现场总线复习课(北化).ppt

现场总线技术 复习课,一、传统DCS与FCS在现场布线方面有什么区别？,第一章现场总线技术概述,四、现场总线有哪些优点？ 1、节省硬件数量与投资 智能现场设备直接执行多参数测量、控制、报警、累计计算等功能， 减少了变送器的数量； 不需要DCS系统的信号调理、转换等功能单元、节省硬件投资，减少 控制室的占地面积。 2、节省安装费用 智现场总线系统在一对双绞线或一条电缆上通常可挂接多个设备，因此 连线简单，与传统连接方式相比，所需电缆、端子、槽盒、桥架的用量 大大减少； 当需要增加新的现场设备时，无需增设新的电缆，就近连接在原有电缆， 既节省了投资，也减少了设计、安装的工作量； 据有关典型实验工程的测算资料，可节约安装费用60%以上。,第一章现场总线技术概述,四、现场总线有哪些优点？ 3、节省维护开销 现场控制设备具有自诊断与简单故障处理的能力，可通过数字通信将 相关诊断维护信息发送往控制室，便于用户查询以便早期分析故障原因 并快速排除，缩短了维护停工时间； 系统结构简化，连线简单而减少了维护工作量。 4、用户具有系统集成主动权 用户 可以自由选择不同厂商所提供的设备来集成系统。不会为系统集成 中不兼容的协议、接口而一筹莫展； 系统集成过程中的主动权牢牢掌握在用户手中。,第一章现场总线技术概述,四、现场总线有哪些优点？ 5、提高了系统的准确性与可靠性 现场总线设备的智能化、数字化，与模拟信号相比，从根本 上提高了 测量与控制的精确度，减少了传送误差； 系统的结构简化，设备与连线减少，现场仪表内部功能加强， 减少了 信号的往返传输，提高了系统的工作可靠性； 设备标准化，功能模块化，使系统具有设计简单，易于重构 等优点。,第一章现场总线技术概述,一、传统DCS与FCS在现场布线方面有什么区别？ 二、什么是完整的现场总线定义？ 三、现场总线有哪些特点？ 四、现场总线有哪些优点？ 五、IEC制定的国际现场总线标准主要包括哪些现场总线？,第一章现场总线技术概述,二、可靠性指标的概念？信道带宽、介质带宽、信道容量和 信噪比的概念？信噪比对信道容量的影响？ 信噪比对信道容量的影响 1. 提高信噪比或增加信道带宽均可增加信道容量。 2.增加带宽也可以提高信道容量，但噪声功率N=Wn0(n0为噪声的单 边功率谱密度），随着W增大，N增大，会导致信噪比降低。 3.在信道容量一定时，带宽与信噪比之间可以相互弥补。即提高信 道带宽可使具有更低信噪比的信号得以通过，而传输信噪比比较 高的信号时，可适当放宽对信道带宽的要求。,第二章数据通信基础,Shannel计算公式：高斯噪声干扰信道的信道容量,C =,W log2 (1+,S N,),b/s,C表示信道容量，W表示信道带宽。,三、当传送一个字节数据11001010时，试画出HART和FF总 线的物理编码波形示意图？ HART物理信号编码波形示意图 采用Bell202标准；1200Hz代表“1”；2200Hz代表“0”。 FF总线的物理信号编码波形示意图 采用双向L曼彻斯特编码；下降沿代表“1”，上升沿代表“0”。,第二章数据通信基础,数据通信基础,2.传输差错的检测,CRC生成多项式G(x)：由协议规定国际标准中有：,CRC-12 :,G(x)=x12+x11+x3+x2+x+1,CRC-16 :,G(x)=x16+x15+x2+1,CRC-CCITT :,G(x)=x16+x12+x5+1,CRC-32 :,G(x)=x32+x26+x23+x22+x16+x12+x11+x10+x8+x7+x5+x4+x2+x+1,解：待校验数据为110011（6比特） 生成多项式为比特序列为：1101（4比特，k=3） 将待校验数据比特序列乘以23，则产生的乘积为110011000 将乘积用生成多项式比特序列去除，按模二算法应得到余数为：001 将余数比特序列加到乘积中:001+110011000=110011001 如果在数据传输中没有错误,那么接收端收到的带有CRC校验码的接收数据比特序列一定能被相同的多项式整除,如不能被整除则表明有错误。,例：待校验数据为110011。CRC多项式为 ，写 出循环冗余码的计算和校验过程。,一、画出通信系统的组成，并对系统各个组成部分功能进行 简单介绍。 二、可靠性指标的概念？信道带宽、介质带宽、信道容量和 信噪比的概念？信噪比对信道容量的影响？ 三、当传送一个字节数据11001010时，试画出HART和FF总 线的物理编码波形示意图？ 四、信号的传输模式有哪三种？他们各自的定义和特点是什 么？（基带、载波和宽带） 五、差错检测中常用的冗余校验方法有哪几种？并对每种方 法进行简单解释。 