一、基础部分1
1.工业自动控制系统在历史上出现过哪几种控制系统：（4种）。
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2.工业以太网的定义及发展过程：P7
工业以太网一般是指技术上与商用以太网兼容，但在产品设计、材质的选用、产品的强度、适用性以及实时性、可互操作性、可靠性、抗干扰性和本质安全等方面能满足工业现场的需要。工业以太网是应用于工业自动化领域的以太网技术，它是在以太网技术和TCP/IP技术的基础上发展起来的一种工业控制网络。
3.工业以太网的优势及不足：P8
优势：应用广泛、成本低廉、通信速率高、软硬件资源丰富、可持续发展能力强、易于实现管控一体化
不足：实时性问题、可靠性问题、安全性问题、总线供电问题
4.数据通信系统的组成：P16
数据通信系统一般由信息源与信宿、发送设备、接受设备和传输介质几部分组成。
5.数字数据的模拟编码技术可分为_ _种。P17
3种。幅移键控法（ASK）、频移键控法（FSK）、相移键控法（PSK）
6.数字数据的数字编码技术_ _种。P18
4种。单极性不归零码、单极性归零码、双极性不归零码、双极性归零码
7.差错控制的定义及差错控制编码的分类_ _。P21-22
定义：就是要在数据通信过程中发现并纠正差错，将差错控制在尽可能小的范围内，保证数据通信的正常进行。
分类：分为检错码（自动发现差错）和纠错码（自动发现并纠正差错）。
8.检错码中的奇偶校验、和校验、CRC 校验的基本定义_ _。P22-24
9.各类网络互连设备的基本定义_ _。P27-28
网络接口卡、中继器、集线器、网桥、交换机、路由器、网关
10.开放系统互连参考模型OSI 中，共分七个层次，分别是_ _ 。
应用层、表示层、会话层、传输层、网络层、数据链路层、物理层
OSI协议参考模型：
1）物理层：提供用于建立、保持和断开物理连接的机械的、电气的、功能的和过程的条件。
2）数据链路层：数据以帧为单位传送，每一帧包含一定数量的数据和必要的控制信息，该层负责在两个相邻接点间的链路上，实现差错控制、数据成帧、同步控制。
3）网络层：规定了网络连接的建立、维持和拆除的协议。主要功能是利用数据链路层所提供的相邻节点间的无差错数据传输功能，通过路由选择和中继功能，实现两个系统之间的连接。
4）传输层：完成开放系统之间的数据传送控制。主要功能是开放系统之间数据的收发确认。
5）会话层：按照在应用进程之间的约定，按照正确的顺序收、发数据，进行各种形式的对话。
6）表示层：是把应用层提供的信息变换为能够共同理解的形式，提供字符代码、数据格式、控制信息格式、加密等的统一表示。
7）应用层：是OSI参考模型的最高层。功能是实现应用进程(如用户程序、终端操作员等)之间的信息交换。
11.常用的有线通信介质主要有_ _ 。P28
双绞线、同轴电缆、光纤
12.双绞线及同轴电缆的基本结构_ _ 。P28
双绞线是把两根互相绝缘的铜导线按照一定规则互相绞结在一起，然后在外层再套上一层保护套或屏幕套。
同轴电缆由内导体铜质芯线（单股实心线或多股绞合线）、绝缘层、外导体屏蔽层及塑料保护套等构成。
13.网络拓扑的基本分类_ _ 。P30
星型拓扑、总线型拓扑、环型拓扑、树型拓扑
14.CSMA/CD 的基本原理_ _ 。P33
CSMA/CD全称为载波侦听多路访问冲突检测。网络中的每个节点都有同等的权利使用总线，称为多路访问。在发送数据前，节点需要先“听”一下总线上是否有数据信号，这个过程称为载波侦听。如果检测到有数据信号，说明别的主机正在使用总线，于是节点便等待直到总线空闲。如果“听”到总线没有数据信号，说明总线空闲，那么节点就将数据帧发送出去。在发送数据帧的同时，还需要继续监听总线，检测是否发生了冲突，称为冲突检测。如果发生了冲突，要立刻停止发送。冲突后节点需要等待一段的随机的时间，再次发送数据帧，再次重复以上的过程。
15.PROFIBUS 由以下三个兼容部分组成: _ _ 。P74
PROFIBUS-DP、PROFIBUS-PA、PROFIBUS-FMS
16.Modbus 包括_ _ 等三种形式，是一种简单的_ _ 应用协议。
ASCII、RTU、TCP 客户机/服务器
17.CAN 总线上具有两种互补的逻辑数值：_ _ 电平和_ _电平。P105
显性、隐性
18.按照地理分布距离和覆盖范围来看，计算机网络可以分为_ _。
广域网、城域网、局域网
19.PROFIBUS 的总线存取方式有：主站之间采用_ _传送，主站和从站之间采用
_ _ 传送。P81 令牌方式主-从方式
20.PROFIBUS的OSI模型由_ _组成三层模型。P74
应用层、数据链路层、物理层
21.CAN 对应的ISO/OSI 参考模型的层次结构分为_ _ 。P104
数据链路层、物理层
22.Powerlink对应的ISO/OSI参考模型的层次结构分为_ _。
物理层、数据链路层、应用层
23.CAN 总线上用_ _ 两个互补的逻辑值表示“0”和“1”。P105
显性和隐性
24.CAN 报文的位流根据_ _方法来编码。P104
非归零编码（书上写的是“不归零”方式）
25.CAN报文帧格包含_ _ 位标识符的_ _和_ _位标识符的_ _ 。
11、标准帧、29、扩展帧
26.在环形拓扑结构的网络中，通常拥有_ _的节点允许在网络中传送信息。P33
令牌
27.在令牌环网络中，令牌被定义为_ _，只有得到令牌的站点才可以发送信息。
P81传输权限
28.德国的工业4.0 项目主要分为三大主题：_ _ 。
智能工厂、智能生产、智能物流
29.工业以太网中实现实时性的机制主要包括_ _ 。
采用交换式集线器（交换机）、使用全双工通信模式、采用虚拟局域网、服务质量
30.工厂自动化网络的分层结构为_ _ 三个层次。
现场设备层、车间监控层、工厂管理层
31.现场总线的通信系统中，常用的通信介质主要有_ _ 。
双绞线、同轴电缆、光纤
32.Profibus由以下三个兼容部分组成: _ _ 。
PROFIBUS-DP、PROFIBUS-PA、PROFIBUS-FMS
33.本质安全技术是指保证电气设备在_ _环境下安全使用的一种技术。P205
易燃、易爆
34.现场总线控制系统的主要特征是采用_ _方式取代_ _信号。
数字式通信、设备级的4-20mA(模拟量)/24VDC(开关量)
35.控制网络与计算机网络相比主要特点有：_ _ 。
数据传输的及时性和系统响应的实时性、高可靠性、互可操作性
36.CAN 总线存在5 种错误类型，包括_ _ 。P113
位错误、填充错误、CRC错误、格式错误、应答错误
37.CAN 总线对应ISO/OSI 参考模型的层次结构分别为_ _ 。
数据链路层、物理层
38.CAN 的直接通信距离最远达_ _ ，通信速率最高可达_ _ 。P104
10km、1Mbit/s
39.Modbus TCP采用_ _和_ _ 来传输Modbus信息。P40
TCP/IP、以太网协议
40.TCP/IP 协议模型中，第3、4 层分别是_ _。
网络层、传输层
