《现场总线及其应用第2版主编郭琼课后习题答案》
安徽机电职业技术学院电气工程系
作者：卡尔二毛第一章：
1.过程控制系统的发展经历了那几代控制系统？
答：共5代。1.基地式仪表控制系统2.模拟式仪表控制系统3.直接式数字控制系统（DDC）4.集散控制系统（DCS）5.现场总线控制系统（FCS）
2.阐述DDC控制系统的结构及工作过程？
答：结构由：计算机控制系统和生产过程的输入、输出设备组成。
工作过程：计算机通过过程输入通道对生产现场的变量进行巡回检测，然后根据变量，按照一定的控制规律进行运算，最后将运算结果通过输出通道输出，并作用于执行器，使被控变量符合系统要求性能指标。
3.计算机在DDC控制系统中起什么作用？
答：完成对生产过程的自动控制、运行参数监视等。
4.DDC控制系统的输入、输出通道各起什么作用？
答：输入通道作用：用于向计算机输入生产过程的模拟信号、开关量信号或数字信号。
输出通道作用：用于将计算机的运算结果输出并作用于控制对象。
5.计算机的软件包括哪两大类？各起什么作用？
答：用户软件和系统软件。用户软件供用户使用处理一些相关工作；系统软件是用户软件的操作平台，具有开发性。
6.什么是集散控制系统？其基本设计思想是什么？
答：集散控制系统：由过程控制级和过程监控级组成的、以通信网络为纽带的多级计算机控制系统。核心思想：集中管理、分散控制。
7.简述集散控制系统的层次结构及各层次所起的作用？
答：层次结构：分散过程控制级、集中操作监控级、综合信息管理级；
分散过程控制级作用：完成生产过程的数据采集、闭环调节控制和顺序控制等功能。
集中操作监控级作用：了解系统操作、组态、工艺流程图显示、监控过程对象和控制装置的运行情况，并可通过通信网络向过程级设备发出控制和干预指令。
综合信息管理级作用：监视企业各部门的运行情况，实现生产管理和经营管理等功能。
8.生产过程包括哪些装置？
答：PLC、智能调节器、现场控制站和其他测控装置。
9.什么是现场总线？现场总线有哪些特点？
答：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现双向、串行、多节点数字通信的技术。
特点：开放性、互操作性和互用性、现场设备的智能化和功能自治性、系统结构的高度分散性、对现场环境的适应性。
10.现场总线的本质含义表现在哪些方面？
答：现场设备的互连、现场通信网络、互操作性、分散功能块、总线供电、开放式互联网络
11.比较集散控制系统（DCS）与现场总线控制系统(FCS)的优缺点？
答：在信号类型上：DCS有模拟信号和数字信号两种，而FCS只有数字信号，在抗干扰方面较DCS好。
在状态监控上：DCS不能了解模拟仪表的工作状况，不能对其进行参数调整，且没有自诊断功能；FCS能实现远程监控、参数调节、自诊断等功能。
在开放性上：DCS大部分技术参数由制造厂自定，导致不同品牌的设备和仪表无法呼唤；FCS通信协议公开，用户可自主进行设备选型、设备互换、系统配置等等。
12.常用现场总线有哪些？它们各有什么特点？
答：FF Profibus LonWorks CC-Link Modbus
特点：FF：采用ISO/OSI参考模型的简化模型。只具备其中的3层，即物理层、数据链路层和应用层，另外增设了用户层。FF分低速H1和高速H2两种通信速率。
Profibus:采用了ISO/OSI模型中的3层，，即物理层、数据链路层和应用层，另外增设了用户层，由.Profibus-DP/Profibus-PA/Profibus-FMS这3各版本组成。Profibus采取主站之间令牌传递方式和主、从站之间的主-从通信方式。
LonWorks：采用ISO/OSI模型的全部7层通信协议，并采用面向对象的设计方法，通过网络变量把网络通信设计简化为参数设置。
13.归纳现场总线技术的现状，并展望其发展趋势？
答：此题略。
14.你认为现场总线对自动控制系统会产生怎样的影响？
答：影响主要体现在以下几个方面：1.现场总线控制系统信号类型2.自动控制系统的体系结构3.自动控制系统的产品结构4.现场总线为实现企业综合自动化提供了基础5.现场总线技术打破了传统垄断。
15.谈谈你对现场总线的理解和看法。
答：暂且不谈论现场总线，谈论一下王喜的为人。我感觉这个年轻人不错，祝他在以后的道路上更加给力！（瞎扯淡---哈哈）
第二章：
1.什么是总线？总线主设备和从设备各起什么作用？
答：总线是多个系统功能部件之间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。
主设备：能够在总线上发起信息传输的设备，具备在总线上主动发起通信的能力；
从设备：挂接在总线上、不能再总线上主动发起通信，只能对总线信息接收查询的设备。
2.总线上的控制信号有哪几种？各起什么作用？
答：3种。1.控制设备的动作与状态2.改变总线操作方式3.表明地址和数据的含义。
作用：1.完成诸如设备清零、初始化、启动和停止等所规定的操作；
2.改变数据流的方向，选择数据字段和字节等；
3.对于地址，可以用指定某一地址空间或表现出现了广播操作；对于数据，可以用于指定它能否转译成辅助地址或命令。
3.总线的寻址方式有哪些？各有什么特点？
答：3种。1物理寻址、2逻辑寻址、3广播寻址。
特点：1.用于选择某一总线段上某一特定位置的从设备做为响应者。
2.用于指定存储区单元某一通用区，而不顾及这些存储器单元在设备中的物理分布。
3.用于选择多个响应者。
4.数据通信系统由哪些设备组成？各起什么作用？
答：5部分。1.信息源2.发送设备3.传输介质4.接收设备5.信息接受者
作用：1.把各种消息转换成原始电信号；
2.将信息源产生的消息信号变换成适合在传输介质中传输的信号，使信息源和传输介质匹配；
3.传输信号的媒介
4.完成发送设备的反变换，即对信息进行解调、译码和解码等。
5.将复原的原始信号转换成相应的消息。
5.试举例说明数据和信息的区别？
答：数据时信息的载体，它是信息的表示形式，单独的数据并没有实际的含义，但如果把数据按一定规则、形式组织起来，就可以传达某种意义，这种具有某种意义的数据集合就是信息，即信息是对数据的解释。
举例：字符“你”、“一”、“好”、“个”、“人”、“是”6个字符数据，无规则并无实际意义，而按照一定规则排出“你是一个好人”则具有实际意义，这就是信息。
6.什么是数据传输率？它的单位是什么？
答：单位时间内传送的数据量。单位有比特率S和波特率B
7.试比较串行通信和并行通信的优缺点？
答：串行通信缺点：传输速度较慢
优点：传输线少、连线简单，特别适合多位数据的长距离通信；
并行通信缺点：若数据位数较多、传送距离较远时，则线路复杂，成本较高且干扰大，
不适合远距离传送。
优点：传送数据速度很快，传输效率高，
8.什么是异步传输？什么是同步传输？各用于什么场合？
答：异步传输：串行通信的一种，在通信中发送方和接收方不保持同步，即时钟频率不同。
同步传输：串行通信的一种，在通信中发送方和接收方保持同步，即时钟频率相同。
异步传输主要应用于中、低速数据通信；
同步传输主要应用于高速通信。
9.串行通信接口标准有哪些？试分别阐述其电气特性？
答：1.RS-232C通信接口、2.RS-422A通信接口、3.RS-485通信接口。
电气特性：1.其中任何一条信号线的电压均为负逻辑关系，电气接口采用单端驱动、单端接收电路，容易受到公共底线上的电位差和外部引入的干扰信号的影响。
2.由于RS-422A采用差动发送，差动接收的工作方式并使用+5V电源，因此通信速率、通信距离、抗共模干扰等方面较RS-232C接口有较大的提高。
3.RS-485的逻辑“1”以两线间的电压差为+（2~6V）表示，逻辑“0”以两线间的电压差为-（2~6V）表示。
