2009～2010第一学期《现场总线技术》试卷A和试卷B答案

1、中国矿业大学20092010年度第一学期现场总线技术试卷(A)答案（答题时间：100分钟）班级_ 姓名_ 班级序号_ 题目一二三四五六总分分数10102015369100得分阅卷人一、填空题（每空1分，共10分）1.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 。2.光纤分为单模和多模两种类型，其传输原理都是基于光的 全反射 。3. 工业自动化网络控制系统不单单是一个完成数据传输的通信系统，还是一个借 借助网络完成控制功能的自控系统 。4.在Profibus中，SFC14用于_数据解包 _，而SFC15用于_数据打包_。5.基金会现场总线按各部分在物理设备中要完成

2、的功能，分为三大部分，即通信实体、 系统管理内核 和 功能块应用进程 。6.基金会现场总线的拓扑结构比较灵活，通常包括点到点型、带分支的总线状、 菊花链状 和树状 。7.对于西门子工业以太网交换机，OSM ITP62-LD中的ITP表示 OSM上有ITP电缆接口 。二、判断题(每题1分，共10分)( F )1.CP342-5可以同时作为主站和从站。( F )2.Powerlink的工作模式分为开放模式、保护模式和限制模式，3中模式之间可以方便的切换。( T )3.ISO-on-TCP提供了S5兼容通信协议，通过组态来传输数据和变量长度。( T )4.CGI是一段运行在Web服务器上的程序，可以

3、是可执行文件，也可以是脚本文件。( F )5. 通常安全栅装在安全区，如果装在危险区，一定不要安装在带有防火密封的防火型外壳里。( T )6.现场总线之所以具有较高的测控性能，一是得益于仪表的智能化，二是得益于设备的通信化。( F )7. CSMA/CD在发送之前要先侦听线路有无数据在发送，以后在数据发送过程中就不需要判断有无冲突存在了。( F )8.在对本质安全设备和安全栅进行认证时，不需要对电压、电流、功率这些实体参数做出说明。( F )9.同轴电缆按阻抗可以分为两种，50欧姆的同轴电缆也成为宽带同轴电缆。( T )10.EtherNet/IP提供“隐式”和“显式”方式对网络设备中的数据进

4、行访问和控制。三、选择题（每题2分，共20分）1.CSMA/CD的通信原理可以归结为四句话，下列哪个选项正确（ C ）A.发前先侦听、边发边检测、空闲即发送、冲突时退避B.发前先侦听、边发边检测、冲突时退避、空闲即发送C.发前先侦听、空闲即发送、边发边检测、冲突时退避D.发前先侦听、冲突时退避、空闲即发送、边发边检测2. 工业控制自动化主要包括三个层次，下列哪个不是（ B ）A基础自动化B.应用自动化C管理自动化D.过程自动化3.系统测试技术是基金会现场总线的主要技术之一，下列哪个选项不是测试技术（ D ）A.一致性与互可操作性测试技术B.总线监听分析技术C.系统的功能和性能测试技术D.系统的

5、易用性与友好性测试技术4.西门子公司的提供了众多的网络服务，下列那种不是( B )A标准通信B.PP/OG通信CS7通信D.S5兼容通信5.FF数据链路层能够识别三种设备类型，下列那种不是( C )A.基本设备B.网桥C.供电设备D.链路主设备6.现场总线电缆分为A、B、C、D等类型，哪一种类型是符合IEC/ISA物理层一致测试的首选电缆（ A ）AA型B. B型C. C型D. D型7. FF的电源类型有三种，下列那种不是( A )A.134型B.133型C.132型D.131型8.现场总线控制系统的组态图有三种，以下哪种不是（ D ）A.现场总线型B.方框圆圈型C.圆圈方框型D.混合型9.在

