FF现场总线习题答案

1 FF 总线的低速总线与高速总线的通信速率分别为多少 总线的低速总线与高速总线的通信速率分别为多少 答 FF 总线的低速总线 H1 的通信速率为 31 25Kb s 高速总线 HSE 的通信速率为 10M 100Mb s 2 本质安全的定义 本质安全的定义 答 本质安全是指通过设计等手段使生产设备或生产系统本身具有安全性 即使在误操 作或发生故障的情况下也不会造成事故的功能 具体包括失误 安全 误操作不会导致事 故发生或自动阻止误操作 故障 安全功能 设备 工艺发生故障时还能暂时正常工作或 自动转变安全状态 3 FF 适合哪种应用场合 适合哪种应用场合 答 基金会现场总线 FF 是为适用自动化系统 特别是过程自动化系统在功能 环境与 技术上的需要而专门设计的 适合在流程工业的生产现场工作 能适应本质安全防爆的要 求 还可通过通信总线为现场设备提供工作电源 4 画出画出 H1 协议数据构成与层次关系的简单示意图协议数据构成与层次关系的简单示意图 答 H1 协议数据构成与层次关系如图 用户应用 FMS 总线报文规范 FAS 总线访问子层 DLL 数据链路层 物理层 5 FF 存在哪几种通信关系 分别针对哪种应用 存在哪几种通信关系 分别针对哪种应用 答 VCR 类 型 客户 服务器型报告分发型发布 预定接收型 通信特点排队 一对一 非周期排队 一对多 非周期 缓冲 一对多 周期或 非周期 信息类型 初始设置参数或操作模 式 事件通告 趋势报导 刷新功能块的输入输出 数据 典型应用 设置给定值 改变模式 调整控制参数 上载 下 载 报警管理 访问显 示画面 远程诊断 向操作台通告报警状态 报告历史数据趋势 向 PID 控制功能块和操 作台发送测量值 6 H1 总线的终端器的组成 总线的终端器的组成 答 终端器 又称终端电阻 设置在网段的两端 用以消除高频信号在电缆末端可能产 生的回声 终端器由一个 100 欧的电阻和一个 1 F 的电容串联组成 终端器不应该集成在主机或现场仪表中 终端器可作为独立的设备 也可以和其他辅 助设备合成在一体 如主机一侧的终端器可集成在配电系统中 现场一侧的终端器可集成 在接线盒中 7 描述描述 H1 总线的供电方式 画出其线路电压波形图 总线的供电方式 画出其线路电压波形图 答 H1 为现场设备提供两种供电方式 总线供电与非总线单独供电 总线供电设备直 接从总线上获取工作能源 非总线单独供电方式的现场设备 其工作电源直接来自外部电 源 而不是取自总线 在总线供电的场合 总线上既要传送数字信号 又要支持由总线为 现场设备供电 按 31 25Kb s 的技术规范 携带协议信息的数字信号以 31 25KHz 的频率 峰峰电压为 0 75V 至 1V 的幅值加载到 9 至 32V 的直流供电电压上 其电压曲线如图所示 8 H1 现场总线采用屏蔽双绞线的最大传输长度是多少 分支长度上限为多少 拓扑结构有现场总线采用屏蔽双绞线的最大传输长度是多少 分支长度上限为多少 拓扑结构有 哪几种 哪几种 答 H1 现场总线采用屏蔽双绞线的最大传输长度是 1900m 分支长度为 120m 拓扑结构有点对点连接 总线型 菊花链型 树形 9 写出链路活动调度器的五种基本功能写出链路活动调度器的五种基本功能 答 1 向设备发送强制数据 CD 按照链路活动调度器内保留的调度表 向网络上的设 备发送 CD 基金会现场总线规定 调度表内只保存要发送 CD DLPDU 的请求 其余功能函 数都分散在各通信实体内部 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 为它们提供发送非 周期数据的机会 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 4 定期对总线段发布数据链路时间和调度时间 5 监视设备对传递令牌 PT 的响应 当这些设备既不能随着 PT 顺序进人使用 也不能 将令牌返还 就从活动表中去掉这些设备 10 一个总线段上能有多个链路主设备吗 能有多个链路活动调度器吗 一个总线段上能有多个链路主设备吗 能有多个链路活动调度器吗 答 一个纵线段上可以连接多个链路主设备 但一个总线段上某个时刻只能有一个链路 主设备成为链路活动调度器 LAS 没有成为 LAS 的链路主设备起着后备 LAS 的作用 因此 可以说一个总线段上只能有一个链路活动调度器 11 H1 上是如何做到网段上的多个设备时间同步的 上是如何做到网段上的多个设备时间同步的 答 网络时间用于通信报文调度 由执行链路活动调度 LAS 发布 LAS 是本地链路的 时间主管 它周期性地广播一个时间发布帧 TD 以便所有的设备都准确地具有相同的数 据链路时间 LAS 具有一个时间同步计时器 当时间同步计时器满时 LAS 