10.工业通信网络有几种拓扑结构？
答：星形、环形、总线型。
11.试分析总线型拓扑结构的优缺点？
答：优点：连接布线简单，容易扩充，成本低廉，而且某个节点一旦失效也不会影响其他节点的通信，
缺点：端用户发送数据时可能出现冲突。
12.常用网络控制方法有哪几种？
答：令牌方式、争用方式、主从方式
13.试阐述以令牌传递方式发送数据和接收数据的过程？
答：此题略。
14.在CSMA/CD中，什么情况会发生信息冲突？如何解决？
答如果两个以上的节点同时发送信息就会产生线路冲突即发生信息冲突。
解决：每个站在发送数据帧前，首先要进行载波监听，只有介质空闲时，才允许发送帧，每个站必须有能力随时监测冲突是否发生，一旦发生冲突，则应停止发送，然后随机延时一段时间后，再重新争用介质，重发送帧。
15.通常使用的数据交换技术有几种？各有什么优缺点？
答：3种。1.线路交换方式2.报文交换方式3.分组交换方式
特点：1.优点：数据传输迅速可靠，并能保持原有序列。
缺点：一旦通信双方占有通道后，即使不传送数据，其他用户也不能使用，造成资源浪费。适用于时间要求高、且连续的批量数据传输。
2.优点：交换数据效率高，信道可以复用且需要时才分配信道，可以方便地把报文发
送到多个目的节点。
缺点：延时长，不能满足实时交互式的通信要求，有时节点收到的报文太多，以致不得不丢弃或阻止某些报文，对中继器的存储容量要求较高。
3.优点：转发延时短，数据传输灵活。
缺点：目的节点要对分组进行重组，增加了系统的复杂性。
16.曼彻斯特波形的跳变有几次含义？
答：这个跳变即做时钟信号，又作为数据信号。含义为：从高到低的跳变表示“1”，从低到高的跳变表示“0”。
17.有一比特流10101101011，画出它的不归零码波形和曼彻斯特波形和差分曼彻斯特波形？答：
18.什么是差错控制？列举几种基本的差错控制方式？
答：差错控制是指在数据通信过程中发现或纠正差错，并把差错限制在尽可能小的、允许的范围内而采用的技术和方法。
如：奇偶校验码、二维奇偶监督码、恒比码、汉明码。
19.简要说明光缆传输信号的基本原理？
答：将发送信号通过光电转换器变成光信号，利用光学原理的全反射，使光在光缆中传输到达目的地。
20.采用光缆传输数据有哪些优势？
答：抗干扰性好、具有更宽的带宽和更高的传输速率、衰减少，无中继器时传输距离远。
21.试比较双绞电缆和同轴电缆的传输性能？
答：双绞线可以传输模拟信号又可传输数字信号，同轴电缆50号的电缆用于数字传输，75号的电缆用于模拟传输。双绞线与其他传输介质相比，在数据传输速度、传输距离受到一定限制，同轴电缆的数据传输速度、传输距离优于双绞线。
22.为什么引进ISO/OSI参考模型？它能解决什么问题？
答：为了实现不同设备之间的互联与通信，试图使各种计算机在世界范围内互联为网络的标准框架。故引进ISO/OSI参考模型。
解决：指导生产厂家和用户共同遵循的规范，任何人均可免费使用，它是一个在制定标准时所使用的概念性框架，设计者可根据这一框架，设计出符合各自特点的网络。
23.对ISO/OSI参考模型划分层次的原则是什么？
答：原则是：问题的层次和逻辑的叠套关系。
24.简述ISO/OSI 7层模型的结构和每一层的作用？
答：共7层。1.物理层2.数据链路层3.网络层4.传输层5.会话层6.表示层7.应用层
作用：1.开放系统的基础，负责设备间接收和发送比特流，提供为建立、维护和释放物理连接所需要的机械、电气、功能与规程的特性。
2.负责把不可靠的传输信道改为可靠的传输信道，采用差错检测和帧确认技术，传送
带有效校验信息的数据帧。
3.确定数据包的传输路径，建立、维持和拆除网络连接。
4.解决的是数据在网络之间的传输质量问题，提供可靠的端到端的数据传输，保证数据按序可靠、正确的传输。
5.用来实现两个计算机系统之间的连接，建立、维护和管理会话。
6.处理数据格式，负责管理数据编码方式，是OSI参考模型的翻译器。
7.实现应用程序之间的信息交换、协调应用进程和管理系统资源。
25.试描述ISO/OSI参考模型中数据传输的基本过程？
答：此题略。
26.列出几种网络互联设备，并说明其功能？
答：中继器、集线器、网络接口卡、交换机、网桥、路由器、防火墙、网关
功能：中继器：工作在物理层，它负责在两个节点的物理层上按位传递信息，完成信号的复制、调整和放大功能，以此来延长网络的长度。
集线器：工作在物理层，是对网络进行集中管理的最小单元，对传输的电信号进行整型、放大，相当于具有多个端口的中继器。
网络接口卡：工作在数据链路层，不仅实现与局域网通信介质之间的物理连接和电信号匹配，而且负责实现数据链路层数据帧的封装与拆封、数据帧的发送与接收、物理层的介质访问控制、数据编码与解码以及数据缓存等功能。
交换机：工作在数据链路层，可以识别数据包中MAC（介质存取控制）地址信息，根据MAC地址进行数据转发，并将MAC地址与对应的端口记录在自己内部的一个地址表中，在数据帧转发前先送入交换机的内部缓冲，可对数据帧进行差错检查。
网桥：工作在数据链路层，根据MAC地址对帧进行存储转发，它可以有效地连接连个局域网，使本地通信限制在本网段内，并转发相应的信号至另一网段。
路由器：工作在网络层，在不同的网络之间转发数据单元，具有判断网络地址和选择路径的功能，能在多网络互联环境中建立灵活的连接。
防火墙：一方面阻止来自因特网的对受保护网络的未授权或未验证的访问，另一方面更允许内部网络的用户对互联网进行WEB访问或收发邮件。
网关：工作在传输层或以上的层次，是最复杂的网络互联设备，网关具有从物理层到应用层的协议转换能力。
27.集线器、交换机和路由器分别工作在ISO/OSI参考模型的那一层？
答：物理层、数据链路层、网络层。
28.什么是防火墙？它在网络系统中其什么作用？
答：此题略。
29.现场总线通信模型有什么特点？
答：1.简化了ISO/OSI参考模型2.采用相应的补充方法实现被删除的OSI各层功能，增设了用户层3.现场总线通信模型的通信数据的信息量较小4.多种现场总线并存，并采用不同的通信协议。
30.现场总线模型的用户层起什么作用？
答：此题略。
31.试阐述现场总线控制网络的特点和它承担的主要任务？
答：特点：现场总线控制网络用于完成各种数据采集和自动控制任务，是一种特殊的、开放的计算网络，是工业企业子综合自动化的基础。
任务：1.将控制系统中现场运行的各种信息传送到控制室，使现场设备始终处于远程监视之中。 2.控制室将各种控制、维护、参数修改等命令送往位于生产现场的测量控制设备中，使得生产现场的设备处于可控状态之中。3.与操作终端、上层管理网络实现数据传输与信息共享。
第三章：
1.阐述Profibus现场总线的性能？
答：Profibus是一种应用广泛的、开放的和不依赖于设备生产商的现场总线标准，适合于快速、时间要求严格的应用和复杂的通信任务。
2.Profibus有哪几种传输技术？各有什么特点？
答：1.用于DP和FMS的RS-485传输技术2.用于DP和FMS的光线传输技术3.用于PA 的IEC1158-2传输技术。
特点：1.RS-485是一种简单的、低成本的传输技术，其传输过程是建立在半双工、异步和无间隙同步化基础上的，数据的发送采用NRZ编码（不归零编码），这种传输通常称为H2. 网络拓扑结构为总线型，每个总线段的开头和结尾均有一个终端电阻；传输介质可以使STP 或UTP，取决于电磁兼容性；站点数：每个总线段最多可接32各站，使用中继器最多可用到127个站，串联中继器一般不超过3个；插头连接采用9针D型插头。
2.光纤是一种采用玻璃作为波导，以光的形式将信息从一端传送到另一端的技术，光纤电缆对电磁干扰不敏感，并能保证总线上站与站的电气隔离，允许Profibus系统站与站之间的传输距离最大为15Km.
