工业现场网络通信技术应用及实践-习题及答案 项目1、2

《工业现场网络通信技术应用及实践》练习参考答案项目1-思考与练习工业网络具有哪些特点？工业网络的特点：系统响应的实时性、开放性、极高的可靠性、环境适应性、安全性。什么是现场总线？现场总线有什么特点？现场总线是连接智能现场设备和自动化系统的数字式、双向传输、多分支结构的通讯网络。现场总线的特点：系统的开放性、互可操作性与互用性、智能化与功能自治性、系统结构的高度分散性、对现场环境的适应性。常用的现场总线有哪些？各有什么特点？常用的现场总线有：FF、Profibus、CAN、Lonworks、DeviceNet、HART、CC-Link、Modbus、WorldFIP、INTERBUS。现场总线的本质体现在哪些方面？现场总线的本质：现场通信网络、现场设备互联、互操作性、分散功能块、通信线供电、开放式互联网络。简述串行通信和并行通信的优缺点。串行通信传送数据的速度慢，传输效率低，但线路简单，成本低，适合远距离传送。并行传送数据的速度很快，传输效率高，但线路复杂，成本较高且干扰大，不适合远距离传送。工业通信网络有哪几种拓扑结构？工业通信网络有星形、环形及总线型3种网络拓扑结构。简述单工通信、半双工通信、全双工通信的区别单工通信是指信息的传递始终保持一个固定的方向，不能进行反方向传送，线路上任一时刻总是一个方向的数据在传送。半双工是在两个通信设备中的同一时刻只能有一个设备发送数据，而另一个设备接收数据，没有限制哪个设备处于发送或接收状态，但两个设备不能同时发送或接收信息。全双工是指两个通信设备可以同时发送和接收信息，线路上任一时刻可以有两个方向的数据在流动。工业通信网络中的通信接口标准有哪些？通信接口标准是指外设接口的规范和定义，它涉及外设接口的信号线定义、传输速率、传输方向、拓朴结构、电气和机械特性等方面，有RS232C通信接口、RS422A通信接口、RS485通信接口、RJ45通信接口。工业通信网络的控制方式有哪些？常用的网络控制方式有令牌方式、争用方式、主从方式。采用光缆传输数据有哪些优势？具有良好的抗干扰性能，适用于长距离的信息传输以及要求高度安全的场合；具有更宽的带宽和更高的传输速率；传输距离远。列出几种网络互连设备，并说明其功能。网络互联是将两个以上的网络系统，通过一定的方法，用一种或多种网络互联设备相互连接起来，构成更大规模的网络系统，以便更好地实现网络数据资源共享。网络互连设备有：中继器、集线器、网卡、交换机、网桥、路由器、防火墙和网关等。现场总线通信模型有何特点？现场总线系统为了满足生产现场的实时性和快速性要求，也为了实现工业网络的低成本，对ISO/OSI参考模型进行了简化和优化，除去了实时性不高的中间层，并增加了用户层，构成了现场总线通信模型。项目2-思考与练习简述Profibus现场总线的定义及分类。Profibus是过程现场总线(ProcessFieldBus)的简称，是1987年由SIEMENS、ABB等13家公司和5家研究机构按照ISO/OSI参考模型联合开发并制定的一种现场总线标准，是国际标准IEC61158的组成部(Type3)。Profibus总线由主站和从站组成，主站能够控制总线、决定总线的数据通信，当主站得到总线控制权时，没有外界请求也可以主动发送信息。从站没有控制总线的权力，但可以对接收到的信息给予确认或者当主站发出请求时向主站回应信息。Profibus分类：Profibus由三个兼容部分组成，即Profibus－DP（DecentralizedPeriphery）、Profibus－PA（ProcessAutomation）、Profibus-FMS(FieldbusMessageSpecification)。Profibus-DP、Profibus-FMS、Profibus-PA有哪些区别？有哪些共同点？Profibus-DP用于设备级控制系统与分散式I／O的通信。实现自控系统和分散外围1/O设备及智能现场仪表之间的高速数据通信，一般构成单主站系统，适合于加工自动化领域的应用。Profibus-PA是应用于工业现场控制的过程自动化，可使传感器和执行机构联在一根总线上，遵从IEC1158-2标准，提供标准的、本质安全的传输技术，一般用于安全性要求较高的场合及由总线供电的站点。Profibus-FMS用于车间级监控网络，主要解决车间级通用性通信任务，提供大量的通信服务，完成中等速度的循环和非循环通信任务，一般构成实时多主站网络系统，是一种令牌结构、实时的多主网络。Profibus-DP、Profibus-FMS和Profibus-PA均使用一致的总线存取协议。现场设备如何分类？1类主站(DPM1)设备、2类主站(DPM1)设备、从站。在Profibus网络中，1类主站起什么作用？哪些设备可以作为1类主站？1类主站(DPM1)是中央控制器，能控制若干从站，完成总线通信控制、管理及周期性数据访问。可以作为1类主站的有PLC、PC、支持主站功能的各种通信处理器模块等设备。在Profibus网络中，2类主站起什么作用？哪些设备可以作为2类主站？2类主站(DPM2)主要作用是管理1类主站的组态数据和诊断数据，与1类主站进行通信，也可以与从站进行输入输出数据的通信，并为从站分配新的地址，用于完成各站点的数据读写、系统组态、故障诊断及管理组态数据等。可以作为2类主站的有编程设备、触摸屏和操作面板等设备。在Profibus网络中,从站设备起什么作用？哪些设备可以作为从站？从站在主站的控制下完成组态、参数修改和数据交换等。从站由主站统一编址，接收主站的指令，按主站的指令驱动I/O设备，并将I/O设备的输入及故障信息反馈给主站。从站的设备可以是PLC一类的控制器，也可以是不具有程序存储和程序执行功能的分散式I/O设备，还可以是一些有智能接口的现场仪表、变频器等设备。Profibus网络硬件组态有什么作用？包括哪些内容？Profibus网络硬件组态的作用：Profibus是一种工业网络，实现各个设备间的数据共享，和分散控制，将现场控制器、智能仪表设备以及其他相关硬件连接到同一网络上，实现信息的实时交换和共享。组态包含内容：根据系统需求选择合适的Profibus主站和从站设备，如PLC、传感器、执行器等。选择适当的通信接口模块和转换器，以确保不同设备之间的兼容性。网络拓扑结构设计：设计合理的网络拓扑结构，包括总线型、星型、树型等，以满足系统通信的需求。确定每个节点的位置、数量和连接方式，以确保通信的稳定性和可靠性。参数设置：配置设备的通信参数，如波特率、数据位、停止位等，以确保设备之间的正确通信。设置设备的地址和标识符，以便于远程识别和管理。如何实现1200PLC与1500PLC之间的Profibus-DP通信连接？1）在博图软件中新建项目；2）添加1200PLC及CM1243-5通信模块，打开通信模块的属性，在“Profibus地址”页面设置子网、地址