便以广播方式 发送时间发布帧 TD 发送 TD 之后 它再重新启动时间同步计时器 总线上预定的周期性通信和用户应用中的预订功能块执行都是根据所得到的 TD 时间 进行工作的 因此这种链路时间同步是非常重要的 LAS 提供精确的控制时序 发布链路 调度的绝对开始时间 所有预定的周期性通信 非周期性通信和其他应用进程的执行时间 都以其对链路调度绝对开始时间的偏移量来计算 由 LAS 转交形成对这种网络时间发布的 冗余 网络上各节点根据 LAS 所发布的网络时间实行时间同步 12 H1 系统管理的功能块调度如何实现的 系统管理的功能块调度如何实现的 答 HI 网段的每个设备中都有系统管理实体 该实体由用户应用和系统管理内核 system management kernel SMK 组成 SMK 代理的功能块调度功能 运用存储于 SMIB 中的功能块调度 告知用户应用它们该执行的功能块 或其他可调度的应用任务 这种调 度按被称为宏周期的功能块重复执行 宏周期起点被指定为链路调度时间 所规定的功能 块起始时间是相对于宏循环起点的时间偏移量 通过这条信息和当前的链路调度时间 LS time SMK 就能决定何时向用户应用发出执行功能块的命令 功能块调度必须与链路活动 调度器中使用的调度相协调 允许功能块的执行与输入输出数据的传送同步 13 基本系统的组态信息是如何置入系统管理信息库中的 基本系统的组态信息是如何置入系统管理信息库中的 答 采用专门的系统组态设备 如手持编程器 通过标准的现场总线接口 把系统信 息置入到系统管理信息库 组态可以离线进行 也可以在网络上在线进行 14 系统管理内核为设备的网络操作提供了哪些服务 系统管理内核为设备的网络操作提供了哪些服务 答 访问系统管理信息库 设备地址分配 设备识别 应用时钟发布 定位服务 功 能块调度 15 描述组态的定义及其作用 描述组态的定义及其作用 答 定义 组态的概念最早来自英文 configurction 含义是使用软件工具对计算机及 软件的各种资源进行配置 达到使计算机或软件按照预先设置 自动执行特定任务 满足 使用者要求的目的 作用 组态软件的使用者是自动化工程设计人员 组态软件的主要目的是使使用者在 生成适合自己需要的应用系统时不需要修改软件程序的源代码 组态软件主要解决的问题 如何与采集 控制设备间进行数据交换 使来自设备的数据与计算机图形両面上的各元素 关联起来 处理数据报警及系统报警 存储历史数据并支持历史数据的査询 各类报表的 生成和打印输出 为使用者提供灵活 多变的组态工具 可以适应不同应用领域的需求等 16 H1 的设备标识有哪几种 的设备标识有哪几种 答 H1 的设备标识有三种 1 设备 ID 这是设备制造商为设备指定的序列号 如 003453ACME39483847 2 用户为标识设备在系统中的作用而设定的设备位号 TAG 如 TT 101 3 设备在网络上唯一的网络地址 如 35 17 描述现场设备获得地址的过程 描述现场设备获得地址的过程 答 为了避免与运行设备的冲突 现场设备以被动方式加入到网络 选择一个数据链 路层缺省地址 等待链路活动调度器将它送入网络 然后此设备等待一个组态主设备或用 于离线组态的临时设备给它的 SMK 分配一个数据链路层节点地址 获得分配到的地址后 SMK 通过接口将此地址提供给数据链路层管理实体 DLME DLME 得到的这一地址 也 就成为数据链路实体使用的节点地址 18 功能块处于哪一层 设计功能块的目的是用于完成什么功能 功能块处于哪一层 设计功能块的目的是用于完成什么功能 答 功能块位于 FF 通信模型的最高层 用户层 功能块应用进程作为用户层的重 要组成部分 用于完成 FF 网络中的自动化系统功能 19 列举列举 7 种种 FF 的基本标准功能块 的基本标准功能块 答 FF 总线的基本标准功能块 功能块名称功能块符号 模拟量输入AI 模拟量输出AO 偏置 增益BG 控制选择CS 离散输入DI 离散输出DO 手动装载ML 比例微分PD 比例积分微分PID 比率系数RA 20 功能块对象字典的作用 功能块对象字典的作用 答 作为信息指南 从网络上可以看到的所有参数在对象字典 OD 中都必须有一个登 记项 用户要把一个块放置到现场设备中 就必须把这个块的所有参数登记在 OD 中 21 简述设备描述的概念 如何实现设备描述 简述设备描述的概念 如何实现设备描述 答 设备描述 DD Device Descriptions 是 FF 为实现设备间的可互操作而提供的 关键技术和重要工具 设备描述为主机系统提供了一种自动识别和作用现场设备的方式 设备描述是设备功能的一种表示 每台设备都有特定的设备描述 它描述了其资源和功能 块功能 设备描述可从供应商或现场总线基金会得到 设备描述装载到主机就像打印机驱 动程序装载到 