6、下列选项所列出的工业以太网中，哪一种是对FF-H1的高速网段解决方案，与H1现场总线整合构成信息集成开放的体系结构（ B ）A.EPAB.HSEC.ProfinetD.Modbus/TCP10.功能接收输入并执行其算法以产生输出，它有三种执行方式，以下哪种不是（ C ）A.受调度的执行方式B.链式执行方式C.并行执行方式D.制造商特定的执行方式四、名词解释（每题3分，共15分）1.现场总线答：现场总线是连接智能现场设备和自动化系统(1.5)的数字式、双向传输、多分支结构的通信网络(1.5)。 2.本质安全技术答:本质安全技术是指保证电气设备在易燃、易爆环境下安全使用的一种技术(1)，它的基本思

7、路是限制在上述危险场所中工作的电气设备中的能量(1)，使得在任何故障的状态下所产生的电火花都足以引爆危险场所中的易燃、易爆物质(1)。3.虚拟现场设备答：虚拟现场设备是网络中可以看到的网络管理代理(1)，或者说是由FMS看到的网络管理代理(1)，它运用FMS服务，似的NMA可以穿越网络进行访问(1)。4.功能块联锁答：一个已经链接的输出参数值和状态一起被传递到接收模块的输入参数，并告知该数值是否用于控制(2)，也可以作为反馈告知输出是否没有移动最终控制单元等(1)。5.集散控制系统答：采用了标准化、模块化和系列化的设计，由过程控制级、控制管理级和生产管理级组成(1)，以通信网络为纽带，对数据进

8、行集中显示，而操作管理和控制相对分散(1)，是一种配置灵活、组态方便、具有高可靠性的控制系统(1)。五、简答题（每题6分，共36分）1.请简述现场总线技术的特点开放性：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。(2分)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。(2分)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分)适应性：专为恶劣环境而设计的，对现场环境具有很强的适应性。(1分)2.请阐述链路活动调度器应具有的基本功能。(1)向设备发送强

9、制数据CD。调度表内只保存要发送CD的请求，其余功能函数都分散在各调度实体之间。(1.5分) (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。(1.5分) (3)为新入网的设备探测未被采用过的地址。当为新设备找好地址后，把它们加入到活动表中。(1分) (4)定期对总线段发布数据链路时间和调度时间。(1分) (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，也不能将令牌返还时，就从活动表中去掉这些设备。(1分) 3.Profibus由三部分组成，其技术特点有哪些？答对一条给1分，任意答对6条给全分6分。(1)信号线可用设备电源线。(2)每条总线区段可连接32个设

10、备，不同区段用中继器连接。(3)传输速率可在9.6kB/S12MB/S间选择。(4)传输介质可以用金属双绞线或光纤。(5)提供通用的功能模块管理规范。(6)在一定范围内可实现相互操作。(7)提供系统通信管理软件。(8)提供244字节报文格式，提供通信接口的故障安全模式4.Powerlink基于时间片的分时调度方式怎样工作的？管理节点对Powerlink 网络统一调度。所有控制节点在管理节点上登记组态,得到允许后才能发送数据,从根本上避免了数据冲突。(3分)管理节点负责为各个节点之间数据通信分配时间信道,对于实时数据,信道时间较窄,可以精确管理；对于标准以太网数据包,首先拆成小包(长度可以设置,

11、典型值为256 字节)，然后纳入相应信道进行管理,因而数据也是确定性的。(3分)5.网络管理是FF非常重要的一项功能，它主要负责哪些工作？(1)下载虚拟通信关系表VCRL或表中某个单一条目；(2分)(2)对通信栈组态；(1分)(3)下载链路活动调度表LAS；(1分)(4)运行性能监视；(1分)(5)差错判断监视。(1分)6.现场总线通信模型有哪些主要特点？(1)对OSI参考模型进行简化，通常只采用OSI模型的第1层和第2层及最高层应用层。目的简化通信模型结构，缩短通信开销，降低成本及提高实时性能。(1.5分)(2)各种类型现场总线并存，并在各自的应用领域获得良好应用效果。(1.5分)(3)采用