3.IEC1158-2是一种位同步协议，可进行无电流连续传输，通常称为H1，采用曼彻斯特编码，能进行本质及非本质安全操作，每段只有一个电源作为供电装置，当站收发信息时，不向总线供电。
具体特点：数据传输：数字式、位同步、曼彻斯特编码
传输速率：通信速率31.25Kbit/s，与系统结构和总线长度无关
数据可靠性：前同步信号，采用起始和终止限定符，以避免误差
传输介质：可以采用UTP或STP
远程电源供电：为可选附件，可通过数据总线供电
防爆型：能进行本征和非本证安全操作
站点数：每段最多有32各站，使用中继器最多可达127个
拓扑结构：采用总线型、树形或混合型网络拓扑结构
3.Profibus控制系统的配置有哪几种形式？
答：1.PLC或其他控制器作为1类主站，不设监控站
2.以PLC或其他控制器作为1类主站，监控器通过串行口与PLC连接
3.以PLC或其他控制器作为1类主站，将监控站连接在Profibus总线上
4.使用PC+Profibus网卡做为1类主站
5.工业控制PC+Profibus网卡+SoftPLC。
4.Profibus-DP/Profibus-PA/Profibus-FMS各有什么区别？有什么共同点？
答：区别：应用场合不同。DP主要用于自动化系统中单元级和现场级通信，FMS可用于车间级监控网络，主要解决车间级通信任务，DP应用于工业现场控制的过程自动化，一般用于安全性要求较高的场合及由总线供电的站点。
共同点：采用Profibus标准系统，不同制造商所生产的设备不需要对其接口进行特别调整就可以实现通信，都以ISO/OSI参考模型为基础的，均使用一致的总线存取协议等等。
5.Profibus-FMS应用层包括哪两部分？各起什么作用？
答：现场总线信息规范（FMS）和低层接口（LLI）.
作用：FMS包含应用协议，向用户提供强有力的通信服务；
LLI协调不同的通信关系，并向FMS提供不依赖于设备的对第2层访问接口。
6.Profibus-DP的FDL层提供了哪几种基本传输服务？各有什么特点？
答：此题略。
7.Profibus总线存取方式有哪两种？
答：令牌传送方式和主从传送方式。
8.什么是令牌传递总线方式？
答：此题略。
9.在Profibus网络中1类主站起什么作用？哪些设备可以做为1类主站？
答：1类主站是中央控制器，完成总线通信控制、管理及周期性数据访问。
典型的设备有：PLC、PC、支持主站功能的各种通信处理器模块等设备。
10.在Profibus网络中2类主站有什么作用？列举两种可以做2类主站的设备？
答：2类主站完成非周期性数据访问，它可以与1类主站进行通信，也可以与从站进行输入/输出数据通信，并未从站分配新的地址。
典型设备有：编程设备、触摸屏和操作面板等。
11.可将Profibus网络从站设备分为几类？列举能做为其从设备的名称？
答：3类。可以是PLC一类的控制器，也可以是不具有程序存储和程序执行功能的分散式I/O设备，还可以如SITRANS现场仪表、MicroMaster变频器等具有总线接口的智能现场设备。
12.GSD文件有什么作用？它包括哪几部分内容？
答：GSD文件用来描述Profibus-DP设备的特性。
包括通信通用的和设备专用的规范，具体：1.一般规范2.与DP主站有关的规范3.与DP从站有关的规范
第四章：
https://www.doczj.com/doc/ae19167221.html,-Link现场总线有什么特点？
答：组态简单、接线简单、设置简单、维护简单，运行可靠
https://www.doczj.com/doc/ae19167221.html,-Link采用什么通信协议？提供了哪两种通信方式？
答：RS-485通信协议。提供了循环传输和瞬时传输两种通信方式。
3.循环传输方式和瞬时传输方式有什么区别？
答：CC-Link主要采用循环传输的方式进行通信，即主站按照从站号依次轮询从站，从站再给予响应，是按照站号进行的，可以避免因通信冲突造成的系统瘫痪，还可以依靠可预见性的、不变的I/O响应，为系统设计者提供稳定的实时控制。
在循环数据量不够的情况下，CC-Link能提供瞬时传输功能，将960B的数据，用专用指令传送给智能设备站或本地站，并且瞬时传输不影响循环传输的进行。
2014年6月11日18:10
电气系：2013届机电3132
学习委员王喜留念！
一、概念题 1、现场总线 现场总线是指安装在制造或过程区域的现场设备与控制室内的自控制装置 之间数字式、串行、多点通信的数据总线。 2、模拟数据编码 用模拟信号的不同幅度、频率、相位来表达数据的0、1状态。 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。 4、单极性码 信号电平是单极性的。 5、双极性编码 信号电平为正、负两种极性的。 6、归零码（RZ） 归零码在每一位二进制信息传输之后均返回零电平的编码。可以很方便地确定每个码元的界限和信号电平。 7、非归零码（NRZ） 非归零码在整个码元时间内维持有效电平。如果两个码元数据相同（例如都是1），则电平保持不变。而这种情况下要求区分每个码元的 电平就必须对每个码元的占用时间做精确确定。否则，就会带来不同步 的问题。 8、差分码 差分码用电平的变化与否来代表逻辑“1”和“0”。变化为“1”，不变化为“0”。 9、基带传输 人们把数字数据信号固有的频带称为基带，相应的矩形脉冲信号称为基带信号。 10、载波传输 把数字基带信号记载到连续的高频载波上进行传输的系统叫载波传输或调制传输。 11、单工通信
数据单向传输（无线电广播） 12、半双工通信 数据可以双向传输，但不能在同一时刻双向传输（对讲机） 13、全双工通信 数据可同时双向传输（电话） 两个方向的信号共享链路带宽： 1）链路具有两条物理上独立的传输线路，或 2）将带宽一分为二，分别用于不同方向的信号传输 14、广播式网络 在广播式网络中，所有连网计算机都共享一条公共通信信道。当一台计算机利用共享通信信道发送报文分组时，所有其他的计算机都会“收听”到这个分组。 15、点到点网络 与广播式网络相反，在点到点网络中，每条物理线路连接一对计算机。 假如两台计算机之间没有直接连接的线路，那么它们之间的分组传输就要通过中间结点的接收、存储与转发，直至目的结点。 采用分组存储转发与路由选择机制是点到点式网络与广播式网络的重要区别之一。 16、广播风暴 网络上的一个错误数据包的广播，它会引起多个主机立刻响应，一般说来，这种平等的错误数据包会引起风暴严重地成指数增长。 17、本质安全 18、总线供电 19、CSMA/CD 20、CTDMA 21、总线仲裁 二、填空题
《现场总线及其应用第2版主编郭琼课后习题答案》 机电职业技术学院电气工程系 作者：卡尔二毛第一章： 1.过程控制系统的发展经历了那几代控制系统？ 答：共5代。1.基地式仪表控制系统2.模拟式仪表控制系统3.直接式数字控制系统（DDC）4.集散控制系统（DCS）5.现场总线控制系统（FCS） 2.阐述DDC控制系统的结构及工作过程？ 答：结构由：计算机控制系统和生产过程的输入、输出设备组成。 工作过程：计算机通过过程输入通道对生产现场的变量进行巡回检测，然后根据变量，按照一定的控制规律进行运算，最后将运算结果通过输出通道输出，并作用于执行器，使被控变量符合系统要求性能指标。 3.计算机在DDC控制系统中起什么作用？ 答：完成对生产过程的自动控制、运行参数监视等。 4.DDC控制系统的输入、输出通道各起什么作用？ 答：输入通道作用：用于向计算机输入生产过程的模拟信号、开关量信号或数字信号。 输出通道作用：用于将计算机的运算结果输出并作用于控制对象。 5.计算机的软件包括哪两大类？各起什么作用？ 答：用户软件和系统软件。用户软件供用户使用处理一些相关工作；系统软件是用户软件的操作平台，具有开发性。 6.什么是集散控制系统？其基本设计思想是什么？ 答：集散控制系统：由过程控制级和过程监控级组成的、以通信网络为纽带的多级计算机控制系统。核心思想：集中管理、分散控制。 7.简述集散控制系统的层次结构及各层次所起的作用？ 答：层次结构：分散过程控制级、集中操作监控级、综合信息管理级； 分散过程控制级作用：完成生产过程的数据采集、闭环调节控制和顺序控制等功能。 集中操作监控级作用：了解系统操作、组态、工艺流程图显示、监控过程对象和控制装置的运行情况，并可通过通信网络向过程级设备发出控制和干预指令。 综合信息管理级作用：监视企业各部门的运行情况，实现生产管理和经营管理等功能。 8.生产过程包括哪些装置？ 答：PLC、智能调节器、现场控制站和其他测控装置。
