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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。
第1章概述1.1过程控制系统的发展经历了哪几代控制系统？答：过程控制系统的发展历程，经历了基地式仪表控制系统、模拟仪表控制系统、集中式数字控制系统、集散控制系统及现场总线控制系统。
1.2阐述DDC控制系统的结构及工作过程。
答：1）DDC控制系统的结构如下：2）工作过程：计算机通过过程输入通道对生产现场的变量作巡回检测，然后根据变量，按照一定的控制规律进行运算，最后将运算结果通过输出通道输出，并作用于执行器，使被控变量符合系统要求的性能指标。
1.3 计算机在DDC控制系统中起什么作用？答：控制器。
1.4 DDC控制系统的输入输出通道各起什么作用？答：过程输入设备包输入通道（AI通道、DI通道），用于向计算机输入生产过程中的模拟信号、开关量信号或数字信号；过程输出设备包括输出通道（AO通道、DO通道），用于将计算机的运算结果输出并作用于控制对象。
1.5 计算机的软件包括哪两大类？各起什么作用？答：1）系统软件和应用软件。
2）系统软件用于对计算机进行资源管理、便于用户使用计算机而配置的各种程序；应用软件用于解决各种实际问题。
1.6什么是集散控制系统?其基本设计思想是什么?答：1）集散控制系统是一个由过程控制级和过程监控级组成的以通信网络为纽带的多级计算机控制系统。
2）其核心思想是集中管理、分散控制。
1.7简述集散控制系统的层次结构及各层次所起的作用。
答：集散控制系统包括过程级、操作级和管理级，各级之间通过网络互相连接。
过程级主要由PLC、智能调节器、现场控制站及其他测控装置组成，是系统控制功能的主要实施部分；操作级包括：操作员站、工程师站和层间网络连接器等，完成系统操作、组态、工艺流程图显示、监视过程对象和控制装置的运行情况，并可通过通信网络向过程级设备发出控制和干预指令；管理级由管理计算机构成，主要是指工厂管理信息系统，其作为DCS更高层次的应用，监视企业各部门的运行情况、完成生产管理和经营管理等功能。
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。
1.FF总线的低速总线与高速总线的通信速率分别为多少？答:FF总线的低速总线H1的通信速率为31.25Kb/s,高速总线HSE的通信速率为10M、100Mb/s。
2.本质安全的定义？答:本质安全是指通过设计等手段使生产设备或生产系统本身具有安全性，即使在误操作或发生故障的情况下也不会造成事故的功能。
具体包括失误—安全（误操作不会导致事故发生或自动阻止误操作）、故障—安全功能（设备、工艺发生故障时还能暂时正常工作或自动转变安全状态）。
3.FF适合哪种应用场合？答:基金会现场总线FF是为适用自动化系统，特别是过程自动化系统在功能、环境与技术上的需要而专门设计的，适合在流程工业的生产现场工作，能适应本质安全防爆的要求，还可通过通信总线为现场设备提供工作电源。
4.画出H1协议数据构成与层次关系的简单示意图答：H15.FF存在哪几种通信关系？分别针对哪种应用？6.H1总线的终端器的组成？答:终端器，又称终端电阻，设置在网段的两端，用以消除高频信号在电缆末端可能产生的回声。
终端器由一个100欧的电阻和一个1μF的电容串联组成。
终端器不应该集成在主机或现场仪表中。
终端器可作为独立的设备，也可以和其他辅助设备合成在一体。
如主机一侧的终端器可集成在配电系统中；现场一侧的终端器可集成在接线盒中。
7.描述H1总线的供电方式，画出其线路电压波形图。
答：H1为现场设备提供两种供电方式，总线供电与非总线单独供电。
总线供电设备直接从总线上获取工作能源；非总线单独供电方式的现场设备，其工作电源直接来自外部电源，而不是取自总线。
在总线供电的场合，总线上既要传送数字信号，又要支持由总线为现场设备供电。
