现场总线
1.计算机控制系统的发展经历了哪几个阶段？各有何特点？
答：○1.数据采集与处理特点：计算机不会直接参与控制，对生产过程不会产生直接影响，它对整个生产过程进行集中监视，对指导生产过程控制有一定作用，同时可进行越限报警，确保生产过程安全。
○2.直接数字控制系统(DDC) 特点：计算机参与闭环控制过程，无需模拟控制器，计算机通过过程输入通道对一个或多个被控参数进行巡回检测，并根据确定的控制规律进行运算，然后发出控制信号，通过输出通道直接操纵控制阀等执行机构，构成闭环控制回路。计算机不能离现场太远，每台计算机控制所控制和管理的过程装置数量很少。
○3.监督计算机控制系统(SCC) 特点：计算机根据原始工艺信息和其他参数，按照描述生产过程的数学模型或其他方法，自动地改变模拟控制器或以直接数字方式工作的微型计算机中的设定值，从而使生产过程始终处于最优工况。控制效果主要取决于数学模型的优劣。这种系统一般由两级计算机组成，第一级计算机与生产过程连接，并承担测量和控制任务，第二级计算机按照生产过程工况、操作条件的更变信息和数学模型进行必要的转换，给第一级计算机提供最佳设定值和最优控制量等各种控制信息，两级计算机数据通信采用串行数据链规程，传输效率低。
○4.集散控制系统(DCS) 特点：它以微型计算机为核心，采用单元组合方式，根据不同需要灵活组合的一个完整，各基本控制站通过网络和上级监控计算机、CRT操作站等联系起来，采用网络技术实现数据的高速远距离传送；采用分布的、相对独立的控制站在一定程度上避免了多回路集中控制的风险；通过控制站的冗余设计提高了控制系统的可靠性。
○5.现场总线控制系统(FCS) 特点：很好的开放性、互可操作性与互换性、设备智能化、彻底分散、现场环境的适应性、系统可靠性、信息一致性、经济性、易于安装和维护。
2.什么是现场总线？简述现场总线系统出现的背景？
答：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称为现场总线，也被称为控制领域的计算机局域网。
出现背景：20世纪80年代，随着通信网络技术，微型计算机技术的发展，通用或专用的微处理器开始逐步进入测量与控制仪表，使之具有数字计算和数字通信能力。逐步放弃常规的4~20mA模拟信号传输标准，采用一定的媒体作为通信线路，按照公开、规范的通信协议，在位于现场的多个设备之间，以及现场设备与远程控制计算机之间，实现全数字传输和信息交换，形成各种适应实际需要的控制系统成为一种趋势，现场总线系统正是在背景下出现的。
3.什么是现场总线控制系统？简述现场总线控制系统技术特点。
答：现场总线控制系统是一种新型的网络集成式全分布控制系统。现场总线作为设备的联系纽带，把挂接在总线上的恶、作为网络节点的智能设备连接成网络系统，并通过组态进一步成为控制系统，实现基本控制、补偿计算、参数修改、报警、显示、监控、优化以及测、控、管一体化的综合自动化功能。
特点：具有较高的性能价格比、原来繁琐的原理图、布线图设计变得简单易行、标准接插件快速、简便的安装，使人力、物力大量的减少；强大的故障诊断能力。
4.简述FCS与DCS的区别？FCS有何优点？
答：区别: FCS彻底分散，从根本上改变了集中与分散相结合的DCS结构；适应各种环境；经济性，相对于DCS系统系统成本降低了很多。
FCS的优点：（1）开放性（2）互可操作与互换性（3）设备智能化（4）彻底分散（5）现场总线的适应性（6）系统可靠性（7）信息一致性（8）经济性（9）易于安装和维护
5.主流现场总线有哪些？其特点如何？
答：○1基金会现场总线（FoundationFieldbus 简称FF）FF分低速H1和高速H2两种通信速率，前者传输速率为31.25Kbit/秒，通信距离可达1900m，可支持总线供电和本质安全防爆环境。后者传输速率为1Mbit/秒和2.5Mbit/秒，通信距离为750m和500m，支持双绞线、光缆和无线发射，协议符号IEC1158-2标准。FF的物理媒介的传输信号采用曼切斯特编码
○2CAN总线CAN协议分为二层：物理层和数据链路层。CAN的信号传输采用短帧结构，传
输时间短，具有自动关闭功能，具有较强的抗干扰能力。CAN支持多主工作方式，并采
