

19、读、写操作， 主控制器单片机能够设置 CAN 总线通信模式，实现数据的发送与接收。 图 2 硬件结构 SJA1000 在逻辑上实现了传输数据的编码和解码，若要与物理线路连接，还必须借 助总线驱动器 82C250，以增强 CAN 总线的差动发送和接收驱动能力。为了增强 CAN 总线节 点的抗干扰能力， 防止线路间串扰， SJA1000 的 TX0 和 RXO 并不是直接与 82C250 的 TXD 和 RXD 相连，而是通过高速光耦 6N137 后再与 82C250 相连；另外，CAN 总线驱动器采用带隔 离的 DC/DC 模块单独供电，实现了通信控制器与 CAN 总线的隔离，提高系统的可靠性。

20、 82C250 的 CANH 和 CANL 引脚各自通过一热敏电阻与 CAN 总线相连，当过流时电阻发热 阻值变大，保护 82C250 免受过流的冲击。CANH 和 CANL 与地之间并联两个小电容，可以起 到滤除总线上的高频干扰和一定的防电磁辐射的能力。 RS232 接口电路主要用于主控制器单片机与管理层中央服务器 PC 的双向数据传送。由 于采用了标准的 RS232 串行通信，结构简单、成本低。 控制器的其它外围电路还有电源模块、非易失性 EEPROM 存储器、时钟保持电路、LED 指示灯和看门狗等。非易失性 EEPROM 存储器采用具有 2KB 容量的 AT24C02，用于保存系统 配置

21、参数及各节点的最新信息，便于管理层的查询。时钟保持电路选用涓流充电时钟芯片 DS1302，其内部含有实时时钟和日历，通过简单的串行接口与单片机进行通信，用于给各节 点控制器校时。 同时,控制器还配置了 4 个 LED 指示灯， 分别用于系统上电、 通信、 CAN RS232 通信和系统通信故障的指示，以方便系统的调试和对控制器运行状况的监测。 3 系统软件 CAN 通信控制器的主要任务是过滤信息量， 将现场层信息上传给管理层， 同时接收管理 层的控制指令，对记录数据或各 CAN 节点进行操作。CAN 通信控制器同时还具有数据记录和 零点校时功能。因而控制器软件设计主要包括四大部分：CAN 通信

22、、RS232 通信、EEPROM 数 据的读写和系统时钟 DS1302 的读写。其程序主流程图如图 3 所示。 CAN 通信软件包括 CAN 初始化、报文的接收和报文发送三部分。当控制器上电后，首先 对 CAN 控制器 SJA1000 进行初始化设置，主要包括工作方式的设置、接受滤波方式的设置、 接受屏蔽寄存器和接受代码寄存器的设置、波特率参数设置和中断允许寄存器的设置， SJA1000 的初始化只能在复位模式下进行。完成 SJA1000 的初始化设置后即返回工作状态， 开始循环监听 CAN 总线上的信息。报文的接收采取中断方式，以便系统的即时响应。在报文 接收的过程中同时要对总线关闭、错误报

23、警、接受溢出等情况进行处理。报文的发送相对比 较简单，只需将待发送的数据组成一组报文送入 SJA1000 的发送缓存器中，启动发送即可。 RS232 通信软件包括 RS232 初始化和与管理层中央服务器 PC 机的通信；控制器采用查询方 式接收中央服务器 PC 的数据。 现场总线考试要点工业企业的类型是如何划分的？按照加工处理模式，一般把工业划分为流程工业、制造业和混合 工业企业的类型是如何划分的？ 型三种。 2、DCSPLCIPCFCS 等控制系统的特点是什么？DCS 特点：集中管理分散控制系统、冗余系统 、 等控制系统的特点是什么？很好、控制系统功能强精度高。PLC：高可靠性、低价位、控制