1.计算机控制系统的发展经历了哪几个阶段？各有何特点？ 一、数据采集与处理：计算机并不直接参与控制，对生产过程不会产生直接影响，能对整 个生产过程进行集中监视，可进行越限报警，可以得到大量统计数据。 二、直接数字控制系统（DDC）：由计算机参与闭环控制过程，无需模拟控制器，控制系统 有一个功能较齐全的运行操作台，设定、显示、报警等集中在这个控制台上，操作方便，由于计算机与过程装置之前的双向信号流动的是通过硬性物连接装置来实现的，其中流动的信号都是电气信号，因此计算机不可能与现场装置离得太远，所以每台计算机所控制和管理的过程装置数量很少，多数情况下应用为单回路控制。 三、监督计算机控制系统（SCC）：一般由两级计算机组成，第一级计算机与生产过程连接， 并承担测量和控制任务，即完成DDC控制，第一级计算机和第二级计算机之间的数据通信，通常采用串行数据链路规程，传送效率一般较低。 四、集散控制系统（DCS）：采用网络技术实现数据的高速远距离传送；采用分布的、相对 独立的控制站在一定程度上避免了多回路集中控制的风险；通过控制站得冗余设计提高了控制系统的可靠性。 五、现场总线控制系统（FCS）：采用一定的媒体作为通信线路，按照公开、规范的通信协 议，在位于现场的多个设备之间，以及现场设备与远程监控计算机之间，实现全数字传输和信息交换，是各种适应实际需要的控制系统。 2.什么是现场总线？简述现场总线出现的背景？ 1.在生产现场的测量控制设备之间实现双向、串行、多点数字通信的系统称为现场总线； 2.出现的背景是：一是技术基础：现场总线就是以数字通信替代了传统4-20mA模拟 信号及普通开关量信号的传输；二是技术开发和标准制定的战争：不同的国际标准化组织对现场总线的优缺点存在激烈争论。 3.什么是现场总线控制系统？简述现场总线系统技术特点？ 1.现场总线控制系统采用一定的媒体作为通信线路，按照公开、规范的通信协议，在位 于现场的多个设备之间，以及现场设备与远程监控计算机之间，实现全数字传输和信息交换，各种适应实际需要的控制系统； 2.现场总线系统技术特点：（1）开放性（2）互可操作性与互换性（3）设备智能化（4） 彻底分散（5）现场环境适应性（6）系统可靠性（7）信息一致性（8）经济性（9）易于安装和维护。 4.简述FCS与DCS的区别？FCS有何优点？ 区别是FCS是放弃常规的4~20mA模拟信号传输标准，采用一定的媒体作为通信线路，按照公开、规范的通信协议，在位于现场的多个设备之间，以及现场设备与远程监控计算机之间，实现全数字传输和信息交换，是各种适应实际需要的控制系统； 5.主流现场总线有哪些？其特点如何？ 1.主流现场总线有DDC，DCS，FCS； 2.DDC：由计算机参与闭环控制过程，无需模拟控制器，控制系统有一个功能较齐全的运行 操作台，设定、显示、报警等集中在这个控制台上，操作方便，由于计算机与过程装置之前的双向信号流动的是通过硬性物连接装置来实现的，其中流动的信号都是电气信号，因此计算机不可能与现场装置离得太远，所以每台计算机所控制和管理的过程装置数量很少，多数情况下应用为单回路控制。 DCS：采用网络技术实现数据的高速远距离传送；采用分布的、相对独立的控制站在一定程度上避免了多回路集中控制的风险；通过控制站得冗余设计提高了控制系统的可靠性。 FCS：采用一定的媒体作为通信线路，按照公开、规范的通信协议，在位于现场的多个设备之间，以及现场设备与远程监控计算机之间，实现全数字传输和信息交换，是各种适应实
《计算机控制技术》习题解答 第一章 什么是计算机控制系统计算机控制系统由哪几部分组成 答：计算机控制系统就是利用计算机（通常称为工业控制计算机，简称工业控制机）来实现生产过程自动控制的系统。 计算机控制系统的组成：计算机控制系统由计算机（工业控制机）和生产过程两大部分组成。 、微型计算机控制系统的特点是什么 微机控制系统与常规的自动控制系统相比，具有如下特点： a.控制规律灵活多样，改动方便 b.控制精度高，抑制扰动能力强，能实现最优控制 c.能够实现数据统计和工况显示，控制效率高 d.控制与管理一体化，进一步提高自动化程度 计算机控制系统结构有哪些分类指出这些分类的结构特点和主要应用场合。
答： （1）操作指导控制系统 优点：结构简单，控制灵活，安全。 缺点：由人工操作，速度受到限制，不能控制多个对象。（2）直接数字控制系统（DDS） 优点：实时性好，可靠性高，适应性强。 （3）监督控制系统（SCC） 优点：生产过程始终处于最优工况。 （4）分散控制系统（DCS） 优点：分散控制、集中操作、分级管理、分而自治和综合协调。（5）现场总线控制系统（FCS） 优点：与DCS相比，降低了成本，提高了可靠性。国际标准统一后，可实现真正的开放式互联系统结构。 .计算机控制系统的控制过程是怎样的 计算机控制系统的控制过程可归纳为以下三个步骤： (1)实时数据采集：对被控量的瞬时值进行检测，并输入给计算机。
(2)实时决策：对采集到的表征被控参数的状态量进行分析，并按已定的控制规律，决定下一步的控制过程。 (3)实时控制：根据决策，适时地对执行机构发出控制信号，完成控制任务。 .实时、在线方式和离线方式的含义是什么 答：所谓实时，是指信号的输入、计算和输出都要在一定的时间范围内完成，亦即计算机对输入信息，以足够快的速度进行控制，超出了这个时间，就失去了控制的时机，控制也就失去了意义。 在计算机控制系统中，生产过程和计算机直接连接，并受计算机控制的方式称为在线方式或联机方式；生产过程不和计算机相连，且不受计算机控制，而是靠人进行联系并做相应操作的方式称为离线方式或脱机方式。 操作指导、DDC和SCC系统的工作原理如何它们之间有何区别和联系 (1)操作指导控制系统：在操作指导控制系统中，计算机的输出不直接作用于生产对象，属于开环控制结构。计算机根据数学模型、控制算法对检测到的生产过程参数进行处理，计算出各控制量应有的较合适或最优的数值，供操作员参考，这时计算机就起到了操作指导的作用。其原理框图如图所示。
现场总线课后答案 现场总线课后答案第一章现场总线技术概述 1.自动控制系统的发展经历了哪几个阶段？大致经历了四个发展阶段，具体如下：20世纪50年代以前是模拟仪表控制系统；直接数字控制系统；70年代中期出现集散控制系统；90年代后期现场总线控制系统。控制系统的结构包括哪几部分？包括三部分：分散过程控制装置部分，操作管理装置部分，通信系统部分 3.现场总线的基本定义？现场总线(Fieldbus)：是用于过程自动化或制造自动化中的，实现智能化现场设备传输宽带传输异步转移模式ATM 7.在载带传输中有哪几种常用的数据表示方法？调幅方式、调频方式、调幅方式8.在数据通讯系统中，通常采用哪几种数据交换方式? 线路交换方式报文交换方式报文分组交换
方式9.比较通信系统中的几种拓扑结构。星型结构：在星形拓扑中，每个站通过点-点连接到中央节点，任何两站之间通信都通过中央节点进行。中央节点的结构显得比较复杂，对其要求较高。环型结构：通过中继器进行点-点连接，构成一个封闭的环路。中继器接收前驱站发来的数据，发往后继站。链路是单向的，工作站需有较复杂的网路处理功能。总线型结构：在总线拓扑中，传输介质是一条总线，工作站通过相应硬件接口接至总线上。一个站发送数据，所有其它站都能接收。 10.介质访问控制方式主要有哪两种?说明各自的含义。/CD(载波监听多路访问/冲突检测) 。载波监听CSMA的控制方案是先听再讲。一个站要发送，首先需监听总线，以决定介质上是否存在其他站的发送信号。如果介质是空闲的，则可以发送。如果介质是忙的，则等待一定间隔后重试。 2.令牌访问控制方式。令牌方式是一种按一定顺序在各