12、相应的补充方法实现被删除的OSI各层功能。(1.5分)(4)通信数据的信息量较小，因此，相对其他通信网络来说，通信模型相对简单，结构更紧凑，实时性更好，通信速率更快，成本更低。(1.5分)六、应用题（9分）某企业想要建设工业以太网，如果利用S5兼容通信中的TCP方式，请选择相应的软硬件为其进行硬件组态。根据步骤酌情给分答（只给出了梗概，学生需要阐述）：选择的硬件包括： （1）CPU （2）CP 343-1 IT/CP 343-1 （3）PC（带网卡） 软件为STEP 7。步骤：(1)创建项目后，插入相应的硬件；(2)对313C-2DP组态，设置相应的参数；(3)插入CP343-1，新建以太网，

13、设定其地址和掩码；(4)配置网络参数。中国矿业大学20092010年度第一学期现场总线技术试卷(B)答案（答题时间：100分钟）班级_ 姓名_ 班级序号_ 题目一二三四五六总分分数10102015369100得分阅卷人一、填空题（每空1分，共10分）1.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 。2.光纤分为单模和多模两种类型，其传输原理都是基于光的 全反射 。3.对于西门子工业以太网交换机，OSM ITP62-LD中的LD表示 长距离 4.在用STEP7进行硬件组态过程中，组态主站时应该在“Operating Mode”中的“DP Master”， 而在组态

14、从站时应该激活 DP Slave 。5.双绞线可以分成两种类型，即 屏蔽双绞线 和 无屏蔽双绞线 。6.系统管理内核采用两个协议进行通信，即 SMKP 和 FMS 。7.FF的网络管理主要由网络管理者、 网络管理代理 和 网络管理信息库 。二、判断题(每题1分，共10分)( T )1.FF网段上连接的现场设备有两种，一种是总线供电式，另一种是单独供电式。( F )2.Powerlink的工作模式分为开放模式、保护模式和限制模式，3种模式之间可以方便的切换。( F )3.S7通信集成在每一个SIMATIC S7/M7系统中，但是在C7系统中没有。( T )4.Profibus从站不仅可以是ET2

15、00系列的远程I/O站，还可以是一些智能从站。( F )5.异步传输是将若干个字符组合起来一起进行传输，这些组合起来的字符被称为数据帧。( T )6. 现场总线之所以具有较高的测控性能，一是得益于仪表的智能化，二是得益于设备的通信化。( T )7.CP342-5是S7-300系列的Profibus通信模块，可以用于没有集成Profibus通信端口的CPU。 ( F )8.在对本质安全设备和安全栅进行认证时，不需要对电压、电流、功率这些实体参数做出说明。( T )9.EPA是用于工业测量与控制系统的以太网技术，是中国第一个被国际认可和接收的工业自动化领域的标准。( T )10.CSMA/CD网络

16、中，各工作站处于平等地位，不需要集中控制，不提供优先级控制。三、选择题（每题2分，共20分）1.工业控制自动化主要包括三个层次，下列哪个不是（ B ）A基础自动化B.应用自动化C管理自动化D.过程自动化2.下列哪一个选项不是现场总线（ A ）AProfiNetB.CANC. HARTD.FF3.FF的模块有功能块、转换块和资源块三种，哪一种模块代表了现场设备的本地硬件对象及其相关运行参数，描述了设备的特性( A )A. 功能块B.转换块C. 资源块D.都不是4.下列哪个选项不是FF的连接件和接口设备（ C ）A链路设备B.中继器C路由器D.终端器5.西门子公司的提供了众多的网络服务，下列那种不

17、是( B )A标准通信B.PP/OG通信CS7通信D.S5兼容通信6.下列哪个选项是关于令牌总线的标准( D )A.IEEE802.11B.IEEE802.3B.IEEE802.5D.IEEE802.47.FF数据链路层能够识别三种设备类型，下列那种不是( C )A.基本设备B.网桥C.供电设备D.链路主设备8.FF的电源类型有三种，下列那种不是( A )A.134型B.133型C.132型D.131型9.信号的传输方式可以有多种方式，下列那种是只允许向某一个方向传输的方式( D )A.半双工B.混合双工C.全双工D.单工10.在同轴电缆中，细览与网卡的连接需要一种名为BNC系列的连接器，下列

