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Ch11、 现场总线定义: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。
2、 现场总线技术特点：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3、 实时性：信号的输入、运算、输出都要在一定时间范围内完成，亦即，系统对输入信息以足够快的速度进行处理，并在一定时间内做出响应或者进行 控制，若超出了这个时间，就失去了控制的时机，控制也就失去了意义。
练习题：Ch21、 传输模式：并行、串行；异步、同步；单工，半双工，双工2、 传输损伤：衰减和衰减失真，时延失真，噪声噪声分类？热噪声、互调噪声、串扰和冲激噪声。
热噪声计算？（计算题）3、 信道容量，在给定条件下，某一通信信道上的数据所能达到的传输速率称为信道容量。
误码率，即差错发生率。
这里的差错是指发送的是0而接收的却是1，或者发送的是1而接收的却是0。
信道带宽，一个信号的绝对带宽是指它的频谱宽度信噪比它是指在传输过程中某一点的信号功率与噪声功率比,4、 香农公式 )SNR 1(log 2+=B C （计算题）奈奎斯特公式M B C 2log 2=5、 传输媒体？有线传输媒体包括？传输媒体是在数据传输系统中位于发送器和接收器之间的物理通路。
包括：双绞线，同轴电缆，光纤6、 数据编码：不归零码，曼彻斯特编码7、 奇偶校验，在7单位的ASCII 代码后增加一位,使码字中1的个数成奇数(奇校验)或偶数(偶校验).(适合随机性错误)CRC 码检错方法(计算题)8、 多路复用技术：时分复用，频分复用练习题：1,2,3，4，Ch31、 OSI 的三级抽象图3-3 OSI 的三级抽象的示意图OSI 模型OSI 服务OSI 协议包括所有可能的服务、协议及其实现包括所有可能的协议及其实现包括所有可能的实现由高到低依次是体系结构、服务定义和协议规范说明 。
2、 OSI 参考模型的分层，7层物理层:为上一层提供一个物理链接，以透明的传送比特流数据链路层：负责相邻两个节点间的链路上，无差错的传送以帧为单位的数据网络层：选择合适的路由和交换节点，透明的向目的节点交付发送发送节点所发送的数组传输层：根据通信子网的特性最佳的利用资源，并以可靠和经济的方式，在两个末端系统之间，透明的传送报文。
仅供参考，如有错误，及时修正一、填空、名词解释、问答题1、世界上第一台DCS系统。
DCS的设计思想答:Honeywell的TDC-2000。
设计思想:集中管理，分散控制2、DCS的硬件主要包括哪几种设备？答:CPU、电源卡件、数据库转发卡、I/O卡件、通讯电缆、机柜机笼等机械结构等。
3、4C技术答:Computer, Communication, Control, CRT显示技术4、模拟量输入模块的技术指标主要包括？答:指标一:1、精度;2、分辨率;3、稳定度;4、温度漂移指标二:1、输入阻抗;2、电气隔离;3、抗干扰能力;4、采样率;5、阶跃响应指标;6、建立时间。
5、DCS的体系结构包括哪几层？在哪里？有什么？各层的基本功能？答:生产现场: 包括各种装置(仪表，变送器等)与控制计算机相连，对系统实施控制检测，接受上层的控制信息，向上层传递采集的数据。
现场控制层: 这一层主要由现场控制站(控制计算机)构成。
主要完成控制功能，实现与现场构成闭环回路，向工业现场发出控制指令，向监控层传输采集到的数据。
生产监控层: 这一层主要有监控计算机，操作站，工程师站。
实施综合监视过程各站所有信息集中显示操作，控制回路组态和参数修改和优化等功能。
生产管理层: 该层居于中央计算机之上并与办公自动化连接，负责全厂总体协调管理经营管理人事管理等6、在DCS中应用较多的网络拓扑结构有哪四种？各自的特点？（P140）1、每一个节点都通过一条链路连接到中央节点上。
2、任何两个节点之间的通信都要经过中央节点。
3、在中央节点有一个“智能”开关装置，用来接通两个节点之间的通信路径4、中央节点的构造比较复杂，一旦发生故障，整个通信系统就要瘫痪。
