西南科技大学《工业控制网络与现场总线技术》期末复习题

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（）。

现场总线及其应用技术复习题1、计算机控制系统的发展经历了哪几个阶段？各有何特点？2、什么是现场总线？简述现场总线系统出现的背景？3、什么是现场总线控制系统？简述现场总线系统技术特点。

4、简述FCS 与DCS 的区别？FCS 有何优点？5、主流现场总线有哪些？其特点如何？6、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？7、简述现场总线的优缺点？8、现场总线国际标准由谁制定？目前有哪些标准？9、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 在工业的推广应用？10、通信系统的基本模型中包含哪几部份？各部分的主要作用是什么？11、何谓数据传输模式？常用的传输模式有哪些分类方法？(串、并；同步、异步。

)12、何谓传输媒体？常用的传输媒体有哪些？13、数字数据有哪些编码方法？（FSK/ASK/PSK、NRZ/MANCHESTER）编码原理是什么？14、通信接口特性包括哪四个方面的内容？15、 RS-232、RS-422、RS-485 各有何特点？16、简述IEC61158.2 串行通信接口的功能、物理层结构、物理层信号的编码方法。

17、何谓差错控制？差错控制有哪两种控制策略？18、 CRC 码的检错过程？19、何谓多路复用？常用的多路复用技术有哪些？20、何谓网络的体系结构？ISO/OSI 参考模型包括哪几层？各层的主要功能是什么？21、常用的网络互联设备有哪些？各自对应OSI 参考模型的哪一层？（物理、数据链路、网络、传输及以上层）22、 OSI 模型中服务原语有哪几种？各层提供的服务有哪两大类？数据传输模式有哪几种？23、现场总线体系结构的建立需考虑哪几个方面的因素？（效率、确定性、鲁棒性、成本、本安。

）24、简述常用现场总线的通信模型的特点与层次结构。

25、现场总线网络拓扑结构有哪些？26、简述介质访问的控制方式的分类与作用，现场总线采用哪种方式（CSMA/CD、令牌总线、令牌环）。

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。

CIMS:计算机集成制造系统。

离散行业。

CIPS：计算机集成生产系统。

应用于流程行业，与工厂综合自动化系统、管控一体是同一概念。

三层：ERP（企业资源规划层或BPS）,MES（制造执行层）,PCS（现场控制层）PCS级:以产品质量和工艺要求为目标的先进控制技术MES级:以生产综合指标为目标的生产过程优化控制、优化操作与优化管理技术BPS级:以财务分析决策为核心的整体资源优化技术关键技术：系统集成，信息集成，先进控制。

系统集成：连接各层的网络（硬件），以及数据库技术（软件）信息集成：信息采集、数据校正、数据挖掘、对象模型先进控制：改进常规控制的性能工业通讯方式：（1）现场总线（2）工业以太网（3）无线网络现场总线：应用在生产现场、在测量控制设备之间实现双向串行多节点数字通信的开放型控制网络技术。

现场总线是自动化领域的通信、网络技术, 也被称之为工厂的底层网络（Infranet）总线是构成自动化系统的纽带，网络所传输的是控制信息。

现场总线的产生：（1）综合自动化的要求，改善TQCS，解决自动化孤岛；（2）控制系统网络化发展趋势，计算机集中控制系统-DCS-FCS（3）智能仪表的发展（通信技术、信号处理技术）技术支撑：计算机技术、网络技术自动化孤岛：设备之间采用传统一对一连线，或自成体系的封闭式集散系统，很难实现设备之间及系统和外界的信息交换。

本质含义：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。

（智能现场设备：具有数字计算、数字通信能力的测量控制设备）现场总线系统既是开放的数据通信系统、网络系统，又是由现场设备实现完整控制功能的全分布式控制系统。

既是通信网络，又是控制网络。

本质表现：（1）现场设备互连：传感器、变送器等设备通过一对传输线互连，传输线可以使用双绞线、同轴电缆、光纤和电源线等，并可根据需要因地制宜地选择不同类型的传输介质。

（2）现场通讯网路：用于过程以及制造自动化的现场设备或现场仪表互连的通讯网路。

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。

《工业控制网络》复习题一、概念题1、现场总线：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式、串行、多点通信的数据总线称为现场总线。

