现场总线总结

总线根本概念局部1、现场总线的概念P1：现场总线是一种应用于生产现场，在现场设备之间、现场设备与掌握装置之间实行双向、串行、多节点数字通信的技术。25P2：》基地式气动仪表掌握系统》电动单元组合式模拟仪表掌握系统》集中式数字掌握系统》集散掌握系统DCS》现场总线掌握系统FCS3、现场总线分类P3：(目前现场总线产品主要是低速总线产品，应用于运行速率较低的领域，对网络的性能要求不是很高。高速现场总线主要应用于掌握网内的互连，连接掌握计算机、PLC等智能程度较高、处理速传感器总线和设备总线统称为现场总线;按通信帧的长短，把数据传输总线分为：传感器总线，设备总线和现场总线；ASICAN总线，设备总线，字节级数据总线；ControlNet，PROFIBUS，FoundationFieldbus4、现场总线的技术特点P8:1。系统的开放性2。可操作性与互用性3。现场设备的智能化与功能自治性4。通信的实时性和确定性105。对现场环境的适应性5、现场总线的优势与劣势P9：优势：1.节约硬件数量与投资；2.节约安装费用；3。节约维护开销；3.用户具有高度的系统集成主动权；4。提高了系统的准确性与牢靠性劣势全都等，都会破坏传统掌握系统原本具有确实定性，是的掌握系统的分析和综合变得更简单，使掌握系统的性能受到负面影响。6、总线操作、总线仲裁概念P15总线操作：总线上数据发送者与承受者之间的连接—〉数据传送—>脱开这一操作序列成为一发送与接收过程，或者数据的读写操作过程,称为数据传送.而脱开则指完成一次或屡次总线操作后,断开发送者与承受者之间的连接关系，放弃对总线的占有权.总线仲裁：由于总线是多个设备之间信号传输的公共路径,当有一个以上设备企图同时占用总线时就可能会发生冲突。总线仲裁指对总线冲突的处理过程，依据某种裁决规章来确定下一个时刻具有总线占有权的设备。某一时刻只允许一个设备占用总线，等到他完成总线操作，释放总线占有权后,才允许其他设备占用总线。7、信道容量香农公式P24：信道容量的香农计算公式C=W＊log〔1+S/〕〔以2为底的对数W：信道带宽 ；S/N:信噪比》提高带宽或信噪比能增加信道容量；》在信道容量肯定时，带宽与信噪比之间可以相互弥补。信道容量随信噪比的提高增加了很多;由于噪声功率N=Wn0〔n0为噪声的单边功率谱密度)，因而随着带宽W的增大，噪声功率N也会增大.所以增加带宽W并不能无限制地使信道容量增大。数据的传输速率应当在信道容量容许的范围之内–考虑到噪声环境。8、模拟数据编码P25:承受模拟信号的不同幅度、不同频率、不同相位来表达数据的0，1状态的，称为摸拟数据编码；用凹凸电平的矩形脉冲信号来表达数据的0、1状态的,称为数字数据编码。通过编码将数据转换成适合于传输的物理信号.〔编码指将数据转变为信号的一系列规章〕模拟数据编码承受模拟信号来表达数据的0，1状态。信号的幅度、频率、相位是描述模拟信号的参数:幅值键控(ASKAmplitude-SheftKeying)又称键控调幅频移键控(FSKFrequency-SheftKeying〕又称键控调频相移键控〔PSKPhase—SheftKeying)又称键控调相9、数据传输方式分类P26-29：1。按数据流的组织方式分：并行通信,串行通信.2。按信息同时传输的方向分:单工通信，半双工通信，全双工通信。按传输信号的频率范围分:基带传输，宽带传输。按通信的同步方式分：同步通信，异步通信。串行传输具有易于实现,在长距离连接中牢靠性高等优点，适合远距离的数据通信；并行传输典型应用:计算机的串口与并口；基带传输在根本不转变数据信号频率的状况带信号，即根本按数据基波的原样传传输过程对信号不承受调制措施。属于被广泛承受的数据传输方式.载波传输发送设备要产生某个频率的信号作为载波来承载数据信；按幅值键控,频移键控、相移键控等不同调制方式转变波信号的幅值、频率、相位，形成承载了数据的调制信；发送承载了数据的载波信号，即载波传输。载波传输中传输的调制信号与数据基波的差异较大。同步传输用于：•一块电路板元器件之间传送数据；•短距离数据通信,如连接电缆在30～40cm甚至更短；同步传输适合高速传输；长距离数据通讯时同步传输的代价较高，简洁受到噪声的干扰‘10、传输过失的检测方法P30—31：检错仅识别错误的消灭，不判别哪一位或哪些位消灭了错误；*常用检错方法：冗余：如对每个字符都传输两次。