41.Modbus 总线的寻址空间为_ _ ，其中，地址_ _ 为广播地址。
256、0
42.光纤分为_ _ 两种类型，其传输原理都是基于光的_ _ 。P29
单模、多模全反射
43.现场总线之所以具有较高的测控性能，一是得益于_ _ ，二是得益于_ _ 。
仪表的微机化、设备的通信功能
44.一个CAN 数据帧最多可以发送_ _个字节数据。P109 8
45.GSD 文件的含义_ _ 。P86
设备必须向控制器提供所必需的各种参数以利于现代化设备管理。
46.CAN 总线的数据链路层包括：_ _ 。P108
逻辑链路控制子层LLC、介质访问控制子层MAC
47.集线器和路由器分别运行于OSI 模型的_ _。
物理层和网络层
48.交换机和路由器分别运行与OSI 模型的_ _ 。
数据链路层、网络层
49.在不同的网络之间实现分组的存贮和转发，并在网络层提供协议转换的网络
互连器称为_ _。路由器
50.CAN2.0A 和CAN2.0B 的主要区别是_ _ 。P104
CAN2.0A支持标准的11位标识符，CAN2.0B同时支持标准的11位标识符和扩展的29位标识符，CAN2.0B规范完全兼容CAN2.0A规范。
二、基础部分2
1.Modbus 差错检验的基本原理及过程。P49
标准的Modbus串行链路的可靠性基于两种错误检测方法，即奇偶校验和帧校验。奇偶校验（偶或奇）应该被每个字符采用。帧校验（LRC或CRC）必须运用于整个报文。
奇偶校验：如果指定了奇或偶校验，1的位数将算到每个字符的位数中（ASCII 模式7个数据位，RTU模式8个数据位）。如果没有指定奇偶校验位，传输时就没有校验位，也不进行校验检测，一个附加的停止位填充至要传输的字符帧中。
帧校验：（1）LRC检测：采用ASCII传输模式时，ASCII消息帧中包含了一个基于LRC方法的错误检测域。LRC域检测消息帧中除开始的冒号及结束的回车换行号外的内容。LRC域是一个包含8位二进制的字节。LRC值由传输设备来计算并放到ASCII消息帧中，接收设备在接收ASCII消息帧的过程中计算LRC，并将它和接收到ASCII消息帧LRC域中的值比较，如果两值不等，则说明有错误。LRC方法是将消息中8bit的字节连续累加，丢弃了进位。
（2）CRC检测：采用RTU模式时，RTU消息帧包括了一个基于CRC方法的错误检测域。CRC域检测整个RTU消息帧的内容。CRC域是两个字节，包含16位二进制。它由传输设备计算后加入RTU消息帧中，接收设备重新计算收到的RTU消息帧的CRC，并与接收到的CRC域中的值比较，如果两值不同，则有误。CRC添加到消息中时，低字节先加入，然后高字节。
2.什么是本质安全。P205
本质安全是指将送往易燃、易爆危险场合的能量控制在引起火花所需能量的限度之内，从根本上防止在危险场合产生电火花而使系统得到安全保障。
3.工业无线通信中常用的技术？P15
WiMAX（应用在距离70km之上的数据传输）、WLAN
Bluetooth、Zigbee （近距离传输）
4.CAN 总线的通信模型包括哪些层次，各自的作用是什么？P104
物理层、数据链路层
5.如何避免高速数据通信中由信号反射所引起的信号畸变？
通常在电缆的两端接入终端电阻，用来吸收传到两端的能量
6.简述什么是总线仲裁？
总线在传送信息的操作过程中有可能会发生“冲突”。为解决这种冲突，就需进行总线占有权的“仲裁”。总线仲裁是用于裁决哪一个主设备是下一个占有总线的设备。
7.简述工业以太网面临的主要问题？P203
（1）通信存在不确定性，不能满足实时性要求；（2）不适用于恶劣的工业现场环境，因此需要采用工业级以太网产品打造适用于工业生产环境的信息网络；（3）光纤对工业现场的电磁干扰不敏感，因此构建光纤网是工业级以太网适应工业环境的重要措施之一；（4）对于应用于工业现场的网络，还要求具有向现场仪表提供电源的能力，即总线供电；在易燃易爆的危险工业场所还必须考虑本质安全问题；（5）目前的工业以太网缺乏通用稳定的应用层。（当一个控制节点接收到报文的时候，如果没有一个通用的应用层，那么控制节点中的应用程序将无
法正确的解释和使用报文的数据，控制节点中的程序将无法确定报文内容的格式和用途）
8.针对目前商业以太网协议不提供面向工业应用的应用层协议的问题，解决办
法是什么？P203
把现有的工业应用协议与以太网、TCP/IP集成在一起；在以太网和现有的工业网络之间安装网关，进行协议转换；重新开发应用层协议。借助IE浏览器等通用的网络浏览器实现对生产现场的监视与控制，进而实现远程监控
9.简要分析OSI 参考模型和TCP/IP 参考模型两者的异同之处。
同：OSI 参考模型和TCP/IP 参考模型都是用来解决不同计算机之间数据传输的问题。这两种模型都是基于独立的协议栈的概念，都采用分层的方法，每层都建立在它的下一层之上，并为它的上一层服务。
异：1．层次数目不同：OSI模型有7层，而TCP/IP模型只有4层。它们都有网络层、传输层和应用层，但其他层并不相同。
2．OSI参考模型的协议比TCP/IP参考模型的协议更具有面向对象的特性。OSI 参考模型明确了服务，接口和协议3个概念，而TCP/IP参考模型没有。3．TCP/IP 参考模型中对异构网互连的处理比OSI 参考模型更合理。
4．TCP/IP参考模型比OSI参考模型和更注重面向无连接的服务。OSI模型在网
络层提供无连接和面向连接的通信，但在传输层仅有面向连接的通信。然而TCP/IP模型在网络层仅有一种通信模式（无连接），但在传输层支持两种模式。
10.简述OPC 在工业控制系统中的作用。P15
OPC技术是实现控制系统现场设备级与过程管理级进行信息交互、实现控制系统开放性的关键技术，同时也为不同现场总线系统的集成提供了有效的软件实现手段。
11.与DCS 系统相比，FCS 有哪些特点？有哪些优越性？
特点：系统的开放性、互可操作性与互用性、现场设备的智能化与功能自治性、系统结构的高度分散性、对现场环境的适应性
优越性：FCS实现全数字化通信；实现彻底的全分散式控制；实现不同厂商产品互连、互操作；增强系统的可靠性、可维护性；降低系统工程成本。
12.一个典型的工厂自动化系统应该分为几层网络结构？
三层，现场设备层、车间监控层、工厂管理层
13.串行链路上的Modbus 系统使用232 或者485 作为物理层接口，描述两
者的定义及区别。P42、44
14.CAN 总线的主要特点？P104
1.国际标准，应用广泛；
2.多主方式工作，不分主从；
3.废除站地址编码，采用报文标识符；
4.通过对报文标识符过滤即可实现点对点、一点对多点传送和全局广播等几种数据传送方式；
5.采用非破坏性总线仲裁技术，按优先级发送，大大减少总线冲突仲裁时间；
6.通信距离最远可达10km（5kbit/s），通信速率最高可达1Mbit/s（40m）；
7.总线上节点数可达110个；
8.采用短帧结构，传输时间短，受干扰概率低；
9. CRC等检错措施，保证通信的高可靠性；10. CAN节点具
有自动关闭的功能；11.通信介质可采用双绞线、同轴电缆或光纤；12. CAN总线具有较高的性价比。
15.CAN 总线帧结构的分类及作用。P109