24、系统功能强、可靠性高，主要用于控制环 境恶劣而且以开关量为主的场合，以模拟量为主，规模不大要求有较强的数据处理能力。IPC：以模拟量为 主，规模不大，要求有较强的数据处理能力。FCS：采用总线通信的拓扑结构，整个系统处于全开放、全 数字全分散的机制平台上，信息技术全面应用于整个系统的现场设备，具备了通信控制诊断和管理能力。 3、什么是工业网路？工业网络是由哪些主要部分组成的？工业网络是在一个企业范围内将信号 什么是工业网路？工业网络是由哪些主要部分组成的？ 检测数据传输、处理存储、计算、控制等设备或系统连接在一起，以实现企业内部资源共享，信息管理、 过程控制、经营决策并能够访问企业外部资源和提

25、供限制性外部访问，是的企业的生产管理和经营能够高 效率的协调运作，从而实现企业集成管理和控制的一种网络环境。 按网络连接结构，将企业的网络系统划 分为三层：底层、控制层、企业的内部网络外部的互联网；按网络的功能结构，将工业网络划分为 3 层： 企业资源计划层、制造执行系统层、现场总线控制系统层。 4、现场总线在工业网络中处于什么位置？他的主要作用是什么？现场总线属于工业网络中控制 现场总线在工业网络中处于什么位置？他的主要作用是什么？ 网络的范畴，在工业网络的功能层次结构中处于底层的位置，所以它是构成整个工业网络的基础。 主要作 用：进行过程数据采集，进行直接的数据控制，进行设备和系统的监测和

26、诊断，实施安全性和冗余方面的 措施。 5、什么是 NRZ 编码和曼彻斯特编码？它们各有什么特点？非归零码是相对于归零码来说的， 、 编码和曼彻斯特编码？它们各有什么特点？如果逻辑 1 表示高电平，逻辑 0 表示低电平，则在整个码元时间内都维持有效电平的编码就是 NRZ。 曼 彻斯特编码是工业中数据通信中最常用的一种基带信号编码，也叫相位编码。具有内在的时钟信号，它的 特点是在每一个码元中间都产生一个跳变，这个跳变沿既可以作为时钟也可以代表数字信号的取值。 6、什么是异步传输和同步传输？异步传输和同步传输是串行通信中使用的两种同步方式。异步传输 、什么是异步传输和同步传输？以字符为单位发送数据，

27、一次传送一个字符，每一个字符可以是 5 位或 8 位，在每个字符前要加上一个起 始位，用来指明字符的开始，每个字符的后面还要加上一个终止码用来指明字符的结束。同步传输是以数 据块为单位进行传输的数据块的组乘客遗失字符块也可以是外块，同步传说效率比异步传输高。 7、数据在通信线路上传输时，为什么会产生差错？数据在通信线路上传输时，犹豫各种各样的干 、数据在通信线路上传输时，为什么会产生差错？扰的噪声影响，往往会使接收端不能收到正确的数据就产生了差错即误码。干扰包括：信息的电气特性引 起信号幅度、频率和相位的衰减或畸变，信号反射，相邻线路间的干扰，闪电开关开闭和大功率电动机的 起停。 8、令牌总线

28、介质访问方式的实质是什么？令牌总线介质访问方式是在物理总线上建立一个逻辑 、令牌总线介质访问方式的实质是什么 ？环，从物理上看这是一种总线结构的局域网总线共享的传输介质是总线。从逻辑上看，这是一种环形结构 的局域网，连接在总线上的各个站点组成一个逻辑环，每个站点被赋予一个顺序的逻辑位置，在这个逻辑 环中，令牌依次传递站点，只有取得令牌才能发送帧。 9、常用的网络互联设备有哪些？它们的主要作用是什么？ 、常用的网络互联设备有哪些？它们的主要作用是什么？ 10、从现场总线的产生过程，深入体会现场总线技术的实质内涵。 、从现场总线的产生过程，深入体会现场总线技术的实质内涵。 11、简述现场总线的结构