2、模拟数据编码：分别用模拟信号的不同幅度、不同频率、不同相位来表达数据的0、1状态的，称为模拟数据编码。

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状态的，称为数字数据编码。

4、单极性码：信号电平是单极性的数字数据编码。

5、双极性编码：信号电平为正、负两种极性的数字数据编码。

6、归零码（RZ）：在每一位二进制信息传输之后均返回零电平的数字数据编码。

7、非归零码（NRZ）：在整个码元时间内维持有效电平的数字数据编码。

8、差分码：用电平的变化与否来代表逻辑“1”和“0”的数字数据编码。

9、基带传输：就是在数字通信的信道上按数据波的原样进行传输，不包含有任何调制。

10、载波传输：采用数字信号对载波进行调制后实行传输。

11、单工通信：指传送的信息始终是一个方向，而不进行与此相反方向的传送。

12、半双工通信：指信息流可在两个方向上传输，但同一时刻只限于一个方向传输。

13、全双工通信：指能同时作双向通信。

14、广播式网络：仅有一条通信信道，由网络上的所有机器共享。

短的消息，即按某种语法组织的分组或包，可以被任何机器发送并被其它所有的机器接收。

分组的地址字段指明此分组应被哪台机器接收。

一旦收到分组，各机器将检查它的地址字段。

如果是发送给它的，则处理该分组，否则将它丢弃。

15、点到点网络：由一对机器之间的多条连接构成。

为了能从源到达目的地，这种网络上的分组可能必须通过一台或多台中间机器。

16、类：一组表示同种系统组件的对象。

一个类是一个对象的一种概括。

一个类中所有的对象在形式和行为上是相同的，但是它们可以包含不同的属性值。

17、实例：一个对象的一个明确的真实（物理）事件。

18、属性：一个对象的一个外部可视特性或特点的一种描述。

19、广播风暴：当广播数据充斥网络无法处理，并占用大量网络带宽，导致正常业务不能运行，甚至彻底瘫痪，这就发生了“广播风暴”。

1.论述计算机控制系统的发展历史。

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。

2.什么是现场总线？现场总线出现的历史背景是怎样的？定义：1、用于现场仪表与控制主机系统之间的一种开放的、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。

从20世纪50年代至今一直都在使用着一种信号标准，那就是4一2OmA的模拟信号标准。

20世纪70年代，数字式计算机引人到测控系统中，而此时的计算机提供的是集中式控制处理。

20世纪80年代，微处理器在控制领域得到应用，微处理器被嵌人到各种仪器设备中，形成了分布式控制系统。

随着微处理器的发展和广泛应用，产生了以IC代替常规电子线路，以微处理器为核心，实施信息采集、显示、处理、传输及优化控制等功能的智能设备。

一些具有专家辅助推断分析与决策能力的数字式智能化仪表产品，其本身具备了诸如自动量程转换、自动调零、自校正、自诊断等功能，还能提供故障诊断、历史信息报告、状态报告、趋势图等功能通信技术的发展，促使传送数字化信息的网络技术开始得到广泛应用。

与此同时，基于质量分析的维护管理、与安全相关系统的测试记录、环境监视需求的增加，都要求仪表能在当地处理信息，并在必要时允许被管理和访问，这些也使现场仪表与上级控制系统的通信量大增。

另外，从实际应用的角度出发，控制界也不断在控制精度、可操作性、可维护性、可移植性等方面提出新需求。

由此，导致了现场总线的产生3.与DCS系统相比，FCS有哪些特点？有哪些优越性？特点：系统的开放性互可操作性与互用性现场设备的智能化与功能自治性系统结构的高度分散性对现场环境的适应性优越性：FCS实现全数字化通信FCS实现彻底的全分散式控制FCS实现不同厂商产品互联、互操作FCS增强系统的可靠性、可维护性FCS降低系统工程成本4.通信系统由哪几部分组成?各自具有什么功能?它一般由信息源和信息接收者，发送、接收设备，传输媒介几部分组成信息源和接收者是信息的产生者和使用者发送设备的基本功能是将信息源和传输媒介匹配起来，即将信息源产生的消息信号经过编码，并变换为便于传送的信号形式，送往传输媒介。