六、待校验数据为101011，CRC多项式为G(x)=x3+x2+1;写出 循环冗余码的计算和校验过程。（余数110） 七、最常用的差错校正方法有哪两种？,第二章数据通信基础,一、简述控制网络的主要特点？,第三章控制网络基础,控制网络属于一种特殊类型的计算机网络。控制网络技术与计算机网络技术有着千丝万缕的联系，也受到计算机网络，特别是互联网、局域网技术发展的影响，有些局域网技术可直接用于控制网络。但由于控制网络大多工作在生产现场，从节点的设备类型、传输信息的种类、网络所执行的任务、网络所处的工作环境等方面，控制网络都有别于各式计算机所构成的信息网络。 1. 控制网络的节点 2. 控制网络的任务与工作环境 3. 控制网络的实时性要求,二、总线访问控制技术可分为哪两大类？各自的代表性技术 是哪些？ 总线访问控制技术分为两大类：受控接入和随机接入。 受控接入,技术有轮询（Polling,分别叫轮叫轮询和传递轮询）。 令牌（令牌环和令牌总线）。 复用技术（时分复用，频分复用和波分复用）。 随机接入，技术有CSMA/CD。,第三章控制网络基础,六、OSI标准模型一共有哪几层？对比OSI模型，简述FF总线、 HART总线和EPA总线的通信模型？,第三章控制网络基础,7 6 5 4 3 2 1,OSI参考模型,用户层（程序）,现场总线信息规范子层FMS 现场总线访问子层FAS,物理层,数据链路层,用户层,通讯栈,物理层,FF总线模型,六、OSI标准模型一共有哪几层？对比OSI模型，简述FF总线、 HART总线和EPA总线的通信模型？,第三章控制网络基础,六、OSI标准模型一共有哪几层？对比OSI模型，简述FF总线、 HART总线和EPA总线的通信模型？,第三章控制网络基础,一、简述控制网络的主要特点？ 二、总线访问控制技术可分为哪两大类？各自的代表性技术 是哪些？ 三、CSMA/CD的发送数据工作过程？ 四、令牌环发送和接收数据的过程是什么？ 五、令牌总线中令牌丢失和令牌重复的处理方法？ 六、OSI标准模型一共有哪几层？对比OSI模型，简述FF总线、 HART总线和EPA总线的通信模型？ 七、解释现场总线协议的一致性测试目的和可互操作性的测试 目的。,第三章控制网络基础,一、HART协议最为突出的特点是什么？ 最突出的特点是：数字通讯与模拟信号420mA兼容，传输的信号 用调制后的正弦信号叠加在420mA的模拟信号上。 二、简要概述HART 协议的两种通信模式，HART协议的点对点模式和多点模式各自的地址范围是多少。 点对点模式时从设备的地址为0；多点模式时从设备地址范围为1-15 三、HART协议总线可挂接的仪表数量最多为多少？ 在非本安情况下，从设备最多可有15台。在本安情况下，由于线路 电流能量限制，从设备最多只能有4台。,第四章HART通信协议,HART通信协议,HART数据举例：一对HART数据,A 是主设备向现场智能设备发出的读过程变量的命令。,FF,FF,82,A6,06,BC,61,4E,01,00,B0,每个HART的数据格式下图所示,A,B 是现场设备收到信号A后将过程变量发向主设备。,FF,FF,86,A6,06,BC,61,4E,01,07,00,B,00,06,40,B0,00,00,45,一、HART协议最为突出的特点是什么？ 二、简要概述HART 协议的两种通信模式，HART协议的点 对点模式和多点模式各自的地址范围是多少。 三、HART协议总线可挂接的仪表数量最多为多少？ 四、HART协议的地址段有哪两种编址方式？ 五、画出HART协议数据帧的组成示意图，并对每个字段部分进 行解释说明。 六、 HART协议的应用层有哪三种命令？各自主要区别是什么？,第四章HART通信协议,七、现有一台HART主设备将1条命令发给了一台HART 变送器。数据帧格式如下： 问： 按意义，上述报文可分成哪几个组成部分？ 对组成报文的各个组成部分进行解释说明； 设备发出的是几号命令？ 计算校验字节CH应等于什么（十六进制表示）？,第四章HART通信协议,四、举出几种实时以太网的通信参考模型？,第五章 工业以太网,一、简述工业以太网的特色技术。 二、工业以太网通信非确定性的缓解措施 有哪几种？ 三、简述TCP/IP和UDP/IP的区别以及它们在工 业以太网通信中的作用。 四、举出几种实时以太网的通信参考模型？,第五章 工业以太网,第六章 EPA工业以太网协议,一、简述EPA协议标准。 二、EPA系统有哪些基本特征？ 三、什么是EPA系统的分布式自组织系统管理技术？ 四、简述EPA的三大关键技术及其解决的问题。 五、阐述EPA通信确定性的实现方法。 六、EPA测试系统包括哪些方面的测