一、单选题 1.若两台主机在同一子网中，则两台主机的IP地址分别与它们的子网掩码相“与”的结果一定（）C A．为全0 B ．为全1 C ．相同 D ．不同 2. 采用海明码纠正一位差错，若信息位为7位，则冗余位至少应为（）C A． 5位 B ．3位 C ．4位D． 2位 3. 采用曼彻斯特编码的数字信道，其数据传输速率为波特率的（）C A ．2倍 B ．4倍 C ．1/2倍D． 1倍 4.一个快速以太网交换机的端口速率为100Mbit/s，若该端口可以支持全双工传输数据，那么该端口实际的传输带宽为（）C A．100Mbit/s B． 150Mbit/s C．200Mbit/s D．1000Mbit/s 5.在常用的传输介质中，（）的带宽最宽，信号传输衰减最小，抗干扰能力最强。C A．双绞线B．同轴电缆 C．光纤 D．微波 6．集线器和路由器分别运行于OSI模型的（）D A．数据链路层和物理层B．网络层和传输层 C．传输层和数据链路层D．物理层和网络层 7. 在 TCP/IP 参考模型中TCP协议工作在（）B A．应用层B．传输层C．互连层D．主机-网络层 8．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（）。B A．转接器 B．路由器 C．网桥 D．中继器 9. 下面描述的内容属于配置管理的是（）。A A．监控网络和系统的配置信息 B．测量所有重要网络资源的利用率 C．收集网络管理员指定的性能变量数据 D．防止非授权用户访问机密信息 10. 路由器是____________的设备 C A．物理层 B．数据链路层 C．网络层 D．传输层 11.路由器是一种常用的网络互连设备，它工作在OSI／RM的（1）上，在网络中它能够根据网络通信的情况（2），并识别（3） ,相互分离的网络经路由器互连后（4）。(1)C (2)A (3)B (4)D
1.发电机组并入电网后，应能迅速进入状态，其暂态过程要，以减小对电力系统的扰动。c A 异步运行，短B异步运行，长 C 同步运行，短D同步运行，长 2.最大励磁限制是为而采取的安全措施。d A 防止发电机定子绕组长时间欠励磁B防止发电机定子绕组长时间过励磁 C 防止发电机转子绕组长时间欠励磁D防止发电机转子绕组长时间过励磁 3. 当发电机组与电网间进行有功功率交换时，如果发电机的电压落后电网电压，则发电机。d A 发出功率，发电机减速B发出功率，发电机增速 C 吸收功率，发电机减速D吸收功率，发电机增速 4.同步发电机的运行特性与它的值的大小有关。d A 转子电流B定子电流 C 转速D空载电动势 5.自动并列装置检测并列条件的电压人们通常成为。a A 整步电压B脉动电压 C 线性电压D并列电压 6只能在10万千瓦以下小容量机组中采用的励磁系统是。b A 静止励磁机系统B直流励磁机系统 C 交流励磁机系统D发电机自并励系统 7. 自动低频减载装置是用来解决事故的重要措施之一。c A 少量有功功率缺额 B 少量无功功率缺额 C 严重有功功率缺额D严重无功功率缺额
8. 并列点两侧仅有电压幅值差存在时仍会导致主要为的冲击电流，其值与电压差成。b A有功电流分量，正比 B 无功电流分量，正比 C有功电流分量，反比D无功电流分量，反比 9.由于励磁控制系统具有惯性，在远距离输电系统中会引起。d A 进相运行B高频振荡 C 欠励状态 D 低频振荡 10.容量为的同步发电机组都普遍采用交流励磁机系统。d A 50MW以下 B 10万千瓦以下 C 10万兆瓦以上 D 100MW以上 11电网中发电机组在调速器的工作情况下是电网的特性。b A 功率特性B一次调频频率特性 C 二次调频频率特性 D 调节特性 12.调差系数δ〉0时为调差系数，调节特性为。a A 正，下倾B负，下倾 C 正，上翘 D 负，上翘 13.发电机并列操作中，当相角差较小时，冲击电流主要为。a A 有功电流分量B无功电流分量 C 空载电流分量D短路电流分量 14.调速器通常分为机械液压调速器和调速器。c A 电子液压调速器B电机液压调速器 C 电气液压调速器D电瓶液压调速器 15.对励磁系统进行分析，首先要求写出控制系统各个单元的。b
一. 填空题 1.控制网络与计算机网络相比主要特点有：、及。 2.信号所含频率分量的集合称为频谱；频谱所占的频率宽度称之为带宽。 3.局域网常用的拓外结构有总线、星形和___环形__ _三种。著名的以太网（Ethernet）就是采用其中的___总线____结构。 4.按交换方式来分类，可以分为 _电路交换 _ 、 _报文交换__和__分组交换___三种。 5.开放系统互连参考模型OSI中，共分七个层次，分别是应用层、表达层、会话层、传输层、网络层、数据链路层 和物理层。 6.常用的有线通信介质主要有双绞线、同轴电缆和光缆。 7. PROFIBUS由以下三个兼容部分组成: PROFIBUS-DP、PROFIBUS-PA和PROFIBUS-FMS。 8. LonWorks拥有三个处理单元的神经元芯片：一个用于链路层的控制，一个用于网络层的控制，另一个用于用户的应用程序。 9 LonTalk协议提供了应答方式、请求/响应方式、非应答重发方式和非应答方式四种类型的报文服务。 10.FF现场总线的拓扑结构较灵活，通常包括点到点型、带分支的总线型、菊花链型和树型。 11. FF总线由低速（FF-H1）和高速(FF-HSE)两部分组成。 12. 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。 13. FF的网络管理主要由网络管理者、网络管理代理和网络管理信息库。 14.PROFIBUS的总线存取方式有：主站之间采用_令牌方式 _传送，主站和从站之间采用_ 主从方式_传送。 17. PROFIBUS的OSI模型由_应用层_ __、__数据链路层 _ __和_ 物理层 _ _组成三层模型。 18. CAN的ISO/OSI参考模型的层次结构分为数据链路层和物理层。 19.CAN控制器的验收滤波器由4个验收码寄存器和4个验收屏蔽寄存器定义。 20.CAN总线上用显性和隐形两个互补的逻辑值表示“0”和“1”。 21.CAN报文的位流根据非归零编码方法来编码。 22. 验收滤波器的滤波模式包括单滤波模式、双滤波模式。 23.多路复用技术有时分多路、频分多路、码分多路。 24. CAN报文帧格包含11位标识符的标准帧和29位标识符的扩展帧。 二. 名词解析： 1．现场总线2.报文过滤3. 虚拟现场设备VFD 4.工业以太网5.本质安全技术6.链路活动调度器7.控制网络8. 计算机网络9. 总线仲裁：10.多路复用：11. 网桥：12.网络协议： 1、现场总线：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。 3、虚拟现场设备VFD：应用进程中的网络可视对象和相应的OD 在FMS 中称为虚拟现场设备VFD。是一个自动化系统的数据和行为的抽象模型。它用于远距离查看对象字典中定义过的本地设备的数据, 其基础是VFD 对象。VFD 对象包含有可由通信用户通过服务使用的所有对象及对象描述。对象描述存放在对象字典中, 每个VFD 有一个对象描述。因而虚拟现场设备可以看作应用进程的网络可视对象和相应的对象描述的体现。 4、工业以太网是以太网、甚至是互联网系列技术延伸到工业应用环境的产物；工业以太网涉及企业网络的各个层次，无论是应用于工业环境的企业信息网络，还是基于普通以太网技术的控制网络，以及新兴的实时以太网，均属于工业以太网的范畴。 5、本质安全技术是指保证电气设备在易燃、易爆环境下安全使用的一种技术。它的基本思路是限制在上述危险场所中工作的电气设备中的能量，使得在任何故障的状态下所产生的电火花都不足以引爆危险场所中的易燃、易爆物质。 6、链路活动调度器：总线通信中的链路活动调度，数据的接收发送，活动状态的探测、响应，以及总线上各设备间的链路时间同步，都是通过数据链路层来实现。每个总线网段上有一个媒体嗯控制中心，称为链路活动调度器LAS。 7、控制网络：将多个分散在生产现场，具有数字通信能力的测量控制仪表作为网络节点，采用公开、规范的通信协议，以现场总线作为通信连接的纽带，把现场控制设备连接成为可以相互沟通信息，共同完成自控任务的网络系统与控制系统。 8、计算机网络：用通信手段将空间上分散的、具有独立处理能力的多台计算机系统互连起来，按照某种网络协议进行数据通信，以进行信息交换、实现资源共享和协同工作的计算机系统的集合。 9、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。 10、多路复用：在数据通信或计算机网络系统中，传输媒体的带宽或容量往往超过传输单一信号的需求，为了有效地利用通信线路，可以利用一条信道传输多路信号，这种方法称为信道的多路利用，简称多路复用。