按31.25Kb/s的技术规范，携带协议信息的数字信号以31.25KHz的频率，峰峰电压为0.75V至1V的幅值加载到9至32V的直流供电电压上，其电压曲线如图所示：8.H1现场总线采用屏蔽双绞线的最大传输长度是多少？分支长度上限为多少？拓扑结构有哪几种？答：H1现场总线采用屏蔽双绞线的最大传输长度是1900m。
总线复习填空：FF现场总线的拓扑结构通常包括（点到点）、（带分支的总线）、（菊花链型）和（树型）。
局域网常用的拓扑结构有（总线）（星形）和（_环形）三种。
著名的以太网（Ethernet）就是采用其中的（总线）结构。
OSI七层模型按照顺序包括（应用层）、（表示层）、（会话层）、（传输层）、（网络层）、（数据链路层）和（物理层）。
控制网络与计算机网络相比主要特点有（节点为测量控制设备）、（工作环境复杂）及（控制要求实时性高）。
常用的有线通信介质主要有（双绞线）、（同轴电缆）和（光缆）。
信号所含频率分量的集合称为（频谱）；频谱所占的频率宽度称之为（带宽）。
按交换方式来分类，可以分为（电路交换）、（报文交换）和（分组交换）三种。
现场总线PROFIBUS通常采用（双绞线）作为传输介质，在电磁干扰很大的环境下，可使用（光纤）。
数据链路层主要解决的3个问题：（封装成帧）、（透明传输）、差错控制。
Lontalk协议提供了（应答方式）、（请求/响应方式）、（非应答重发方式）和（非应答方式）四种类型的报文服务，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）。
常用的有线通信介质主要有（双绞线）、（同轴电缆）和（光缆）。
PROFIBUS-DP系统配置的描述包括（站数）、（站地址）和（输入/输出地址），以及（输入/输出数据格式）。
PROFINET支持下列三种通讯方式（TCP/IP标准通讯）、（实时（RT）通讯））和（同步实时（IRT）通讯）。
LonWorks拥有三个处理单元的神经元芯片：一个用于（链路层的控制）、一个用于（网络层的控制），另一个用于（用户的应用程序）。
多路复用技术有（时分多路）、（频分多路）、（码分多路）。
PROFIBUS由三个兼容部分组成：（PROFIBUS-DP）、（PROFIBUS-PA）和（PROFIBUS-FMS）。
开放系统互连参考模型OSI中，共分七个层次，分别是（应用层）、（表达层）、（会话层）、（传输层）、（网络层）、（数据链路层）和（物理层）。
can现场总线试题及答案CAN现场总线试题及答案一、选择题1. CAN是以下哪种通信协议的缩写？A. 以太网B. 控制器局域网络C. 无线局域网络D. 光纤分布式数据接口答案：B2. CAN协议主要用于什么类型的网络？A. 办公室网络B. 工业自动化网络C. 无线通信网络D. 互联网答案：B3. 在CAN协议中，一个数据帧最少包含多少个位？A. 64B. 128C. 256D. 512答案：A4. CAN总线中，节点的地址是如何分配的？A. 随机分配B. 固定分配C. 动态分配D. 根据节点的物理位置分配答案：B5. 在CAN总线中，如果两个节点同时开始发送数据，这会导致什么？A. 数据丢失B. 网络瘫痪C. 仲裁过程D. 信号增强答案：C二、填空题6. CAN总线是一种多主_______的串行通信协议。
答案：分布式7. CAN总线的数据传输速率通常在_______到_______之间。
答案：1Mbps，10kbps8. 在CAN总线中，错误帧的传输会导致_______。
答案：错误通知9. CAN总线中，节点之间的通信是基于_______的。
答案：非破坏性仲裁10. CAN总线的一个主要优势是其_______能力。
答案：错误检测和纠正三、简答题11. 描述CAN总线中的数据帧结构。
答案：CAN总线中的数据帧由多个字段组成，包括帧起始位、仲裁场、控制场、数据场、CRC场、应答场和帧结束位。
