2022年现场总线与控制网技术复习资料实用 .pdf

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1、现场总线与控制网技术复习资料一、填空题1物理层传送数据的单位是( 比特 )，数据链路层传送数据的单位是( 帧 )，传输层传送数据的单位是( 报文 )， 应用层传送数据的单位是( 报文 )。2OSI 参考模型中物理层的四个重要特性是（机械特性） 、 （ 电气特性） 、 （ 功能特性）和（规程特性） 。3 LonWorks 技术的核心是神经元芯片，主要包括 ( MC143150 ) 和 ( MC143120 ) 两大系列。4GSD 文件一般可分为（总规范）、 （与主站有关的规范）和（与从站有关的规范）三个部分。5 LonTalk 协议的网络地址有三层结构，分别为（ 域） 、 （子网） 和 （节点

2、）。6网络拓扑结构主要有( 星型拓扑 ) 、（树型拓扑）、( 环型拓扑 ) 、( 总线型拓扑结构 ) 等拓扑结构。7LON 总线中，对双绞线支持的3 类收发器是（直接驱动收发器）、 （EIA-485 收发器）和（变压器耦合收发器）。8PROFIBUS 系统由三类站点组成, 分别是 ( 1 类主站 ) 、(2 类主站 )和( 从站 )。9OSI 参考模型的通信功能划分为（ 7 ）个层次。10.被誉为通用控制网络的是（LonWorks ）总线技术。11PROFIBUS 总线中提供了( RS484 传输)、( IEC1158-2 传输 )和( 光纤传输)三种传输技术。12以现场总线为基础的企业网络系

3、统按功能可分为（ERP） 、 （MES ）和（ FCS）三层。13最常用的两种差错校正方法是（自动重传）和（前向差错纠错） 。14存储转发交换分为（报文存储转发交换）和（报文分组存储转发交换）两种。15LonTalk 协议提供了四种类型的报文服务，依次是（应答方式）、（请求 / 响应方式）、（非应答重发方式）和（非应答方式）。16. 通信电路的工作方式有（单工通信）、（半双工通信）和（全双工通信）三种。17CAN 总线中存在5 种错误类型， 分别是（位错误）、 （填充错误）、 （CRC 错误）、（格式错误）和（应答错误）。18PROFIBUS 总线存取协议方式包括主站间的（令牌传递方式）和主站

4、与从站间的（ 主从方式）。19LonWorks 控制网络主要包括（LonWorks 现场控制节点）、（通信介质）和（通信协议）三大部分。20CAN 总线中故障状态有3 种，分别是（活动出错）、 （认可出错） 和（总线关闭）。二、简答题1什么是现场总线？现场总线相对于DCS 具有哪些优越性？参考答案： IEC 对现场总线的定义：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、多节点数字通信的技术。现场总线相对于DCS 具有如下优越性：（1）现场总线实现全数字通信。（2）现场总线实现彻底的全分散式控制。（3）现场总线实现不同厂商产品互连、互操作。（4）现场总线增

5、强系统的可靠性、可维护性。（5）现场总线降低系统工程成本。2PROFIBUS 主站的实现方案有哪些？参考答案： PROFIBUS 主站的实现方案有：PLC做 PROFIBUS 的一类主站；PC+ 网卡做 PROFIBUS 的一类主站；自主开发PROFIBUS 的主站；名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 4 页 - - - - - - - - - PLC中插入（第三方的）PROFIBUS 通信模块。3简述 LonWorks 通信协议 LonTalk 的特点。答：

6、 LonTalk 协议具有如下特点：（1）发送的报文都是短数据（通常为几个到几十个字节）；（2）通信带宽不高（几Kbps 到 2Mbps）；（3）网络上的节点通常是低成本、低维护量的单片机；（4）支持多种通信介质和不同规模的网络；（5）支持可靠通信，包括防范未经授权使用系统；（6）支持混合介质和不同通信速度构成的网络；（7）允许节点间的任意连通；（8）提供对节点透明的接口；（9）为产品的互操作性提供有效机制，使不同制造商的产品共享标准物理量的信息。4.什么是总线冲突？什么是总线仲裁？参考答案：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相互混淆而遭破坏，这一现象称为“冲突”

7、。总线仲裁是指对总线冲突的处理过程，根据某种裁决规则来确定下一时刻具有总线占有权的设备。5 控制网络与上层网络的连接方式有哪些？答：一般有三种：一是采用专用网关；二是将现场总线网卡和以太网卡都置入工业PC的 PCI 插槽内，由PC内完成数据交换；三是将WEB 服务器直接置入PLC或现场控制设备内，借助WEB 服务器来完成数据交换。6CAN 的数据链路层中分哪两个子层？它们的主要功能是什么？答： CAN 的数据链路层中分逻辑链路控制子层LLC 和媒体访问控制子层MAC 。LLC子层的主要功能是：为数据传送和远程数据请求提供服务，确认由LLC子层接收的报文实际已接收，并为恢复管理和通知超载提供信息

