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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(A)半开卷一、填空题（本大题共10小题，每空1分，共30分）1．物理层传送数据的单位是( 比特 )，数据链路层传送数据的单位是( 帧 )，传输层传送数据的单位是( 报文 )，应用层传送数据的单位是( 报文 )。
2．OSI参考模型中物理层的四个重要特性是（机械特性）、（电气特性）、（功能特性）和（规程特性）。
3．存储转发交换分为（报文存储转发交换）和（报文分组存储转发交换）两种。
4．LonTalk协议提供了四种类型的报文服务，依次是（应答方式）、（请求/响应方式）、（非应答重发方式）和（非应答方式）。
5. 通信电路的工作方式有（单工通信）、（半双工通信）和（全双工通信）三种。
6．CAN总线中存在5种错误类型，分别是（位错误）、（填充错误）、（CRC错误）、（格式错误）和（应答错误）。
7．LON总线中，对双绞线支持的3类收发器是（直接驱动收发器）、（EIA-485收发器）和（变压器耦合收发器）。
8．PROFIBUS系统由三类站点组成,分别是( 1类主站 )、(2 类主站 )和(从站 )。
9．OSI参考模型的通信功能划分为（ 7 ）个层次。
10.被誉为通用控制网络的是（LonWorks ）总线技术。
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？现场总线相对于DCS具有哪些优越性？（6分）参考答案：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。
现场总线相对于DCS具有如下优越性：（1）现场总线实现全数字通信。
（2）现场总线实现彻底的全分散式控制。
（3）现场总线实现不同厂商产品互连、互操作。
（4）现场总线增强系统的可靠性、可维护性。
（5）现场总线降低系统工程成本。
2．PROFIBUS主站的实现方案有哪些？（6分）参考答案：PROFIBUS主站的实现方案有：PLC做PROFIBUS的一类主站；PC+网卡做PROFIBUS的一类主站；自主开发PROFIBUS的主站；PLC中插入（第三方的）PROFIBUS通信模块。
（完整版）现场总线试题..I. 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。
& 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。
II. 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诵信,⽤⼲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20. PROFIBUS-DP允许构成单主站或多主站系统，在同⼀总线上最多可连接126个站点.单主站系统总线运⾏阶段，总线上只有丄个活动主站，多主站系统总线运⾏阶段，总线上有—个主站21. 多主系统中，主站必须得到响应才能和其从站进⾏通信。
一、传统DCS与FCS在现场布线方面有什么区别？★★DCS(DistributedCon-trol System，集散控制系统)显示、操作、管理集中；控制、负载、危险分散；自封闭，信息孤岛★★FCS (Fieldbus Control System，现场总线控制系统)开放，全分布式的控制系统★★1.FCS取消了控制站，DCS控制依赖控制站。
★★2.本安情况下：现场总线多块仪表共用一块安全栅，DCS 每块仪表均配一块安全栅。
★★3.FCS控制在现场中完成，DCS控制在控制站中完成★★4FCS信息是双向的，DCS信息是单向的二、完整的现场总线定义？★★现场总线是以测量控制设备作为网络节点，以双绞线等传输介质作为纽带，把位于生产现场、具备了数字计算和数字通信能力的测量控制设备连接成网络系统，按照公开、规范的网络协议，在多个测量控制设备之间、以及现场设备与远程监控计算机之间，实现数据传输与信息交换，形成适应各种应用需要的自动控制系统。