5、DCS很少应用这种结构1、所有的节点通过链路组成一个封闭的环路。
2、需要发送信息的节点将信息送到环上，信息在环上只能按某一确定的方向传输。
3、当信息到达接收节点时，该节点识别信息中的目的地址。
总线控制与系统集成复习大纲1．什么是现场总线？现场总线的本质？答：现场会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、船形、多节点数字通信的技术。
本质：（1）现场设备互连（2）现场通信网络（3）互操作性（4）分散功块（5）总线供电（6）开放式互连网络2．现场总线系统与集散控制系统由什么区别？答：现场总线系统具有更大的开放性和互操作性分散性，对现场环境的适应性更强；而集散控制系统是对系统进行集中控制，集中管理，不具备互操作性。
3．现场总线对自动控制系统和自动化系统的影响答：（1）现场总线控制系统的信号类型（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）现场总线技术打破了传统垄断（5）传送和测量精度提高（6）仪表功能增强（7）可远程设定和远程修改组态数据，进行信息存储和记忆。
4．数字信号传送常采用非归零码、曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码。
5．数据传输的方式有串行传输和并行传输；单向传输和双向传输；同步和异步传输。
6．按照通信线路的排列，数据传输的方式可分为串行传输和并行传输。
7．根据传输方向与时间的不同，串行传输可以分为三种传输方式：单工传输、半双工传输、全双工传输。
8．什么是异步传输？阐述传输方法。
答：在异步传输中，信息是以字符为单位，每个信息字符都有自己的起使位和停止位每个字符中的各个位是同步的，相邻两个字符数据传送之间的停顿时间是不确定的。
传送方法：是靠发送时同时发出字符的开始和结束标志信号来实现的、9．试阐述RS232C/RS422/RS485的电气特性。
答:：RS232采用单端驱动、单端接收电路，容易受到干扰，传输距离短、数据传输慢；RS422 采用差动发送、差动接收的工作方式并使用+5V的电源，在通信速率、传输距离和抗共模干扰上比RS232有较大提高。
RS485 的逻辑“1”，以两线间的电压差为+（2~6）v表示，逻辑“0”以两线间的电压差为-（2~6）v接口信号电平比RS232低10．通常使用的数据交换技术有三种：线路交换、报文交换和分组交换。
2013/6/4现场总线复习1．控制网络答：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(1)，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(1)，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(1)。
2. 计算机网络答：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。
3.请简述现场总线控制系统体系结构的特点。
基础性：现场总线是企业强有力的控制和通信的基础设施。
(1分)灵活性：现场总线使控制系统的设计、建设、维护、重组和扩容更加灵活简便。
(1分)易用性：简化了设计施工，方便了修理维护，也降低了系统投入的门槛，大大提高了可靠性和灵活性。
(1分)分散性：现场总线已构成一种新的全分散性控制系统的体系结构，具有高度的分散性。
(1分)经济性：化了控制系统的体系结构，节约了硬件设备和连接电缆，并将各种安装和维护费用降至最低。
(1分)4.请简述ProfiNet的通信协议模型提供三个类型的通信通道：标准通信通道和两类实时通信通道。
标准通道是使用TCP/IP协议的非实时通信通道, 应用层使用通用的IT应用层协议，主要用于设备参数化组态和读取诊断数据；实时通道RT是软实时SR方案,主要用于过程数据的高性能循环传输事件和事件控制的信号与报警。