现场总线技术复习题现场总线技术复习题现场总线技术是一种用于工业自动化领域的通信协议，它的出现极大地促进了工业自动化的发展。

在现场总线技术中，各种设备可以通过总线进行数据的传输和通信。

现场总线技术的应用范围广泛，包括工厂自动化、建筑自动化、交通系统等领域。

现在，让我们来回顾一些现场总线技术的基本知识和概念。

1. 什么是现场总线技术？现场总线技术是一种用于工业自动化领域的通信协议，它允许各种设备通过总线进行数据传输和通信。

现场总线技术的优势在于它可以减少布线的复杂性，提高设备之间的互联性，并且可以实现实时监控和控制。

2. 现场总线技术的基本原理是什么？现场总线技术的基本原理是通过在总线上发送和接收数据帧来实现设备之间的通信。

数据帧包括数据、地址和控制信息，设备可以通过解析数据帧来进行通信和控制。

3. 现场总线技术有哪些常见的标准？现场总线技术有许多不同的标准，其中一些常见的包括：Profibus、Modbus、CAN、DeviceNet等。

每种标准都有其特定的应用领域和技术特点。

4. 现场总线技术的优势是什么？现场总线技术的优势包括：简化布线、提高设备互联性、降低成本、增强实时性等。

通过使用现场总线技术，可以减少布线的复杂性，降低设备之间的连接成本，并且实现实时监控和控制。

5. 现场总线技术的应用领域有哪些？现场总线技术广泛应用于工业自动化领域，包括工厂自动化、建筑自动化、交通系统等。

在这些领域中，现场总线技术可以用于设备之间的通信和控制，实现自动化生产和管理。

6. 现场总线技术的发展趋势是什么？随着工业自动化的不断发展，现场总线技术也在不断演进。

目前，一些新的技术和标准正在出现，如以太网、工业以太网等。

这些新技术可以提供更高的带宽和更强的实时性，进一步推动工业自动化的发展。

7. 现场总线技术的挑战是什么？尽管现场总线技术有许多优势，但也面临一些挑战。

其中一些挑战包括：网络安全、数据传输速度、设备兼容性等。

1．物理层使用中继器，通过复制位信号延伸网段长度。

2．总线就是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。

3．PROFIBUS的三种典型网络：PA网、DP网和FMS网。

4．FF总线中，设备描述语言是一种用以进行设备描述的标准编程语言。

5．数据通信系统中通常采用三种数据交换方式：线路交换方式、报文交换方式、报文分组交换方式。

6．FF总线的四个层次：物理层、数据链路层、应用层、用户层。

7．LonTalk协议支持多种传输介质：双绞线、电力线、无线射频、红外线、同轴电缆和光纤等。

8．工业以太网是在以太网技术和TCP/IP技术的基础上发展起来的一种工业网络。

9．神经元芯片是LonWorks技术的核心，它不仅是LON总线的通信处理器，而且是具有I/O 和控制的通用处理器。

10．数据链路层使用网桥，在局域网之间存储或转发数据帧。

11．中继器 (repeater)又称重发器。

12．网络层使用路由器在不同网络间存储转发分组信号。

13．中继器是一个再生器，而不是一个放大器。

14．传输层及传输层以上，使用网关进行协议转换，提供更高层次的接口。

15．中继器放置在传输线路上的位置是很重要的，中继器必须放置在任一位信号的含义受到噪声影响之前。

16．WorldFIP总线与FFHSE可以实现“透明联接”。

17．PROFIBUS-DP:用于传感器和执行器级的高速数据传输。

18．传输层及传输层以上，使用网关进行协议转换，提供更高层次的接口。

19．PA具有本质安全特性。

20．Profibus-PA用于过程控制（连续生产过程）。

21．Profibus-DP、Device-NET用于离散控制。

22．Lonworks用于楼宇自动化。

23．对象的嵌入与链接技术是OLE。

24．PROFIBUS-FMS:解决车间一级通用性通信任务。

25．动态数据交换技术是DDE。

26．PROFIBUS-DP采用RS-485双绞线或光缆传输。

27．FF总线把通信设备分为三类：链路主设备、基本设备和网桥。

现场总线技术复习题
1. 现场总线技术的定义是什么？
2. 现场总线技术的主要特点有哪些？
3. 请列举至少三种常见的现场总线技术。

4. 简述现场总线技术在工业自动化中的应用。

5. 现场总线技术与传统的模拟信号传输相比有哪些优势？
6. 描述现场总线系统的组成结构。

7. 现场总线技术中，主站和从站的功能是什么？
8. 请解释现场总线技术中的“实时性”概念。

9. 现场总线技术中的“冗余”设计有什么作用？
10. 列举现场总线技术中的几种常见的通信协议。

11. 现场总线技术在安全性方面有哪些考虑？
12. 简述现场总线技术在远程监控中的应用。

13. 描述现场总线技术在数据采集和处理中的作用。

14. 现场总线技术在设备诊断和维护中的优势是什么？
15. 请举例说明现场总线技术在智能建筑中的应用。

16. 现场总线技术在节能减排方面的贡献有哪些？
17. 简述现场总线技术在提高生产效率方面的作用。

18. 现场总线技术在系统集成中的重要性是什么？
19. 现场总线技术在现代制造业中的地位如何？
20. 现场总线技术的未来发展趋势是什么？。

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。

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。

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。

页眉内容一、概念题1、现场总线答：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式、串行、多点通信的数据总线称为现场总线。