仲裁场用于确定发送优先级，控制场包含数据长度，数据场可以包含0到8个字节的数据，CRC场用于错误检测。
12. 解释CAN总线中的仲裁机制是如何工作的。
答案：在CAN总线中，如果两个或多个节点同时开始发送数据，仲裁机制会启动。
每个节点发送的仲裁场包含一个唯一的标识符，该标识符越小，优先级越高。
如果发生冲突，优先级较低的节点会停止发送，等待优先级较高的节点完成数据传输。
四、论述题13. 论述CAN总线在工业自动化中的应用及其优势。
1.集散控制系统的核心思想是集中管理、分散管理。
2.比特率是一种数字信号的传输速率，表示单位时间内传送的二进制代码的有效位数。
3.在网络控制方法中，常用的介质访问控制方法有总线方式的CSMACD方法、环形结构的令牌环方法、令牌总线方法。
4.Profibus现场总线根据应用特点和用户不同的需要可分为Profibus–FMS、Profibus–DP、Profibus–PA三个家族成员。
5.集线器是中继器的一种形式，区别在于集线器能够提供多端口服务，也称为多口中继器。
6.Profibu s网络的硬件又主站、从站、网络部件、网络工具等组成。
7.经过扩展的诊断功能是对故障进行快速定位，诊断信息分为站诊断信息、模块诊断信息和通道诊断信息等3级。
–link采用主从通信方法，可由1个总站和64个从站组成，为防止主站出现故障而导致整个系统瘫痪，系统可设置备用主站。
9.串行通信可分为同步传输和异步传输两种传输方式。
10.波特率是一种数字信号的调制速率，指数据信号对载波的调制速率，用单位时间内载波的调制状态的改变次数来表示。
11.在数据通信系统中通常采用数据交换方式有线路交换、报文交换和分组交换。
12.交换机一种基于MAC地址识别，采完成封装转发数据包功能的网络设备，又称多端口。
13.现场总线控制系统的核心思想是功能分散、危险分散、信息集中。
14.Profibus的总站有4种工作方式，分别为离线模式、停止模式、消除模式、操作运行模式。
15.根据现场设备控制系统中起的作用不同，现场设备可为1类主站、2类主站和从站3种类型。
16.信息帧主要包括设备地址、功能代码、数据段错误检测域。
二、判断题1、多模光纤性能优于单模光纤。
×2、光纤不受外界电磁干扰与噪声影响。
√3、令牌访问原理可用于环形网络，不可用于总线网，构成令牌总线网络。
×4、如果需要检测5个错误，则海明距离知识应为6. √5、在网络互连时，网桥可以实现相异网络在网络层的互连。
一、基本概念（每小题3分，共48分）1、数据编码分几种？什么是差分码？答：数据编码有单极性码、双极性码、归零码、非归零码、差分码、曼彻斯特码和模拟数据码。
差分码：用电平的变化与否代表逻辑电平变化代表"1"，不变化代表“0”按照此规定的码称为信号差分码。
2、什么是网络传输介质？答：传输介质是网络中连接收发双方的物理通路，也是通信中实际传送信息的载体网络中常用的传输介质有电话线、同轴电缆、双绞线、光导纤维、无线与通信卫星通信。
3、什么是现场总线？答：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。
IEC对现场总线（Fie1dbus）一词的定义为：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、多节点数字通信技术。
4、什么是载波侦听多路访问/冲突检测（CSMA/CD）?答：这种控制方式对任何工作站都没有预约发送时间。
工作站的发送是随机的，必须在网络上争用传输介质，故称之争用技术。
若同一时刻有多个工作站向传输线路发送信息，则这些信息会在传输线上互相混淆遭破坏，称为“冲突”，为尽量避免由于竞争引起的冲突，每个工作站在发送信息之前，都要监听传输线上是否有信息发送，这就是“载波监听”。
载波监听CSMA的控制方式是先听再讲。
一个站要发送，首先需监听总线，以决定介质上是否存在其他站的发送信号。
如果介质是空闲的，则发送。
如果介质是忙的，则等待一定间隔后重试。