29、特点和技术特点。结构特点：基础灵活分散性；技术特点：开放交互自治 、简述现场总线的结构特点和技术特点。适应性 12、现场总线技术的使用带来了哪些好处？节约硬件数量与投资，节省安装费用，提高系统的控制 、现场总线技术的使用带来了哪些好处？精度和可靠性，提高了用户的自由选择权。 13、（1）可以在同一个网络中使用 FMSDP 和 PA 的设备吗？可以（2）FMS 的主站能和 、 的设备吗？可以（ ） ） DP 的主站通信吗？不能（3）DP 主站能控制 PA 从站吗？能（4）DP 主站能控制 FMS 从 的主站通信吗？不能（ ） 从站吗？ ） 站吗？不能（ ） 主站吗？ 站吗？不能（5）能在一个设备

30、中实现一个 FMS 主站和 DP 主站吗？能 14、什么是 GSD 文件？它的主要作用是什么？GSD 文件是一个可读的，包括该 P 设备一般的和制 文件？它的主要作用是什么？ 、造商指定的通信参数的文本文件。它是制造商先写好的，已经固化到相应设备中，不同性能的设备其 GSD 文件也不一样。GSD 作用：标准的设备描述或通信特性表。 1、p-dp 采用的是什么编码进行数据交换的 、 采用的是什么编码进行数据交换的？答：采用 NRZ 编码进行数据交换。 2、在 p 网络中，主要包括哪几种设备？答：3 种，1 类主站，2 类主站，从站 网络中，主要包括哪几种设备？ 、 3、在 p 中，主站和主站之间

31、、主站和从站之间是怎样进行数据交换的？答： 主站和主站之间、主站和从站之间是怎样进行数据交换的？ （1）1 类主站 、 和 2 类主站之间： 主要包括实现组态数据上的上载， 下载以及读取 1 类主站有关数据的报文 （2）1 类主站和从站之间：从站发出请求报文，从站对主站的请求产生对应的响应报文， 这些报文主要包括：诊断，参数化，组态和数据交换，其中全局控制报文包括在数据交换一 类中。 （3）2 类主站和从站之间：2 类主站和从站之间的通信均有可选功能，他除了有上述 1 类主站相同的报文外，2 类主站和从站之间的请求和响应报文还包括：设定从站地址，读 取输入，读取输出和获取组态。 4、请简述 p

32、 中设备地址的安排原则。答：p 支持的设备地址范围为 0-127，一般情况下地址 中设备地址的安排原则。 、 是可以随便使用的， 除了几个特殊地址是保留作为他用的， 地址 127 保留用于全局控制或广 播信息， 地址 126 保留用于尚未分配地址而需使用 2 类主站来设置地址的从站， 在网络上至 允许一个从从站具有该地址，dp 主站不得设置地址的从站，在网络上只允许一个从站具有 该地址，dp 主站不得设置为该地址，也不应该与该从站进行数据交换，地址 0 一般保留， 作为 2 类主站地址，1 类主站地址一般应以地址 1 开始编号，然后连续编址，如果主站数量 很少，也要适当保留几个地址号，从站地址

33、一般按段的不同，从一个整数号码开始编址，如 段 1 的从站地址为 10，,11,12， ，段 2 的从站地址为 20,21,22，等 ， 5、p 中的 dp-vo 的主要报文类型有哪些？请简述他们的主要作用。答：p 中 dp-vo 主要报文 的主要报文类型有哪些？请简述他们的主要作用。 、 类型：诊断请求及响应报文，参数设置请求及响应报文，组态请求及响应报文，数据交换及 全局控制报文。 分别作用：1 诊断请求及响应报文：当出现异常时 p-dp 提供了一个方便 的，功能强大的诊断信息报文，对故障进行分析和解决，另外在从站上电起始阶段的参数设 置之前以及在进入数据交换之前，主站会自动进行诊断请求，

