现场总线--期末考试

现场总线控制技术期末试卷一、单项选择题（每小题 3 分，共 72分）1. 由于微分调节规律有超前作用，因此调节器加入微分作用主要是用来（）。

[单选题] *A.克服调节对象的惯性滞后（时间常数T），容量滞后τ和纯滞后τ0(正确答案)B.克服调节对象的纯滞后τ0C.克服调节对象的惯性滞后（时间常数T），容量滞后τD.克服调节对象的纯滞后τ12. DCS技术趋于成熟，现在正在兴起的（）技术是今后自动化领域发展方向。

[单选题] *A．现场总线控制(正确答案)B．智能化数字变送器C．智能化定位器D.智能仪表3. PID调节中，I代表（） [单选题] *A.比例B.积分(正确答案)C.微分D.反相4. 仪表的精度级别分别指的是仪表的（） [单选题] *A.误差B.基本误差C. 基本误差的最大允许值(正确答案)D.绝对误差5. 某容器内的压力为1.0Mpa，为了测量它，应选用量程为：（） [单选题] *A.0-1.0MpaB.0-1.6Mpa(正确答案)C.0-4.0MpaD.0-5.0Mpa6. PID调节中，P代表（） [单选题] *A.比例(正确答案)B.积分C.微分D.反相7.监控网络每个节点的主机都配有（）块以太网卡，分别连接到128网段和129网段的交换机上。

[单选题] *A．1B.2(正确答案)C.3D.48. PID调节中，D代表（） [单选题] *A.比例B.积分C.微分(正确答案)D. 反相9. 监控网络实现了（）、操作员站、现场控制站之间的数据通讯。

[单选题] *A.工程师站(正确答案)B.监控站C.控制站D.操作员站10. 监控网络每个节点的主机都配有（）块以太网卡，分别连接到128网段和129网段的交换机上。

[单选题] *A.1B.2(正确答案)C.3D.411.以下哪种总线采用OSI参考模型的全部7层协议结构（）。

[单选题] *A.FFB.FROFIBUSC.CAND.LonWorks(正确答案)12. HS2000系统中系统网络的最大节点数为（）。

现场总线期末试题及答案这是一个针对现场总线（Fieldbus）概念和应用的期末试题及答案。

现场总线是一种工业自动化网络协议，用于连接工业设备和系统，实现数据传输和控制。

以下是试题及相应答案：试题一：1. 现场总线的主要优势是什么？答：现场总线的主要优势包括：- 减少布线复杂性和成本：使用现场总线可以减少传感器、执行器和控制器之间的布线长度和数量，降低了成本和维护难度。

- 提高灵活性和可扩展性：现场总线允许设备的添加、移除和重配置，使得工业系统更具灵活性和可扩展性。

- 实时通信和快速响应：现场总线提供了实时通信和快速响应的能力，对于工业控制和监测非常重要。

- 更好的诊断和故障排查：现场总线允许对设备进行诊断和故障排查，提高了设备运行的可靠性和可维护性。

- 数据集成和共享：通过现场总线，不同设备和系统之间可以实现数据集成和共享，促进了信息流的畅通。

2. 现场总线的通信速率取决于哪些因素？答：现场总线的通信速率取决于以下因素：- 网络拓扑结构：网络拓扑结构的不同将影响总线上设备的通信速率。

最常用的拓扑结构是总线型、星型和树型结构。

- 网络长度和延迟：总线长度的增加会导致信号传输的延迟增加，从而影响通信速率。

- 通信介质和物理层规范：不同的通信介质和物理层规范支持的最大数据传输速率也不同。

- 网络负载和设备数量：网络负载指的是同时传输的数据量，增加网络负载和设备数量会降低通信速率。

3. 现场总线的种类有哪些？请简要介绍一种现场总线协议。

答：现场总线的种类包括Profibus、Modbus、CANopen、DeviceNet 等。

以Profibus为例进行简要介绍：Profibus（Process Field Bus）是一种用于工业自动化领域的通信总线协议。

它支持数据传输和控制任务，在过程控制和工厂自动化中得到广泛应用。

Profibus具有高速传输、可靠性好、扩展性和灵活性强等特点。

它分为DP（Decentralized Periphery）和PA（Process Automation）两种类型，分别适用于不同的应用场景。

现场总线复习题现场总线复习题1、现场总线？（Fieldbus）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。

2、现场总线与上层网络的互联采用专用网关将现场总线网卡和以太网卡置入同一台PCWEB服务器置入PLC或现场控制设备内3、现场总线与局域网的区别现场总线主要用于对生产、生活设备的控制；一般局域网用于办公、多媒体通信不同技术特点：控制网，高度实时性、安全性、可靠性，数据传输量小；局域网相反现场总线为全数字通信，具有开放式、全分布、互操作等特点具有越来越紧密联系4、10种现场总线：Foundation Fieldbus（FF）、LonWorks、Profibus、HART、CAN、Dupline 5、现场总线的特点（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。

6、现场总线的优点（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）用户具有高度的系统集成主动权。

（5）提高了系统的准确性与可靠性。

7、通信系统的组成信息源→编码→调制→传输介质→解调→译码→接收者8、码元是传输数据的基本单位；9、总线的基本术语（1）总线：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式；总线段：一组设备通过总线连接在一起。