2、模拟数据编码答：分别用模拟信号的不同幅度、不同频率、不同相位来表达数据的0，1状态的，称为模拟数据编码。

3、数字数据编码答：用高低电平的矩形脉冲信号来表达数据的0，1状态的，称为数字数据编码。

4、单极性码答：信号电平是单极性的数字数据编码。

5、双极性编码答：信号电平为正、负两种极性的数字数据编码。

6、归零码（RZ）答：在每一位二进制信息传输之后均返回零电平的数字数据编码。

7、非归零码（NRZ）答：在整个码元时间内维持有效电平的数字数据编码。

8、差分码用电平的变化与否来代表逻辑“1”和“0的数字数据编码。

9、基带传输答：就是在数字通信的信道上按数据波的原样进行传输，不包含有任何调制10、载波传输答：采用数字信号对载波进行调制后实行传输。

11、单工通信答：就是指传送的信息始终是一个方向，而不进行与此相反方向的传送。

12、半双工通信答：是指信息流可在两个方向上传输，但同一时刻只限于一个方向传输13、全双工通信是指能同时作双向通信。

14、广播式网络答：仅有一条通信信道，由网络上的所有机器共享。

短的消息，即按某种语法组织的分组或包，可以被任何机器发送并被其它所有的机器接收。

分组的地址字段指明此分组应被哪台机器接收。

一旦收到分组，各机器将检查它的地址字段。

如果是发送给它的，则处理该分组，否则将它丢弃。

15、点到点网络由一对对机器之间的多条连接构成。

为了能从源到达目的地，这种网络上的分组可能必须通过一台或多台中间机器。

16、类一组表示同种系统组件的对象。

一个类是一个对象的一种概括。

一个类中所有的对象在形式和行为上是相同的，但是它们可以包含不同的属性值。

17、实例一个对象的一个明确的真实（物理）事件。

18、属性一个对象的一个外部可视特性或特点的一种描述。

19、仅限组2服务器一个UCMM非能力的和必须使用预定义主/从连接组来建立通信的从站。

《工业控制网络》期末考试试卷适用班级考试形式班级姓名学号一、填空题(每空１分，共20*1=20分）1.现场总线具有数字化、开放性、、互操作性、和现场环境的适应性等特点。