假设没有能够连续两次收到一样的字符,就意味着发生了一个传输错误.回送:*将接收到的信号回送给发送者＊如在操作人员手工键盘输入的应用场合，接收端把收到的每一个字符都回送给操作人员让操作人员来确认字符是否被正确输入。如通过回送觉察了传输错误则重传。奇偶校验：•在每个字符或字节中添加奇偶校验位，使得一个字符或字节中1的总个数总是奇数，为奇校验；•添加奇偶校验位，使得一个字符或字节中1的总个数总是偶数，为偶校验;•奇偶校验应用简洁，但可能漏掉大量错误;求和校验：•在发送端对传输数据求和,将校验和附在数据之后一并发送;接收端也对收到的数据求和,假设求得的校验与接收到校验和有差异,就推断通信出错；循环冗余校验ＣＲＣCyclicRedundancyCod：依据要发送数据的位序列形成一个多项式ｆx，ｆ〕的各项系数为数据序列的01状态;用预先商定的生成多项式G(x〕去除ｆ(x〕，求得一个余数多项式R〔x);将余数多项式加到数据多项式之后发送；接收端用同样的生成多项式〕去除接收数据多项式x，得到计算余数多项式；假设计算余数多项式与接收余数多项式一样，则表示传输无过失;假设计算余数多项式不等于接收余数多项式，则表示传输有过失。CRC99。95%的错误与前几种方法相比，其计算量大;11、前向过失订正的冗余位推断P34：前向过失订正在接收端检测和订正过失，无需恳求重发;将一些额外的位依据某种方式进展编码，参加到通信支，也增加了计算量.海明〔R。W.Hamming〕码常用于前向过失订正。海明码的编码规章发送端:依据要传输的数据单元的长度，确定冗余位的个数；确定各冗余位在数据单元中的位置；计算出各冗余校验位的值排列成包含冗余校验位的数据序列，按此序列发送接收端:–将按计算结果排列出的数据序列与接收到的数据序列比较是哪一位出错,并将出错位取反，以订正该错误。12、掌握网络与计算机网络的异同P38网络节点–计算机网络：计算机、工作站、打印机、显示终端–掌握网络：除了以上设备之外，还有PLC、数字调整器、开关、马达、变送器、阀门、按钮等。为CPU、单片机或其它专用芯片的设备，或功能简洁的非智能设备；工作环境–计算机网络：办公室–掌握网络：工业生产现场，酷暑严寒、粉尘、电磁干扰、震惊、易燃易爆环境〔本质安全)，总线供电的需求；任务计算机网络：传输文件、图象、话音等。很多状况下有人参与。掌握网络：传输工业数据(图象)，担当自动测控任务。很多状况下要求自动完成。〔特点实时性；牢靠性的要求高；数据帧包含的字节数少〕13、曼切斯特编码和差分曼切斯特编码P25：曼彻斯特编码规章:把时间划分为等间隔的小段。。每个比特时间又被分为两半前半段所传信号是该时间段比特值的反码后半段传送的是该比特值本身.从高电平跳变到低电平表示0，从低电平跳变到高电平表示1。特点：其波形中间点总有一次信号电平的变化，因而具有使网络上各节点保持时钟同步的内在时钟信息信号本身携带有同步信息,无需另外传送同步信号。差分码101差分码按初始状态为高电平或低电平，有相位截然相反两种波形;差分曼彻斯特编码1既具有差分码的特点,又具有曼彻斯特编码的特点。14、掌握网络的实时性要求P41：测控任务的网络系统〕掌握网络应当满足对掌握的实时性要求：如准确定时刷变量数据，生产工艺要求分布节点间的动作应满足肯定的时序要求，如由PLC掌握的一个掌握的一个生产装置不同部件的动作时序与时限，而且它们的动作通常需要严格互锁。15、掌握网络的网络拓扑构造P42-43：网络的拓扑构造:指网络中节点的互联形式;环形、星形、总线形和树形；16、载波监听多路访问/冲突检测的工作原理P47：》网络上的任何节点都没有预定的通信时间，随机向网络发起通信；》为避开冲突,每个节点在发送信息之前，都要侦听传输线上是否有信息在发送,这就是载波监听；17、几种典型掌握网络的通信模型P55T上只给出了第一张图片的内容：P55现场总线局部CANCAN：1。CAN网络上的节点不分主从〔任一节点均可在任意时刻主动地向网络上其他节点发送信息，通信方式敏捷)；2。