数据帧：用于携带数据从发送节点至接收节点
远程帧：用于接收节点向发送单元请求发送具有相同标识符的数据
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：用于在当前和后续的数据或远程帧之间增加附加的延时
16.描述智能型CAN 总线节点的设计原理。P129
由微控制器、可编程的CAN控制器和CAN收发器组成；CAN控制器执行在CAN 规范里规定的完整CAN协议，微控制器设置CAN控制器的可编程参数和应用层协议设计，然后与收发器连接，各种电路设计至关重要。
17.简述工业4.0。
工业4.0是德国政府提出的一个高科技战略计划，其技术基础是网络实体系统及物联网，旨在提升制造业的智能化水平，建立具有适应性、资源效率及人因工程学的智慧工厂，在商业流程及价值流程中整合客户及商业伙伴。"工业4.0"项目主要分为三大主题：一是"智能工厂"，重点研究智能化生产系统及过程，以及网络化分布式生产设施的实现；二是"智能生产"，主要涉及整个企业的生产物流管理、人机互动以及3D技术在工业生产过程中的应用等；三是"智能物流"，主要通过互联网、物联网、物流网，整合物流资源，充分发挥现有物流资源供应方的效率，而需求方，则能够快速获得服务匹配，得到物流支持。
18.简述光纤的组成和基本工作原理。P29
光纤是由一组光导纤维作为芯线加上防护外皮而做成的。光纤通常是由非常
透明的石英玻璃拉成细丝，柔韧并能传输光信号的传输介质，主要由纤芯和包层构成双层同心圆柱体。
原理：光纤是通过全反射来实现光的传输的。由于包层的折射率比芯线折射率小，如果射到光纤表面的光线的入射角大于一个临界值，就会使进入纤芯的光线在纤芯与包层的界面上作多次全反射而曲折前进，不会透过界面，仿佛光线被包层紧紧地封闭在纤芯内，使光线只能沿着纤芯传送，就好像自来水只能在水管里流动一样，光线将完全限制光纤之中。
19.以太网通信的非确定性问题涉及到哪几个方面？P205
1利用以太网的高通信速率、2控制网络负荷、3采用全双工以太网技术、4采用交换式以太网技术、5采用实时以太网
20.什么是实时以太网。P206
实时以太网是一种全新的适用于工业现场设备的开放性实时以太网标准，将大量成熟的IT技术应用于工业控制系统，利用高效、稳定、标准的以太网和UDP/IP协议的确定性通信调度策略，是为应对工业控制中通信实时性、确定性提出的根本解决方案，属于工业以太网的特色和核心技术。
三、基础部分3
1.CRC 校验码是网络通信中普通采用的形式，假设待发送的消息为1000100101，生成多项式选用G=x5+x4+x2+1，CRC校验码为多少，发送方发出的信息是什么？
解: CRC 基本原理：
所以，根据待发送的消息10 0010 0101，可得
信息字段代码: m(x)=x9+x5+x2+1代码为: 10 0010 0101
生成多项式: G(x)=x5+x4+x2+1代码为:11 0101 m(x)x5=x14+x10+x7+x^5代码为:100 0100 1010 0000 m(x)x5再与G(x)进行模2 的除法运算，相当于按位异或，即
哈工大 2010 年 春 季学期 工业控制网络 试题A 一、填空题（共5分，每空0.5分） 1、罗克韦尔推出的现场总线控制系统的三层网络结构，其设 备层、控制层、信息层三层网络分别为：DeviceNet 、ControlNet 、 EtherNet/IP 。 2、传输介质的特性主要包括：物理特性、传输特性、连通特性、地理范围、抗干扰性、相对价格。 3、DeviceNet 现场总线网络上节点数最多可达64个，支持 125kbps 、250kbps 、500kbps 三种波特率。 二、单选题（共5分，每小题 1分） 1、下列哪种现场总线是建筑业国际公认的现场总线标准？ A. L onworks B. HART C. C C-Link D. Sensoplex2 答：（ A ） 第 1 页 （共 11页）
试题：工业控制网络班号：姓名： 2、CAN控制器接口PCA82C250的作用可归纳为： A. 驱动和隔离 B. 驱动和保护 C. 保护和隔离 D. 以上都不是答：（B ） 3、独立CAN控制器SJA1000采用BasicCAN模式，关于其接收滤波公式，下列表述正确的是： A. (ID.10-ID.3)先和(AC.7-AC.0)同或，再和(AM.7-AM.0)或，若值为0xFF，则接收 B. (ID.10-ID.3)先和(A C.7-AC.0)异或，再和(AM.7-AM.0)或，若值为0xFF，则接收 C. (I D.10-ID.3)先和(AC.7-AC.0)按位同或，再和(AM.7-AM.0)按位或，若值为0xFF，则接收 D. (ID.10-ID.3)先和(AC.7-AC.0)按位异或，再和(AM.7-AM.0)按位或，若值为0xFF，则接收答：（C ） 4、在DeviceNet现场总线I/O连接中，使用分段协议取决于下面哪种情况？ A. 须发送的数据超过7字节 B. 须发送的数据超过8字节 C. 生产_连接_长度属性值超过7 D. 生产_连接_长度属性值超过8 答：（D ） 5、ControlNet现场总线是由下面哪个公司推出的： A. S iemens B. Boeing C. R ockwell D. Fisher-Rosemount 答：（C ） 第 2 页（共11页）
习题（一） 一、判断题（每空2分，共20分） 1.工业控制网络是计算机网络技术、通信技术与控制技术相结合的产物。（） 2.模拟信号传输的优点是精度高，但易受干扰。（） 3.实时性表现在对外部事件能及时地响应并做出相应的处理，不丢失信息、不延 误操作。（）4.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。（） 5.在涉及系统实际数据传送能力时，使用比特率。（） 6.曼彻斯特码属于不归零码。（） 7.基带网的线路工作方式一般只能为双工方式。（） 8.网络层负责将逻辑地址和名字转化为物理地址，交给数据链路层处理。（） 9.在异步TDM中，时间片是预先分配好的。（） 10.共享式局域网是各站点共享传输媒介的带宽。（） 二、选择题（每题2分，共20分） 1、通信是两点或多点之间借助某种传输介质以（）形式进行信息交换的过程。 A、十进制 B、二进制 C、八进制 D、十六进制
2、香农公式的正确表达方式是（）。 A、错误!未找到引用源。 B、错误!未找到引用源。 C、错误!未找到引用源。 D、错误!未找到引用源。 3、下述选项中不属于模拟数据编码方式的是（）。 A、时间键控（TSK） B、幅移键控（ASK） C、频移键控（FSK） D、相移键控（PSK） 4、下述选项中不属于HART通信协议层次的是（）。 A、物理层 B、数据链路层 C、传输层 D、应用层 5、为了保持发送设备和接收设备的同步，HART采用的通信模式是（）。 A、异步模式 B、同步模式 C、并行模式 D、串行模式 6、HART通信协议支持的设备类型有（）。 A、主设备 B、从设备 C、成组模式从设备 D、主设备、从设备、成组模式从设备 7、下述选项中，不属于HART协议的三种帧的是（）。 A、主设备到从设备或成组模式从设备的帧 B、从设备到成组模式从设备的帧 C、从设备到主设备的帧 D、成组模式从设备到主设备的帧 8、实现数字数据的模拟传输的通信设备是（） A、路由器 B、交换机 C、网卡 D、调制解调器 9、通信系统按通信方式分为三种，它们是（） A、单工 B、半双工 C、双工 D、以上都对