三、现场总线有哪特点？★★★★现场总线系统的结构特点★★1.设备之间采用网络式连接是现场总线系统在结构上最显著的特征之一。
★★2.现场总线系统中，由于设备增强了数字计算能力，有条件将各种控制计算功能模块、输入输出功能模块置入到现场设备之中。
借助现场设备所具备通信能力，直接在现场完成测量变送仪表与阀门等执行机构之间的信息传送，实现了彻底分散在现场的全分布式控制。
★★★★现场总线系统的技术特点★★1.系统的开放性：系统的开放性体现在通信协议公开，不同制造商提供的设备之间可实现网络互联与信息交换。
★★2.互可操作性：是指网络中互联的设备之间可实现数据信息传送与交换；互用则意味着对不同生产厂家的性能类似的设备可以相互替换。
★★3.通信的实时性与确定性。
★★4.现场设备的智能与功能自治性：智能主要体现在现场设备的数字计算与数字通信能力上。
★★5.对现场环境的适应性四、现场总线有哪些优点？★★1.节省硬件数量与投资★★2.节省安装费用★★3.节省维护开销★★4.用户具有系统集成主动权★★5.提高了系统的准确性与可靠性★★6.更少的设计，简化了图纸★★7.简化了控制系统的工程实施★★8.减少了导线，端子排，机柜，分线盒，桥架★★9.简化了接线★★10.组态简单★★11.可查看的信息大大增加★★12.完善的诊断信息★★13.可在线校验，量程调整，调零★14★减少了停机时间，降低费用★★15.系统具有开放性五、IEC制定的国际现场总线标准主要包括哪些现场总线？★★★★IEC终于推出了以下现场总线标准：★Type1：IEC 61158技术规范★Type2：Control Net现场总线★Type3：Profibus现场总线★Type4：P-Net现场总线★Type5：FF HSE（High Speed Ethernet）★Type6: Swift Net现场总线★Type7：WorldFIP现场总线★Type8：Interbus现场总线第二章一、画出通信系统的组成，并对系统各个组成部分功能进行简单介绍。
1、自动控制系统主要有哪些种类，简述其特点。
P32、从系统组成分析，DCS由哪几部分组成？P93、DCS有哪些结构类型？特点如何？P94、什么是现场总线？简述现场总线出现的背景？P975、什么是现场总线控制系统？简述现场总线控制系统的特点。
P976、简述DCS和FCS的区别，FCS有哪些优点？（《1》1、结构：FCS一对多DCS一对一2、可靠性：FCS可靠性好DCS可靠性差3、失控状态：FCS操作员在控制室既可以了解现场设备过现场仪表的工作情况，也能对设备进行参数调整，还可以预测或寻找故障，使设备始终处于操作员的过程监控与可控状态之中DCS操作员在控制室既不了解模拟仪表的工作情况也不能对其进行参数调整，更不能预测故障，导致操作员对仪表处于“失控”状态4、控制：FCS控制功能分散在各个智能仪器中DCS所有的控制功能集中在控制站中5、互换性：FCS不同品牌的仪表互联，实现“即插即用”DCS 不同品牌的仪表不能互换6、仪表：FCS智能仪表除了具有模拟仪表的检测、变换、补偿等功能外，还具有数字通信能力、并且具有控制和运算能力DCS模拟仪表只具有检测、变换、补偿等功能《2》P100）7、主流现场总线有哪些？其特点是什么？P100到1068、按照数据通信的宽度分类现场总线有几种？PROFIBUS-DP属于哪一类？（传感器现场总线（数据宽度为位——Bit）2、装置现场总线（数据宽度为节——Byte）3、全服务的现场总线（数据宽度为数据流或模块BLOCK）, PROFIBUS-DP属于第3类）9简述现场总线的优缺点？p9710现场总线国际标准由谁制定？目前有哪些标准？(由ISO、IEC、ITU、欧洲标准EN, 制定，2004年4月IEC公布的标准：Type1 TS61158现场总线、Type2 ControlNet和Ethernet/IP现场总线、Type3 Profibus现场总线、Type4 P-NET现场总线、Type5 FF HSE现场总线、Type6 Swift-Net 现场总线、Type7 WorldFIP现场总线、Type8 INTERBUS现场总线、Type9 FF H1现场总线、Type10PROFInet现场总线，2006年11月国家标准GB/T20540-2006Profibus规范、国家标准化指导性技术文件GB/Z20541-2006 Profibus规范)11为什么没有统一的现场总线国际标准？目前有哪些因素妨碍FCS在工业上的推广应用？(总线系统繁简不一，最简单的总线好像就是大约用了约100年的电话线，{载波控制系统的使用}。