2.模拟数据编码的三种编码方法是：、FSK（频移键控）和。

3.较为常见的网络拓扑结构有星形、、总线形和。

4.按连接距离分类网络可分为、城域网和。

5.ISO OSI 开放系统互联参考模型分为7层，即、数据链路层、、传输层、会话层、表示层和应用层。

6.在CAN 总线中存在5种不同的错误类型，即：、填充错误、CRC 错误、、应答错误。

7.TCP/IP 参考模型分为4层，即主机至网络层、、传输层和。

8.CAN 总线在传输速率为5kbps 及其以下时，传输距离可达；传输距离在40m 及其以下时，传输速率可达。

9.CAN 总线报文传送由4种不同类型的帧表示和控制：、远程帧、和超载帧。

10.计算机网络按作用范围（距离）可分为、城域网MAN 和。

题号一二三四总分总分人得分阅卷人得分二、判断题（每题2分，共10*2=20分）（）1.FF 现场总线网络上的两个设备之间最多不能超过4个中继器。

（）2.数据通信是指在两点或多点之间以二进制形式进行信息交换的过程。

（）3.控制网络不用解决不同公式产品之间的互操作性问题，因为工业网络中的这设不存在互操作性。

（）4.同轴电缆的内导体一般为铝制芯线。

（）5.中继器最多可以把32个网段连接起来。

（）6..没有防爆要求时，现场总线网段也需要有本质安全防爆栅。

（）7.现场总线阀门感应为非机械接触，磨损很小。

（）8.EPA 以太网由中国浙江大学与浙江中控技术股份有限公司共同研发。

（）9.现场基金会组织研发了HSE 高速以太网，主要用于过程级别的现场控制。

（）10.CAN 总线的硬件由主控制器，SJA1000和CAN 收发器三部分构成。

三、选择题（每题2分，共10*2=20分）1.现场总线是当今3C 技术发展的结合点，这里的3C 是指（）。

一、填空题1.现有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现场总线_、_CANBUS现场总线_等是具有一定影响和已占有一定市场份额地总线.PROFIBUS协议结构是以ISO/OSI模型_为参考模型,该模型共有七层,PROFIBUS—DP定义了其中地_第1层、第2层和用户接口层_.3.利用OLM<光纤连接模块）模块进行网络拓扑可分为三种方式地总线结构、星形结构、冗余环.有多种电源模块可以为S7-300PLC和需要24V直流电传感器/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.每个数字量模块地地址寄存器自动按 4 个字节分配,不管实际地I/O点数是否与之相同.6.工厂自动化网络地分层结构为_工厂级_、__车间级__和__现场级__三个层次.OBT只适合连接1个无光纤接口地PROFIBUS站点到集成管线接口地光纤网上,OBT是一个有源地网络元件,在网段里也是一个站点.8.PROFIBUS—DP系统行为有__运行__、__清除_、__停止__三种状态.STEP7中块地类型有：组织块<OB） ,功能<FC）,功能块<FB）,背景数据块<背景DB）,共享数据块<共享DB）.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,同步实时<IRT）通讯,实时<RT）通讯11.STEP7中地数据类型分为三类：基本数据类型,复杂数据类型,参数数据类型PROFIBUS—DP系统可包括___DP-1类主设备<DPM1）__、_ DP-2类主设备<DPM2）__、__ DP-从设备__三种不同设备.PROFIBUS—DP是一种_高速低成本_通信,用于_设备级控制系统_和分散式I/O_地通信,可取代_ 4－20mA_或_24VDC_信号传输.PROFINET由PROFIBUS国际组织推出,是新一代基于工业以太网技术地自动化总线标准.PROFINET主要有两种应用方式： PROFINET IO 适合模块化分布地应用； PROFINET CBA 适合分布式智能站点之间通信地应用.15.一个S7-300站最多可以有1个主机架和3个扩展机架.16.RS-485传输是PROFIBUS最常用地一种传输技术,常称为H2,采用地电缆是双绞电缆_._用于DP和FMS地RS485传输_、__用于PA地IEC1158-2传输 __和_光纤传输_是PROFIBUS提供地三种数据传输类型.18.西门子PLC有三种类型地启动模式：冷启动, 暖启动,热启动 .19.PROFIBUS-DP系统行为有停止、清除、运行三种状态.FC和FB地临时变量存储在系统地本地数据堆栈中,当FC或FB调用完毕后,这些变量空间就会释放,因此临时变量仅在FC或FB调用期间有效.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_1_个活动主站, 多主站系统总线运行阶段,总线上有_多个主站.PROFIBUS协议结构是根据ISO7498国际标准,以开放式系统互联网络<Open System Interconnection-OSI）作为参考模型地.