工业控制网络实验报告 班级：信科14-4班 姓名：温华强 学号：08143080
实验四 S7-200与S7-300(S7-400)的以太网通讯 一、实验目的 1．学习使用STEP 7 Micro/WIN32软件； 2．学会如何使用以太网建立S7-200与S7300之间的通讯； 3．掌握S7-200与S7300之间的以太网通讯是如何进行的； 二、实验必备条件 1．带有STEP 7和STEP 7 Micro/WIN32（版本 3.2 SP1以上）软件的编程设备； 2．PC/PPI 电缆和PC适配器或者 CP5611/5511/5411 和MPI电缆； 3．一个CPU22X，符合以下类型要求： CPU 222 Rel. 1.10 或以上、CPU 224 Rel. 1.10 或以上、CPU 226 Rel. 1.00 或以上、CPU 226XM Rel. 1.00 或以上； 4．一个CP243-1，订货号为 6GK7 243-1EX00-0XE0； 5．一个HUB和网络电缆或者以太网直连电缆； 6．一套 S7-300/400 PLC 包括以下器件：电源、CPU、CP343-1或CP443-1 三、实验步骤 1．将CP243-1配置为CLIENT。使用STEP 7 Micro/WIN32中的向导程序。在命令菜单中选择Tools--> Ethernet Wizard。 2．点击Next>按钮，系统会提示您在使用向导程序之前，要先对程序进行编译。点击Yes编译程序。
3．在此处选择模块的位置。在线的情况下，您也可以用Read Modules按钮搜寻在线的CP243-1模块。点击Next>按钮。 4．在此处填写IP地址、子网掩码、通讯类型，点击Next>按钮。
题型有概念10分、填空30分、选择10分、判断10分、挑错10分、计算，简答共30分一．概念（名词解释） 1．现场总线：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．DC S:集中采集控制系统和集散控制系统 3．FCS:现场总线控制系统 4．TCP：传输控制协议 5．UDP：用户数据报协议 6．UCMM：未连接报文管理器 7．NUT：网络更新时间 二．填空或简答 1．现场总线的优点，特点 （1）现场总线的特点： 现场总线是现场通信网络； 现场总线是数字通信网络； 现场总线是开放互连网络； 现场总线是现场设备互连网络； 现场总线是结构与功能高度分散的系统； 现场总线是现场设备的互操作性与互换性网络 （2）优点： 导线和连接附件大量减少； 仪表和输入／输出转换器（卡件）大量减少； 设计、安装和调试费用大大降低； 维护开销大幅度下降； 系统可靠性提高； 系统测量与控制精度提高； 系统具有优异的远程监控功能； 系统具有强大的（远程）故障诊断功能； 设备配置、网络组态和系统集成方便自由； 现场设备更换和系统扩展更为方便； 为企业信息系统的构建创造了重要条件 2．现场总线系统
3．现场总线国际标准，中国标准 国际标准：IEC61158：工业控制系统用现场总线（Fieldbus for use in industrial Control System）IEC62026：低压开关设备和控制设备（Low-V oltage Switchgear and Controlgear）用现场总线（设备层现场总线） ISO11898：道路交通工具－数字信息交换－用于高速通信的控制器局域网（CAN）ISO11519：道路交通工具－低速串行数据通信 中国标准： GB/T20540-2006 测量和控制数字式数据通信工业控制系统用现场总线3：PROFIBUS GB／T18858.1－2002 低压开关设备和控制设备控制器－设备接口(CDI)第1部分总则 GB／T18858.2－2002 低压开关设备和控制设备控制器－设备接口(CDI)第2部分执行器-传感器接口（AS-i） GB／T18858.3－2002 低压开关设备和控制设备控制器－设备接口(CDI)第3部分DeviceNet 4．OSI参考模型的层对应关系（那个协议属于哪层） 5．TCPIP传输层的层对应关系（那个协议属于哪层）
《工业控制组网与组态技术》教学大纲 课程代码：01ANN803 适用专业：自动化专业 教学时数：56 学时其中实践56 学时 一、课程简介及基本要求 本课程主要是现场总线/工业以太网的网络通讯基本原理，面向底层PLC控制，构建控制网络，人机交互界面HMI（Human Machine Interface）实现远程监视及优化控制，并以工程实践为例，从整体上掌握现代大中型自动化系统的实施过程。 二、课程实验目的要求 通过课程的教学与实践使学生掌握大中型自动化系统的控制网络基本原理、设计方法、实施方法；掌握HMI的设计方法；结合S7-300 PLC工程实例，达到一定运用能力。 三、主要仪器设备 I／A S小型集散控制系统、过程控制实验装置 四、实验方式与基本要求 1、试验方式：综合设计 2、基本要求：掌握大中型自动化系统的控制网络基本原理、设计方法、实施方法 五、考核与报告（小四号黑体字） 1、考核方式：以平时考核（考勤、课堂组织纪律、课堂讨论发言）、平时实训完成度和期末考试(大作业)相结合的方式进行，综合评价学生的学习成绩 2、成绩评定：平时成绩（20%）+实训操作成绩（30%）+期末成绩（50%） 3、报告填写要求：不少于6次 六、实验项目设置与内容（小四号黑体字） 序号实验名称内容提要 实验 学时 每组 人数 实验 属性 开出 要求 备注 1 集散控制系统的组 态 1、掌握软件组态 2、学习集散控制方法 8 6 验证必做 2 基于DCS的温度控制 系统的设计与实施 1、系统设计、硬件连接 2、组态和实现控制 8 6 综合必做 3 基于DCS的液位控制 系统的设计与实施 1、掌握系统设计、硬件连接 2、验证组态和实现控制 8 6 综合选做 4 基于FCS的温度控制 系统的设计与实施 1、掌握系统设计、硬件连接 2、验证组态和实现控制 8 6 综合必做 5 基于FCS的液位控制 系统的设计与实施 1、掌握系统设计、硬件连接 2、验证组态和实现控制 8 6 综合必做 6 PROFIBUS-DP应用1、掌握网络系统故障及诊断 2、掌握STEP7使用方法 8 6 综合选做 7 HMI组态软件 1、掌握HMI的使用 2、完成基本PLC功能 8 6 综合选做 七、教材及实践指导书 1、使用教材：陈在平．《工业控制网络与现场总线技术》第三版．机械工业出版社．2006年． 2、参考教材： 杨卫华．《工业控制网络与现场总线技术》．机械工业出版社，2008． 何衍庆，俞金寿．《工业数据通信与控制网络》．化学工业出版社．2002年.