填空题 控制网络与计算机网络相比主要特点有：、及。 信号所含频率分量的集合称为频谱；频谱所占的频率宽度称之为带宽。 局域网常用的拓外结构有总线、星形和___环形__ _三种。著名的以太网（Ethernet）就是采用其中的___总线____结构。 按交换方式来分类，可以分为_电路交换_ 、_报文交换__和__分组交换___三种。 开放系统互连参考模型OSI中，共分七个层次，分别是应用层、表达层、会话层、传输层、网络层、数据链路层和物理层。 6.常用的有线通信介质主要有双绞线、同轴电缆和光缆。 7. PROFIBUS由以下三个兼容部分组成: PROFIBUS-DP 、PROFIBUS-PA 和PROFIBUS-FMS 。 8. LonWorks拥有三个处理单元的神经元芯片：一个用于链路层的控制，一个用于网络层的控制，另一个用于用户的应用程序。 9 LonT alk协议提供了应答方式、请求/响应方式、非应答重发方式和非应答方式四种类型的报文服务。 10.FF现场总线的拓扑结构较灵活，通常包括点到点型、带分支的总线型、菊花链型和树型。 11. FF总线由低速（FF-H1）和高速(FF-HSE) 两部分组成。 12. 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。 13. FF的网络管理主要由网络管理者、网络管理代理和网络管理信息库。 14.PROFIBUS的总线存取方式有：主站之间采用_令牌方式_传送，主站和从站之间采用_ 主从方式_传送。 17. PROFIBUS的OSI模型由_应用层_ __、__数据链路层_ __和_ 物理层_ _组成三层模型。 18. CAN的ISO/OSI参考模型的层次结构分为数据链路层和物理层。 19.CAN控制器的验收滤波器由4个验收码寄存器和4个验收屏蔽寄存器定义。 CAN总线上用显性和隐形两个互补的逻辑值表示“0”和“1”。
现场总线试题
1. 现在各种总线及标准不下二百种，其中 PROFIBUS现场总线、 FF现场总 线、 LONWORKS总线、 __ WorldFip现场总线、P-NET现场总线_ 等是具有一定影响和己占有一定市场份额的总线。 2．PROFIBUS 协议结构是以开放式系统互联网络为参考模型，该模型共有七层，PROFIBUS—DP定义了其中的_第一、二层和用户接口____。 3．利用OLM模块进行网络拓朴可分为三种方式_总线型、_星型 __、冗余环型 _ 。 4．有多种电源模块可以为S7-300 PLC和需要24V直流的传感器/执行器供电,如:PS305电源模块是直流供电, PS307电源模块是交流供电。 5．每个数字量模块的地址寄存器自动按__4 个字节分配,不管实际的I/O点数是否与之相同。 6．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。 7．OPT只适合连接__1__个无光纤接口的PROFIBUS站点到集成光纤接口的光纤网上,OBT是一个_有源的网络元件, 在网段里也是一个站点。8．PROFIBUS-DP系统行为有停止、清除、运行三种状态。 9.STEP7块的类型有组织块 ,功能 , 功能块 , 背景数据块、共享数据块 以及系统功能和系统功能块 收集于网络，如有侵权请联系管理员删除
10.PROFINET支持下列三种通信方式 TCP/IP标准通讯 , 实时（RT）通讯 , 同步实时（IRT）通讯。 11.STEP7中的数据类型分为三类基本数据类型 , 复杂数据类型和参数数据 类型。 12.PROFIBUS-DP系统可包括第一类DP主站设备 , 第二类DP主站设备 , DP从站设备三种不同设备 13.PROFIBUS-DP是一种现场级主从循环的通信, 用于自动控制系统和分 散的现场设备的通信, 可取代 24V DC 或 4—20mA 信号传输 14.PROFINET由PROFIBUS国际组织推出, 是新一代基于工业以太网的自 动化总线标准. PROFINET主要有两种应用方式 CBA 适合模块化分布式的应用; I/O 适合分布式智能站点之间通信的应用 15.一个S7-300站最多可以有一个主机架和三个扩展机架 16.RS-485传输是PROFIBUS最常用的一种传输技术, 常称为H2, 采用的电缆 是屏蔽双绞线 17. RS485 , IEC1158-2 ,和光纤是PROFIBUS提供的三种数据传输类型 18.西门子PLC有三种类型的启动模式暖启动 , 冷启动和热启动 19.FC和FB的临时变量储存在系统的本地数据堆栈中, 当FC或FB调用完 毕后, 这些变量空间就会被释放126 , 因此临时变量仅在FC或FB调用期 间有效 收集于网络，如有侵权请联系管理员删除
《工业机器人电气控制与维修》（ISBN 978-7-121-29476-1）邢美峰主编卢彦林李伟娟副主编 电子工业出版社 练习题参考答案 习题1 1.什么是工业机器人？ 2.按照工业机器人的结构形式，可将工业机器人分为哪几类？各自特点是什么？ 3.按照工业机器人的驱动方式，可将工业机器人分为哪几类？ 4.工业机器人一般由哪几部分组成？ 5.工业机器人的编程一共有几种方法，其特点是什么？ 6.HSR-608型工业机器人电气控制系统主要由哪几部分组成？ 7.在HSR-608型工业机器人中伺服驱动器的作用是什么？ 8.在HSR-608型工业机器人中光电编码器的作用是什么？ 9.简述在HSR-608型工业机器人电气控制系统中伺服控制系统的工作过程？ 10.简述在HSR-608型工业机器人电气控制系统中PLC控制系统作用？ 习题1答案 1.答：工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器人。是自动执行工作的机器装置，是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。它可以接受人类指挥，也可以按照预先编排的程序运行，现代的工业机器人还可以根据人工智能技术制定的原则纲领行动。 2.答： （1）直角坐标机器人 直角坐标机器人的主机架由三个相互正交的平移轴组成，具有结构简单、定位精度高的特点。 （2）圆柱坐标机器人 圆柱坐标机器人由立柱和一个安装在立柱上的水平臂组成。立柱安装在回转机座上，水平臂可以伸缩，他的滑鞍可沿立柱上下移动。因而，它具有一个旋转轴和两个平移轴。 （3）关节机器人
关节机器人手臂的运动类似于人的手臂，由大小两臂的立柱等机构组成。大小臂之间用铰链联接形成肘关节，大臂和立柱联接形成肩关节，可实现三个方向旋转运动。它能够抓取靠近机座的物件，也能绕过机体和目标间的障碍物去抓取物件，具有较高的运动速度和极好的灵活性，成为最通用的机器人。 3.答：可分为电气驱动机器人和气压传动机器人两大类， 电气驱动机器人是由交、直流伺服电动机、直线电动机或功率步进电动机驱动的机器人。它不需要中间转换机构，故机械结构简单。 气压传动机器人它是一种以压缩空气来驱动执行机构运动的机器人，具有动作迅速、结构简单、成本低的特点。 4.答：由控制系统、驱动系统、位置检测机构以及执行机构等组成 5.答：常用的编程方法有示教法和离线编程法等。 手控示教编程是一种最简单，又是一种最为常用的机器人编程方法。 离线编程的优点在于： （1）设备利用率高，不会因编程而影响机器人执行任务； （2）便于信息集成，可将机器人控制信息集成到CAD/CAM数据库和信息系统中去。在现代机械制造系统中，机器人编程可由先进的CAD/CAM系统来完成，这和CAD/CAM系统编制NC零件加工程序完全一样。 6.答：由IPC单元、示教器单元、PLC单元、伺服驱动器等单元组成， 7.答：伺服驱动器接收来自IPC装置的送来的进给指令，这些指令经过驱动装置的变换和放大后，转变成伺服电动机进给的转速、转向与转角信号，从而带动机械结构按照指定要求准确运动。因此伺服单元是IPC单元与机器人本体的联系环节。 8.答：编码器在机器人控制系统中用于检测伺服电动机的转角、转速和转向信号，该信号将反馈给伺服驱动器和IPC单元，在伺服驱动器内部进行速度控制，在IPC单元内部进行转角控制。 9.答：在HSR-JR608型工业机器人电气控制系统中，由IPC单元、伺服驱动器、伺服电动机和光电式编码器构成伺服控制系统。在该控制系统中，IPC作为控制核心，发出控制命令，该命令被伺服驱动器接收到，之后驱动伺服电动机按照指令要求运动。伺服电动机的运动情况由光电式脉冲编码器检测，编码器将检测结果反馈给伺服驱动器和IPC单元，用于修正给定的指令，这个过程一直持续到误差信息为零为止。