8、。MAC 子层的主要功能是：传送规则，亦即控制帧结构、执行仲裁、错误检测、出错标定和故障界定。7. PROFIBUS 总线分为哪三个版本？各自的特点是什么？答：PROFIBUS 总线分为Profibus-PA 、Profibus-DP 和 Profibus-FMS三个版本。(1)Profibus-PA ：专门为过程自动化设计，标准的本质安全的传输技术，实现了 IEC1158-2 中规定的通信规程。 用于对安全性要求高的场合及由总线供电的站点。(2)Profibus-DP ：经过优化的高速、 廉价的通信连接，专为自动控制系统和设备级分散 I/O 之间通信设计，使用PROFIBUS-DP 模块可取

9、代价格昂贵的24V 或 020mA 并行信号。用于分布式控制系统的高速数据传输。(3)Profibus-FMS 解决车间级通用性通信任务，提供大量的通信服务，完成中等传输速度的循环和非循环通信任务，用于一般自动化控制。8CAN 报文帧划分哪4 种类型？答：CAN 报文帧划分为数据帧，远程帧，出错帧和超载帧。数据帧用于从发送器到接收器之间传送所携带的数据；远程帧用于请求其他节点为他发送具有规定标识符的数据帧；出错帧由检测出总线错误的节点发出，用于向总线通知出现了错误；超载帧由出现超载的接收器发出，用于在当前和后续的数据帧之间增加附加迟延，以推迟接收下一个数据帧。三、问答题1网络变量与显示报文的区

10、别是什么？答： 每一种类型的网络变量的数据长度都是固定的，任何一种类型的网络变量的长度不能超过31B；而显示报文恰恰相反，它的数据长度是可变的。相同的报文码在一个应用中可能只包含1B 的数据，而在另一个应用包含25B 的数据。在显示报文中，数据的最大长度为228B。因此，在数据量较大的应用中，使用显示报文比使用网络变量更有效。所谓显示报文是一个接结构变量，该结构分为输出显示报文、输入显示报文、响应输出报文和响应输入报文。在显示报文中提供对通信目的/源地址、优先级、认证等方式的直接操作。所有对显示报文的操作都是通过对运行库的调用来实现的。2简述 OSI 参考模型中各层的功能。参考答案：物理层：位

11、于网络模型的最低层，它通过传输介质将各站点连接起来，组成物理通路，以便数据流通过。数据链路层：作用是进行差错检测和流量控制，实现二进制数据流的传输。网络层：负责路由选择和拥塞控制，并使不同种网络实现互联。传输层：提供一个通道，实现点到点的可靠数据传输。会话层：为不同计算机上的用户建立会话关系，并管理数据的交换。表示层：实现不同数据格式的编码之间的转换，以及数据的压缩、加密、解密等。应用层：为端点用户提供服务，如文件传送、网络管理等、远程登录等。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - -

12、- 第 2 页，共 4 页 - - - - - - - - - 3画出神经元芯片内部三个CPU 的结构框图，并分析它们的作用及其相互之间的关系。答：神经元芯片内部三个CPU 的结构框图如下：处理器 1为介质访问控制处理器，它控制Lon Talk 七层协议中的第1 层物理层和第 2 层数据链路层，并可以驱动通信子系统的硬件来完成冲突避免算法。处理器1通过共享存储器中的网络缓冲区与处理器2通信。处理器2为网络处理器，它控制网络协议中的第3 层到第 6 层，可完成网络变量进程、编址、处理事项进程、报文鉴定、软件定时器、网络管理和路由寻址等功能。处理器2使用共享存储器中的网络缓冲区与处理器1通信， 使

13、用应用缓冲区与处理器3通信。 处理器 3为应用处理器，它实现网络协议中的第7 层应用层，执行用户代码和用户代码调用的操作系统来进行工作，大部分应用程序的编程语言为Neuron C。处理器 3使用共享存储器中的应用缓冲区与处理器2通信。4CSMA/CD 和 Token Bus 介质访问控制方法的主要特点是什么？答：（ 1）CSMA/CD 介质访问控制方法算法简单，易于实现。目前有多种VLSI 可以实现 CSMA/CD 方法，这对降低Ethernet 成本、扩大应用范围是非常有利的。（2）CSMA/CD 是一种用户访问总线时间不确定的随机竞争总线的方法，适用于办公自动化等对数据传输实时性要求不严格