当监听总线状态后，可采用以下三种CSMA坚持退避算法：第一种为不坚持CSMA。
第二种为I-坚持CSMA o第三种为P-坚持CSMAo由于传输线上不可避免的有传输延迟，有可能多个站同时监听到线上空闲并开始发送从而导致冲突。
故每个工作站发送信息之后，还要继续监听线路，判断是否有其他站正与本站同时向传输线发送。
一旦发现，便终止当前发送，这就是“冲突检测”。
现场总线习题答案作者：张磊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：分散过程控制装置部分，操作管理装置部分，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。
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”，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。
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。
1、差分码不可能是归零码。
答：（对）2、双绞线各个线对螺旋排列的主要目的是为了增加抗拉强度。
（错）3、令牌访问原理可用于环形网络，构成令牌环形网；也可用于总线网，构成令牌总线网络。
（对）4、CAN总线数据帧中参与CRC计算的是仲裁场、控制场、数据场，不包括填充位。
答：（错）5、根据CAN总线2.0B技术规范规定，在同一个CAN总线网络系统中，不允许标准帧与扩展帧同时使用。
答：（错）6、在CAN总线中，ID.0是首先发送到总线上的报文标识符。
（错）7、DeviceNet现场总线以CAN总线为底层基础，但只使用其数据帧。
答：（错）8、在DeviceNet现场总线中，一个DeviceNet对象有且仅有一个实例，其ID 为01。
答：（对）9、在DeviceNet现场总线中，链接生产者和链接消费者属于连接类。
答：（错）10、在ControlNet现场总线中，MAC由7部分组成。
答：（错）1、CSMA的1-坚持退避算法缺点是介质的利用率较低。
答：（错误）2、CAN总线数据帧中参与CRC计算的有帧起始、仲裁场、控制场、数据场，包括填充位。
答：（错误）3、CAN总线错误帧中的错误标志叠加区的长度为：6+8=14位。
答：（错误）4、CAN总线的所有帧都要以帧间空间与总线上前面所传的帧分隔开。
答：（错误）5、在CAN总线中，为了不违反位填充规则，标识符的高7位不能全是隐性位。
答：（错误）6、在CAN总线中，位时间由同步段、传播段、相位缓冲段1和相位缓冲段2组成。
答：（正确）7、在DeviceNet现场总线中，一个I/O报文中数据的含义被相应的连接ID隐含。
答：（正确）8、在DeviceNet现场总线中，一个DeviceNet对象有且仅有一个实例，其ID为01。
答：（正确）9、在DeviceNet现场总线中，链接生产者和链接消费者属于连接类。
答：（错误）10、与DeviceNet现场总线一样，ControlNet现场总线的MAC帧也是由7个位场组成的。
现场总线技术考试试题及答案一、选择题1. 现场总线技术是指通过总线连接各个设备，实现数据传输和设备控制。
以下哪个不是现场总线技术的应用场景？A. 工业自动化控制系统B. 智能家居系统C. 电子商务系统D. 智能交通系统答案：C2. 现场总线技术的特点包括以下哪些？A. 数据传输速率高B. 线缆布线简单C. 系统扩展性强D. 数据传输可靠性差答案：B、C3. 现场总线技术中，CAN总线是一种常用的现场总线标准。
以下哪个说法是正确的？A. CAN总线只能用于小规模系统B. CAN总线只支持点对点通信C. CAN总线具有高抗干扰性能D. CAN总线传输速率较慢答案：C4. PROFIBUS是一种常用的现场总线协议。