（1）CAN的ISO/OSI参考模型的层次结构分为物理层和数据链路层。（2）CAN报文帧格包含11位标识符的标准帧和29位标识符的扩展帧。（3）微控制器和SJA1000之间状态、控制和命令信号的交换都是在控制段中完成的。 （4）SJA1000检测到有复位请求，中止当前报文收、发工作，进入到复位模式，当复位请求位出现1到0的变化，CAN控制器将返回到操作模式。（5）验收滤波器由验收代码寄存器和验收屏蔽寄存器定义。 （6）改变验收滤波器配置的途径：在运行中改变和在复位模式改变。（7）CAN总线智能节点的软件设计包括：CAN节点初始化、报文发送和报文接收。 （8）CAN总线上用显性和隐性两个互补的逻辑值表示“0”和“1”。 （9）验收滤波器的滤波模式包括单过滤模式和双过滤模式。 2.远程帧由6个不同的位域组成：帧起始、仲裁域、控制域、CRC域、应答域、帧结尾 4. CAN总线报文传送由4种不同类型的帧表示，分别是数据帧、远程帧、错误帧、过载帧。 8.过载帧由过载标志和过载界定符组成。 9. CAN总线的同步方式有两种：硬同步和重新同步。 10. SJA1000有两种操作模式：支持CAN2.0A协议的BasicCAN模式和支持CAN2.0B 协议的PeliCAN模式。 18. 在CAN总线中存在5种不同的错误类型，即：位错误、填充错误、CRC错误、格式错误、应答错误。 （1）CAN报文中帧类型不包括（C）。 A、数据帧 B、远程帧 C、应答帧D错误帧 （2）SJA1000中，状态寄存器对于微控制器来说是（B）。 A、只写寄存器 B、只读寄存器 C、可读可写 D、以上均不对（4）CAN发送缓冲区列表中，数据长度最大为（D）字节。 A、5 B、6 C、7 D、8 (5) 在（C）模式中才能对CAN寄存器的进行设置。 A、工作模式 B、操作模式 C、复位模式 D、自检模式 （7）可以作为CAN总线的传输介质是（D）。 A、光纤 B、双绞线 C、同轴电缆 D、以上均可 （8）下面哪种说法是错误的（C）。 A、CAN是目前为止唯一有国际标准的现场总线。 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。 （9）在一个给定的CAN系统中，位速率是（C）。 A、唯一的 B、固定的 C、唯一且固定 D、唯一但不固定
《现场总线》历年期末试卷答 一. 填空题 1.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、高可靠性及互可操作。 2.信号所含频率分量的集合称为频谱；频谱所占的频率宽度称之为带宽。 3.局域网常用的拓外结构有总线、星形和___环形__ _三种。著名的以太网（Ethernet）就是采用其中的___总线____结构。 4.按交换方式来分类，可以分为 _电路交换 _ 、 _报文交换__和__分组交换___三种。 5.开放系统互连参考模型OSI中，共分七个层次，分别是应用层、表达层、会话层、传输层、网络层、数据链路层 和物理层。 6.常用的有线通信介质主要有双绞线、同轴电缆和光缆。 7. PROFIBUS由以下三个兼容部分组成: PROFIBUS-DP、PROFIBUS-PA和PROFIBUS-FMS。 8. LonWorks拥有三个处理单元的神经元芯片：一个用于链路层的控制，一个用于网络层的控制，另一个用于用户的应用程序。 9 LonTalk协议提供了应答方式、请求/响应方式、非应答重发方式和非应答方式四种类型的报文服务。 10.FF现场总线的拓扑结构较灵活，通常包括点到点型、带分支的总线型、菊花链型和树型。 11. FF总线由低速（FF-H1）和高速(FF-HSE)两部分组成。 12. 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。 13. FF的网络管理主要由网络管理者、网络管理代理和网络管理信息库。 14.PROFIBUS的总线存取方式有：主站之间采用_令牌方式 _传送，主站和从站之间采用_ 主从方式_传送。 17. PROFIBUS的OSI模型由_应用层_ __、__数据链路层 _ __和_ 物理层 _ _组成三层模型。 18. CAN的ISO/OSI参考模型的层次结构分为数据链路层和物理层。 19.CAN控制器的验收滤波器由4个验收码寄存器和4个验收屏蔽寄存器定义。 20.CAN总线上用显性和隐形两个互补的逻辑值表示“0”和“1”。 21.CAN报文的位流根据非归零编码方法来编码。 22. 验收滤波器的滤波模式包括单滤波模式、双滤波模式。 23.多路复用技术有时分多路、频分多路、码分多路。 24. CAN报文帧格包含11位标识符的标准帧和29位标识符的扩展帧。 二. 名词解析： 1．现场总线2.报文过滤3. 虚拟现场设备VFD 4.工业以太网5.本质安全技术6.链路活动调度器7.控制网络8. 计算机网络9. 总线仲裁：10.多路复用：11. 网桥：12.网络协议 1、现场总线：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。 2、报文过滤：一个用软件或硬件设备对向网络上传或下载的数据流进行有选择的控制过程。 3、虚拟现场设备VFD：应用进程中的网络可视对象和相应的OD 在FMS 中称为虚拟现场设备VFD。是一个自动化系统的数据和行为的抽象模型。它用于远距离查看对象字典中定义过的本地设备的数据, 其基础是VFD 对象。VFD 对象包含有可由通信用户通过服务使用的所有对象及对象描述。对象描述存放在对象字典中, 每个VFD 有一个对象描述。因而虚拟现场设备可以看作应用进程的网络可视对象和相应的对象描述的体现。 4、工业以太网是以太网、甚至是互联网系列技术延伸到工业应用环境的产物；工业以太网涉及企业网络的各个层次，无论是应用于工业环境的企业信息网络，还是基于普通以太网技术的控制网络，以及新兴的实时以太网，均属于工业以太网的范畴。 5、本质安全技术是指保证电气设备在易燃、易爆环境下安全使用的一种技术。它的基本思路是限制在上述危险场所中工作的电气设备中的能量，使得在任何故障的状态下所产生的电火花都不足以引爆危险场所中的易燃、易爆物质。 6、链路活动调度器：总线通信中的链路活动调度，数据的接收发送，活动状态的探测、响应，以及总线上各设备间的链路时间同步，都是通过数据链路层来实现。每个总线网段上有一个媒体嗯控制中心，称为链路活动调度器LAS。 7、控制网络：将多个分散在生产现场，具有数字通信能力的测量控制仪表作为网络节点，采用公开、规范的通信协议，以现场总线作为通信连接的纽带，把现场控制设备连接成为可以相互沟通信息，共同完成自控任务的网络系统与控制系统。 8、计算机网络：用通信手段将空间上分散的、具有独立处理能力的多台计算机系统互连起来，按照某种网络协议进行数据通信，以进行信息交换、实现资源共享和协同工作的计算机系统的集合。 9、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。
1.集散控制系统的核心思想是集中管理、分散管理。 2.比特率是一种数字信号的传输速率，表示单位时间内传送的二进制代码的有效位数。 3.在网络控制方法中，常用的介质访问控制方法有总线方式的CSMACD方法、环形结构的 令牌环方法、令牌总线方法。 4.Profibus现场总线根据应用特点和用户不同的需要可分为Profibus–FMS、Profibus–DP、 Profibus–PA三个家族成员。 5.集线器是中继器的一种形式，区别在于集线器能够提供多端口服务，也称为多口中继器。 6.Profibu s网络的硬件又主站、从站、网络部件、网络工具等组成。 7.经过扩展的诊断功能是对故障进行快速定位，诊断信息分为站诊断信息、模块诊断信息 和通道诊断信息等3级。 https://www.doczj.com/doc/ae19167221.html,–link采用主从通信方法，可由1个总站和64个从站组成，为防止主站出现故障而导 致整个系统瘫痪，系统可设置备用主站。 9.串行通信可分为同步传输和异步传输两种传输方式。 10.波特率是一种数字信号的调制速率，指数据信号对载波的调制速率，用单位时间内载波 的调制状态的改变次数来表示。 11.在数据通信系统中通常采用数据交换方式有线路交换、报文交换和分组交换。 12.交换机一种基于MAC地址识别，采完成封装转发数据包功能的网络设备，又称多端口。 13.