实 验 一 Automation Studio 的使用和基本程序编程及调试 一、实验目的 1、掌握Automation Studio 的基本使用技巧和方法 2、熟悉Automation Studio 的基本命令 3、学会和掌握Automation Studio 程序的调试方法 二、实验设备 PC机一台，装有Automation Studio编程软件；贝加莱PLC-2003一台； 各PC机与PLC-2003通过RS232电缆连接进行通信。 详见附录一。 三、实验内容 熟悉并练习Automation Studio的使用，用选定的编程语言编制、调试控制程序。Automation Studio是贝加莱公司为其自动化控制设备PLC（可编程计算机控制器）开发的一种可使用多种编程语言的PLC开发环境，如附录二所示。 1．PLC硬件配置： 根据所给实验装置，使用Automation Studio对系统硬件进行配置。 配置方法见本指导书附录B。 2．实验程序1： 使用Automation Basic或其它PLC编程语言，编制一段小控制程序，实现以下功能：利用实验装置上的第一个模拟量旋钮（电位器），来控制模拟量输
出，当旋转该电位器时，第一个模拟量输出随之变化，旋钮逆时针旋到底时（模拟量输入为最小值0），要求模拟量输出为0（光柱无显示），当旋钮顺时针旋到底时（模拟量输入为最大值32767），要求模拟量输出为最大值（光柱全显示）； 同时，第二个模拟量输出的状态正好与第一个模拟量输出相反。 3．实验程序2： 使用Automation Basic或其它PLC编程语言，编制一段小控制程序，实现以下功能：利用实验装置上的两个开关，来控制模拟量输出，当接通（合上）其中一个开关（另一个应处于断开状态）时，第一个模拟量输出从0开始随时间逐渐增大，达到其最大值后，再从0开始…，周而复始；当接通（合上）另一个开关时，第二个模拟量输出从0开始随时间逐渐增大，达到其最大值后，再从0开始…，同时，第二个模拟量输出从其最大值开始随时间逐渐减小，达到0后，再从其最大值开始…，周而复始。 四. 思考题 1．在Automation Studio中为什么要对PLC系统硬件进行配置？ 2．为什么要为用户编制的控制程序命名？ 3．为用户程序选择循环周期的原则是什么？ 4．Automation Studio为用户提供多种编程语言有什么好处？
1，自动控制系统的发展及其体系结构 模拟仪表控制系统（分散的） 直接数字控制系统（集中的） 集散控制系统（分散控制，集中管理） 现场总线控制系统 2，DCS的结构：分散过程控制装置部分；集中操作和管理系统部分；通信部分 特点：分散控制，集中管理 3，现场总线的基本概念 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、通信系统，也被称为开放式，数字式，多点通信的底层控制网络。 国际ISEC61158对现场总线的定义：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。 4，在现场总线控制系统中，总先设备分为：变送器，传感器，执行器，驱动器，控制器，控制监控器，网络互联设备，其他现场总线设备。 5现场总线控制系统的技术特点：系统的开放性；互可操作性与互用性；现场设备的智能化与功能的自治化；系统结构的高度分散性；对现场环境的适应性。6·IEC61158第二版现场总线标准类型：IEC61158TS; ControlNet Tm；profibus Tm p-Net；FF HSE ；SwiftNet Tm WorldFIP Interbus 7·通信系统的组成：信息源；（发送、接收）设备；信息接受者；传输介质 8·数据编码的编码方式：数字编码、模拟编码 9·通信网络的拓扑结构机器优缺点：（1）星型结构：缺点:可靠性低 （2）环形结构：优点:键路控制简化缺点：节点数量较多时会影响通信速度，另外，环是封闭的不便于扩展。 （3）总线型结构：优点：结构简单，便于扩展缺点：通信距离短。 10·传输介质：双绞线、同轴电缆、光缆11·ISO/OSI模型将各种协议分为七层：物理层、键路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层。12·RS-232与RS485的区别： RS-232：她规定数据信号按照负逻辑进行工作，采用全双工工作方式。25针的接口插件，最高的传输速率为19.2kbit/s，最大传输距离为15m，主要用于只有一个发送器和接收器的通信线路，采用MAX232芯RS-485：它可以在一条通信线路上接多个发送器和接收器，（最多可接受32个），9针D型插头连接器，半双工工作方式，最大传输速率为10mbps,最大传输距离为1200m，采用MAX485芯片。 13·网络访问控制协议：时分多路访问法；查询法；令牌法；带有冲突的载波帧听多路访问法；扩展环形法。 14`PROFIBUS的三个兼容的协议：PROFIBUS-DP PROFIBUS-PA PROFIBUS-FMS 15·总线存取控制机制的系统配置： 纯主--主系统（令牌传递机制） 纯主—从系统（主从机制） 混合系统 16·PROFIBUS-DP的设备类型：一级DP 主站；二级DP主站；DP从站17·PROFIBUS控制系统的组成：一类主站；二类主站；从站 18·现场设备是否具有profibus接口可分为三种形式：总线接0型；单一总线型；混合型。 19·西门子S7-300有哪些模块：电源模块ps；CPU模块；SM模块；IM模块；FM 模块；CP模块。 20`step-7功能：项目管理；硬件组态，网络组态；软件编程；运行监控。21·step-7组成：SIMATIC Manager ；符号编辑器；硬件配置；通信；信息功能。22·step-7软件的三中编程语言：梯形图；功能块图；语句表。 23·WinAC的功能：控制功能；计算功能；可视化功能；网络功能；工艺技术功能。24·WinAC的特点：提高处理性能；满足实时性能；简化通信接口；降低网络负担；易于集成用户控制要求；编程调试简单方便；节省投资成本；节约安装空间。
一、绪论 1. 与普通计算机网络相比，工业控制网络具有哪些特点？实时性、稳定性、安全性 2. 现场总线的定义：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 3. 判断题：工业以太网具有更高的传输速率，因此可以完全取代现场总线协议（x ）错误，现场总线主要用于底层现场设备间互联，工业以太网主要用于上层信息系统集成。 4. 网络控制系统具有哪些优点？A、结构简单，安装、维护方便b、信息集成度高c、现场设备测控功能强 5. 控制网络和信息网络的集成，有哪几种实现方式？硬件实现、dde实现、统一协议标准实现、数据库访问技术实现、opc技术实现 二、CAN总线 1.CAN协议可以划分为CAN对象层层、CAN传输层层和物理层； 2.CAN的4种帧类型分别为：数据帧，远程帧，错误帧和过载帧 3.CAN的数据帧由SOF、仲裁域、控制域、数据域、校验域、应答域和帧尾组成，其中校验域是根据SOF到数据域结束的数据计算得到的15 位的crc 校验码。 4. CAN总线中显性电平表示数字逻辑0 ，隐性电平表示数字逻辑 1 。 5.MCP2515属于（Ｃ） A．CAN控制器接口芯片； B.CAN控制器驱动芯片； C.独立CAN控制器芯片； D. 集成了CAN控制器的单片机 6.CAN总线使用的数据编码为（Ｂ） A．归零码（RZ）；B. 不归零码（NRZ）；C. 曼彻斯特编码；D. 差分曼彻斯特编码7.CAN总线的终端匹配电阻值为（Ｄ） A．50Ω； B. 60Ω；C. 100Ω；D. 120Ω 8.CAN 总线协议2.0B规定扩展帧的标志位有（Ｄ） A．8位； B.11位；C.18位；D.29位 9.下面关于TJA1050的特征描述不正确的一项是（Ｃ） A．最高传输速度可达1Mbps； B. 输入级兼容3.3V和5V电平； C.最多可以连接110个节点； D. TXD有防止钳位在显性电平的超时功能。 10.在CAN总线中，当错误计数值大于（Ａ）时，说明总线被严重干扰。 A. 96 B. 127 C. 128 D. 255 11.MCP2515与单片机间的通信采用了下面哪一种接口？（Ｄ） A. 并口 B.1-wire C. I2C D. SPI 12.下面哪种说法是错误的（Ｃ）。 A、CAN总线协议被广泛用于汽车工业。 B、CAN为多主工作方式，而且不分主从 C、CAN采用破坏总线仲裁技术 D、CAN的直接通信距离可达10Km 13.CAN总线的全称是( Ａ) A．Controller Area Network B. Common Auto Network C. Complex Area Network D. Chinese Advanced Network 14.CAN总线通信参考模型中定义了OSI模型中的（Ｃ） A．物理层、应用层； B. 物理层、传输层、应用层 C．物理层、数据链路层；D. 物理层、数据链路层、应用层