（2）总线主设备：Bus Master，命令者（3）总线从设备：Bus Slaver，基本设备（4）控制信号：三种类型。

控制连在总线上的设备；改变总线操作的方式；表明地址和数据的含义（5）总线协议：管理主从设备使用总线的一套规则（PROTOCOL）10、通信系统是传输信息所需的一切设备的综合11、曼彻斯特编码特点（1）基带信号编码（2）内置时钟信号，可自同步（3）每位（比特）传输时间为等间隔时间段，传输时，时间段前半部分传输反码，后半部分传输原码12、通信系统的性能指标（1）、有效性指标：传输速率、频带利用率、协议效率、通信效率（2）、可靠性指标：误码率（3）、信道频率特性（4）、介质带宽（5）、信道容量：某种传输介质单位时间内所能传输的最大比特数（6）、信噪比13、局域网将地理位置不同且具有独立功能的多个计算机系统，通过通信设备和线路将它们连接起来，有功能完善的网络软件（网络协议、信息交换方式、控制程序和网络操作系统）实现网络资源（硬件、软件、信息）的共享，这样的系统称为计算机网络。

（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。

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。

一、填空题(每小题2分,共20分，每小题全答对得2分，答错一个空本小题不得分)1.参照ISO/OSI标准模型，CAN通信模型包括物理层和数据链路层两层。

2.通信系统是传递信息所需的一切技术设备的总和.它一般由信息源和信息接收者，发送设备、接收设备和传输媒介几部分组成。

3.在Profibus中，SFC14用于数据解包,而SFC15用于_数据打包。

4.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。

5.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.6.幅值键控、频移键控和相移键控是模拟数据编码的三种方式。

7.采用高低电平的矩形脉冲信号来表达数据的0、1状态的编码方式称为数字数据编码.8.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。

9.PROFIBUS的总线存取控制机制是主站之间采用令牌总线机制,主站与从站之间采用主从机制。

10.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。

二、判断题(每小题2分，共20分，答对得2分,答错不得分）1.在CAN总线中，发出报文的节点称为报文发送器，如果总线不处于空闲状态,一个不是报文发送器的接点称为接收器。

(√）2.全双工通信与半双工通信都可以实现数据的接收与发送，但是，在同一时间点，半双工通信只能实现数据的收或发功能. （√）3.现场总线之所以具有较高的测控性能，一是得益于仪表的智能化，二是得益于设备的通信化。

（√）4.CSMA/CD在发送之前要先侦听线路有无数据在发送，以后在数据发送过程中就不需要判断有无冲突存在了.（)5.FTT—CAN采用柔性时间触发协议，最大特点是能根据需求在线修改网络策略,调整通信参数，添加新报文等。

(√）6.ISO/OSI的7层参考模型中的物理层主要是处理机械的、电气的和过程的接口，以及物理层下的物理传输介质等问题。

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：分散过程控制装置部分，操作管理装置部分，通信系统部分3. 现场总线：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。

4. 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”(contention)。

为解决这种冲突，就需进行总线占有权的“仲裁”（arbitration)。

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。

5. 统一的企业网络信息集成系统应具有三层结构，从底向上依次是：过程控制层(PCS)、制造执行层(MES)、企业资源规划层(ERP)6、现场总线系统的组成。

硬件：总线电缆，又称为通信线、通信介质（媒体/媒介/介体）。

连接在通信线上的设备称为总线设备，亦称为总线装置、节点（主节点、从节点）、站点（主站、从站）。

软件包括：系统平台软件：为系统构建、运行以及为系统应用软件编程而提供环境、条件或工具的基础软件。

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。

5、请给出5个现场总线的优点。

全数字性、精度高、抗干扰性强、内嵌控制功能、高速通信、多变量测量、多变量传送、系统综合成本低、真正的可互操作性、真正的分散控制、组态操作一致、具有强大的故障诊断功能、采用预测维护技术。

6、请列举现场总线的一些应用领域。

楼宇自动化、家庭自动化、智能通信产品、汽车工业、继电保护和电力监控、物流制药、包装、石油化工、钢铁冶金、机器人等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.常见的现场总线例如，基金会现场总线(FF)， PROFIBUS， LonWorks，CAN， HART。

现场总线期末考试试题# 现场总线期末考试试题## 第一部分：选择题（每题2分，共20分）1. 现场总线是一种______。

A. 计算机网络B. 无线通信技术B. 有线通信技术D. 广播系统2. 以下哪个不是现场总线技术的特点？A. 多站能力B. 确定性C. 随机性D. 可靠性3. PROFIBUS是一种_______。

A. 工业以太网标准B. 现场总线标准C. 无线通信协议D. 光纤通信技术4. 现场总线控制系统中，_______是实现设备间通信的关键。

A. 传感器B. 执行器C. 通信协议D. 控制器5. 以下哪个不是现场总线技术的优势？A. 降低成本B. 提高灵活性C. 减少维护D. 增加复杂性6. 现场总线系统中，_______负责将现场设备的数据进行采集和处理。

A. 现场设备B. 通信接口C. 网络管理系统D. 控制中心7. 以下哪个不是现场总线通信介质？A. 双绞线B. 同轴电缆C. 光纤D. 空气8. 现场总线系统中，_______是实现数据交换的最小单位。

A. 数据包B. 数据帧C. 数据段D. 数据字节9. 现场总线技术中，_______是实现设备间通信同步的关键。

A. 时钟同步B. 频率同步C. 电压同步D. 电流同步10. 以下哪个不是现场总线技术的应用领域？A. 工业自动化B. 智能家居C. 军事通信D. 航空航天## 第二部分：简答题（每题10分，共30分）1. 简述现场总线技术的定义及其主要功能。

2. 描述现场总线控制系统的组成，并解释各部分的作用。

3. 现场总线技术在工业自动化中的优势是什么？## 第三部分：论述题（每题25分，共50分）1. 论述现场总线技术在现代工业自动化中的应用及其带来的变革。

2. 分析现场总线技术与传统4-20mA模拟信号传输方式的优缺点对比。

## 第四部分：案例分析题（共30分）某工厂采用现场总线技术进行生产线的自动化改造，请分析该工厂可能面临的技术挑战，并提出相应的解决方案。

（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。