18、那种不是（ B ）A.BNC缆线连接器B.BNC端子C.BNC端接器D.BNC T型头四、名词解释（每题3分，共15分）1控制网络答：将多个分散在生产现场，具有数字通信能力的测量控制仪表作为网络节点(1)，采用公开、规范的通信协议，以现场总线作为通信连接的纽带(1)，把现场控制设备连接成为可以相互沟通信息，共同完成自控任务的网络系统与控制系统(1)。2工业以太网答：所谓工业以太网，一般来讲是指技术上与商用以太网(即IEEE 802.3标准)兼容，但在产品设计时，在材质的选用、产品的强度、适用性以及实时性、可互操作性、可靠性、抗干扰性和本质安全等方面能满足工业现场需要的一种以太网。3本质安全技术

19、答:本质安全技术是指保证电气设备在易燃、易爆环境下安全使用的一种技术，它的基本思路是限制在上述危险场所中工作的电气设备中的能量，使得在任何故障的状态下所产生的电火花都足以引爆危险场所中的易燃、易爆物质。4.链路活动调度器总线通信中的链路活动调度，数据的接收发送，活动状态的探测、响应，以及总线上各设备间的链路时间同步，都是通过数据链路层来实现。每个总线网段上有一个媒体嗯控制中心，称为链路活动调度器LAS。5. 计算机网络答：用通信手段将空间上分散的、具有独立处理能力的多台计算机系统互连起来，按照某种网络协议进行数据通信，以进行信息交换、实现资源共享和协同工作的计算机系统的集合。五、简答题（每题6

20、分，共36分）1.请简述现场总线控制系统体系结构的特点。基础性：现场总线是企业强有力的控制和通信的基础设施。(1分)灵活性：现场总线使控制系统的设计、建设、维护、重组和扩容更加灵活简便。(1分)易用性：简化了设计施工，方便了修理维护，也降低了系统投入的门槛，大大提高了可靠性和灵活性。(1分)分散性：现场总线已构成一种新的全分散性控制系统的体系结构，具有高度的分散性。(1分)经济性：简化了控制系统的体系结构，节约了硬件设备和连接电缆，并将各种安装和维护费用降至最低。(1分)2.基金会现场总线的通信模型包括哪些层次，各自的作用是什么？分为4层，从下至上分别为物理层、数据链路层、应用层、用户层。(1

21、分)物理层规定了信号如何发送(1分)；数据链路层规定如何在设备间共享网络和调度通信(1分)；应用层则规定了在设备间交换数据、命令、事件信息以及请求应答中的信息格式(1分)。用户层则用于组成用户所需要的应用程序，如规定标准的功能块、设备管理，实现网络管理、系统管理等(1分)。 3.工业以太网络有哪些特点？(1)工业生产现场环境的高温、潮湿、空气污浊以及腐蚀性气体的存在，要求工业级的产品具有气候环境适应性，并要求耐腐蚀、防尘和防水。(2)工业生产现场的粉尘、易燃易爆和有毒性气体的存在，需要采取防爆措施保证安全生产。(3)工业生产现场的振动、电磁干扰大，工业控制网络必须具有机械环境适应性（如耐振动、耐冲击）、电磁环境适应性或电磁兼容性等。(4)工业网络器件的供电，通常是采用柜内低压直流电源标准，大多的工业环境中控制柜内所需电源为低压24V直流。(5)采用标准导轨安装，安装方便，适用于工业环境安装的要求。工业网络器件要能方便地安装在工业现场控制柜内，并容易更换。4.请简述ProfiNet的通信协议模型提供三个类型的通信通道：标准通信通道和两类实时通信通道。标准通道是使用TCP/IP协议的非实时通信通道, 应用层使用通用的IT应用层协议，主要用于设备参数化组态和读取诊断数据；实时通道RT是软实时SR方案,主要用