profibus习题及答案

1.查阅数据，比较现场总线、现场总线和现场总线的实际应用，包括应用领域、特点和趋势？答：CAN总线可以提高系统的可靠性、实时性和灵活性。世界各大汽车制造商都使用CAN总线作为数据通信系统。目前，CAN总线已经发展成为汽车电子系统的主流总线，是目前为数不多的国际标准现场总线之一。目前，其技术相对成熟，控制芯片已经商业化。主要主流芯片制造商，如恩智浦、TI、意大利、Atmel等。集成了一个或多个CAN总线控制器，从而形成了一定的价格优势。由于其高性能、高可靠性和独特的设计，在现代分布式测控技术领域得到越来越广泛的应用，并在铁路、交通、自动控制、仪器仪表、航空导航、机械工业等领域逐步扩大了市场范围。基金会现场总线FF是一个国际协会，拥有100多个成员单位，包括Foxboro、Yokogawa Electric、ABB、Siemens以及世界上其他主要过程控制供应商和最终用户。FF物理介质支持双绞线、光缆和无线传输。该协议符合IEC61158-2标准。其物理介质的传输信号采用曼彻斯特编码。由于世界上的大型仪器公司和用户都参与了现场总线，现场总线开发的现场总线产品在品种和性能上都能满足控制要求，选择范围广，使用方便，价格合理。FF可以实现产品的互操作性和互换性。功能块相对完整，用户联网和使用相对方便。用户有空间开发具有独特功能的功能块。考虑到完善性，产品开发、测试和推广的力度较大，产品的可靠性和实用性较高。FF总线以其固有的安全性、易集成性、易开发性和完善的网络协议，被广泛应用于工业自动化和过程自动化领域，尤其是仪器仪表领域。在过程自动化领域，FF总线占据了市场份额，并将继续占据巨大优势。现场总线由三部分组成，即现场总线信息规范、分布式外围设备和过程自动化。其中，PROFIBUS -DP专用于自动控制系统与分布式I/0设备层之间的通信。PROFIBUS-PA是专为过程自动化而设计的。它可以在同一个公共总线上连接传感器和执行器，甚至在本质安全的区域。根据IEC1158-2国际标准，PROFIBS -PA使用两条线作为总线电源和数据通信。PROFIBUS-FMS用于解决车间级的常见通信任务。FMS提供强大的通信服务来完成中等传输速度的循环和非循环通信任务。现场总线技术投入使用需要很长时间，因此其渗透范围相对较广，并且简化了现场总线标准的第三层到第七层。这种结构保证了快速有效的数据传输，具有较强的适应性。同时，它有稳定的标准，支持和世界上许多制造商的应用，并拥有世界上最多的供应商。目前，市场份额在欧洲居首位，PROFIBUS产品的市场份额正以每年25%的速度增长。现场总线是我国第一个获得国家标准GB/T 10308.3-2001的总线。目前，国内市场份额最高。可以预见，未来几年它仍将发挥主导作用，有望成为世界上推广速度最快、用户数量最多、应用范围最广、发展前景最广阔的现场总线。2.比较RS485和RS232协议回答：RS232:(1)接口的信号电平值较高，容易损坏接口电路的芯片，由于与TTL电平不兼容，需要一个电平转换电路连接TTL电路。(2)传输速率相对较低。在异步传输中，波特率是20Kbps。(3)接口使用信号线和信号返回线形成共模传输模式。这种共模传输容易产生共模干扰，因此抗噪声干扰能力较弱。(4)传输距离有限。最大传输的标准值(1)逻辑“1”由两条线之间的电压差表示为(2-6)伏；逻辑“0”表示两条线路之间的电压差为-(2-6)伏。接口信号电平低于RS-232-C，不易损坏接口电路的芯片，电平与TTL电平兼容，可以方便地与TTL电路连接。(2)RS-485的最高数据传输速率为10兆位/秒(3)RS-485接口是平衡驱动器和差分接收器的结合，增强了抗共模干扰能力，即良好的抗噪声干扰能力。(4)RS-485接口的标准最大传输距离为4000英尺，实际可达3000米。此外，RS-232-C接口只允许连接总线上的一个收发器，即单站能力。RS-485接口允许多达128个收发器连接在总线上。也就是说，它具有多站功能，因此用户可以使用单个RS-485接口轻松建立设备网络。3.为什么有些书描述了Profibus中数据字段的数据长度是244而不是246？