现场总线考试试题4623工作室1、什么是现场总线？现场总线是用于现场仪表与控制系统和控制室之间的一种全分散、全数字化、智能、双向、互联、多变量、多点、多站的通信网络。
由此网络构成的系统称为现场总线控制系统。
2、现场总线的结构特点：各现场设备分别作为总线上的网络节点，设备之间采用网络式连接是现场总线系统在结构上最显著的特征之一。
总线在传输多个设备的多种信号，如运行参数值、设备状态、故障、调校与维护信息等的同时，还可为总线上的设备提供直流工作电源。
现场总线系统不再费需要传统DCS系统中的模拟/数字、数字/模拟转换卡件。
3、现场总线控制网络与上层网络的连接方式有哪几种？一是采用专用网关完成不同通信协议的转换，把控制网段或DCS连接到以太网上。
二是将现场总线网卡和以太网卡都置入到工业PC的PCI插槽内，在PC内完成数据交换。
三是将WED服务器直接置入到PLC或现场控制设备中，借助WED服务器和通用浏览工具，实现数据信息的动态交互。
4、基本术语总线操作：总线上数据发送者与接收者之间的连接-数据传送-脱开这一操作序列称为一次总线操作。
总线协议：总线上的设备如何使用总线的一套规则称为“总线协议”。
这是一套事先规定的、必须共同遵守的规约。
通信协议的关键要素是语法、语义和时序总线仲裁：是指对总线冲突的处理过程，根据某种裁决规则来确定下一时刻具有总线占有权的设备。
访问等待时间（access latency）和总线占有期（bus tenancy）。
分类：集中仲裁和分布式仲裁 5、一般通信系统的性能指标有哪些？有效性：指通信系统传输消息的“速率” 问题，即快慢问题。
可靠性：指通信系统传输消息的“质量” 问题，即好坏问题。
6、通信系统的性能有效性指标有哪些？（1）数据传输速率传输速率越高，则系统的有效性越好。
比特率：数字通信系统中，每秒钟通过信道传输的信息量，即信道的位传输速率。
单位bit/s或bps。
波特率：每秒钟通过信道传输的码元数，即传输线路上信号的传输速率。
11、网桥：网桥是存储转发设备，用来连接同一类型的局域网。
网桥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。
它具有寻址与路径选择的功能，在接收到帧之后，要决定正确的路径将帧送到相应的目的站点。
12、网络协议：就是为进行计算机网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定的集合。
协议总是指某一层的协议，准确地说，它是对同等层实体之间的通信制定的有关通信规则和约定的集合。
三．简答题：1.中继器与放大器的区别。
中继器不同于放大器，放大器从输入端读入旧信号，然后输出一个形状相同、放大的新信号。
放大器的特点是实时实形地放大信号，它包括输入信号的所有失真，而且把失真也放大了。
也就是说，放大器不能分辨需要的信号和噪声，它将输入的所有信号都进行放大。
而中继器则不同，它并不是放大信号，而是重新生成它。
当接收到一个微弱或损坏的信号时，它将按照信号的原始长度一位一位地复制信号。
因而，中继器是一个再生器，而不是一个放大器。
2. 简述链路活动调度器的五种基本功能。
按照基金会现场总线的规范要求，链路活动调度器应具有以下五种基本功能:①向设备发送强制数据CD。
②向设备发送传递令牌PT，使设备得到发送非周期数据的权力，为它们提供发送非周期数据的机会③为新入网的设备探测末被采用过的地址。
当为新设备找好地址后，把它们加入到活动表中。
④定期对总线发布数据链路时间和调度时间。
⑤监视设备对传递令牌PT的响应，当设备既不能随着PT顺序进入使用，也不能将令牌返回时，就从活动表中去掉这些设备。
3.请简述现场总线技术的特点答：a)开放性：相关标准的一致性和公开性；系统集成的透明性和开放性；产品竞争的公正性和公开性。