工业控制网络》复习题 一、概念题 1、现场总线：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、模拟数据编码：分别用模拟信号的不同幅度、不同频率、不同相位来表达数据的0、1状态的，称为模拟数据编码。 3、数字数据编码：用高低电平的矩形脉冲信号来表达数据的0、1 状态的，称为数字数据编码。 4、单极性码：信号电平是单极性的数字数据编码。 5、双极性编码：信号电平为正、负两种极性的数字数据编码。 6、归零码（RZ）：在每一位二进制信息传输之后均返回零电平的数字数据编码。 7、非归零码（NRZ ）：在整个码元时间内维持有效电平的数字数据编码。 8、差分码：用电平的变化与否来代表逻辑“1”和“ 0”的数字数据编码。 9、基带传输：就是在数字通信的信道上按数据波的原样进行传输，不包含有任何调制。 10、载波传输：采用数字信号对载波进行调制后实行传输。 11、单工通信：指传送的信息始终是一个方向，而不进行与此相反方向的传送。 12、半双工通信：指信息流可在两个方向上传输，但同一时刻只限于一个方向传输。 13、全双工通信：指能同时作双向通信。 14、广播式网络：仅有一条通信信道，由网络上的所有机器共享。短的消息，即按某种语法组织的分组或包，可以被任何机器发送并被其它所有的机器接收。分组的地址字段指明此分组应被哪台机器接收。一旦收到分组，各机器将检查它的地址字段。如果是发送给它的，则处理该分组，否则将它丢弃。 15、点到点网络：由一对机器之间的多条连接构成。为了能从源到达目的地，这种网络上的分组可能必须通过一台或多台中间机器。 16、类：一组表示同种系统组件的对象。一个类是一个对象的一种概括。一个类中所有的对象在形式和行为上是相同的，但是它们可以包含不同的属性值。 17、实例：一个对象的一个明确的真实（物理）事件。 18、属性：一个对象的一个外部可视特性或特点的一种描述。
《工业控制网络》复习题 一、概念题 1、现场总线：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、模拟数据编码：分别用模拟信号的不同幅度、不同频率、不同相位来表达数据的0、1状态的，称为模拟数据编码。 3、数字数据编码：用高低电平的矩形脉冲信号来表达数据的0、1状态的，称为数字数据编码。 4、单极性码：信号电平是单极性的数字数据编码。 5、双极性编码：信号电平为正、负两种极性的数字数据编码。 6、归零码（RZ）：在每一位二进制信息传输之后均返回零电平的数字数据编码。 7、非归零码（NRZ）：在整个码元时间内维持有效电平的数字数据编码。 8、差分码：用电平的变化与否来代表逻辑“1”和“0”的数字数据编码。 9、基带传输：就是在数字通信的信道上按数据波的原样进行传输，不包含有任何调制。 10、载波传输：采用数字信号对载波进行调制后实行传输。 11、单工通信：指传送的信息始终是一个方向，而不进行与此相反方向的传送。 12、半双工通信：指信息流可在两个方向上传输，但同一时刻只限于一个方向传输。 13、全双工通信：指能同时作双向通信。 14、广播式网络：仅有一条通信信道，由网络上的所有机器共享。短的消息，即按某种语法组织的分组或包，可以被任何机器发送并被其它所有的机器接收。分组的地址字段指明此分组应被哪台机器接收。一旦收到分组，各机器将检查它的地址字段。如果是发送给它的，则处理该分组，否则将它丢弃。 15、点到点网络：由一对机器之间的多条连接构成。为了能从源到达目的地，这种网络上的分组可能必须通过一台或多台中间机器。 16、类：一组表示同种系统组件的对象。一个类是一个对象的一种概括。一个类中所有的对象在形式和行为上是相同的，但是它们可以包含不同的属性值。 17、实例：一个对象的一个明确的真实（物理）事件。 18、属性：一个对象的一个外部可视特性或特点的一种描述。
级工业控制组网与组态技 术 The latest revision on November 22, 2020
《工业控制组网与组态技术》教学大纲 课程代码：01ANN803适用专业：自动化专业 56学时其中实践56学时 教学时 数： 一、课程简介及基本要求 本课程主要是现场总线/工业以太网的网络通讯基本原理，面向底层PLC控制，构建控制网络，人机交互界面HMI（HumanMachineInterface）实现远程监视及优化控制，并以工程实践为例，从整体上掌握现代大中型自动化系统的实施过程。 二、课程实验目的要求 通过课程的教学与实践使学生掌握大中型自动化系统的控制网络基本原理、设计方法、实施方法；掌握HMI的设计方法；结合S7-300PLC工程实例，达到一定运用能力。 三、主要仪器设备 I／AS小型集散控制系统、过程控制实验装置 四、实验方式与基本要求 1、试验方式：综合设计 2、基本要求：掌握大中型自动化系统的控制网络基本原理、设计方法、实施方法 五、考核与报告（小四号黑体字） 1、考核方式：以平时考核（考勤、课堂组织纪律、课堂讨论发言）、平时实训完成度和期末考试(大作业)相结合的方式进行，综合评价学生的学习成绩 2、成绩评定：平时成绩（20%）+实训操作成绩（30%）+期末成绩（50%） 3、报告填写要求：不少于6次 七、教材及实践指导书
1、使用教材：陈在平．《工业控制网络与现场总线技术》第三版．机械工业出版社．2006年． 2、参考教材： 杨卫华．《工业控制网络与现场总线技术》．机械工业出版社，2008． 何衍庆，俞金寿．《工业数据通信与控制网络》．化学工业出版社．2002年.
《工业控制网络》课程教学大纲 课程编码：T1060260 课程中文名称：工业控制网络 课程英文名称：INDUSTRIAL CONTROL NETWORK 总学时：40讲课学时：28 实验学时：12学分: 2.5 授课对象：电气工程及其自动化专业 先修课程：电路集成电子技术嵌入式系统原理及应用 一、课程教学目的 工业控制网络即现场总线是3C（Computer,Communication and Control）技术发展汇集成的结合点，是信息技术、数字化智能化网络发展到现场的结果。现场总线是自动化及电气工程领域当前和今后的发展热点。现场总线已在国民经济各个领域和国防领域中获得了广泛应用，而且应用得越来越普遍。例如，对于电气工程领域，在现代电机驱动与控制装置（如变频器）中、在数字化变电站、配电系统/继电保护装置中、在智能电器中、在楼宇自动化装置中，几乎均要求配置现场总线通信接口；对于国防领域，在航空航天设备、舰船、装甲车辆中均使用了现场总线系统。 本课程以现场总线基本技术及其节点设计为主要内容，目的是使学生掌握现场总线通信与网络基本知识，学会阅读并理解现场总线协议/规范，能够设计一般设备的现场总线通信接口，掌握典型现场总线系统的基本应用技术，并为学生进行现场总线系统设计和现场总线分析奠定一定的基础。 二、教学内容及基本要求 本课程的主要内容包括计算机网络与现场总线的基础知识、国际标准现场总线及其它主流现场总线协议/规范、现场总线节点设计以及现场总线系统应用技术基础。 第1章绪论 现场总线的发展历程、概念、组成、技术特点与优点，标准及应用领域。 第2章数据通信与计算机网络基础 数据编码方式、信号传输方式、通信方式等数据通信基础知识；网络拓扑结构、传输介质、硬件组成与介质访问控制方式等计算机网络基础知识；协议分层、接口和服务、服务原语等计算机网络基本理论；OSI参考模型和TCP/IP参考模型及其优缺点，OSI参考模型与TCP/IP参考模型的比较。 第3章控制器局域网——CAN CAN总线的产生及其发展历程，CAN总线的技术特点，CAN节点的分层结构，CAN的一些基本概念，报文传送及其帧类型，错误类型及其界定，位定时要求，CAN总线基本技术阐释与分析，CAN控制器及接口芯片：SJA1000、82C250，CAN节点设计，CAN系统应用实例。 第4章DeviceNet DeviceNet简介，DeviceNet的连接（CAN标识符区的DeviceNet使用、连接建立概述、预定义主/从连接组、客户机和服务器的连接终点），DeviceNet信息协议（显式信息、输入/输出信息、分段/ 重组、重复MAC ID检测协议），DeviceNet通信对象类，网络访问状态机制，预定义主/从连接组，构建DeviceNet网络的步骤及所需的硬件和软件，DeviceNet节点设计、DeviceNet系统应用实例。 第5章ControlNet