14、的应用环境。（3） CSMA/CD 在网络通信负荷较低时表现出较好的吞吐率与延迟特性。但是，当网络通信负荷增大时，由于冲突增多，网络吞吐率下降、传输延迟增加，因此CSMA/CD 方法一般用于通信负荷较轻的应用环境中。确定型介质访问控制方法Token Bus 有以下几个主要的特点：（1）TokenBus 网中结点两次获得令牌之间的最大间隔时间是确定的，因而适用于对数据传输实时性要求较高的应用环境，如生产过程控制领域。（2）Token Bus 在网络通信负荷较重时表现出很好的吞吐率与较低的传输延迟，因而适用于通信负荷较重的应用环境。（3）Token Bus 不足之处在于它们都需要复杂的环维护功能，

15、实现较困难。5什么是 OSI 参考模型？各层的主要功能是什么？答：OSI 模型基于国际标准化组织ISO 的建议，各层使用国际标准化协议。可理解为当数据从一个站点到达另一个站点的工作分割成7 种不同的任务，而且这些任务都是按层次来管理。这一模型被称作ISO/ OSI 开放系统互联参考模型，因为它是关于如何把相互开放的系统连接起来的，所以常简称它为OSI 模型。物理层：位于网络模型的最低层，它通过传输介质将各站点连接起来，组成物理通路，以便数据流通过。数据链路层：作用是进行差错检测和流量控制，实现二进制数据流的传输。网络层：负责路由选择和拥塞控制，并使不同种网络实现互联。传输层：提供一个通道，实现

16、点到点的可靠数据传输。会话层：为不同计算机上的用户建立会话关系，并管理数据的交换。表示层：实现不同数据格式的编码之间的转换，以及数据的压缩、加密、解密等。应用层：为端点用户提供服务，如文件传送、网络管理等、远程登录等。6报文分组交换技术的分类哪两类？及各自特点是什么？答：报文分组交换技术在实际应用中又分为两类：数据报方式与虚电路方式。数据报方式的特点是：（1）同一报文的不同报文分组可以由不同的传输路径通过通信网络。（2） 同一报文的不同报文分组到达目的节点时可能出现乱序、重复和丢失现象。（3）每一个报文分组在传输过程中都必须带有目的地址和源地址。（4）数据报方式报文传输延迟较大，适用于突发性通

17、信，不适用于长报文、会话式通信。虚电路方式的特点是：（1）在每次报文发送之前，必须在发送方与接收方之间建立一条逻辑连接。（2） 一次通信中所有报文分组都从这条逻辑连接的虚电路上通过，因此报文分组不必带目的地址、源地址等辅助信息，报文分组到达目的节点不会出现丢失、重复和乱序的现象。（3）报文分组通过每个虚电路的节点时，节点需要做差错检测，而不需要做路径选择。（4）通信网络中每个节点可以和任何节点建立多条虚电路连接。7. 试将 TCP/IP 和 OSI 的体系结构进行比较，讨论其异同之处。答： OSI 和 TCP/IP 的相同点是二者均采用层次结构，而且都是按功能分层。OSI 和 TCP/IP 的

18、不同点有：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 4 页 - - - - - - - - - （1）TCP/IP 虽然也分层，但其层次之间的调用关系不像OSI 那样严格。在OSI 参考模型中，两个N 层实体之间的通信必须经过（N1）层。但TCP/IP 可以越级调用更低层提供的服务。这样做可以减少一些不必要的开销，提高了数据传输的效率。（2）TCP/IP 一开始就考虑到了异种网的互连问题，并将互连网协议作为TCP/IP 的重要组成部分。 而 ISO 只考虑到用一种统

19、一标准的公用数据网将各种不同的系统互连在一起，根本未想到异种网的存在，这是OSI/RM 的一大缺点。（3）TCP/IP 一开始就向用户同时提供可靠服务和不可靠服务，而 OSI 在开始时只考虑到向用户提供可靠服务。相对说来， TCP/IP 更侧重于考虑提高网络传输的效率，而 OSI 参考模型更侧重于考虑网络传输的可靠性（4）OSI 模型有 3 个主要明确概念：服务、接口、协议。而TCP/IP 参考模型最初没有明确区分这三者。这是OSI 模型最大的贡献。（5）通信方式上面，在网络层OSI 模型支持无连接和面向连接的方式，而TCP/IP 模型只支持无连接通信模式；在传输层 OSI 模式仅有面向有连接

20、的通信，而TCP/IP 模型支持两种通信方式，给用户选择机会。8简述 LonWorks 通信协议 LonTalk 的特点。答：LonTalk 协议具有如下特点：（1）发送的报文都是短数据（通常为几个到几十个字节）；（2）通信带宽不高（几Kbps 到 2Mbps）；（3）网络上的节点通常是低成本、低维护量的单片机；（4）支持多种通信介质和不同规模的网络；（5）支持可靠通信，包括防范未经授权使用系统；（6）支持混合介质和不同通信速度构成的网络；（7）允许节点间的任意连通；（8）提供对节点透明的接口；（9） 为产品的互操作性提供有效机制，使不同制造商的产品共享标准物理量的信息。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 4 页 - - - - - - - - -