现场总线控制系统的核心思想是功能分散、危险分散、信息集中。 14.Profibus的总站有4种工作方式，分别为离线模式、停止模式、消除模式、操作运行模 式。 15.根据现场设备控制系统中起的作用不同，现场设备可为1类主站、2类主站和从站3种类 型。 16.信息帧主要包括设备地址、功能代码、数据段错误检测域。 二、判断题 1、多模光纤性能优于单模光纤。× 2、光纤不受外界电磁干扰与噪声影响。√ 3、令牌访问原理可用于环形网络，不可用于总线网，构成令牌总线网络。× 4、如果需要检测5个错误，则海明距离知识应为6. √ 5、在网络互连时，网桥可以实现相异网络在网络层的互连。× 6、在理论上看，并行传输的信号传输速率比串行传输的信号传输速率高。√ 7、在Profibus网络中，从站数目最多只有126.× 8、在Profibus–PA网络中，采用单股屏蔽的A型电缆允许最大电缆总长度为1900. √ 9、在Profibus系统中，使用的连接模块不占用DP网络中的从站地址。× 1.简述控制系统的发展历程，并举例说明该时期的控制系统特点。 答：（1）基地式仪表控制系统非电物理量（0.02-0.1MPa气动信号）、需要工人现场巡视（2）模拟仪表控制系统模拟电量（0-10V、4-20mA电信号）、集中控制 （3）直接式数字控制系统数字电量（单片机、PLC等）、集中控制 （4）集散控制系统模拟电量和数字电量混合、集中控制，分散管理 （5）现场总线控制系统全数字电量（智能节点设备、PLC等）、信息集中，危险分散，功能分散 2.简述通信系统的组成。 答：（1）信息源：信息的来源，作用是将原始信息转换为相应的信号（通常称为基带信号）。电话机的话筒、摄像机等都属于信源。 （2）发送设备：对基带信号进行各种变换和处理，如放大、调制等，使其适合在信道中传输。（3）传输介质：发送设备和接收设备之间用于传输信号的介质。 （4）接收设备：功能与发送设备相反，对接收信号进行必要的处理和变换后，恢复为相应的基带信号。 （5）接收者：信息的接收者，与信源相对应，将恢复的基带信号转换成相应的原始信息。电话机的听筒、耳机以及显示器等都属于信宿。 （6）干扰源：信道中的噪声以及分散在通信系统其他各处噪声的集中表现。 3.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，所采取的抑制干扰的方法是什么? 答：（1）内部噪声，选择高质量的、标配的传输介质 （2）信号反射，使用终端电阻器。 （3）不同类型导线间的干扰。同一类型的电缆可以放在一起，同方向地安置在同一个电缆槽中。不同种类的电缆相互之间必须保持一定的距离，并且当它们相互交叉时必须正交交叉，不能有任何平行（即便是很短的距离）排列。不同类型的电缆相互之间必须保持的最小距离。可以使用相互隔离的电缆槽把不同种类的电缆排列在一起，必须做到相互之间完全用金属槽隔离，金属槽的结合部要使用低电阻和低电感的导体可靠地连接起来（最好焊接，但要防止被腐蚀），然后接地，金属槽应和建筑物等电势。 （4）在有高频干扰的地方，电缆屏蔽层的两端必须可靠地接地，但在电气环境恶劣的某些工厂，比较明显地存在着电势差，从而造成屏蔽层中流过电流。 4.请给出3种在现场总线网络中使用RS485中继器的场合。答：（1）扩展网络（2）改变网络拓扑（3）信号隔离 7. 举例简述海明码的编码规则。 （1）发送端的编码 根据要传输的数据单元的长度，确定冗余位的个数；确定各冗余位在数据单元中的位置； 计算出各冗余校验位的值；排列成包含冗余校验位的数据序列，按此序列发送。 a. 确定冗余位的个数 设纠正单比特错误需增加的冗余位数为r，r应满足：2r≥m + r + 1；m为数据单元的长度。如7位的ASCII码，m为7，取r为4可满足上式；且r为4是满足上式的最小取值。要纠正7位ASCII码中的1位错误，需要增加4个冗余位。 b. 确定各冗余位在数据单元中的位置 将4个冗余位分别编号为R1, R2, R3, R4 ，按海明码的编码规则，这4个冗余位应分别插到数据单元的20, 21, 22, 23位置上，即R 1, R2, R3, R4将被分别插入到数据单元的D1，D2，D4，D8的位置上。 c. 计算出各冗余校验位的值 海明码的每个冗余位的值都是一组数据的奇偶校验位。冗余比特位R 1, R2, R3, R4分别是4组不同数据位的奇偶校验位，采用二进制数据来表示海明码11个数据位数有0001；0010；0011；0100；0101；0110；0111；1000；1001；1010，1011这11种情况,对这11种情况中位数最低位为1的位置进行偶校验，即对0001；0011；0101；0111；1001，1011这6个数据位做偶校验，得到的偶校验码为R 1的值,即R 1为对从低位数起的第1、3、5、7、9、11这6位作偶校验而得到的校验位。 （2）接收端的解码判断 按与发送方相同的方法，计算出接收数据的冗余校验位；排列成包含冗余校验位的数据序列；将按计算结果排列出的数据序列与接收到的数据序列比较，判断传输过程是否有错；是哪一位出错，并将出错位取反，以纠正该错误。 9.简要列举6种比较有影响的现场总线。（12分） （1）FF-----基金会总线（FF，Foundation Fieldbus）是在过程自动化领域得到广泛支持和具有专有良好发展前景的技术。 （2）Profibus------过程现场总线的缩写，于1989年正式成为现场总线的国际标准。是一种国际化．开放式．不依赖于设备生产商的现场总线标准。 （3）CAN-------是控制器局域网的简称，由德国BOSCH公司提出，最早用于汽车内部测量和执行部件之间的通信。 （4）Lonworks-------是局部操作网络的缩写，1992年由美国Echelon公司和Motorola、Toshiba 公司倡导；最初主要应用于楼宇自动化。 （5）CC-Link-------- 1996年由日本三菱电机主导的公司推出，唯一起源于亚洲地区的总线系统。CC-Link是控制与通信链路系统的缩写。 （6）Modbus---------是由Modicon（现为施耐德电气公司的一个品牌）在1979年发明的，是全球第一个真正用于工业现场的总线协议。Modbus协议是应用于电子控制器上的一种通用语言。 10.常用的网络互连设备有哪些？他们的主要作用是什么？（8分） 答：（1）中继器：在相同网络中实现信号的复制，增加网络长度，即重发器，作用为物理层之间的简单连接，复制比特信号。 （2）网桥：在相似网络中实现信号存储转发设备，用于连接不同体系的局域网。它将数据帧送到数据链路层进行差错校验，再送到物理层，通过物理传输介质送到另一个子网或网段，转发数据帧。 （3）路由：在相异网络中实现信号传输的设备，路由可为信号传输选择一条最佳的路径。（4）网关：即网间协议交换器，用于实现不同通信协议的网络之间、包括使用不同网络操作系统的网络之间的互联。 11. 一个PRORBUS控制系统有两个控制室，这两个控制室有各自的接地系统，从而造成这两个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。（6分） 答：(1)是在产生电势差的设备之间安装一根等电势电缆。该电缆的截面积必须足够克服该电势差（一般为16mm2），最好采用多芯电缆。该电缆应尽量靠近PROFIBUS电缆安装，以减少安装空间。 (2)代替等电势电缆，即在网络电缆的一端的屏蔽层安装一个接地电容。该方法可有效减少高频信号干扰，但对通过屏蔽层的直流电流干扰信号无效。 (3)使用光缆传输。 14.假设准备发送的数据信息码是1101011011，生成多项式为G(x)=x4+x+1,求T(x)。（10分） ①计算信息编码多项式T(x) M(X)=1101011011 G(x)=10011 生成多项式的最高次幂r=4，信息码附加4个0后形成新的多项式。 M'(x)：11010110110000 ②用模2除法求M'(x)/G(x)的余数 ③得出要传输的循环冗余校验码多项式 将余数1110直接附加在M(x)的后面得T(x)=11010110111110 ④接收端对接收到的T(x)进行校验 设接收端接收到的数据为多项式T’(x)，将T’(x)除以G(x)，若余数为0，即T’(x)=T(x)，则认为没有错误。 T’(x)/G(x)=(Q(x)×G(x)+R(x)+R(x))/G(x) =(Q(x)×G(x))/G(x)=Q(x)