以下哪个说法是正确的？A. PROFIBUS只支持数据传输，不支持设备控制B. PROFIBUS-DP用于分布式控制系统C. PROFIBUS-PA用于过程自动化控制系统D. PROFIBUS速率固定不可调节答案：B、C5. 下面哪种现场总线技术是在工业控制领域应用最广泛的？A. EthernetB. ModbusC. DeviceNetD. LonWorks答案：B二、填空题1. 现场总线技术中，总线是连接各个设备的通信介质。
答案：电缆2. 现场总线技术中，总线上的各个设备通过地址进行通信。
答案：节点3. 现场总线技术中，总线上的设备可以通过总线供电，不需要额外的电源线。
答案：真4. 现场总线技术中，总线上的设备可以通过总线对其进行配置和监控。
答案：真5. 现场总线技术中，总线上的设备可以同时传输多个数据。
答案：真三、简答题1. 简述现场总线技术的优势和应用场景。
现场总线技术通过总线连接各个设备，实现数据传输和设备控制。
其优势和应用场景如下：优势：- 线缆布线简单，减少工程成本- 系统扩展性强，易于部署和维护- 数据传输可靠性高，抗干扰能力强应用场景：- 工业自动化控制系统：通过现场总线技术可以将传感器、执行器等设备连接在一起，实现对工业生产过程的监控和控制。
1、工业企业类型是如何划分的？按照加工处理模式，把工业划分为流程工业、制造业和混合型三种。
2、什么是工业网路？工业网络是由哪些主要部分组成的？工业网络是在一个企业范围内将信号检测数据传输、处理存储、计算、控制等设备或系统连接在一起，以实现企业内部资源共享，信息管理、过程控制、经营决策并能够访问企业外部资源和提供限制性外部访问，是的企业的生产管理和经营能够高效率的协调运作，从而实现企业集成管理和控制的一种网络环境。
按网络连接结构，将企业的网络系统划分为三层：底层、控制层、企业的内部网络外部的互联网；按网络的功能结构，将工业网络划分为3层：企业资源计划层、制造执行系统层、现场总线控制系统层。
3、现场总线在工业网络中处于什么位置？主要作用是什么？现场总线属于工业网络中控制网络的范畴，在工业网络的功能层次结构中处于底层的位置，所以它是构成整个工业网络的基础。
主要作用：进行过程数据采集，进行直接的数据控制，进行设备和系统的监测和诊断，实施安全性和冗余方面的措施。
4、什么是NRZ 编码和曼彻斯特编码？它们各有什么特点？非归零码是相对于归零码来说的，如果逻辑1表示高电平，逻辑0表示低电平，则在整个码元时间内都维持有效电平的编码就是NRZ。
特点存在直流分量，能有效的利用信道的带宽。
曼彻斯特编码是工业中数据通信中最常用的一种基带信号编码，也叫相位编码。
具有内在的时钟信号，它的特点是在每一个码元中间都产生一个跳变，这个跳变沿既可以作为时钟也可以代表数字信号的取值。
不存在直流分量，需要双倍的传输带宽。
5、什么是异步传输和同步传输？异步传输和同步传输是串行通信中使用的两种同步方式。
异步传输以字符为单位发送数据，一次传送一个字符，每一个字符可以是5位或8位，在每个字符前要加上一个起始位，用来指明字符的开始，每个字符的后面还要加上一个终止码用来指明字符的结束。
同步传输是以数据块为单位进行传输的数据块的组成可以是字符块也可以是外块，同步传说效率比异步传输高。
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。
（4）CAN现场总线控制技术。
（5）HART协议1.5现场总线控制技术在我国的应用情况如何？答：1）现场总线控制技术已发展到推广应用阶段随着中国经济的迅速发展，各种现场总线控制技术已经得到了广泛的应用，世界主要的现场总线控制技术组织在中国设立了分支机构。
一些FCS在中国的推广已经取得了骄人的业绩，国内企业开发的产品开始投入使用。
2）现场总线控制技术在应用中存在的问题（1) 从总体上说，“说”和”听”的人多，用的人少。
初步了解FCS的人多，熟练掌握应用技术和开发技术的人少。
FCS总线种类很多，不知道到底选择哪种总线好。
（2) 在工程应用方面，工程开销比预料的要大，调试与运行维护比预料的难。