在第二层上为快速以太网定义了IRT时间槽控制传送过程。
5.现场总线通信模型有哪些主要特点？(1)对OSI参考模型进行简化，通常只采用OSI模型的第1层和第2层及最高层应用层。
目的简化通信模型结构，缩短通信开销，降低成本及提高实时性能。
(2)各种类型现场总线并存，并在各自的应用领域获得良好应用效果。
(3)采用相应的补充方法实现被删除的OSI各层功能。
(4)通信数据的信息量较小，因此，相对其他通信网络来说，通信模型相对简单，结构更紧凑，实时性更好，通信速率更快，成本更低。
ch2 CAN总线1、CAN总线的全称是什么？应用于什么场合？2、CAN总线是如何表示数值逻辑的？3、CAN总线协议中，什么逻辑具有较高的优先级？4、CAN总线采用什么样的总线仲裁技术？5、CAN总线协协议帧中的数据场最长为多少个字节？最高传输速率？最远传输距离？6、CAN的一个位时钟分为那几个段？各自的作用是什么？7、CAN的物理层采用什么编码？位填充机制？8、CAN总线位同步分哪几种？（硬同步？重同步？）9、CAN的总线拓扑结构是怎样的？为什么要加终端电阻？10、CAN规定了几种类型的帧结构？（4种）数据帧和远程帧的区别是什么？11、CAN总线协议中是高位先发还是地位先发？12、CAN有哪几种错误类型？哪几种错误状态？系统刚启动时，所处的错误状态是什么？做严重的错误状态是什么？13、CAN控制器的作用是什么？CAN收发器的作用是什么？14、SJA1000与微控制器的硬件连接方法？SJA1000数据发送和接收流程？15、ch3 Profibus1、Profibus 的全称是什么？Profibus 协议有那三个子集，各自的特点什么？2、Profibus 的总线拓扑结构是什么？是否需要终端电阻？3、profibus 支持的物理层技术有哪些？分别应用于那个协议子集？4、RS485传输技术采用什么传输方式？最高速率？最远距离？5、RS485中继器在什么场合下使用？如何正确使用？6、RS485传输技术中，先传地位还先传高位？7、IEC11582 采用什么什么编码？8、Profibus的总线存取协议？海明距离是多少？9、profibus 提供了哪四种基本服务？10、Profibus-DP将站点分为三类？哪三类？各自的作用是什么？11、LSPM2站地址和ID号的设置方式有哪三种？硬件连接方式？profibus 接口电路？12、SPC3的微控制器接口电路？其中的双口RAM划分为三个区,哪三个区？各自的作用？ch4 Devicenet1、Devicenet 的网络模型？拓扑结构？是否支持分段？网络容量？2、Devicenet的传输线中含五条导线，分别是？3、MWP 模块的作用是什么？4、是否需要终端电阻？5、Devicenet 报文分为哪两种？各自的作用是什么？6、各个信息组的优先级如何判别？7、Devicenet 节点开机后能偶识别的两个端口是什么？什么是组2服务器？什么是仅限组2服务器？8、Devicenet 重复MAC ID检测原理？9、Devicenet 中存在四级寻址？分别是什么？10、Devicenet 网络的通信模型？11、UCMM的全称？提供那两种服务？建立显式连接后可以做什么？12、I/O信息的传送方式有哪些？预定义主从连接组的连接ID 如何确定？。
现场总线复习提要第一章（思考与练习）1、过程控制系统的发展经历了那几代控制系统基地式仪表控制系统、模拟式仪表控制系统、直接式数字控制系统（DDC）、集散控制系统（DCS）、现场总线控制系统（FCS）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12、常用现场总线有哪些它们各有什么特点第二章（思考与练习）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：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。