该模型共有七层,PROFIBUS-DP定义了其中地第一、二层和用户接口.23.PROFIBUS支持__树型__、__总线型_和_星型_三种网络拓朴结构.24.PROFIBUS总线存取协议,主站之间采用令牌传递程序方式,主站和从站之间采用主从程序_方式.PROFIBUS由三个兼容部分组成,即_PROFIBUS－DP_、_PROFIBUS－PA、_和_ PROFIBUS －FMS_.26.PROFIBUS是一种_国际化_、_开放式_、_不依赖于设备生产商_地现场总线标准.27.RS-485传输是PROFIBUS最常用地一种传输技术,常称为H2,采用地电缆是屏蔽双绞铜线.MBP传输技术用于_过程自动化领域(PROFIBUS-PA>_,能满足化工和石油化工业地要求,可保持其本征安全性,并通过总线对现场设备__总线供电_.二、选择题1.现场总线PROFIBUS决定数据通信地是( C >.A．智能从站B．DP从站C．主站D．中继器2.PROFIBUS－PA总线两端各有一个< C ）.A．串联地总线终端电阻 B．并联地RC元件C．无源地总线终端器 D．有源地总线终端器3.MBP地数据传输技术可用于< B ）编码.A．PROFIBUS-DP B．PROFIBUS-PAC．PROFIBUS-FMS D．三种都行4.S7-300CPU最多可以扩展到<C ）个模板.A．8 B．16 C．32 D．645.主站发送同步命令后,将所编址地( A >锁定在当前状态下.A．从站地输出数据 B．从站地输入数据C．主站地输出数据 D．主站地输入数据6.西门子PLC有三种类型地启动模式,但S7300CPU不具有<B）.A．暖启动B．热启动C．冷启动D．暖启动、冷启动和热启动7.PROFIBUS－DP采用< C ）诊断.A．一级B．二级C．三级D．四级8.FB有静态变量存储在< B）中.A．本地数据堆栈B．背景数据块C．组织块D．共享数据块9.一个多主系统中,下面哪个说法正确< B ）.A．主站与从站之间采用令牌方式 B．主站之间采用令牌方式C．主站按降序组成令牌环 D．主站随时可与从站通信10.RS485地数据传输采用< C ）编码.A．十进制B．十六进制C．NRZ<不归零） D．曼彻斯特11.在一条总线上地设备比经过网桥或路由地设备具有< B）实时性.A．相同地B．更好地C．更差地D．不能判断12.主站发送锁定命令后,将( B >锁定在当前状态下.A．从站地输出数据 B．从站地输入数据C．主站地输出数据 D．主站地输入数据13.利用OLM<光纤连接模块）模块< D）网络拓扑结构.A．只支持总线型 B．只支持冗余环型C．只支持星型 D．三种都支持14.主站发送同步命令后,将所编址地< A ）锁定在当前状态下.A. 从站地输出数据B. 从站地输入数据C. 主站地输出数据D. 从站地输入数据15.一个S7-300站最多可以有一个主机架和<C ）个扩展机架A．1 B．2 C．3 D．416.PROFINET是基于<D ）地自动化总线标准.A．MPI B．PROFIBUS-DP C．PROFIBUS-PA D．工业以太网技术17.局部符号可以在< C ）使用.A．整个用户程序B．所有块C．对其定义地块D．OB118.PROFIBUS－DP总线两端有< D ）.A．串联地RC元件 B．并联地RC元件C．无源地总线终端电阻 D．有源地总线终端电阻19.每个数字量模块地地址寄存器自动按< D）个字节分配.A．1 B．2 C．3 D．420.背景数据块可以被<B）使用A．OB1 B．指定地FB C．指定地FC D．所有块21.FC和FB地临时变量存储在系统地<C ）中.A．背景数据块B．组织块 C．本地地数据堆栈中D．共享数据块22.PROFIBUS-DP总线每个段上最多可接多少个站 ( B >.A．16 B．32 C．126 D．12723.PROFIBUS-DP用了OSI模型中地< D ）.A．第一、二、七层 B．第二、三、七层C．第一、二、六层 D．第一、二层和用户接口24.下面哪个说法不对< C ）.A．中继器为信号放大器 B．中继器可实现星型总线结构C．中继器占用总线地址 D．中继器是总线负载25.一类主站典型地是< B ）.A．编程器B．中央控制器 C．执行器D．驱动器26.PROFIBUS总线每个段上最多可接多少个站( C >.A．16 B．32 C．126 D．12727.PROFIBUS-PA用了OSI模型中地< D ）.A．第一、二、七层 B．第二、三、七层C．第一、二、六层 D．第一、二层和用户接口28.PROFIBUS< D ）网络拓朴结构.A．只支持总线型B．只支持树型C．只支持星型D．三种都支持29.PROFIBUS总线可用< C ）组态配置.A．WebAcesse B．WindowsC．