b)交互性：上层网络与现场设备之间具有相互沟通的能力；现场设备之间具有相互沟通能力；不同厂家的同类设备可以相互替换。
c)自治性：单独的现场设备即具有自动控制的基本功能，可以随时诊断自己的运行状况，实现功能的自治。
（一）、现场总线是什么：现场总线是以测量控制设备作为网络节点，以双绞线等传输介质作为纽带，把位于生产现场、具备了数字计算和数字通信能力的测量控制设备连接成网络系统，按照公开、规范的网络协议，在多个测量控制设备之间、以及现场设备与远程监控计算机之间，实现数据传输与信息交换，形成适应各种应用需要的自动控制系统。
现场总线控制系统的技术特点：1.开放性；2.全数字化；3.双向通信；4.互可操作性与互用性；5.现场设备的智能化与功能自治性6.系统结构的高度分散性7.对现场环境的适应性现场总线的主要优点：一对N结构、增强了现场级信息集成能力、开放式、互操作性、互换性、可集成性系统可靠性高、可维护性好、降低了系统及工程成本请列举4类现场总线设备：基金会现场总线、LonWorks、Profibus、CAN、HART、RS-485（二）、通信线路的工作方式：根据通信过程中信息流的传输方向，可将通信线路的工作方式分成：单工通信方式、半双工通信方式和全双工通信方式：通信系统的性能指标：衰减、延迟、噪声（三）、OSI参考模型的分层及其功能划分：物理层数据链路层网络层传输层会话层表示层应用层物理层：提供与传输介质的接口、与物理介质相连所涉及到的机械的、电气的功能和规程方面的特性，最终达到物理的连接。
提供了位(bit)传送的物理通路。
数据链路层：用于链路连接的建立、维持和拆除，实现无差错传输。
网络层：处理路径选择和分组交换技术，提供报文分组从源节点至目的节点间可靠的逻辑通路，且担负着连接的建立、维持和拆除。
传输层：完成收发之间的数据传送控制，在源节点到目的节点提供端到端的可靠传输服务会话层：两应用进程间建立起一次联络表示层：实现用户或应用程序之间交换数据的格式转换应用层：实现各种应用进程之间的信息交换，为用户提供服务。
（四）、PCA82C250收发器的典型应用如图：SJA1000的RX和TX分别通过光电隔离电路连接到82C25082C250的差动收发端CANH和CANL连接到总线电缆。
习题及答案第1章1.1简述自动控制系统发展的5个阶段。
答：(1)基地式气动仪表控制阶段PCS（Pneumatic Control System）(2)表控制系统ASC（Analogous Control System ）(3)数字控制系统CCS（Computer Control System ）(4)控制系统DCS（Distributed Control System ）(5总线控制系统FCS（Fieldbus Control System ）1.2什么是现场总线控制技术？答：IEC/SC65C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、串行和多点通信的数据总线，称为现场总线。
1.3现场总线控制技术的国际标准有哪些？答：1） IEC61158国际标准共有10种类型：(1) Type1 TS61158 现场总线。
(2) Type2 ControlNet 和Ethernet/IP 现场总线。
(3) Type3 Profibus现场总线。
(4) Type4 P-NET现场总线。
(5) Type5 FF HSE现场总线。
(6) Type6 Swift-Net 现场总线。
(7) Type7 WorldFIP现场总线。
(8) Type8 INTERBUS现场总线。
(9) Type9 FF H1现场总线。
(10) Type10 PROFInet现场总线，2）IEC TC17B有3种国际标准：(1) SDS（Smart Distributed）(2) ASI(Actuator Sensor Interface)(3) Device Net3）ISO-OSI11898有1种国际标准：CAN(Control Area Network)1.4典型的现场总线控制技术有哪些？答：（1）PROFIBUS现场总线控制技术。
（2）基金会现场总线控制技术（FF）。
（3）LonWorks现场总线控制技术。
