现场总线及其应用技术
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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”。
现场总线及其应用技术一、引言现场总线(Fieldbus)是指在工业自动化控制系统中,用于连接现场设备的一种通信总线技术。
它通过集成控制器和现场设备之间的数据交换,实现工业自动化系统的控制与监测。
本文将介绍现场总线的基本概念、工作原理以及在实际应用中的一些技术。
二、现场总线的基本概念现场总线是一种将传感器、执行器等现场设备与控制器相连的通信系统。
它能够提供双向通信、实时数据传输和分布式控制等功能,极大地简化了工业自动化系统的布线和维护工作。
常见的现场总线包括Profibus、Modbus、CAN等。
三、现场总线的工作原理现场总线的工作原理可以简单描述为以下几个步骤:1. 传感器或执行器将采集到的数据通过现场总线发送给控制器。
2. 控制器接收到数据后,进行处理并发送相应的控制指令给现场设备。
3. 现场设备接收到控制指令后,执行相应的动作,并将执行结果反馈给控制器。
四、现场总线的应用技术1. 实时性技术现场总线要求具有较高的实时性,能够在短时间内完成数据的传输和处理。
为了提高实时性,现场总线采用了一系列技术,如时间触发、通信速率调整和数据压缩等。
2. 安全性技术现场总线在工业自动化系统中承担着重要的控制和监测任务,因此安全性是其应用中的重要考虑因素。
现场总线采用了多种安全技术,如数据加密、身份认证和访问控制等,保障系统的安全运行。
3. 故障诊断技术现场总线能够实时监测现场设备的状态,并提供故障诊断功能。
通过采集设备的运行数据和故障信息,现场总线可以及时判断设备的工作状态,并进行故障定位和排除。
4. 网络管理技术现场总线通常由多个设备组成一个网络,因此需要进行网络管理。
网络管理技术包括网络拓扑结构的设计、数据包的路由和转发、网络性能的监测和调优等,保证网络的稳定和可靠运行。
5. 数据采集与处理技术现场总线能够实时采集大量的数据,并进行处理和分析。
数据采集与处理技术包括数据采样、滤波、数据压缩和数据存储等,为后续的控制和决策提供可靠的数据支持。
现场总线技术及其应用教学设计前言现场总线技术是当今工业自动化领域的关键技术之一,它在工业控制系统、机器人控制、智能制造等领域都得到了广泛应用。
因此,在工科相关专业的教学中,对现场总线技术的教学也显得尤为重要。
本文旨在探讨如何进行现场总线技术的应用教学设计。
课程目标知识要点•现场总线技术原理及其应用;•常见的现场总线协议,如Profibus、CANbus、DeviceNet等;•现场总线参数配置;•软件工具的使用,如STEP 7、PROFIBUS DP Configurator等。
能力目标•能够选用合适的现场总线协议,搭建现场总线网络,完成数据采集和控制任务;•能够进行现场总线设备的参数配置;•能够使用相应的软件工具进行编程和调试。
教学内容理论教学1.现场总线技术原理及其应用;2.常见的现场总线协议,如Profibus、CANbus、DeviceNet等;3.现场总线参数配置。
1.搭建现场总线网络;2.完成数据采集和控制任务;3.进行现场总线设备的参数配置;4.编程和调试。
教学方法1.理论教学采用讲授、提问及分组讨论等教学方法;2.实践教学采用“理论结合实践”的教学方法,以项目为主线,分阶段开展实践操作;3.教学实践和纸上演练相结合,通过模拟实验、实验指导和实验报告等形式,逐步提高学生的实际操作能力。
教学过程理论教学1.现场总线技术原理及其应用–现场总线技术的发展历程;–现场总线技术的基本概念及其应用领域;–现场总线技术的基本原理。
2.常见的现场总线协议–常见的现场总线协议,如Profibus、CANbus、DeviceNet等;–不同现场总线协议的特点和应用场景。
3.现场总线参数配置–现场总线设备的参数配置;–现场总线网络配置;–现场总线故障排除。
1.搭建现场总线网络–确定现场总线网络的拓扑结构;–配置现场总线网络物理层和数据链路层参数。
2.完成数据采集和控制任务–完成数据采集和控制任务,如温度、湿度、压力等数据的采集、开关量的控制。