2025年工业网络与组态技术考试题及答案

2025年工业网络与组态技术考试题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1.在PROFINETIRT通信中，为保证抖动小于1μs，交换机必须支持的队列调度机制是A.SPQ（严格优先级队列）B.WRR（加权轮询）C.CQ（定制队列）D.FIFO（先进先出）答案：A解析：IRT使用SPQ将高优先级帧直接插入发送队列头部，消除排队延迟，从而将抖动控制在1μs以内。2.某工程师在TIAPortalV19中组态S71500与G120变频器报文352，发现PLC无法读取变频器实际转矩，最可能的原因是A.报文352未激活标准报文扩展位B.变频器P922参数未设为352C.PLC侧未启用“等时模式”D.变频器未连接24V编码器电源答案：B解析：报文号必须在变频器P922中正确设置，否则变频器不会按352格式映射过程数据，PLC侧即使组态正确也无法收到转矩字。3.在OPCUAPubSuboverMQTT中，下列哪一项字段用于保证消息顺序A.MessageIdB.PublisherIdC.DataSetMessageSequenceNumberD.Timestamp答案：C解析：DataSetMessageSequenceNumber为每个DataSetMessage递增，Subscriber凭此号检测乱序或丢包。4.使用S71500作为MRP（MediaRedundancyProtocol）Manager时，环网恢复时间典型值为A.10msB.50msC.200msD.500ms答案：C解析：MRP在Manager模式下，故障恢复需等待Test和Linkup帧交互，标准规定≤500ms，西门子实测约200ms。5.在IEC611313标准中，关于结构化文本ST的“FOR”循环，下列写法合法的是A.FORi:=0TO10BY2DO…END_FORB.FORi:=0TO10LOOP…END_LOOPC.FORiIN0…10DO…END_FORD.FORi:=0;i<=10;i++DO…END_FOR答案：A解析：ST语法规定FOR循环必须带TO和可选BY，LOOP、++为C语言风格，IN为Python风格，均不合法。6.某EtherCAT从站支持分布式时钟DC，其本地时钟漂移最大±20ppm，若主站要求同步精度<100ns，则主站至少每隔多少秒需发送一次同步帧A.10msB.50msC.100msD.1s答案：B解析：漂移20ppm×50ms=1ns，远小于100ns，满足要求；若间隔1s则漂移20ns，虽仍小于100ns，但留余量不足，50ms更稳妥。7.在WinCCOA中实现冗余服务器热备，需使用的许可证类型为A.WinCCOARCClientB.WinCCOARCServerRedundancyC.WinCCOAPowerTagsD.WinCCOADataMonitor答案：B解析：冗余服务器需单独购买RCServerRedundancy授权，否则无法激活HotStandby。8.当ModbusTCP从站返回异常码0x02，其含义为A.非法功能码B.非法数据地址C.非法数据值D.从站设备故障答案：B解析：ModbusTCP异常码表规定0x02表示访问的寄存器地址超出从站映射范围。9.在TSN（TimeSensitiveNetworking）中，负责时间同步的协议是A.gPTPB.PTPv1C.NTPD.SNTP答案：A解析：IEEE802.1AS定义的gPTP（generalizedPrecisionTimeProtocol）为TSN提供<1μs的分布式时间基准。10.使用S71500CPU15111PN的Web服务器功能，默认HTTPS端口为A.80B.443C.102D.502答案：B解析：Web服务器启用TLS后自动跳转443端口，80为HTTP，102为S7通信，502为ModbusTCP。二、多项选择题（每题3分，共15分，多选少选均不得分）11.下列关于PROFIsafe报文结构的描述，正确的有A.CRC2为安全签名，长度16位B.控制字节包含CRC1校验结果C.数据负载最大12字节D.采用“黑色通道”机制E.安全地址F_Dest_Addr为2字节答案：A、D、E解析：CRC216位；黑色通道指安全帧嵌套在标准帧内；F_Dest_Addr2字节；控制字节不含CRC1；数据负载最大为940字节（PROFIsafeV2.6），故B、C错误。12.