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B7、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。
并行通信的缺点：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。
仅供参考，如有错误，及时修正一、填空、名词解释、问答题1、世界上第一台DCS系统。
DCS的设计思想答:Honeywell的TDC-2000。
设计思想:集中管理，分散控制2、DCS的硬件主要包括哪几种设备？答:CPU、电源卡件、数据库转发卡、I/O卡件、通讯电缆、机柜机笼等机械结构等。
3、4C技术答:Computer, Communication, Control, CRT显示技术4、模拟量输入模块的技术指标主要包括？答:指标一:1、精度;2、分辨率;3、稳定度;4、温度漂移指标二:1、输入阻抗;2、电气隔离;3、抗干扰能力;4、采样率;5、阶跃响应指标;6、建立时间。
5、DCS的体系结构包括哪几层？在哪里？有什么？各层的基本功能？答:生产现场: 包括各种装置(仪表，变送器等)与控制计算机相连，对系统实施控制检测，接受上层的控制信息，向上层传递采集的数据。
现场控制层: 这一层主要由现场控制站(控制计算机)构成。
主要完成控制功能，实现与现场构成闭环回路，向工业现场发出控制指令，向监控层传输采集到的数据。
生产监控层: 这一层主要有监控计算机，操作站，工程师站。
实施综合监视过程各站所有信息集中显示操作，控制回路组态和参数修改和优化等功能。
生产管理层: 该层居于中央计算机之上并与办公自动化连接，负责全厂总体协调管理经营管理人事管理等6、在DCS中应用较多的网络拓扑结构有哪四种？各自的特点？（P140）7、IEC61131-3软件模型规定DCS/PLC使用哪五种编程语言答:指令表、结构化文本、梯形图、功能块图、顺序功能图8、DCS的主控制器的容量答:主控制器容量指主控制器可以挂接的1/0数量和可装载的程序容量。
9、控制层软件、监督控制软件及组态软件分别安装和运行在DCS的什么硬件设备上？各完成什么功能？答:控制层软件: 安装和运行在现场控制站。
主要完成各种控制功能包括回路控制，逻辑控制，顺序控制以及这些控制所必须针对现场设备连接的I/O处理。
变频器及现场总线技术复习要点第一章变频调速技术的根底知识一、学习内容1．三相交流异步电动机的调速问题2．变频技术的概念、主要类型、变频技术的开展3．变频调速的工作原理4. 各种电力电子器件构造特点、工作原理5.电力电子器件的驱动电路和保护电路6. 电力电子器件的工程应用实例二、学习目的1．了解变频技术定义、分类2．了解变频技术的主要类型、变频技术的开展3．掌握变频调速的工作原理4. 掌握各种电力电子器件根本电路和工作特点5. 了解电力电子器件的驱动及保护技术三、自我测试1．名词〔1〕交流变频调速技术？〔2〕晶闸管的浪涌电流？〔3〕G TO的电流关断增益？2．简述题〔1〕怎样实现变频技术？〔2〕变频技术的类型有哪几种？〔3〕试说明GTR三种缓冲电路的特点？3．案例〔1〕如何判断晶闸管管脚极性？〔2〕功率MOSFET的保护技术有哪些？〔3〕使用IGBT时，为什么要考虑过电流和过电压保护？四、参考答案：1．名词〔1〕交流变频调速技术就是将工频交流电通过不同的技术手段变换成不同频率的交流电。
〔2〕浪涌电流ITSM是一种由于电路异常情况〔如故障〕引起的并使结温超过额定结温的不重复性最大正向过载电流。
浪涌电流有上下限两个级，这些不重复电流定额用来设计保护电路。
〔3〕最大可关断阳极电流IATO和门极负电流最大值IGM之比被称为电流关断增益。
一般βoff只有5左右。
βoff是GTO的一个重要参数，其值愈大，说明门极电流对阳极电流的控制能力愈强。
2．简述题〔1〕变频技术，简单的说就是把直流电逆变成为不同频率的交流电，或是把交流变成直流再逆变成不同频率的交流，或是把直流变成交流再把交流变成直流。
在这些变化过程中，一般只是频率发生变化。
〔2〕变频技术主要有以下几种类型：1〕交—直变频技术〔即整流技术〕。