CAN承受非破坏性的总线仲裁技术(载波监听多路访问、逐位仲裁；先听再讲;当多个节点同时向总线发送信息时，优先级较低的节点会主动地退动身送,而最高优先级的节点可不受影响地连续传输数据，从而节约了总线冲突的仲裁时间；CAN网络上的节点具有不同的优先级可满足对实时性的不同要求高优先级的数据可在134微秒内得到传输34。CAN的直接通信距离 最远可达10km(速率5kbps以下通信速率最高可达1Mbps(此时通信距离最长为；CAN总线上的节点数打算于总线驱动电路，一般为可达110个；6。报文标识符 –CAN2.0A为2032种CAN2。0B扩展帧的报文标识符几乎不受限制；7.CAN为短帧构造，传输时间短,受干扰概率低；8。N节点具有良好的检错功能，出错率低〔节点中均有错误检测、标定和自检力量。发送自检、循环冗余校验、位填充、报文格式检查等.〕CAN节点在错误严峻的状况下具有自动关闭输出功能，以使总线上其他节点的操作不受影响。CAN的通信介质可为双绞线、同轴电缆或光纤,选择敏捷。11。CAN其睡眠状态可借助总线激活或者系统的内部条件被唤醒.〕技术标准：》CAN2.0ACAN2。0B1991CANCAN2。0A只有标准帧一种帧格式;CAN2。0B包括标准帧与扩展帧两种；标准帧与扩展帧的区分主要在仲裁场与掌握场 –标准帧具有11位标识符 –扩展帧具有29位标识符；CAN报文帧的类型：4种不同类型的帧：数据帧、远程帧、出错帧、超载帧;CAN82C200;CANSJA10002、CANLIN》低本钱、单总线实现方式；》单主多从的时间触发通信概念；》基于通用UART/SCI硬件接口的芯片；》从节点的自我同步机制,无需晶振》数据校验机制;3、应用于车载网络的主要网络协议：、PROFIBUSProfiBus主要有三局部组成，包括：1．由现场总线报文——ProfiBus—FMS分布式外围设备-—ProfiBus-DP过程掌握自动化—-ProfiBus-PAPROFIBUSPROFIBUS：PROFIBUSDP用于设备级分散I/O9。6Kbps—12Mbps–》PROFIBUSPAIEC61158—2通信规程,传输速率为31。25K,适用于有总线供电、本质安全要求的应用场合；–》PROFIBUSFMS用于车间级的数据通信，可供给通信量大的相关效劳;DP略去了第3到71层供给RS4852层承受主从分时轮询协议，完成总线访问和数据传输。用户层规定可以调用的应用功能,说明不同DP设备的行为.FMS定义了1，2，7层.1、2层使用和DP一样的传输技术和统一的总线协议。第7层为现场报FMS.PA1层承受IEC1158标准.曼彻斯特编码,总线供电，本质安全.与DP网段通过耦合器相联.PROFIBUS传输技术：供给三种不同的物理层选择:S：用于P和〔对称传输，称；C2：用于〔；光纤：用于DPFMS；PROFIBUS总线访问方式：多主令牌环，主从通信；混合总线访问协议：主站间的规律令牌环主从站间的主从协议主站:主站在一个限定时间内(TokenHoldTime〕对总线有掌握权从站：从站只是响应一个主站的恳求，它们对总线没有掌握权5、掌握网络中，本质安全和总线供电的根本概念:总线供电：网络传输介质在用于传输数字信号的同时,还为网络节点设备传递工作电源者，被称之为网络供电。本质安全:本质安全是指将送往易燃易爆危急场合的能量,掌握在引起火花所需能量的限度之内,从根本上防止在危急场合产生电火花而使系统安全得到保障.、工业以太网的根本概念、应用分类、TCP/IP分层模型:工业以太网是一般以太网技术在掌握网络延长的产物,是工业应用环境下信息网络与掌握网络的结合体;工业以太网的应用分类：1.作为工业环境中的计算机网络；2。作为其他现场总线网段的上层〔高速〕网络;3。基于一般以太网技术的掌握网络；-E网到底,在实时性要求不严格的场合用作掌握网络4。基于实时以太网技术的掌握网络；7、以太网技术在工控领域应用受限的缘由：1。CSMA/CD的媒体访问掌握方式不能满足一些掌握场合的实时性要求;接插件、集线器、交换机等是为办公应用设计的，不适应工业现场恶劣环境的要求；抗电磁干扰力量;本质安全；5。