现场总线与控制网技术复习资料

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）。2. OSI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。4. GSD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）。6. 网络拓扑结构主要有（星型

2、拓扑）、（树型拓扑）、（环型拓扑）、（总线型拓 扑结构）等拓扑结构。7. LON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）。8. PROFIBU繇统由三类站点组成，分别是（1类主站）、（2类主站）和（从站）。9. OSI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。11. PROFIBUS总线中提供了（ RS484传输 卜（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统按功能可分为（ERP）、（MES）和（FCS）13. 最常用的两种差

3、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。15. LonTalk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。17. CAN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）。18. PROFIBU电线存取协议方式包括主站间的（令牌传递方式）和主站与从站间的（主从方式）。19. LonWorks控制网络主要包括（LonWorks

4、现场控制节点）、（通信介质）和（通 信协议）三大部分。20. CAN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）现场总线增强系统的可靠性、可维护性。（5）现场总线降低系统工程成本。2 . PROFIBUSfe

5、站的实现方案有哪些？ 参考答案：PROFIBU驻站的实现方案有： PLC做PROFIBUS勺一类主站；PC轲卡做PROFIBUS勺一类主站；自主开发PROFIBUS勺主站；PLC中插入(第三方的)PROFIBUS1信模块。3 .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至ij 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

6、；(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”。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 WEBJ艮务器直接置入 PLC或现场 控制设备内，借助 WEB

7、!艮务器来完成数据交换。6. CAN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。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：PROF旧US&线分为 Profibus-PA、ProRbus-DP 和 Profibus-FMS 三个版本。(1)Profibus-PA :专门

8、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模块可取代价格昂贵的 24V或0 20mA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。8. CAN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

9、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

10、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

11、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。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

12、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。4. CSMA/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

13、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) Token Bus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

14、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，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

15、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。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

16、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/I

17、P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的不同点有：(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层实体之间的通彳t必须经过(N-1)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；在传车层OSI模式仅有面向有连接的通信，而 TC