它通过二极管整流、二极管续流或晶闸管、功率晶体管可控整流实观交—直流转换。
2〕直—直变频技术〔即斩波技术〕。
它通过改变功率半导体器件的通断时间，即改变脉冲的频率〔定宽变频〕，或改变脉冲的宽度〔定频调宽〕，从而到达调节直流平均电压的目的。
第一章现场总线技术概述1.什么是现场总线。
2.现场总线系统的技术特点。
3•企业网络系统按功能结构划分为三个层次：企业资源规划层ERP、制造执行层MES、现场控制层FCS。
第二章数据通信基础1.总线。
2•总线协议。
3.现场设备。
4.总线仲裁。
5•信号带宽与介质带宽。
6•数据编码波形。
单极性码、双极性码；归零码、非归零码；差分码；曼彻斯特编码；差分曼彻斯特编码7.通过改变信号的幅度、频率、相位可以实现模拟数据编码。
&数据传输方式。
串行通信、并行通信；同步传输、异步传输；同步是数据通信中必须要解决的重要问题。
传输同步包括位同步、字符同步和帧同步。
9.通信线路的工作方式分为单工通信、半双工通信和全双工通信。
10•循环冗余校验的工作原理：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，发送方发出的信息为什么？第三章控制网络基础1•控制网络与计算机网络。
2.网络拓扑结构式指网络中节点的互联形式，控制网络中常见的拓扑结构有环形、星形、总线形和树形。
3.常用的网络传输介质有双绞线、同轴电缆、光缆以及无线传输。
4.在计算机网络中普遍采用载波监听多路访问/冲突检测的随机访问方式，在控制网络中则采用主/从、令牌总线、并行时间多路存取等受控的介质访问控制方式。
5.0SI参考模型的七层结构。
6•常见的网络互连设备有中继器，网桥，路由器，网关。
各自的功能及区别。
第四章CAN总线与基于CAN的控制网络1.CAN通信及特点。
2•参照ISO/OSI标准模型，CAN通信分为数据链路层和物理层，而数据链路层又包括逻辑链路子层LLC和媒体访问控制子层MAC。
3.CAN报文帧的类型包括数据帧、远程帧、出错帧和超载帧。
4.数据帧由帧起始、仲裁场、CRC场、应答场和帧尾组成。
5•基于CAN通信的时间触发协议和事件触发协议有何不同，常用的基于CAN的时间触发协议有哪些，各自特点如何。
1.什么是现场总线？现场总线的定义(四种)（1）用于现场仪表与控制主机系统之间一种开放的、全数字化的、双向、多站的通信系统；（2）广义上是控制系统与现场检测仪表、执行装置进行双向数字通信的串行总线系统；（3）基于智能化仪表及现场总线的控制系统FCS；（4）一种数字化的串行双向通信系统。
2.与DCS系统相比，FCS有哪些特点？有哪些优越性？FCS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FCS的优越性：（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3.什么样的现场设备可以作为现场控制网络节点？举出几个例子。
具有计算与通信能力的测量控制设备可以作为现场控制网络节点。
例如（1）限位开关、感应开关等各类开关; （2）条形码阅读器; （3）光电传感器; 温度、压力、流量、物位等各种传感器、变送器; （4）可编程逻辑控制器 PLC; PID 等数字控制器; （5）各种数据采集装置; （6）作为监视操作设备的监控计算机、工作站及其外设; 各种调节阀; （7）电动机控制设备; （8）变频器; 机器人; （9）作为现场控制网络连接设备的中继器、网桥、网关等4.现场控制网络完成哪些通信任务？（1）将现场运行的各种信息(现场设备的运行参数、状态以及故障信息等)传送到远离现场的控制室；（2）又将各种控制、维护、组态命令等送往位于现场的测量控制现场设备中；（3）现场级控制设备之间数据联系与沟通；（4）还要在与操作终端、上层管理网络的数据连接和信息共享中发挥作用。
5. 现场控制网络与普通计算机网络有哪些不同？其特点是什么？不同：现场总线控制网络的设备类型、传输信息的种类、网络所执行的任务、网络所处的工作环境等都与普通计算机网络不同。