34、进入数据交换阶段后，如有异 常情况，也要进行及时的诊断请求及响应报文的通信，以便检查分析和解决问题。2 参数设 置请求及响应报文： 主站参数设置请求置顶和它从站的关系以及指定从站的操作方式， 主要 包括通信参数，功能设定，装置参数后 id 号，接收到该请求保温后，从站检查这些参数和 功能对该从站是否合适。3 组态请求及响应报文：主要对 i/0 的类型及性质进行设定，还可 能指定制造商的一些特殊 i/o 设置，从站会把得到的组态信息和他 GDS 文件中的响应内容 进行比较验证，看是否矛盾或冲突，如果主站的组态信息部合适，则从站会在诊断报文中向 主站报告，以进行重新组态。4 数据交换报文：主站和从

35、站之间进行数据交换。5 全局控制 报文：输出同步/解除同步，输入锁存/解除锁存和清除数据模式的设置。 6、简要解释下列术语： ）令牌 （2）终端电阻 （3）服务存取点。答：1 令牌：令牌相 简要解释下列术语： （1） 简要解释下列术语 （ ） ）服务存取点。 当于一种权利，谁握有令牌，谁就有对总线的使用权利没有令牌的一方只有等待。2 终端电 阻：为了减少或消除反射而在电路终端加的一个适当电阻。3，服务存取点：p-dp 特有的两 个字节，确定报文类型区别于 fms.dp 报文 7、如果网络运行在 3mbit/s,则 p-dp 的最大距离是多少？答：最多距离为 500m 的最大距离是多少 如果网络

36、运行在 则 8、简要解释 p-dp 从站的看门狗定时器 从站的看门狗定时器。答：看门狗是每个计算机控制系统的一项重要技 、 能，他能监控系统工作过程的正常与否，防止死机或死循环出现 p 中，从站利用看门狗功能 监控总线的通信情况，保证主站处于激活状态，保证通信及过程数据一直处于更新状态。 9 简要解释“synche 和 freeze，方式的意思。什么情况下使用这些模式？答：同步方式是针 简要解释“ ，方式的意思。什么情况下使用这些模式？ 对输出而言的，正常情况下，从站接收到主站发发的输出数据后，立即通过数据缓冲器把他 们送到了输出缓冲器， 随后通过物理输出端去控制现场的执行机构。 锁存方式和同

37、步方式的 工作原理一样，只不过它是针对输入而言的。同步和锁存方式一般用在高精度定位控制，为 了获得工艺所要求的结果， 就必须要求对所使用的多个输入同时采样， 对所控制的输出进行 高精度的等时控制，而不能有先后时间上的微小差别。 10、试讨论显著影响 dp 网络总线循环时间的因素。答：波特率，从站的数量 ，i/o 数据 网络总线循环时间的因素。 、 11、 中继器的场合。 网段距离太长或者设备多， 、 请给出 3 中在现场总线网络中使用 rs485 中继器的场合 答， 或是拓扑多样化 12、玻璃光纤和塑料光纤之间的区别是什么？答：塑料光纤便宜，连接方便，但传输距离 、玻璃光纤和塑料光纤之间的区别

38、是什么？ 小于 50m；玻璃光纤价格昂贵，但传输距离可达十几公里。 13、使用双通道 OLMs 的目的是什么？答：使用双通道，OLMS 可以做到沉余连接，还可 的目的是什么？ 、 以构成 p-dp 的环形网络。 14、DP 中的 1 类主站的四种操作模式是什么？简要解释在每种模式下主站和他从站之间的 类主站的四种操作模式是什么？ 、 相互作用。答：清除模式，离线模式，停止模式，操作模式，当上电后未进入工作模式或系 统出问题后，主站也要处在离线模式。 15、列出在现场总线电缆中引起信号反射的主要原因。答：短路，断路，分支接头电路太 、列出在现场总线电缆中引起信号反射的主要原因。 长，网段电缆过程