总线供电；8、以太网技术为适应工业应用环境的解决方案：》可安装在DIN导轨上的导轨式收发器、集线器、交换机系列；》工业级接插件 –特别封装的工业以太网接插件;承受DB-9构造的接插件;》冗余电源供电9、以太网技术针对通信实时性的解决方案：–》利用以太网现有的技术优势,扬长避短;–》开发实时以太网技术,如研制实时以太网通信接口芯片NetSilicon等；扬长避短的措施:》利用通信速率高的优势；》实行掌握网络负荷的措施；》承受全双工交换技术；掌握网络局部1、LonWork双绞线、光纤、红外线和电力线;2、神经元芯片有几个处理器，分别有何用途；3、LonWorks;8按功能划分，包括：LonWorks节点、LonWorks路由器、LonWorksInternet连接设备、LonWorks收发器、LonTalk协议、LonWorks网络和节点开发工具、LNS网络工具、LonWorks网络治理工具.4、LonWorks网络现场掌握节点主要包含哪些局部；应用CPU、I/O处理单元、通信处理器、收发器和电源。5、LonWorks路由器特点由器就连接在这两个信道上。路由器对网络的规律操作是完全透亮的，但是他们并不肯定传输全部的包。LonWorks路由器能支持从简洁到简单的网络连接，这些网络可以小到几个节点，大到上万个节点.功能：》扩展通道容量；》连接不同的介质或波特率;》提高LonWorks网络牢靠性；》全面提高网络性能.6、LonWorks1。网络变量是在应用程序中被定义的变量,可以是整型、字符型或构造等类型，但不能是指针类型。2.节点数据可以通过网络变量进展共享,一个节点输出的网络变量的更，而全部与之相连的其他节点的输入网络变量也相应的更。3。网络变量的传送是通过Lontalk协议来完成的,对用户来说是透亮的，应用程序开发者不必关心网络变量传送的目的地址、打包拆包、报文缓冲区、恳求、响应、重发等低级网络操作，因此网络变量大大简化了开发和安装分布系统的过程.4。一个节点最多可以定义62个网络变量〔对于数组型网络变量包含数组中每个单元。5。网络变量还可以依据Lontalk协议定义为认证方式、优先级等方式;还可以定义为同步方式,他能保证网络变量的全部更都被转送。282〕LonTalk协议特点：》发送的报文都是很短的数据；》通信带宽不高；》网络上的节点往往都是低本钱、低维护费用的单片机；》多节点，多通信介质；》牢靠性高；》实时性高。神经元芯片的特点：》神经元至少包括2KBRAMLonTalk协议应用缓冲区和网络缓冲区.对于数据区不多的程序可以直接使用该区，无需另外扩展存储器；》不仅具有强大的通信功能，而且集采集掌握于一体;》神经元芯片可以支持多种通信介质；8、ControlNetP33510、Interbus•物理层承受RS-485串行通信标准，树型拓扑构造,255个子站,易于扩展、易于分层,总长可达12.8km。数据链路层实行集总帧的数据环型存取方式,各子站无须编址。应用层定义了网络信息的读、写及操作命令，同时检测网络设备和统计通信失败。11、Interbus》集总帧的数据环型存取方式，各子站无须编址；》有效数据所占比例高,加上全部节点的输入输出和过程参数几乎在同时进展，因而通信的有效利用率很高.计算机总线局部〔简答题的多些〕1、计算机总线的分类：依据总线内部信息传输的性质，总线可分为：•数据总线:DB用于传送数据信息•地址总线：AB是特地用来传送地址的•掌握总线：CB掌握总线包括掌握、时序和中断信号线•电源总线:PB用于向系统供给电源依据总线在系统构造中的层次位置,总线可分为:•片内总线(On-ChipBus〕 在集成电路的内部，用来连接各功能单元的信息通路；•内部总线〔InternalBus〕 用于计算机内部模块〔板〕之间通信；线l： 又称通讯总线，用于计算机之间或计算机与设备之间通信依据总线的数据传输方式，总线可分为：•并行总线：每个信号都有自己的信号线；•串行总线：全部信号复用一对信号线；27总线频率即总线工作时钟频率，单位为MHz，它是影响总线传输速率的重要因素之一。总线宽度又称总线位宽，是总线可同时传输的数据位数，用bit〔位)表示,如8位、16位、32位等。明显,总线的宽度越大，它在同一时刻就能够传输更多的数据.总线带宽MB/S因素有总线宽度、总线频率等.一般的，总线带宽〔MB/S〕=1/8×总线宽度×总线频率同步方式可分为同步方式和异步方式。