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。
现场总线复习题1现场总线考试题型：1.判断题15分共10题2.填空题25分共25题3.简答题40分共4题4.论述题20分共1题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。
2.DCS控制系统的结构包括哪几部分？包括三部分：分散过程控制装臵部分，操作管理装臵部分，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（例如，变送器、执行器、控制器)与高层设备(例如主机、网关、人机接口设备)之间互联的，全数字、串行、双向的通信系统。
4.现场总线的分类？5. 现场总线控制系统的技术特点。
1.开放性；2.全数字化；3.双向通信；4.互可操作性与互用性；5.现场设备的智能化与功能自治性6.系统结构的高度分散性7.对现场环境的适应性6. FCS相对于DCS具有哪些优越性？1．FCS实现全数字化通信2．FCS实现彻底的全分散式控制3．FCS实现不同厂商产品互联、互操作4．FCS增强系统的可靠性、可维护性5．FCS降低系统工程成本7. 分析现场总线的现状，展望其发展前景。
第二章数据通信基础与网络互联1.何谓现场总线的主设备、从设备？可在总线上发起信息传输的设备叫做“总线主设备”(bus master) ，又称命令者。
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设备(bus slaver)，也称基本设备。
2.总线操作过程的内容是什么？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”(transaction)，或者叫做一次总线操作。
3.寻址方式有几种？物理寻址逻辑寻址广播寻址4.通信系统由哪几部分组成?各自具有什么功能?通信系统是传递信息所需的一切技术设备的总和。
1.现场总线的定义及特点定义：现场总线是实现自动化控制系统现场设备或仪表之间互连的通信网络，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节点数字通信的系统。
也可称为开放式、数字、多点通信的底层控制网络。
特点：除了它的数字化、节点智能化、开发式、互换性能好、布线简单的特征外，其最大优点表现在既可以把系统对各节点的控制功能和权利充分下放给节点本身的微处理器，必要时又可以由监控中心的虚拟控制平台实施集中控制，同时它又可以使得各节点之间直接通信。
9. PROFIBUS家族构成及各自应用方面？PROFIBUS由三个兼容部分组成：PROFIBUS-DP（分布式外围设备）；PROFIBUS-PA过程自动化 )；PROFIBUS-FMS(现场总线报文规范 )。
(1) PROFIBUS-DP：定义了第一、二层和用户接口。
第三到七层未加描述。
用户接口规定了用户及系统以及不同设备可调用的应用功能，并详细说明了各种不同PROFIBUS-DP设备的设备行为。
(2) PROFIBUS-FMS：定义了第一、二、七层，应用层包括现场总线信息规范（Fieldbus Message Specification-FMS）和低层接口（Lower Layer Interface—LLI）。
FMS包括了应用协议并向用户提供了可广泛选用的强有力的通信服务。
LLI协调不同的通信关系并提供不依赖设备的第二层访问接口。
(3) PROFIBUS-PA：PA的数据传输采用扩展的PROFIBUS-DP协议。
另外，PA还描述了现场设备行为的PA行规。
根据IEC1158-2标准，PA的传输技术可确保其本征安全性，而且可通过总线给现场设备供电。
使用连接器可在DP上扩展PA网络。
10.PROFIBUS总线存取协议及传输特点？(1) 三种PROFIBUS（DP、FMS、PA）均使用一致的总线存取协议。
该协议是通过OSI 参考模型第二层（数据链路层）来实现的。
它包括了保证数据可靠性技术及传输协议和报文处理。
(2) 在PROFIBUS中，第二层称之为现场总线数据链路层（Fieldbus Data Link—FDL）。