PC 机一样 设备描述 DD 由设备描述语言 DDL 实现 这是一种独立于制造商的设备功能方法 这种 为设备提供可互操作性的设备描述由两个部分组成 一部分是由基金会提供的 它包括由 DDL 描述的一组标准块及参数定义 一部分是制造商提供的 它包括由 DDL 描述的设备功 能的特殊部分 这两部分结合在一起 完整地推述了设备的特性 22 列举基金会现场总线规定的列举基金会现场总线规定的 DDL 的基本结构中的的基本结构中的 5 种 种 答 块 Blocks 它描述一个快的外部特性 变量 Variables 记录 Records 数组 Arrays 分别描述设备包含的数 据 菜单 Meanus 编辑显示 Edit Displays 提供人机界面支持方法 描述主 机如何提供数据 单位关系 Unit Relations 刷新关系 Refresh Relations 及整体写入关系 Write As One Relations 描述变量 记录 数组间的相互关系 变量表 Variable Lists 23 写出写出 DD 开发的大致步骤 开发的大致步骤 答 1 首先采用标准程序语言即设备描述语言 DDL 编写设备描述的源程序 开发者 用 DDL 语言描述其设备 写成 DD 源文件 源文件描述标准的 用户组定义的以及设备专 用的块及参数的定义 DD 源文件包含了设备所有可访问信息的应用说明 2 采用 DD 源文件编译器 DD Tokenizer 对源文件进行编译 生成 DD 目标文件 编 译器也可对源文件进行差错检查 编译生成的二进制格式的目标文件为机器可读格式 可 在网络上传送 现场总线基金会为所有标准的功能块提供设备描述 DD 设备生产商一般 也要参照标准 DD 准备另一个附加 DD 供应商可以为自己的产品增加特殊作用与特性 如他们自己产品的量程 诊断程序等 并把对这些增加的特色所做的描述 写入到附加 DD 中 3 开发或配置 DD 库 开发好 DD 源文件 进行编译后 应提交基金会进行互可操作 性实验 通过后 由基金会进行设备注册 颁发 FF 标志 并将该设备的 DD 目标文件 加入到 FF 的 DD 库中 分发给用户 这样 所有的现场总线系统用户就可直接使用该设 备了 现场总线基金会为标准 DD 制作了 CD ROM 并向用户提供这些光盘 制造商可以为 用户提供他们的附加 DD 4 开发或配置设备描述任务 在主机一侧 采用称为设备描述服务 DDS 的库函数来 读取设备描述 由主机系统把 FF 提供的 DDS 作为解释工具 对 DD 目标文件信息进行解 释 实现设备的可互操作性 要把一个新设备加到现场总线上 只需简单地通过连线把设 备接到总线上 并把标准 DD 和对这个新设备进行描述的附加 DD 装入控制系统或主机 新设备就可以与系统协同工作了 24 画出画出 H1 网段的构成图 网段的构成图 答 答 25 画出画出 H1 的本安网段的构成图 的本安网段的构成图 答 H1 的本安网段 这种安全栅将向危险区送入的电影限制在一定的范围内 例如 11V 网段的连接应保证每个现场设备从总线上得到大于 9V 的工作电压 另外还有一种 单独供电时隔离型安全栅 26 什么情况下 什么情况下 H1 总线上的节点分支长度能够达到总线上的节点分支长度能够达到 90 米及以上 米及以上 答 设备总数在 13 14 及以下且每个分支连接 1 个设备 节点分支长度能够达到 90 米 及以上 设备总数在 1 12 且每个分支连接 2 个设备 节点分支长度能够达到 90 米 27 在在 H1 网段中连续使用网段中连续使用 3 个中继器的情况下 网段的连接长度可以达到多少米 各种设个中继器的情况下 网段的连接长度可以达到多少米 各种设 备的个数可以达到多少个 备的个数可以达到多少个 答 网段的连接长度可以达到 3 1 1900 7600 米 各种设备的个数可以达到 32 3 1 3 125 个 PC FD FD 防爆区 安全栅 19V 9V 电源 T T 28 如果需要混合使用如果需要混合使用 900m 的的 A 型和型和 150m 的的 C 型电缆 可以吗 为什么 型电缆 可以吗 为什么 答 由题知 Lx 900m Xmax 1900m Ly 150m Ymax 400m 因此 Lx Xmax Ly Ymax 0 85 1 因此 可以这样混合使用 29 描述一个由描述一个由 AI PID AO 组成的单回路控制系统的功能块应用进程的启动过程 组成的单回路控制系统的功能块应用进程的启动过程 AI 模拟量输入 PID 比例积分微分控制器 模拟量输出 执行周期 0 功能块应用进程在组态后的功能块模式和参数情况 这时 三个功能块 的实际模式都是 OS 模式 不能起到控制作用 执行周期 1 AI 功能块将实际模式从 OS 切换为 Man 并且输出参