现场总线技术期中考试复习要点

1、现场总线技术期中考试复习要点一、现场总线技术基本概念部分什么是现场总线、常用现场总线的名称、工业控制系统发展过程中典型的控制系统及结构特点、现场总线的技术特点与结构特点、企业管理层与现场总线控制系统的关系与网络体系结构。相关作业的内容。1. 什么是现场总线：现场总线是应用在生产现场、在微机化测量控制设备之间实现双向串行多节点数字通信的系统，也被称为开放式、数字化、多点通信的底层控制网络。2. 常用现场总线的名称：基金会现场总线（FF），Lonworks， profibus，can，hart。3. 工业控制系统发展过程中典型的控制系统及结构特点：l 基地式气动仪表控制系统：各测控点形成自封闭状态

2、，无法与外界沟通信息，操作人员只能通过生产现场的巡视，了解生产的过程。l 集中式数字控制系统：用一台计算机取代控制室的几乎所有的仪表盘，可靠性还较差，一旦计算机出现某种故障，就会造成所有控制回路瘫痪、生产停产的严重局面。l DCS分布式控制系统：集中与分散相结合，不同厂家的设备不能互连在一起，难以实现互换与互操作，组成更大范围信息共享的网络系统存在很多困难。l 新型现场总线控制系统：遵守同一协议规范，新型全分布式结构，把控制功能彻底下放到现场，依靠现场智能设备本身便可实现基本控制功能。4. 现场总线的技术特点与结构特点：l 结构特点：1. 分散控制，全分布。2. 相互数字通信l 技术特点：1.

3、 系统的开放性（统一协议） 2. 互可操作性与互用性 3. 现场设备的智能化与功能自治性 4. 系统结构的高度分散性 5. 对现场环境的适应性 n 企业管理层与现场总线控制系统的关系：以现场总线为基础的企业信息系统，企业网络中的信息是多层次的，要把多层次的信息互联成网络，实现信息的沟通汇集与数据分享，则需要结合现场总线控制系统。n 企业管理层与现场总线控制系统的网络体系结构：二、MODBUS协议与应用部分功能码16的定义、根据产品说明书写出MODBUS报文、对给出的主站或从站报文分析其中的意义。相关作业的内容。三、CAN总线概念部分 CAN总线的应用领域、RS232、RS485与CAN总线的区

4、别、CAN总线有哪些帧、数据帧与远程帧的组成与区别。CAN总线仲裁的特点、数据帧中各场的作用、位填充与作用、CAN标准报文的构成及各部分的作用。相关作业内容。1. 其应用范围目前已不再局限于汽车行业，而向过程工业、机械工业、纺织机械、农用机械、机器人、数控机床、医疗器械及传感器等领域发展。2. CAN总线的帧：数据帧，请求帧，出错帧，超载帧。数据帧由7个不同的位场组成，即帧起始、仲裁场、控制场、数据场、CRC场、应答场和帧结束。数据场长度可为0。远程帧则包括帧起始、仲裁场、控制场、数据场、CRC场、应答场和帧结束。l 帧起始由一个显位构成l 仲裁场由标识符和远程发送请求位(RTR)组成。l 控

5、制场包括数据长度码和两个保留位，这两个保留位必须发送显性位，但接收器认可显位与隐位的全部组合。数据长度码DLC指出数据场的字节数目。数据长度码为4位，在控制场中被发送。l 数据场由数据帧中被发送的数据组成，它可包括08个字节，每个字节8位。首先发送的是最高有效位。l CRC场包括CRC序列，后随CRC界定符。CRC界定符，它只包括一个隐位。l 应答场(ACK)为两位，包括应答间隙和应答界定符。在应答场中，发送器送出两个隐位。一个正确地接收到有效报文的接收器，在应答间隙，将此信息通过发送一个显位报告给发送器。所有接收到匹配CRC序列的站，通过在应答间隙内把显位写入发送器的隐位来报告，应答界定符是