与传统控制系统相比，优点不明显，使得人们在关键系统中不敢使用现场总线控制技术。
（3) 在开发方面，开发的难度比预料的大，所需要的人力、物力、时间和经费远比预料的多，并且推广和应用所要做的工作过于繁琐。
（4) 瓶颈问题：①当总线切断时，系统有可能产生不可预知的后果。
用户希望这时系统的效能可以降低，但不能崩溃，这一点目前许多FCS不能保证。
②在本安防爆应用中，现有的防爆规定限制总线的长度和总线上所挂设备的数量，这就限制了FCS节省线缆的优点的发挥。
③系统组态参数过分复杂，FCS的组态参数很多，不容易掌握，但组态参数设定的好坏，对系统性能影响很大。
1.6 PROFIBUS有几种类型？其特点及应用范围是什么？答：产品有三类，FMS用于主站之间的通信，DP用于制造业从站之间的通信，PA用于过程控制行业从站之间的通信。
目前主要使用的是总线桥技术和总线桥产品。
1.7什么是总线桥技术？其产品有哪些？各有什么作用？答：该技术通过RS-232、RS-485等串行通信接口或网关接口，将智能现场设备连接到PROFIBUS 总线上。
这样一些传统的仪表及现场设备公司，就可以通过该技术实现低成本使用PROFIBUS。
产品有：OEM系列、桥（Bridge）系列、网关（GateWay）系列。
总线桥产品的作用是：⑴ OEM系列通过与设备开发企业的技术合作，合作公司免费提供PROFIBHS接口开发技术，并以OEM方式提供PROFIBUS接口的专用逻辑芯片。
⑵桥（Bridge）系列通过RS-232、RS-485等串行通信接口，将智能现场设备，如变频器、温度巡检仪、回路调节器等接到PROFIBUS上，可免费替用户编写设备通信程序。
⑶网关（GateWay）系列用于不同现场总线控制之间的接口，目前有PROFIBUS-CAN、PROFIBUS-LonWorks、PROFIBUS-TCP/IP（Internet）。
第2章2.1设备数据库文件（GSD）的作用是什么？答：PROFIBUS设备具有不同的性能特征，特征的不同在于现有功能（即I /O 信号的数量和诊断信息）或可能的总路线参数的不同，例如波特率和时间的监控不同。
这些对于每种设备类型和每家生产厂来说各有差别，为达到PROFIBUS简单的即插即用配置，这些特性均在电子数据单中具体说明，有时称为设备数据库文件或GSD文件。
标准化的GSD数据将通信扩大到操作人员控制一级，使用基于GSD的组态工具可将不同厂商生产的设备集成在一个总线系统中，构成简单、用户界面友好。
对一种设备类型的特性，GSD以一种准确定义的格式给出其全面而明确的描述。
GSD文件由生产商分别针对每一种设备类型准备，并以设备数据库清单的形式提供给用户，这种明确定义的文件格式便于读出任何一种PROFIBUS－DP设备的设备数据库文件，并且在组态总线系统时自动使用这些信息。
在组态阶段，系统自动地对与整个系统有关的数据的输入误差和前后一致性进行检查、核对。
GSD分为以下三部分：1）总体说明包括厂商和设备名称、软硬件版本情况、支持的波特率、可能的监控时间间隔及总线插头的信号分配。
2）DP主设备相关规格包括所有只适用于DP主设备的参数（例如，可连接的从设备的最多台数或加载和卸载能力）。
从设备没有这些规定。
3）从设备的相关规格包括与从设备有关的所有规定（例如I/O通道的数量和类型、诊断测试的规格及I/O数据的一致性信息）。
所有PROFIBUS-DP设备的GSD文件均按PROFIBUS标准进行了符合性试验，在PROFIBUS用户组织的WWW SERVER中有GSD库，可自由下载，网址为：http:。
2.2 PROFIBUS通信模型与ISO/OSI通信模型的关系是什么？答：如前所述，PROFIBUS是一种现场总线控制技术，因此可以将数字自动化设备从底级（传感器／执行器）到中间执行级（单元级）分散开来。
通信协议按照应用领域进行了优化，故几乎不需要复杂的接口即可实现。