答：在Profibus中，数据字段的最大长度是246字节，但是由于前两个字节是DSAP和SSAP，它们被用作扩展地址，用户可以使用的用户数据部分最多是244字节。4.主从结构中的控制器局域网、现场总线和总线技术的形式是什么？答：CAN总线上的节点没有主节点和从节点。FF总线上可以有多个链路主设备和多个基本设备，但同一网段上只有一个LAS。劳工会计制度根据预定的时间表控制公共汽车。只有获得LAS许可的设备才能在总线上传输数据。Profibus总线可以有多个主站和多个从站。主站通过令牌环获得对总线的控制，并根据轮询表与从站通信。5.描述PROFIBUS中一级主站和二级主站的功能答：一级主站的功能是控制几个从站，完成总线通信控制和管理。二级主站的功能是管理一级主站的配置数据和诊断数据，也可以完成一级主站的通信任务。用于完成各站点的数据读写、系统配置、监控和故障诊断。6.PROFIBUS包含哪三个子集，它针对哪一个应用？回答：包括profibus-dp、profibus-pa、profibus-fms。现场总线用于现场层的高速数据传输。在这一级，中央处理器(如可编程逻辑控制器、个人计算机)与分布式现场设备(输入/输出、驱动器、阀门等)进行通信。)通过高速串行线路。Profibus-PA适用于Profibus过程自动化。功率放大器将自动化系统和过程控制系统与压力、温度和液位变送器等现场设备连接起来，可用于替代4-20mA模拟技术。Profibus-FMS旨在解决车间监控级的通信任务，并提供大量的通信服务。可编程控制器(如可编程控制器、个人电脑等。)需要比现场层更大的数据传输量来以中等传输速度完成循环和非循环通信服务，但是通信的实时性要求低于现场层。7.为什么现场总线网络上的设备数量是126而不是127？答：Profibus地址字段中的低7位表示实际地址，范围从0到127，其中127位保留为广播地址，而地址126是初始化期间默认的现场设备地址。在Profibus系统投入运行之前，必须事先为每个站点分配一个特定的地址。这样，在实际运行中，一个网段最多只能有126个站点(0125个)。8.描述Profibus协议的令牌传递方法。答：Profibus属于令牌总线网络。Profibus在主线上设置一些高智能节点(如PLC)作为主站，低智能节点(如仪表和执行器)作为从站。组成逻辑令牌环的节点只包含主站。在主站获得令牌后，它轮询其管辖下的从站，然后将获得的数据传输到下游主站。这就是它与众不同的地方。这显然比所有节点加入逻辑环的方法更可靠。Profibus令牌是真正的令牌。作为一种特殊的数据帧，PROFIBUS令牌在总线上的逻辑环上按照站点地址的升序在主要站点之间循环。一个Profibus系统可以有多个网段，但整个系统中只有一个令牌。接收令牌的主站有权控制总线，并可以启动与从站的通信和数据交换，从站是从站的“下属”。从站只能假装成一个“哑”终端，被动地等待主站联系。这种主从通信是根据主站中预先定义的“轮询”表依次进行的。当主站持有令牌的时间达到上限，或者“轮询”表中的所有任务都被处理时，令牌被传递到下一个主站。9.Profibus-PA网段和Profibus -DP网段如何互连？答：有两种方法可以实现DP/PA网络互联。一种是使用分段耦合器，它可以双向转换RS-485和MBP信号电平。从上层网络协议的角度来看，网段耦合器是“透明的”，另一种是使用一个链接器，它有自己固有的自适应双端网络接口和智能控制器、内置的缓存器、编码器和解码器，并且可以将MBP网段的每个PA设备“映射”到RS-485网段中的每个DP从站。链接器通常是“不透明的”。10.在PROFIBUS网络中，一台主机可以与多少台主机通信，一台从机可以与多少台主机通信？答：如果是周期性通信：从站只能与从站主站通信。如果通信是非周期性的；从机可以与从机主机和多个二级主机通信。11.简要描述Profibus协议中DP-V0、DP-V1和DP-V2的内容。答：DP V0:规定了定期数据交换所需的基本通信功能，提供了Profibus数据链路层DDL的基本技术描述，以及特定通道的现场诊断、模块诊断和诊断功能。