在FactoryTalkLinx中建立与ControlLogix5580的CIP连接，必须设置的参数有A.RPI（RequestPacketInterval）B.ConnectionTimeoutMultiplierC.ConnectionPathD.PriorityVLANIDE.UnicastConnection答案：A、B、C解析：RPI、TimeoutMultiplier、Path为CIP连接三要素；VLANID与Unicast非必须。13.关于OPCUAPubSubUADP编码，下列说法正确的有A.NetworkMessage头包含GroupIdB.DataSetMessage可压缩为UDPpayloadC.支持JSON与UADP两种编码D.安全模式仅支持Sign，不支持SignAndEncryptE.心跳帧的DataSetMessageSequenceNumber固定为0答案：A、B、C解析：UADP头含GroupId；可压缩；支持JSON/UADP；安全模式支持SignAndEncrypt；心跳帧SequenceNumber为上一帧+1，不固定0。14.在S71500中使用“TIAOpenness”自动创建PLC变量表，可实现的批量操作有A.创建UDT类型B.设置变量保持性C.分配过程映像区D.生成Graph程序块E.导出为AML格式答案：A、B、C、E解析：Openness支持变量表、UDT、保持性、过程映像、AML导出；Graph块需手动创建。15.下列关于EtherCATEOE（EthernetoverEtherCAT）的描述，正确的有A.使用邮箱协议0x000AB.支持标准TCP/IP栈C.需在主站安装虚拟网卡D.最大帧长1514字节E.支持VLANTag答案：A、B、C、E解析：EOE邮箱0x000A；主站虚拟网卡；支持VLAN；最大帧长1518字节（含4字节CRC），故D错误。三、判断题（每题1分，共10分，正确打“√”，错误打“×”）16.在PROFINETMRP中，Manager与Client角色可动态切换。答案：×解析：角色由组态固定，运行期不可切换。17.OPCUAClient使用SessionLessInvokeService可降低连接开销。答案：√解析：SessionLess模式省去CreateSession/ActivateSession，适合高频只读。18.S71500CPU固件V3.0开始支持TLS1.3。答案：×解析：V3.0仅支持TLS1.2，TLS1.3计划V4.0。19.EtherCAT分布式时钟同步后，从站间抖动可小于100ns。答案：√解析：DC机制实测抖动<50ns。20.WinCCUnified支持通过WebSocket实现双向实时数据。答案：√解析：WinCCUnifiedRuntime内置WebSocket服务器，支持SVG页面双向推送。21.在IEC61508中，SIL3要求单通道安全功能的危险失效概率为≥10⁻⁷且<10⁻⁶。答案：×解析：SIL3为≥10⁻⁷且<10⁻⁶，但题目写成“≥10⁻⁷且<10⁻⁶”方向反了，应为≥10⁻⁷且<10⁻⁶，故描述正确，但符号易混淆，按标准答案给√。22.ModbusRTU帧间隔至少为3.5字符时间。答案：√解析：T3.5为帧结束标志。23.TSN的Qbv门控列表在802.1Qci中定义。答案：×解析：Qbv由802.1Qbv定义，Qci为每流过滤。24.使用S71500的“Trace”功能可记录轴运动过程中的跟随误差。答案：√解析：Trace支持TechnologyObject变量。25.FactoryTalkViewSE分布式系统中，HMI服务器与数据服务器可合并安装。答案：√解析：小规模系统允许同机部署。四、填空题（每空2分，共20分）26.在PROFINETIRT的带宽预留机制中，一个IRT周期被划分为________、________和________三个时隙。答案：红色阶段、橙色阶段、绿色阶段解析：红色为IRT高优先级帧，橙色为预留余量，绿色为普通以太网帧。27.OPCUAPubSuboverMQTT使用________作为消息主题通配符，________作为QoS等级保证至少一次交付。答案：、1解析：匹配多层主题；QoS1保证至少一次。28.S71500CPU15163PN/DP的位存储区M最大________字节，保持存储区最大________字节。答案：8192、512解析：技术手册明确M区8KB，保持区512KB。29.EtherCATEOE虚拟网卡驱动在Windows注册表中的服务名为________。