PROFIBUS只包含ISO/OSI通信模型第１层、第２层和第７层。
2.3 PROFIBUS系统配置有几种类型？答：1)根据设备是否具有PROFIBUS接口分为3种形式：(1)总线接口型：现场设备不具备PROFIBUS接口，采用分散式I/O作为总线接口与现场设备连接。
这种形式在应用现场总线技术初期容易推广。
如果现场设备能分组，且组内设备相对集中，这种模式会更好地发挥现场总线技术的优点。
(2)单一总线型：现场设备都具备PROFIBUS接口，这是一种理想情况。
可使用现场总线技术实现完全的分布式结构，可充分获得这一先进技术所带来的利益。
新建项目可能具有这种条件，就目前来看，这种方案设备的成本会较高。
(3)混合型：现场设备部分具备PROFIBUS接口，这将是一种相当普遍的情况。
这时应采用PROFIBUS现场设备加分散式I/O混合使用的办法。
无论是旧设备改造还是新建项目，希望全部使用具备PROFIBUS接口现场设备的场合可能不多，分散式I/O可作为通用的现场总线接口，是一种灵活的集成方案。
2)根据实际应用需要的几种系统结构类型(1)结构类型1：以PLC或控制器作为一类主站，不设监控站，但调试阶段配置一台编程设备。
对于这种结构类型，PLC或控制器完成总线通信管理、从站数据读写和从站远程参数化工作。
(2) 结构类型2：以PLC或控制器作为一类主站，监控站通过串口与PLC一对一地连接。
对于这种结构类型，监控站不在PROFIBUS网上，不是二类主站，不能直接读取从站数据和完成远程参数化工作。
监控站所需的从站数据只能从PLC或控制器中读取。
(3)结构类型3: 以PLC或其他控制器作为一类主站，监控站（二类主站）连接到PROFIBUS总线上。
这种结构类型，监控站在PROFIBUS网上作为二类主站，可完成远程编程、参数化及在线监控功能。
(4)结构类型4: 使用PC加PROFIBUS网卡做一类主站，监控站与一类主站一体化。
这是一个低成本方案，但PC应选用具有高可靠性、能长时间连续运行的工业级PC。
对于这种结构类型，PC 故障将导致整个系统瘫痪。
另外，通信模板厂商通常只提供一个模板的驱动程序，总线控制、从站控制程序、监控程序可能要由用户开发，因此应用开发的工作量可能会比较大。
(5) 结构类型5: 坚固式PC（COMOPACT COMPUTER）+PROFIBUS网卡+SOFTPLC的结构形式。
如果在上述方案中将PC换成一台坚固式PC（COMOPACT COMPUTER），系统可靠性将大大增强，足以使用户信服。
2.4 PROFIBUS的3种类型都用到什么传输技术？答：1）DP和FMS的RS-485传输RS-485传输是PROFIBUS最常用的一种，通常称为H2，采用屏蔽双绞铜线电缆，共用一根导线对。
适用于需要高速传输和设施简单而又便宜的各个领域。
RS-485操作容易，总线结构允许增加或减少站点，分步投入不会影响到其他站点的操作。
传输速率可选用9.6Kb/s～12Mb/s，一旦设备投入运行，全部设备均需选取同一传输速率。
2）PA的IEC 61158-2传输技术IEC 61158-2传输技术能满足化工和石化工业的要求，它可保持其本质安全性并使现场设备通过总线供电。
此项技术是一种位同步协议，可进行无电流的连续传输，通常称之为H1。
2.5一个自动化系统的三级网络结构是什么？答：一个自动化系统的三级网络结构是：设备层、车间监控层、工厂管理层。
第3章3.1 PROFIBUS有几种实现方法？其特点和使用范围是什么？答：PRIFIBUS有三种实现方法。
其特点和使用范围如下：1）单片机方案(1)特点：产品成本低、技术指标低、开发周期长、技术要求高。
(2)适用范围：适合研究和学习PROFIBUS的学生、教师、研究人员。
开发目标不在产品化，而是技术研究和教学。
2)专用ASIC方案(1)特点：开发技术要求高、开发周期长、产品成本较低、开发成本高。
(2)适用范围：PROFIBUS产品市场批量大、技术和资金雄厚的大企业。