V1:包括根据过程自动化要求增加的功能，特别适用于非周期性数据通信，如参数分配、操作、智能现场设备的可视化和报警处理(类似于循环用户数据通信)以及更复杂类型的数据传输。V1动力定位系统有三种额外的报警类型，状态报警、刷新报警和制造商专用报警。V2动力：包括根据驱动技术要求增加的其他功能，如同步从机模式、运动控制中实现时钟同步的数据传输、从机到从机通信、驱动设置的标准化配置等。12.Profibus-DP协议信号传输编码方法？答：信号传输的编码方法是NRZ(不归零)编码。13.GSD文件的作用是什么？答：GSD文件称为电子设备数据文件，是生产从站(主站)制造商按照统一格式建立的电子文件。它以文本文件的形式记录从站的各种属性，并将其与站设备一起提供给客户。从某种意义上说，GSD是一个从站设备的电子手册。主站制造商提供初始化和配置工具软件。建立系统时，首先从本手册中读取各从站的GSD文件，提取各站设备的数据参数，在主站上形成参数数据库。这些参数对于完成正常数据交换的周期性通信是必不可少的。14.绘制现场总线连接器的内阻接线图15.描述了Profibus现场总线中从站之间的通信机制答：在V2 Profibus-DP中，扩展了从站之间的直接数据交换功能，因此数据可以在两个或多个从站之间直接传输，而无需从主站传输。两种类型的从属服务器，发布服务器和订阅服务器，在V2数据中心的DxB中定义。发布者是指测量数据信息等的发送者，通常由传感器从站承担。接收器通常由执行器从站承担，根据之前的数据接收并执行控制功能。在一个Profibus系统中可以有多个发布和订阅。发布也可以同时作为子站，也就是说，两者都可以在从站上实现。事实上，从站的发布或订阅是由其上的应用程序决定的。对于整个控制系统，数据的输入功能是发布，数据输出16.简要描述通常实现工业控制设备的Profibus通信方案。答：工业控制设备实现Profibus通信一般有三种方案。方案1。使用单片机Profibus是一个完全开放的国际标准。任何制造商和个人都可以根据该标准设计自己的软件和硬件实现。原则上，只要微处理器配备有内部或外部串行通信接口(UART)，就可以在其上实现Profibus通信协议。也就是说，使用Profibus模型中的服务访问点，通过完整的单片机软件编程和相应的外围硬件接口来控制Profibus-DP的状态机。采用单片机的软件方案仅适用于与系统通信速率低于500kbps的场合。该方案的优点是该站的硬件设计非常灵活，可以根据用户的需求完全实现一个特定的小体积硬件平台。方案2。使用专用专用集成电路芯片专用集成电路芯片继承了Profibus令牌传递协议，负责处理与通信相关的状态机控制，将数据封装成指定格式的帧，从总线截取帧，管理令牌环等。所有与总线通信相关的任务都在专用集成电路上完成。使用专用集成电路后，用户的开发工作可以集中在控制外围设备的应用层，而专用集成电路芯片则完全负责通信协议的底层控制。目前，利用专用通信芯片开发Profibus总线已经成为主流。常用的芯片有西门子提供的LSPM2和德国合友讯公司提供的netX。这种方式的开发主要涉及协议栈开发或授权，这取决于开发的强度。场景3。使用界面模板开发为了方便一些终端用户的快速开发需求，可以使用具有丰富输入输出接口功能的接口模板和Profibus通信接口进行开发。接口模板分为两种类型：主接口模板和从接口模板。主接口模板可以将作为主设备的第三方设备连接到Profibus系统，从站也可以。目前，市场上有很多接口模块，包括康索的PIC-Profibus模块和Anybus模块，西门子的IM180-184模块等。17.基于西门子PLC的一类主站和基于PC网卡的一类主站的配置软件名称？答：基于西门子PLC的一级主站的组态软件是STEP 7，基于PC机网卡的一级主站的组态软件是COM PROFIBUS和SIMATIC NET。18.PROFIBUS-PA协议每一位的传输时间是多少？答：每个比特的传输时间是32us。19.当传统的动力定位/动力定位耦合器连接网段时，动力定位端对网络速度有什么要求？答：传统的耦合器耦合器只能将MBP网段连接到低速的RS-485网段。例如，动力定位系统网段一侧的速度要求为45.45千字节/秒或93.75千字节/秒20.链接器后面分配给PA网