答案：ECATVNIC解析：beckhoff提供驱动安装后生成该服务。30.在WinCCOA中，若需实现冗余归档，归档类型必须设置为________，并启用________。答案：Primary/Standby、Replication解析：冗余归档需Primary/Standby模式并开启Replication服务。五、综合应用题（共35分）31.（本题15分）某汽车焊装车间新建一条柔性产线，设备层采用PROFINETIRT，运动控制采用EtherCAT，上位监控采用WinCCUnified。请完成以下任务：（1）画出网络拓扑，要求包含：a.两台S71518FPN/DPPLC，互为MRPManager；b.六台ET200SPIRT从站，环网连接；c.一台BeckhoffCX2040EtherCAT主站，带30台伺服轴；d.一台WinCCUnified服务器，通过OPCUA与两台PLC通信；e.所有控制器接入企业环网，防火墙隔离。（2）给出PLC与WinCCUnified的OPCUA证书互信步骤（按TIAPortalV19与WinCCUnifiedV19描述）。（3）若EtherCAT伺服需实现<±50ns同步抖动，请说明BeckhoffTwinCAT中需设置的三个关键参数并给出推荐值。答案与解析：（1）拓扑图要点：S71518FA、B分别位于环网两端，启用MRPManager，ET200SP形成MRP环；CX2040独立网口接企业网，EtherCAT伺服采用线型拓扑，末端加EL9410电源冗余；WinCCUnified服务器与企业网核心交换机相连，OPCUAClient通过防火墙TCP4840访问PLC。（2）证书互信步骤：1.在TIAPortal中，PLC属性→OPCUA→Server→Security→Createnewselfsignedcertificate，导出DER公钥；2.WinCCUnified服务器运行“OPCUAConfiguration”，导入PLC公钥至“TrustedServer”列表；3.将WinCCUnified客户端证书导出，拷贝到PLC存储卡\Certificates\Trusted\OpcUaClient；4.重启PLCWeb服务器，在https://<PLCIP>/certificates确认客户端证书状态为“trusted”；5.在WinCCUnified变量表中新建OPCUAConnection，URL为opc.tcp://<PLCIP>:4840，安全策略选Basic256Sha256，验证模式选“Certificate&PrivateKey”，连接测试显示“Good”。（3）TwinCAT关键参数：DCSync0Shift：设为0ns，保证所有轴在同一Sync0沿采样；CyclicTime：设为250μs，兼顾带宽与抖动；Sync0CycleTime：设为250μs，与CyclicTime一致，保证DC同步帧周期匹配；额外：启用“DistributedClockMaster”模式，漂移补偿窗口设为10ms，可抑制时钟漂移。32.（本题10分）某企业需将老旧DP网络升级为PROFINET，同时保留4台仅支持DP的阀岛。给出完整迁移方案，要求：a.列出所需硬件型号；b.描述组态步骤；c.说明停机时间控制策略。答案与解析：a.硬件：IE/PBLinkPNIO6GK14115AB10，机架安装；S71500CPU15111PN；原阀岛型号FESTOCPV10GEDIO8，保留不动。b.组态步骤：1.TIAPortal新建项目，硬件目录拖入IE/PBLink，设置DP地址为原主站地址；2.在Link下挂阀岛，导入原GSD文件，分配与旧系统完全一致的I/O地址；3.设置PROFINET设备名，确保与PLC同一子网；4.下载硬件配置至PLC，使用“Online&Diagnostics”扫描IE/PBLink，确认DeviceStatus=OK；5.将原DP电缆接入LinkDP口，PLC侧程序无需修改，直接运行。c.停机控制：预制IE/PBLink底座，提前接线；切换前将阀岛断电，30s内完成DP插头从旧主站移至Link；重启阀岛电源，PLC自动建立连接，实测停机<2min；采用“影子模式”：旧PLC保持运行，新PLC并行接入，切换前验证I/O灯位一致，再一次性切换输出电源，实现“0”停机。33.（本题10分）某热连轧机F1–F7机架采用EtherCAT实时以太网，需通过TSN与MES系统交互质量