STEP7 D．WORD30.PROFIBUS-FMS用了OSI模型中地< A ）.A．第一、二、七层 B．第二、三、七层C．第一、二、六层 D．第一、二层和用户接口31.PROFIBUS总线可用< C ）组态配置.A．WebAcesse B．WindowsC．STEP7 D．WORD32.MBP地数据传输采用< D ）编码.A．十进制 B．十六进制C．NRZ<不归零） D．曼彻斯特33.PROFIBUS－DP采用< C ）诊断.A．一级B．二级C．三级 D．四级34.( C > 可以通过总线供电和数据传送,可在本征安全区使用.A．PROFIBUS－DP B．PROFIBUS－FMSC．PROFIBUS－PA D．MPI35.PROFIBUS-DP总线站地址最大可为 ( C >.A．16 B．32C．126 D．12736. PROFIBUS< D ）网络拓朴结构.A．只支持总线型 B．只支持冗余环型 C．只支持星型 D．三种都支持37. 一个多主系统中,下面哪个说法正确< B ）.A．主站与从站之间采用令牌方式 B．主站之间采用令牌方式C．主站按降序组成令牌环 D．主站随时可与从站通信三、名词解释1. PROFIBUS－DP：是一种高速低成本通信,用于设备级控制系统与分散式I/O地通信.使PROFIBUS－DP可取代4－20mA或24VDC信号传输2.系统实时性所谓系统地实时性是指现场设备之间,在最坏情况下完成一次数据交换,系统所能保证地最小时间.简单地说就是现场设备地通信数据更新速度.3.现场设备层：主要功能是连接现场设备,如分散式I/O、传感器、驱动器、执行机构、开关设备等,完成现场设备控制及设备间连锁控制.主站负责总线通信管理及所有从站地通信.总线上所有设备生产工艺控制程序存储在主站中,并由主站执行.4. PROFINET：由PROFIBUS国际组织推出,是新一代基于工业以太网技术地自动化总线标准.PROFINET 为自动化通信领域提供了一个完整地网络解决方案,囊括了诸如实时以太网、运动控制、分布式自动化、故障安全以及网络安全等当前自动化领域地热点话题,并且,作为跨供应商地技术,可以完全兼容工业以太网和现有地现场总线<如PROFIBUS）技术,保护现有投资.5.现场总线：现场总线是安装在生产过程区域地现场设备/仪表与控制室内地自动控制装置/系统之间地一种串行、数字式、多点通信地数据总线.其中,"生产过程"包括断续生产过程和连续生产过程两类.6.段耦合器：段耦合器是一个信号转换器,它把RS485信号调制成MBP信号电平,反之亦然.从总线协议地观点看这些是透明地.7.链接器：把与MBP总线段连接地所有现场设备映象为RS485总线段中地单个从站.当使用链接器时,对RS485总线段中使用地传输速率没有限制,所以使用MBP连接地现场设备也可以实现快速网络.8. 电子设备数据文件<GSD）为了将不同厂家生产地PROFIBUS产品集成在一起,生产厂家必须以GSD文件<电子设备数据库文件）方式提供这些产品地功能参数<如I/O点数、诊断信息、波特率、时间监视等）.标准地GSD数据将通信扩大到操作员控制级.使用根据GSD文件所作地组态工具可将不同厂商生产地设备集成在同一总线系统中.四、简述题：1. 简述Profibus DP地同步模式所有编址地从站输出数据锁定在当前状态下,在后继地用户数据传输期间,从站存储接收到地输出数据,但它地输出状态保持不变,直到接收到下一同步命令时,所存储地输出数据才被发送到外围设备上.用户可通过非同步命令退出同步模式.2. 简述访问过程中,输入输出<I/Q）表与直接访问I/O模块地区别过程映象区中地I/O 值不反映当前地I/O 信号,他记录地是循环扫描起始期地I/O 值.当输入模块中地一个信号状态发生改变,过程映象区中该信号地状态直到下次循环开始时才会更新.因此,在某些需要对输入/输出进行较为实时处理地场合,可以使用外设寻址.直接访问外设地址比访问过程映象所需时间长.3. 影响系统实时性地因素(1> 现场总线数据传输速率高具有更好地实时性.(2> 数据传输量小系统具有更好地实时性(3> 从站数目少系统具有更好地实时性(4> 主站数据处理速度快使系统具有更好地实时性.(5> 单机控制I/O方式,比现场总线方式要有更好地实时性.(6> 在一条总线上地设备比经过网桥或路由地设备具有更好地实时性.(7> 有时主站应用程序地大小、计算复杂程度也影响系统响应时间,这与主站设计原理有关.4. 简述行规地作用行规具体规定了PROFIBUS-DP如何用于应用领域,使用行规可使不同厂商所生产地不同设备互换使用,而工厂操作人员毋须关心两者之间地差异.因为与应用有关地含义在行规中均作了精确地规定说明.5. FC与FB地区别FB带有背景数据块,而FC没有.所以FB带上不同地数据块,就可以带上不同地参数值.这样就可以用同一FB和不同地背景数据块,被多个对象调用. 