6、应答场的第二位，并且必须是隐位l 帧结束：每个数据帧和远程帧均由7个隐位组成的标志序列界定。数据帧与远程帧的区别：远程帧比数据帧少一个数据场，远程帧的RTR为1即隐位。远程帧的DLC是独立的，对应于数据帧的DLC3. 仲裁场的特点：当总线开放时，任何单元均可开始发送报文，若同时有两个或更多的单元开始发送，总线访问冲突运用逐位仲裁规则，借助标识符ID解决。这种仲裁规则可以使信息和时间均无损失。若具有相同标识符的一个数据帧和一个远程帧同时发送，数据帧优先于远程帧。仲裁期间，每一个发送器都对发送位电平与总线上检测到的电平进行比较，若相同则该单元可继续发送。当发送一个“隐性”电平 ( recessiv

7、e level )，而在总线上检测为“显性”电平 (dominant level)时，该单元退出仲裁，并不再传送后续位。4. 位填充的作用：当发送器在发送的位流中检测到5位连续的相同数值时，将自动地在实际发送的位流中插入一个补码位。（连续六个相同的表示出错）。协议的位填充机制除实现仲裁场、控制场、数据场和序列的数据的透明性外，还增加了从“隐性位”到“显性位”跳变的机会，也就是增多重同步的数量，提高同步质量。5. 标准报文构成及作用：头两个字节为信息部分，其前十一位为标识符，标识符中的前八位用作接收判断，接收节点可依此判断是否接收这个报文。然后是一位RTR位（为0时表示为数据帧，为1时表示为请求

8、帧），最后是四位的DLC（数据长度位，即所发数据的实际长度，单位：字节），其余八个字节是数据部分，存有实际要发的数据。6. 应答场的作用：应答场(ACK)为两位，包括应答间隙和应答界定符，在应答场中，发送器送出两个隐位。一个正确地接收到有效报文的接收器，在应答间隙，将此信息通过发送一个显位报告给发送器。所有接收到匹配CRC序列的站，通过在应答间隙内把显位写入发送器的隐位来报告。即判断接收器是否成功接受到一个正确报文。7. 硬同步，重同步，重同步跳转宽度：硬同步只在总线空闲时通过一个下降沿（帧起始）来完成，此时不管有没有相位误差，所有节点的位时间重新开始。强迫引起硬同步的跳变沿位于重新开始的位时

9、间的同步段之内。重同步: 在消息帧的随后位中，每当有从“隐性位”到“显性位”的跳变，并且该跳变落在了同步段之外，就会引起一次重同步。重同步机制可以根据跳变沿增长或者缩短位时间以调整采样点的位置，保证正确采样重同步跳转宽度：它定义了重同步时为偿相位误差位时间中相位缓冲段或者相位缓冲段被增长或缩短的最大基本时间单元数（时间份额）。8. 一个时间份额被划分为哪几个部分：同步段，传播段，相位缓冲段1，相位缓冲段2。9. 终端负载电阻的作用：终端电阻的作用是使阻抗连续，消除反射，提高数据通信的抗干扰性及可靠性10. RS232，RS485与CAN的区别： RS232，RS485：RS232C采用所谓单端

10、驱动、单端接收的单端双极性电路标准，即当信号传输线上的是5V以下电平信号时为逻辑“1”，5V以上电平信号时为逻辑“0”；且仅用一条线路传输一种信号。对于多条信号线来讲，它们的地线是公共的，这种共地传输方式，抗干扰能力很差。RS422A标准规定了差分平衡的电气接口，它采用平衡驱动和差分接收的方法，从根本上消除了信号地线。RS422A能在长距离、高速率下传输数据，差分平衡结构可以从地线的干扰中分离出有效信号，一般不受地电位的波动和共模电磁干扰。四、CAN总线实验部分实验设备构成与作用、各iCAN功能模块是编号名称与作用、各功能模块的具体参数（通道数、位数、电压电流等）、实验中连接的设备。VC程序中

11、主要变量的定义、主站库的名称与作用、各函数的作用及函数中各参数的意义。相关实验内容。1. 实验设备构成与作用：iCAN实验目标箱：8个指示灯、8个按钮、4个继电器、1个温湿度传感器、1个直流电机及驱动器。2. 各Ican功能模块： iCAN5502热电阻模块通道0，出厂设定为三线制连接pt100铂电阻500A、B端接500电阻，可得到： 210V电压。对应： 湿度0100%RH， 温度050。 电阻两端的电压接入4017A/D模块的输入端。500电阻VC程序：从iCAN主站函数库的iCANLibLib目录中，拷贝VC头文件及库文件到所建工程目录下，包括有1个kerneldlls文件夹和ControlCAN.dll、