介质存取控制（Medium Access Control—MAC）具体控制数据传输的程序，MAC必须确保在任何一个时刻只有一个站点发送数据。
(3）PROFIBUS协议的设计要满足介质存取控制的两个基本要求：在复杂的自动化系统（主站）间的通信，必须保证在确切限定的时间间隔中，任何一个站点要有足够的时间来完成通信任务。
在复杂的程序控制器和简单的I/O设备（从站）间通信，应尽可能快速又简单地完成数据的实时传输。
因此，PROFIBUS总线存取协议，主站之间采用令牌传送方式，主站与从站之间采用主从方式。
(4) 令牌传递程序保证每个主站在一个确切规定的时间内得到总线存取权（令牌）。
在PROFIBUS中，令牌传递仅在各主站之间进行，海明距离HD = 4。
13.DP设备类型及各自作用？设备类型：第二类DP主站（DPM2）是可进行编程、组态、诊断的设备。
第一类DP主站（DPM1）是中央可编程序控制器，如PLC、PC等。
DP从站是带二进制值或模拟量输入输出的驱动器、阀门等。
(1) 一级DP主站（DPM1）：一级DP主站是中央控制器，它在预定的信息周期内与分散的站（如DP从站）交换信息。
典型的DPM1如PLC或PC。
(2) 二级DP主站（DPM2）：二级DP主站是编程器、组态设备或操作面板，在DP系统组态操作时使用，完成系统操作和监视目的。
(3) DP从站：DP从站是进行输入和输出信息采集和发送的外围设备（I/O设备、驱动器、HMI、阀门等）。
14. PROFIBUS总线报文结构及服务内容(1)令牌报文SD4 DA SA(2)FDL状态请求报文SD1 DA SA FC FCS ED(3)数据报文SD2 LE LEr SD2 DA SA FC DSAP SSAP DU FCS EDDA=目的地址 DU=数据单元 DSAP=目的数据存取点 ED=结束分界符FC=功能码 FCS帧检查顺序 LE=长度 LEr=重复长度 SA=源地址SD2=开始分界符2 SD4=开始分界符4 SSAP=源服务存取点15. PROFIBUS总线系统集成技术1、单主站的系统根据PROFIBUS技术原理，一个最小系统至少由一个PROFIBUS （一类）主站和若干PROFIBUS从站组成。
PROFIBUS总线访问协议：主站间的逻辑令牌环、主从站间的主从协议。
主动站在一个限定时间内(Token Hold Time)对总线有控制权，从站只是响应主站的请求，它们对总线没有控制权。
（1）PLC做PROFIBUS一类主站控制器：如S7-300（-2DP、CP342-5）；S7-400（-2DP、CP442-5）配置/控制软件：STEP 7 从站提供：GSD文件（2）另一种单主站系统：PC+网卡做PROFIBUS一类主站：网卡：如CP5×11；CP5613…….配置/驱动软件：COM PROFIBUS、SIMATIC NET控制软件：WinAC、WinCC…….从站提供：GSD文件2、带监控站的系统（1）PC+组态软件（2）HMI （3）其他通信协议监控站的连接3、多主系统及分层的多主系统（1）基于PROFIBUS的多主系统 PROFIBUS链路层：支持基于令牌的多主系统；PROFIBUS应用层：定义信息规范FMS西门子PLC多主系统产品：两种①FMS ②S7 FUNCTION 16. PROFIBUS总线协议芯片的分类及作用?1、SPM2、LSPM2 （1）用途：SPM2（SiemensPROFIBUSMultiplexer）LSPM2（LeanSiemensPROFIBUSMultiplexer）用于简单从站协议芯片。
主要用于I/O开关设备。
2、SPC3应用（1）主要用途：智能现场设备，如变频器、智能仪表等；3、 SPC4 应用（1）用途：①用于从站的智能通信芯片；②SPC 4 还提供了连接SIM 1 的同步接口，数据传输符合IEC 1158-2，用于PROFIBUS-PA单元。
③低功耗管理系统，因此特别适合用于本征安全场合。
4、SIM1 应用（1）用途：SIM1（SiemensIEC H1 介质连接单元）与IEC H1 即PROFIBUS-PA 信号兼容。
用于流程自动化行业。
可用于本征安全场合。
SIM1 可作为SPC 4 的扩展芯片使用。