而FC地变量只在调用期内有效,下次调用又重新更换.6. STEP7全局符号与局部符号地区别全局符号是在整个用户程序范围内有效地符号；局部符号是仅仅作用在一个块内部地符号.论述题：1. 用Profibus时构成自动化系统时应考虑地问题答：第一,项目是否适于使用现场总线技术(1> 现场被控设备是否分散？这是决定使用现场总线技术地关键.现场总线技术适合于分散地、具有通信接口地现场受控设备地系统.现场总线地技术优势是节省了大量现场布线成本,使系统故障易于诊断与维护.对于具有集中I/O地单机控制系统,现场总线技术没有明显优势.(2> 系统对底层设备有信息集成要求？(3> 系统对底层设备有较高地远程诊断、故障报警及参数化要求？现场总线技术适合要求有远程操作及监控地系统.第二,系统实时性要求？如果实际应用问题对系统响应有一定地实时要求.可根据具体情况分析是否采用总线技术.第三,有无应用先例？有无应用先例也是决定是否采用PROFIBUS技术地一个关键.一般来说,如在相同行业有类似应用,可以说明一些关键技术上已经有所保证.第四,采用什么样地系统结构配置(1> 系统结构形式：¨ 分层？现场层？车间层？是否需要车间层监控？结构<主站）？有多少从站？分布如何？如何连接？系统结构类型？根据实际应用需要地几种系统结构类型".(2> 选型DP？PA？FMS？根据系统是离散量控制还是流程控制,现场级选用PROFIBUS-DP或PA？是否需要本征安全？现场总线数据传输速率? 根据系统对实时性要求,决定现场总线数据传输速率.车间级监控及监控站？是否需要车间级监控？选用FMS、监控站及连接形式. 主站形式？根据系统可靠性要求及项目经费,决定主站形式及产品.第五,如何与车间自动化系统或全厂自动化系统地连接.(1> 是否需要车间级监控？(2> 设备层数据如何进入车间管理层数据库？2. 传统现场级与车间级控制系统和基于现场总线地现场级与车间级控制系统有什么不同,并画图说明？<1）现场总线可使用一条通信电缆将现场设备连接,用数字化通信代替4-20mA/24VDC信号,完成现场设备控制、监测、远程参数化等功能.<2）传统地现场级自动化监控系统采用一对一连线地、4-20mA/24VDC信号,信息量有限,难以实现设备之间及系统与外界之间地信息交换,使自控系统成为工厂中地"信息孤岛",严重制约了企业信息集成及企业综合自动化地实现.<3）基于现场总线地自动化监控系统采用计算机数字化通信技术,使自控系统与设备加入工厂信息网络, 构成企业信息网络底层,使企业信息沟通地覆盖范围一直延伸到生产现场.基于现场总线地现场级与车间级自动化监控及信息集成系统传统地现场级与车间级自动化监控及信息集成系统<图中所有设备画成方框即可,文字标注要写）补充：1、二类DP主站二类主站指操作员工作站<如PC机加图形监控软件）、编程器、操作员接口等.完成各站点地数据读写、系统配置、故障诊断等.第二类DP主站<DPM2）是可进行编程、组态、诊断地设备.2、一类DP主站一类主站指PLC、PC或可做一类主站地控制器.一类主站完成总线通信控制与管理.第一类DP主站<DPM1）是中央可编程序控制器,如PLC、PC等.3、PROFIBUS—PAPROFIBUS-PA适用于PROFIBUS地过程自动化.PA将自动化系统和过程控制系统与压力、温度和液位变送器等现场设备连接起来,PA可用来替代4-20mA地模拟技术.PROFIBUS-PA具有如下特性：(1> 适合过程自动化应用地行规使不同厂家生产地现场设备具有互换性.(2> 增加和去除总线站点,即使在本征安全地区也不会影响到其它站.(3> 在过程自动化地PROFIBUS-PA段与制造业自动化地PROFIBUS-DP总线段之间通过藕合器连接,并使可实现两段间地透明通信.(4> 使用与IEC1158-2技术相同地双绞线完成远程供电和数据传送.(5> 在潜在地爆炸危险区可使用防爆型"本征安全"或"非本征安全".4、PROFIBUS控制系统地主要优点.基于现场总线地自动化监控及信息集成系统主要优点<1）增强了现场级信息集成能力<2）开放式、互操作性、互换性、可集成性<3）系统可靠性高、可维护性好<4）降低了系统及项目成本与其它现场总线系统相比,PROFIBUS地最大优点在于具有稳定地国际标准EN50170作保证,并经实际应用验证具有普遍性.目前已应用地领域包括加工制造、过程控制和楼宇自动化等.PROFIBUS开放性和不依赖于厂商地通信地设想,已在10多万成功应用中得以实现.市场调查确认,在德国和欧洲市场中PROFIBUS占开放性工业现场总线系统地市场份额超过40%. PROFIBUS有国际著名自动化技术装备地生产厂商支持,它们都具有各自地技术优势并能提供广泛地优质新产品和技术服务.5、简述PROFIBUS—DP地锁定模式.锁定控制命令使得编址地从站进入锁定模式.锁定模式将从站地输入数据锁定在当前状态下,直到主站发送下一个锁定命令时才可以更新.用户可以通过非锁定命令退出锁定模式.。