39、，终端电阻连接错误，使用的电缆不合格，电缆安装错误。 16、在现场总线电缆上主要的干扰源有哪些？针对这些不同的干扰，索采取的抑制干扰的 缆上主要的干扰源有哪些？ 、在现场总线电缆上主要的干扰源有哪些 针对这些不同的干扰， 方法是什么？ 方法是什么？ 17、在什么情况下，不允许使用分支线路？ 、在什么情况下，不允许使用分支线路？ 18、p 从站必须提供的信号有哪些？ 、 从站必须提供的信号有哪些？ 19、9 针 d 型连接器是 p-dp 从站唯一使用的连接器吗？ 从站唯一使用的连接器吗？ 、 20、试解释：激活工作的终端电阻和活动终端电阻器的区别？ 、试解释：激活工作的终端电阻和活动终端电阻器的

40、区别？ 21、列出 3 种不同的设置 p 从站地址的方法。 从站地址的方法。 、 22、一个 p 控制系统有两个控制室，这两个控制室有更各自的接地系统，从而造成这两个 控制系统有两个控制室，这两个控制室有更各自的接地系统， 、 控制室之间有很大的电势差， 种解决该问题的方法。 控制室之间有很大的电势差，试给出 3 种解决该问题的方法。 第六章 1 列写出能和 profibus-pa 从站进行通信的设备种类，并且列写出他们之间的通信类型。 答：1 类从站，2 类从站。与 1 类主站的交换采用 MS1 MS1 通信，与 2 类主站的交换采用 MS2 交换 2 列写出三种耦合器和链接模块在使用上的不

41、同。使用这两种设备后，他们对整个网络带来 了哪些限制。 答：耦合器：1 不占用 dp 网络中的从站地址 2dp 段波特率不能太高，受限制 3 不占用设备 地址 pa 段的从站地址和 dp 段的设备一起统一编排。 链接模块：1 占用一个 dp 网络中的 从站地址 2 对 pa 从站来说是一个主站，和链接在共下面的 pa 设备一起像 dp 从站 3 编址不 受影响， 部分的设备地址可以和 dp 部分设备地址重叠 4dp 可以在各种允许的波特率下允 pa 许，不受限制； 限制:1 速度上 2 编址地址 5 一个在非危险性区域使用的 pa 网段由 24 个从站组成，当在下列情况使用时，试决定允许 的分

42、支电路的最大长度： 每个分支电路只有一个从站 每个分支电路只有两个从站 每个 分支电路有 4 个从站 答：从站数 分置电路 最大线路长度/m 主干电路最大长度 1 24 30 1900-24*30=1180 2 12 120 1900-24*120=460 4 6 120 1900-6*120=1180 14 试分析 RS485 和 IEC61158-2 的终端以及其设置的不同 答：不同： 组成不同：DP 的终端电阻由 3 个小电阻串联组成的销网络，必须加上+5V 电 源，PA 的终端电阻网络是一个串联的电阻和电容，不需要供电。在每个 DP 网段两端必须 有，但在其他地方不能 设置不同：DP

43、必须加上电源，PA 不用加电源 位置不同：DP 终 端电阻家在网段的两端，PA 终端电阻一端在 PA 网段电缆端口处，耦合器或接线盒中内部 终端电阻，另一端接在最远的一个接线盒或最远的一个从站设备中的终端电阻 集散控制系统与现场总线试题习题及答案 第1章 1.1 绪论 什么是过程计算机控制系统？它由哪几部分组成？通过具体示例说明。 答：它是指由被控对象、测量变送装置、计算机和执行装置构成，以实现生 产过程闭环控制的系统，它综合了计算机过程控制和生产工艺过程。例 如温度控制系统。 1.2 计算机控制工业生产过程有哪些种类型？ 答：计算机控制工业生产过程一般有五种类型： 操作指导控制系统；直接数字

44、控制系统；监督控制系统；集散控制系统； 现场总线控制系统。 1.3 计算机控制系统的硬件一般有哪几大主要组成部分？各部分是怎样互相联系 的？其中过程通道有几种基本类型？它们在系统中起什么作用？ 答：计算机控制系统的硬件一般包括：主机、外部设备、过程输入输出设备。 两个过程通道，一个是输入通道，另一个为输出过程通道。 输入过程通道包括：A/D 通道-把模拟信号转换成数字信号后再输入； DI 通道-直接输入开关量信号或数字量信号。 输出过程通道包括：D/A 通道-把数字信号转换成模拟信号后再输出； DO 通道-直接输出开关量信号或数字量信号。 1.4 直接数字控制系统的硬件由哪几部分组成？ 答：直

