工业控制网络复习

⼯业控制⽹络复习

⼀、基础部分11.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MAC47.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21.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