《工业机器人》 一、填空题 1、按坐标形式分类，机器人可分为、、球坐标型 和四种基本类型。 2、作为一个机器人，一般由三个部分组成，分别是、 和。 3、机器人主要技术参数一般有、、、重复定位精 度、、承载能力及最大速度等。 4、自由度是指机器人所具有的的数目，不包括的开 合自由度。 5、机器人分辨率分为和，统称为。 6、重复定位精度是关于的统计数据。 7、根据真空产生的原理真空式吸盘可分为、和 等三种基本类型。 8、机器人运动轨迹的生成方式有、、和空间曲 线运动。 9、机器人传感器的主要性能指标有、、、重复性、、 分辨率、响应时间和抗干扰能力等。 10、自由度是指机器人所具有的的数目。 11、机器人的重复定位精度是指。 12、机器人的驱动方式主要有、和三种。 13、机器人上常用的可以测量转速的传感器有测速发电机和增量式码盘。 14、机器人控制系统按其控制方式可以分为控制方式、控制方式和 控制方式。 15、按几何结构分划分机器人分为：串联机器人、并联机器人。 二、单项选择题(请在每小题的四个备选答案中，选出一个最佳答案。) 1、工作范围是指机器人或手腕中心所能到达的点的集合。 A 机械手 B 手臂末端 C 手臂 D 行走部分。
2、机器人的精度主要依存于、控制算法误差与分辨率系统误差。 A传动误差 B 关节间隙 C机械误差 D 连杆机构的挠性 3、滚转能实现360°无障碍旋转的关节运动，通常用来标记。 A R B W C B D L 4、RRR型手腕是自由度手腕。 A 1 B 2 C 3 D 4 5、真空吸盘要求工件表面、干燥清洁，同时气密性好。 A 粗糙 B 凸凹不平 C 平缓突起 D平整光滑 6、同步带传动属于传动，适合于在电动机和高速比减速器之间使用。 A 高惯性 B 低惯性 C 高速比 D 大转矩 7、机器人外部传感器不包括传感器。 A 力或力矩 B 接近觉 C 触觉 D 位置 8、手爪的主要功能是抓住工件、握持工件和工件。 A 固定 B 定位 C 释放 D 触摸。 9、机器人的精度主要依存于、控制算法误差与分辨率系统误差。 A传动误差 B 关节间隙 C机械误差 D 连杆机构的挠性 10、机器人的控制方式分为点位控制和。 A 点对点控制 B点到点控制 C 连续轨迹控制 D 任意位置控制 11、焊接机器人的焊接作业主要包括。 A 点焊和弧焊 B 间断焊和连续焊 C 平焊和竖焊 D气体保护焊和氩弧焊 12、作业路径通常用坐标系相对于工件坐标系的运动来描述。 A 手爪 B 固定 C 运动 D工具 13、谐波传动的缺点是。 A扭转刚度低 B 传动侧隙小 C惯量低 D 精度高 14、机器人三原则是由谁提出的。（D） A 森政弘 B 约瑟夫·英格伯格 C 托莫维奇 D 阿西莫夫 15、当代机器人大军中最主要的机器人为：（A） A 工业机器人 B 军用机器人 C 服务机器人 D 特种机器人 16、手部的位姿是由哪两部分变量构成的？（B） A 位置与速度 B 姿态与位置 C 位置与运行状态 D 姿态与速度
工业控制网络试题A
一、判断题（5分，每小题0.5分） 1、载波监听多路访问/冲突检测机制和令牌访问控制方 式属于两种不同类型的介质访问控制方式。 答：（ 对 ） 2、DeviceNet 网络可上可以容纳多达128个节点，每个节点支持的I/O 数量没有限制。 答：（ 错 ） 3、在DeviceNet 现场总线中，实例ID 值0表示类本身。 答：（ 对 ） 4、CAN 已成为国际标准ISO11898和IEC62026。 答：（ 错 ） 5、CAN 可以分为物理层和数据链路层，其数据链路层又可以分为逻辑链路控制子层和媒体访问控制子层。 答：（ 对 ） 6、CAN 数据帧中的远程发送请求位即RTR 位为隐性。 答：（ 错 ） 第 1 页 （共 11 页） 试 题：工业控制网络 班号： 姓名： 7、所有DeviceNet 模块均被要求参与一个重复MAC ID 检验算法。 答：（ 对 ） 8、ControlNet 现场总线采用生产者/消费者网络模型，支持位选通、轮询、状态改变/周期等I/O 数据触发方式。 答：（ 错 ） 9、双绞线各个线对螺旋排列的主要目的是使各线对之间的电磁干扰最小。 答：（ 对 ）
10、OSI参考模型有6层，分别为物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层和应用层。 答：（错） 二、单选题（共10分，每题1分） 1、CAN的正常位时间由同步段、传播时间段、相位缓冲段1 和相位缓冲段2这4个时间段组成，1次采样时其采样点位于 A. 同步段的终点 B. 传播时间段的终点 C. 相位缓冲段1的终点 D. 相位缓冲段2的终点答：（ C ） 2、下面哪个现场总线国际标准是关于低压开关设备和控制设备的国际标准？ A. IEC61158 B. IEC62026 C. ISO11898 D. ISO11519 答：（ B ） 3、在DeviceNet中，报文组被分为几组？ A. 2 B. 3 C. 4 D. 以上都不是答： （ C ） 第2 页（共11 页）试题：工业控制网络班号：姓名： 4、DeviceNet的网络速度为250kbps时，总线长度应为 A. 125m B. 250m C. 500m D. 以上都不是答：（ B ）
西南科技大学2014-2015年《工业控制网络与现场总线技术》期末复习题 一、填空题 1. 按照地理分布距离和覆盖范围来看，计算机网络可以分为广域网、城域网和局域网。 2. 光纤分为单模和多模两种类型，其传输原理都是基于光的全反射。 3. 工业自动化网络控制系统不单单是一个完成数据传输的通信系统，还是一个借助网络完成控制功能的自控系统。 4.工厂自动化网络的分层结构为_现场设备层、车间监控层和工厂管理层三个层次。 5. 参照ISO/OSI标准模型，CAN通信模型包括物理层和数据链路层两层。 6. CAN的报文帧有以下四种类型：数据帧、远程帧、出错帧和超载帧。 7. 同步是数据传输中必须要解决的重要问题，在报文帧的传送过程中有三种同步方式：位同步、字同步和帧同步。 8.工业控制系统经历了基地式仪表控制系统、集中式数字控制系统、集散控制系统、现场总线控制系统等主要阶段。 9.CAN总线是有效支持分布式实时控制的串行通信网络，从定位时的同步方式考虑，它属于异步通信。 10.现场总线是用于过程自动化和制造自动化最底层的现场设备或现场仪表互连的通信网络，是现场通信网络与控制系统的集成。 11.CAN总线支持位仲裁的介质访问方式，是多主工作方式。