45、接数字控制系统的硬件主要有计算机（主机） 、过程输入输出通道、操 作台和计算机辅助设备组成。如下图所示。 1.5 数字 PID 控制算法有几种形式？各有什么特点？ 答：数字 PID 控制算法有位置式、增量式、速度式三种形式。 PID 位置式根 据偏差计算阀门的位置， PID 增量式根据偏差计算阀门的变化； PID 速 度式根据偏差变化程度计算阀门的变化。 1.6 试推导计算机控制系统 PI 控制算法的位置式、增量式和速度式。 答：模拟 PI 控制算法为 u( t ) = k p e ( t ) + 1 TI e(t )dt 0 t 其中， k p -比例增益 TI -积分时间常数在采样周期相当

46、短暂时，用矩形法近似代替积分项 e (t )dt 0 t Te(i ) ， i =0 k 其中 T 为采样周期， k 为采样序号。 PI 位置式算法为： u( k ) = k p e ( k ) + k I e (i ) + u i =0 k x PI 增量式算法为： ? u( k ) = k p ? e ( k ) + k I e ( k ) PI 速度式算法为： v (k ) = ? u( k ) k p ? e ( k ) k I e ( k ) = + T T T 其中， u x -偏差（它是初始阀门位置） ?u(k ) -第 k 次输出的偏差校正值 ?e (k ) -第 k 次采样值

47、的偏差校正值 1.7 试推导计算机控制系统 PD 控制算法的位置式、增量式和速度式。 答：模拟 PD 控制算法为 u ( t ) = k p e ( t ) + T D de (t ) dt 其中， k p -比例增益 TD -微分时间常数在采样周期相当短暂时，用后向差分法近似代替微分项 de ( t ) dt e (k ) ? e ( k ? 1) T ，其中 T 为采样周期， k 为采样序号。 PD 位置式算法为： u(k ) = k p e (k ) + k D (e (k ) ? e (k ? 1) + u x PD 增量式算法为： ?u(k ) = k p ?e (k ) + k D

48、 (?e ( k ) ? e (k ? 1) PD 速度式算法为： v (k ) = ?u(k ) k p ?e (k ) k D (?e (k ) ? ?e (k ? 1) = + T T T 其中， u x -偏差（它是初始阀门位置） ?u(k ) -第 k 次输出的偏差校正值 ?e (k ) -第 k 次采样值的偏差校正值 1.8 用？ 答：随着生产规模的扩大，生产过程的复杂程度的提高，使像 DDC 这样集中 集散型控制系统产生的原因是什么？为什么集散型控制系统能得到广泛应 控制系统无法满足诸如控制回路增多、实现集中显示和操作、实现多变 量相关联对象的控制要求，导致集散控制系统的产生。D

49、CS 吸取了操作 指导控制系统和直接数字控制系统的优点，实现功能分散化，危险分散 化，而管理和显示集中，灵活的应用使 DCS 得到广泛应哟功能和发展。 1.9 与直接数字控制系统相比较，集散型控制系统的优点是什么？ 答：与直接数字控制系统相比，集散控制系统具有控制功能分散、危险分散， 而参数显示和操作高度集中的优点。 1.10 集散型控制系统的发展方向是什么？ 答：集散控制系统的发展方向表现在两个方向上：一个方向是向上发展，即 向 CIMS 计算机集成制造系统、CIPS 计算机集成过程系统方向发展；另 一个方向是向下发展，即向 FCS 现场总线控制系统方向发展。 1.11 写出下列缩略词的中、英文名称。 SCC DDC DCS CIMS FCS 答：SCC：Supervisory Computer Control 计算机监督控制 DDC：Direct Digital Control 直接数字控制 DCS：Dist