只有为了能连接PROFIBUS-PA及用于本征安全才需要着种芯片作扩展。
SIM1 支持所有发送与接受功能，吸收总线上附加电源电流端具有高阻特性。
芯片使用两种稳压电源供电并允许电源具有电隔离。
芯片采用符合IEC 1158-2的曼切斯特编码技术。
5、ASPC 2 用途用于主站的智能通信芯片，支持PROFIBUS-DP和PROFIBUS-FMS协议。
通过段耦合器也可接PROFIBUS-PA。
主要用于可编程序控制器、个人计算机、驱动控制器、人机接口等设备。
17. PROFInet的作用及意义？一方面，随着现场设备智能程度的不断提高，控制变得越来越分散，分布在工厂各处的智能设备之间以及智能设备和工厂控制层之间需要连续的交换控制数据，导致现场设备之间数据的交换量飞速增长；另一方面，随着计算机技术的发展，企业希望能够将底层的生产信息整合到统一的全厂信息管理系统当中，于是企业的信息管理系统需要读取现场的生产数据，并通过工业通讯网络实现远程服务和维护.从目前工业自动化控制领域的情况来看，以太网技术取代现场总线是工业控制网络发展的必然趋势。
通讯的实时性和确定性。
18.PROFINET三种通讯方式？1.TCP/IP标准通讯PROFINET基于工业以太网技术，使用TCP/IP和IT标准。
TCP/IP是IT领域关于通信协议方面事实上的标准，尽管其响应时间大概在100ms的量级，不过，对于工厂控制级的应用来说，这个响应时间就足够了。
2.实时（RT）通讯对于传感器和执行器设备之间的数据交换，系统对响应时间的要求更为严格，因此，PROFINET提供了一个优化的、基于以太网第二层（Layer2）的实时通讯通道，通过该实时通道，极大地减少了数据在通讯栈中的处理时间，PROFINET实时通讯（RT）的典型响应时间是5－10ms。
3.等时同步实时（IRT）通讯在现场级通讯中，对通讯实时性要求最高的是运动控制（MotionControl），PROFINET的等时同步实时（IsochronousReal-Time,IRT）技术可以满足运动控制的高速通讯需求，在100个节点下，其响应时间要小于1ms，抖动误差要小于1μs，以此来保证及时的、确定的响应。
二、设计应用题(共36分)以CAN、PROFIBUS为工具根据给定的系统工艺原理、要求，消化理解后针对一个系统进行设计。
1.汽车电子领域汽车采用两条CAN总线，即驱动系统CAN总线和车身系统CAN总线，这两总线完全能够满足ISO的定义。
驱动系统CAN总线，其通信速率为500kbps，被称为高速CAN，其连接对象为汽车动力和传动机构的控制单元等。
汽车发动机控制单元、自动变速器控制单元、ABS控制单元、安全气囊控制单元等。
车身系统CAN 总线，其通信速率为100kbps，被称为低速CAN或舒适系统CAN，其连接对象为中央控制器，4个门控制器等。
用于驱动系统的高速CAN和用于车身系统的低速CAN是两个相互独立的总线，但从资源共享的角度来看，它们之间最好有座连接桥梁，以使车身系统也能获得驱动系统的信息。
由于每个控制单元对实时性的要求是因数据的更新速率和控制周期不同而不同的，为了满足各子系统的实时性要求，与对公共数据实行共享，如发动机转速、车轮转速、油门踏板位置等，如宝莱车的4缸汽油机运行在4000r/min，则电控单元控制两次喷射的时间间隔为6ms，其中喷射持续时间为30度的曲轴转角(1ms)，在剩余的5ms内须完成转速测量、油量测量、A/D转换、工况计算、执行器的控制等一系列过程。
这就意味着数据发送与接收必须在1ms内完成，才能达到汽油机电控的实时性要求。
这就要求其数据交换网是基于优先权竞争的模式，且本身具有极高的通信速率。
除驱动系统外，车身系统CAN也是一条主要的控制器局域网络。
它的主要连接对象为：中央控制器，4个门控制器，还包括记忆模块和其他组件。
车身系统的控制对象主要是4个门上的集控锁、车窗、行李箱锁、后视镜及车内顶灯。
在具备遥控功能的情况下，还包括对遥控信号的接收处理和其他防盗系统的控制。
2、网络化PCS实验控制系统(1) PLC主机在网络化PCS系统中既担当了主站一类主站(DPM1)的作用，负责监控从站的运行状态以及收集从站的运行参数，对系统进行诊断等功能。