12.CAN通信协议规定了4种不同类型的帧：数据帧，远程帧，错误帧，过载帧。 13.CAN总线上用显性和隐性两个互不的逻辑值表示0和1。 14.CAN协议可以检测到位错误，填充错误，CRC错误，格式错误，应答错误。 15. CAN总线是多主工作方式，任意节点可以主动发送信息。通过非破坏性总线仲裁机制解决多节点同时发送时的冲突问题。 16.CAN的ISO/OSI参考模型包括两层：数据链路层、物理层。 17.CAN空闲时网络电平保持隐性1位。 18.现场总线是连接智能现场设备和自动化系统的数字式、双向传输、多分支结构的通信网络。 19.RS-422接口通信需要4根线，它是全双工的，RS-485接口通信需要2根线，它是半双工的。 20.Modbus基于串行链路的通信方式有ASCII和RTU。 21.PROFIBUS-DP协议的两个主要部分是用户接口层和直接数据链接映射层。 22.目前的PROFIBUS标准IEC61158提供了三种传输方式：双绞线、同轴电缆、光纤。 23.基于PROFIBUS的远程监控系统由三层组成：底层控制层、SCADA层（现场监控层）、远程监控层。 24.CAN的直接通信距离最远达10km ，通信速率最高可达1Mbps。 25.DeviceNe的应用层采用的是控制与信息协议（CIP）,CIP也是ControlNet/和Ethernet/IP所采用的应用层协议。 26.报文接受节点根据网络上报文的目的地址段是否与自己的地址相同，来判断报文是否是发给自己的。 27.CIP要发送的报文分为显式报文和隐式报文两种。
工业控制网络作业题
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工业控制网络作业题 一、现场总线技术 1.现场总线的定义。 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.现场总线网络的特点。 1)适应工业应用环境。 2)要求实时性强，可靠性高,安全性好。 3)多为短帧传送。 4)通信的传输速率相对较低。 3.现场总线系统的组成。 4.在现场总线控制系统中,总线设备主要分为6类。 1)输入设备（变送器/传感器)； 2)输出设备（执行器等); 3)控制器； 4)监控／监视计算机; 5)网络互联设备（网桥/网关／中继器/集线器/交换机／路由器）； 6)其他现场总线设备(ＨMI)。 5.现场总线上的数据输入设备有哪些?输出数据用于什么? ●总线上的数据输入设备：包括按钮、传感器、接触器、变送器、阀门等，传 输其位置状态、参数值等数据； ●总线上的输出数据用于:驱动信号灯、接触器、开关、阀门等。
6.几种有影响的现场总线 基金会现场总线(FＦ总线)、ＣＡN、PRＯＦIBUS、LｏnＷｏｒks、 ContrｏｌＮeｔ、DevｉceNet、Hart 7.请给出现场总线的技术特点。 1)现场通信网络 2)数字通信网络 3)系统的开放性 4)现场设备互连网络 5)系统结构和功能的高度分散性 6)互操作性与互换性网络 8.请给出５个现场总线的优点。 1)导线和连接附件大量减少 2)仪表和输入／输出转换器（卡件）大量减少 3)设计、安装和调试费用大大降低 4)维护开销大幅度下降 5)提高了系统的可靠性 6)提高了系统的测量与控制精度 7)系统具有优异的远程监控功能 8)系统具有强大的(远程）故障诊断功能 9)用户具有高度的系统集成主动权 10)现场设备更换和系统扩展更为方便 11)为企业信息系统的构建创造了重要条件 9.请列举现场总线的一些应用领域。 ●连续、离散制造业，如电力、石化、冶金、纺织、造纸,过程自动化仪表;火 车、汽车、轮船、机器人、数控机床;智能传感器 ●楼宇自控、仓储； ●智能交通、环境监测（大气、水污染监测网络) ●农、林、水利、养殖等 二、数据通信基础 10.工业数据通信系统的基本组成:发送设备、接收设备、传输介质、传输报文、 通信协议 有效性指标:数据传输速率；比特率；波特率;频带利用率;协议效率；通信效率 可靠性指标: 误码率 11.数据传输方式: 根据代码的传输顺序可分为串行传输、并行传输 根据数据信号传输时的同步方式可分为同步传输、异步传输 12.请说明数据通信方式（通信线路的工作方式）都有哪几种,并简单说明其不 同之处。 数据通信方式有单工、半双工、全双工3种。 1)单工通信：指所传送的信息始终朝着一个方向，而不进行与此相反方向的传 送
哈尔滨工业大学远程教育学院 2011年秋季学期 工业控制网络试题纸（开卷，时间：90分钟） （所有答案必须写在答题纸上） 一、名词解释（共8分，每题1分） 1、DCS 答：集散控制系统/分散控制系统/分布式控制系统 2、CAN 答：控制器局域网。 3、CSMA/CD 答：载波监听多路访问/冲突检测。 4、PDU 答：PDU：协议数据单元。 5、半双工通信答：信息流可在两个方向上传输，但同一时刻只限于一个方向传输。 6、ODV A 答：开放式设备网供货商协会； 7、UCMM 答：未连接报文管理器； 8、MAC 答：介质访问控制 二、填空题（共22分，每空0.5分） 1、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、多点通信通信的数据总线称为现场总线。 2、现场总线控制系统软件包括：组态工具软件、组态通信软件、监控组态软件、设备编程软件、系统用户程序软件、设备接口通信软件和设备功能软件 1、现场总线（系统）硬件包括（通信线）和（连接在通信线上的设备），软件包括（组态工具软件）、（组态通信软件）、（监控组态软件）和（设备编程软件）系统用户程序软件、设备接口通信软件和设备功能软件。等。 3、进入“工业控制系统用现场总线”国际标准IEC61158（第4版）20种现场总线中的4种类型：、、、。答：IEC/TS61158、CIP、PROFIBUS、P-NET 、FF HSE、SwiftNet、WorldFIP、INTERBUS、FF H1、PROFINET、TCnet、EtherCAT、Ethernet Powerlink、EPA、MODBUS-RTPS、SERCOS-Ⅰ,Ⅱ、VNET/IP 、CC-Link、SERCOS-Ⅲ、HART二十种现场总线中写出5种即可。 给出进入国际标准IEC62026中的2种现场总线类型：（AS-i）、（DeviceNet）。
《工业控制网络及组态技术》课程教学大纲 课程代码：010132053 课程英文名称：Industrial Control Network and HMI Technology 课程总学时：16 讲课：16 实验：0 上机：0 适用专业：机械电子工程 大纲编写（修订）时间：2010.7 一、大纲使用说明 （一）课程的地位及教学目标 1.本课程是机电一体化专业的专业选修课 2.现场总线/工业以太网技术是当今工业控制系统的主流组网技术，是控制向分散化、网络化、智能化方向发展的技术基础。 本课程主要包括：现场总线/工业以太网的网络通讯基本原理，面向底层PLC控制，构建控制网络，人机交互界面HMI（Human Machine Interface）实现远程监视及优化控制，并以工程实践为例，从整体上掌握现代大中型自动化系统的实施过程。 （二）知识、能力及技能方面的基本要求 1.掌握大中型自动化系统的控制网络基本原理、设计方法、实施方法。 2.掌握HMI的设计方法。 3.结合S7-300 PLC工程实例，达到一定运用能力。 （三）实施说明 本课程应重点讲授工业控制网络原理、设计方法、结合PLC系统，以实例为主线，以作业、讲解等互动形式，调动学生的积极性。 （四）对先修课的要求 本课程的先修课有：计算机基础、机电传动控制、电工及电子技术、控制工程基础。 （五）对习题课、实践环节的要求 1.习题要求：习题应促进学生消化、巩固所学内容。习题要密切配合教师的讲授内容，注意要使概念类、分析类和设计类习题并存，培养学生的分析和设计能力。教师通过习题发现问题，改进教学，同时习题也是考核学生的依据之一。 2．实验要求：根据课时较短，同时仿真系统在脱离实验设备亦能进行的实际情况，实验环节以作业形式安排在课后，以实例、作业、互动来完成实践过程，不单独设置实验课。 （六）课程考核方式 1.考核方式：课程大作业。 2.考核目标：在考核学生对控制网络基本知识和方法掌握的基础上，重点考核学生实际运用能力。 3.成绩构成：出勤（约占20%），平时考察（约占30%），课程大作业（占50%） （七）参考书目 《S7-300/400 PLC 应用技术》，廖常初编，机械工业出版社，2008 《工业控制网络与现场总线技术》，陈在平，机械工业出版社，2006 《工业控制网络技术》，杨卫华，机械工业出版社，2008。 二、中文摘要