在同步方式下，总线上主模块与从模块进展一次数据传输的时间是固定的，并严格依据系统时钟来统肯定时主模块、从模块之间的传输操作，只要总线上的设备都是高速的，就可到达很高的总线带宽.总线复用承受多路复用技术，可以削减总线的数目。信号线数说明总线拥有多少信号线，是数据总线、地址总线、掌握总线和电源总线的总和。信号线数与总线性能不成正比,但一般与简单度成正比。总线掌握方式包括并发工作、自动配置、仲裁方式、规律方式、计数方式等。3、总线的两种掌握方式：集中式：将掌握规律集中在一处〔如在CPU中〕。集中掌握是单总线、双总线和三总线构造计算机主要承受的方式，常见的集中掌握方式主要有链式查询方式、计数器定时查询方式和独立恳求总线掌握方式。分布式：将总线掌握规律分散在与总线连接的各个部件或设备上。4、PCI–1。支持64位数据传送、多总线主控模块、线性猝发读写和并发工作方式；–2.具有即插即用功能〔PnP,PlugandPlay,可自动找到一个不冲突的中断和I/O地址安排给外部设备；–3132Mbps；–4.兼容性强、本钱低；、PCI—Express的构造、主要技术特点以及与PCIPCI—E1。串行的点对点互连;2.差分信号传送；3。承受交换开关互连多台设备;4。PCIExpress事务与包PCIExpress〉非转发事务，即恳求者发送恳求包给完成者，完成者返回完成包给恳求者，如存储器读事务；务;5。具有更高的数据传输率;6。具有优先级的传送；7。两种中断方式:一种是类似PCI—X的MSI协议，PCIExpress设备启动一个写存储器包，向根复合体发送一CPU;另一种是使用中断消息事务向根复合体传送传统PCI总线上的INTx断方式只对具有传统功能的端点设备和PCIExpress—PCI8。支持热插拔〔即带电插拔，允许用户在不关闭系统，不切断电源的状况下取出设备〕.主要区分:PCIExpress和PCI不同的是实现了传输方式从并行到串行的转变。PCIExpress是承受点对点的串行连接方式，这个和以前的并行通道大为不同,允许和每个设备建立独立的数据传输通道。不用再向整个系统恳求带宽，这样也就轻松地到达了高带宽要求。、RS—232C的电气特性，最简洁的RS232C电气参数：》引线信号状态 •RS-232C标准引线状态必需是以下三种之一,即SPACE/MARK(空号/传号)、或ON/OFF〔通/断)、或规律0/规律1.》引线规律电平•用—3~—15V1；•用+3～+15V0；》短路抑制性能•RS-232C的驱动电路必需能承受电缆中任何导线短路。通信速率：最高通信速率为115200bps；RS—232C标准规定通信距离应小于15m。最简洁的RS232C:7、RS422RS485RS422：RS—422是一种单机发送、多机接收的单向、平衡传输的总线标准；RS-422标准规定了双端电气接口型式，使用双端线传送信号。它通过传输线驱动器，把规律电平变换成电位差，完成始端的信息传送；通过传输线接收器,把电位差转变成规律电平，实现终端的信息接收；RS-422RS-422有4根信号线，两根发送、两根接收，RS-422的收与发是分开的，支持全双工的通讯方式；RS—4221200m10Mbps；RS485RS—485的电气特性：规律“1”以两线间的电压差为+2V—+6V表示；规律“0“以两线间的电压差为-2V-—6VRS-48510Mbps;RS-485接口是承受平衡驱动器和差分接收器的组合，抗共模干扰力量增加。RS—485接口的最大传输距离为1200m，在总线上是允许连接多达128个收发器，即具有多站力量和多机通信功能。RS-485RS—4221.硬件线路上，RS—4224RS-4852根;2。通信方式上，RS—422RS—485只能半双工；RS—485驱动器共模电压的输出范围是-7V和+12V之间;而RS-422驱动器这个指标只有7V；RS-4224千欧姆，而RS—48512千欧姆；RS—485RS-422的应用中，由于RS-485RS-422标准，反之则不成立。USB接方法：USB承受USB接口的设备支持热拔插USB127USB速度方面，USB1112Mb/sUSB2.0480Mb/sUSB500mAUSB总线系统中的设备可以分为三个类型：USBUSB集线器〔HUB〕USBUSB功能外设。US