用了非破坏性总线仲裁技术，通过设置优先级来避免冲突，通讯距离最远可达
10KM/5Kbps/s，通讯速率最高可达40M /1Mbp/s，网络节点数实际可达110个
○3Lonworks 总线它采用ISO/OSI模型的全部７层通讯协议，采用面向对象的设计方法，通过网络变量把网络通信设计简化为参数设置。支持双绞线、同轴电缆、光缆和红外线等多种通信介质，通讯速率从300bit/s至1.5M/s不等，直接通信距离可达2700m（78Kbit/s），被广泛应用在楼宇自动化、家庭自动化、保安系统、办公设备、交通运输、工业过程控制等行业
○4DeviceNet总线低成本，简单
○5PROFIBUS总线PROFIBUS是德国标准（DIN19245）和欧洲标准（EN50170）的现场总线标准。由PROFIBUS--DP、PROFIBUS－FMS、PROFIBUS－PA系列组成。DP用于分散外设间高速数据传输，适用于加工自动化领域。FMS适用于纺织、楼宇自动化、可编程控制器、低压开关等。PA用于过程自动化的总线类型，服从IEC1158－２标准。PROFIBUS支持主-从系统、纯主站系统、多主多从混合系统等几种传输方式。PROFIBUS的传输速率为9.6Kbit/s至12Mbit/s，最大传输距离在9.6Kbit/s下为1200m，在12Mbit/s小为200m，可采用中继器延长至10km，传输介质为双绞线或者光缆，最多可挂接127个站点。○6HART 特点是在现有模拟信号传输线上实现数字信号通信，属于模拟系统向数字系统转变的过渡产品。其通信模型采用物理层、数据链路层和应用层三层，支持点对点主从应答方式和多点广播方式。由于它采用模拟数字信号混和，难以开发通用的通信接口芯片。HART能利用总线供电，可满足本质安全防爆的要求，并可用于由手持编程器与管理系统主机作为主设备的双主设备系统。
○7CC-Link 在其系统中，可以将控制和信息数据同是以10Mbit/s高速传送至现场网络，具有性能卓越、使用简单、应用广泛、节省成本等优点。其不仅解决了工业现场配线复杂的问题，同时具有优异的抗噪性能和兼容性，CC-Link是一个以设备层为主的网络，同时也可覆盖较高层次的控制层和较低层次的传感层。○8WorldFIP 特点是具有单一的总线结构来适用不同的应用领域的需求，而且没有任何网关或网桥，用软件的办法来解决高速和低速的衔接。WorldFIP与FFHSE可以实现“透明联接”，并对FF的H1进行了技术拓展，如速率等。在与IEC61158第一类型的连接方面，WorldFIP做得最好，走在世界前列
○9INTERBUS 它采用国际标准化组织ISO的开放化系统互联OSI的简化模型（1，2，7层），即物理层、数据链路层、应用层，具有强大的可靠性、可诊断性和易维护性。其采用集总帧型的数据环通信，具有低速度、高效率的特点，并严格保证了数据传输的同步性和周期性；该总线的实时性、抗干扰性和可维护性也非常出色
6.按照数据通信的宽度分类现场总线有几种？Profibus属于哪一类？
答：4种，属于设备现场总线。
7.简述现场总线的优缺点？
答：优点：（1）开放性（2）互可操作与互换性（3）设备智能化（4）彻底分散（5）现场总线的适应性（6）系统可靠性（7）信息一致性（8）经济性（9）易于安装和维护
缺点：互连、互通、互操作以及实时性问题很难解决，到目前没有一个统一的、开放的现场总线国际标准。
8.现场总线国际标准由谁制定？目前有哪些标准？
答：国际电工委员会和国际标准化组织。标准有IEC61158、IEC62026和CAN
9.为什么没有统一的现场总线国际标准？目前有哪些因素FCS在工业的推广应用？
答：（1）某些大公司由于早期投入大量资金使得现场总线产品问世较早，一旦国际标准与其技术不符，其投入的大量资金必然化为乌有，因此他们不得不尽力争取成为国际标准。（2）各种现场总线开发组织都受到国际上一些处于垄断地位的跨国公司的支持，而他们开发的却是打破垄断、全面开放的现场总线，这本身就是一对矛盾。（3）IEC事多极化组织，其代表来自各个国家的一些大公司，根据IEC有关章程，统一的国际组织需要得到75%以上有投票资格国家的赞成。（4）统一的现场总线国际标准之所以难以制定，其技术原因在于使用一种技术方案满足不同用户千差
