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，保证实时性的关键机制是A.带宽预留＋时间片轮转B.CSMA/CD冲突检测C.TCP重传窗口自适应D.MQTTQoS2应答机制答案：A解析：PROFINETIRT通过为每个节点预留固定带宽并采用时间片轮转，消除以太网冲突，实现亚毫秒级周期。2.某PLC程序中，对变量“MotorRun”进行OPCUA订阅，若Client要求的采样间隔为50ms，而PLC实际循环周期为10ms，则Server端最合理的采样策略为A.每10ms读取一次并缓存，50ms打包发送B.每50ms强制PLC中断读取C.每10ms直接推送，忽略Client要求D.拒绝订阅，返回Bad_Timeout答案：A解析：OPCUA允许Server以快于Client要求的频率采样，再按Client间隔打包，既节省带宽又保证数据新鲜度。3.在ModbusTCP报文中，功能码0x10对应的事务是A.读保持寄存器B.写单个线圈C.写多个寄存器D.读输入离散量答案：C解析：0x10（十进制16）为“WriteMultipleRegisters”，用于一次性写入连续4×n字节数据。4.使用S71500做时钟同步时，PTP精度的主要限制因素为A.水晶振荡器温漂B.交换机存储转发延迟C.网线Cat5e带宽D.CPU扫描周期抖动答案：B解析：即使终端时钟精度高，若交换机采用存储转发，帧排队延迟会引入±几微秒误差，成为PTP瓶颈。5.在WinCCProfessional中，若趋势图时间范围=1h，归档周期=1s，则单变量在SQLServer中产生的行数约为A.3600B.60C.86400D.取决于压缩因子答案：A解析：1h=3600s，每秒一行，无压缩时3600行；WinCC压缩率默认2:1，但题目问“约为”，取3600最合理。6.下列关于EtherCAT分布时钟的描述，错误的是A.所有从站共享同一64ns计数器B.主站通过写入寄存器0x0910～0x0917实现同步C.同步完成后，抖动可小于1μsD.无需测量链路延迟即可直接同步答案：D解析：EtherCAT必须先测量主从、从从之间的链路传播延迟，再补偿，否则无法达到亚微秒同步。7.当工业防火墙启用“深度包检测”后，对OPCClassic的影响是A.DCOM动态端口被固定，连接失败B.可正常通过，因OPC采用443端口C.需额外开放102端口D.无任何影响答案：A解析：OPCClassic依赖DCOM，动态分配1024+端口；深度包检测会拦截动态端口，需固定或采用OPCUA隧道。8.在GSDML文件中，<ModuleInfo>标签的“FixedInSlots”属性用于A.定义模块是否支持热插拔B.指定模块只能插在特定槽位C.标识模块电源损耗D.描述模块是否支持IRT答案：B解析：FixedInSlots=“1..3”表示该模块只能插在1～3号槽，防止误配置。9.若MQTTBroker部署在公有云，而PLC位于内网，最安全的穿透方案是A.在PLC侧运行BrokerB.端口映射1883C.采用TLSover8883＋双向证书D.使用HTTP轮询答案：C解析：双向TLS既解决端口暴露，又提供端到端身份认证，防止中间人伪造。10.在IEC611313标准中，关于“衍生数据类型”描述正确的是A.只能在FBD中定义B.支持嵌套结构体最大32级C.数组下标必须从0开始D.结构体字段可设置初始值答案：D解析：标准允许在TYPE段为STRUCT字段赋初值，如MyStruct.Weight:=55.0。二、多项选择题（每题3分，共15分；多选少选均不得分）11.下列哪些机制可降低PROFINET网络中的循环抖动A.采用IRT交换机B.关闭LLDPC.提高发送时钟精度至1μsD.使用固定拓扑E.开启FastStartup答案：A、C、D解析：IRT交换机、固定拓扑、主站高精度时钟均减少抖动；LLDP与抖动无关；FastStartup仅缩短启动时间。12.关于OPCUAPubSuboverUDP，以下说法正确的是A.使用UADP二进制编码B.可映射到多播地址C.支持心跳报文KeepAliveD.必须依赖BrokerE.可配置KeyFrame间距答案：A、B、C、E解析：PubSubUDP无需Broker；KeyFrame用于减少带宽；心跳保证离线检测。13.在WinCCOA中实现“冗余服务器”需满足A.两台服务器硬件型号完全一致B.使用共享RAID磁盘阵列C.冗余授权≥2×变量数D.事件序列号同步E.客户机自动重连到热备答案：C、D、E解析：WinCCOA冗余无需完全一致硬件，也不要求共享磁盘；事件序列号一致保证切换无跳变。14.下列哪些属于工业以太网链路冗余协议A.MRPB.RSTPC.PRPD.HSRE.LACP答案：A、C、D解析：MRP、PRP、HSR为工业专用零恢复协议；RSTP恢复>1s；LACP为负载聚合，非冗余。15.在TIAPortalV19中，S71500R/H系统支持A.双CPU冗余B.冗余IO通过PN/PNCouplerC.编程语言仅限LADD.切换时间<100msE.支持PROFINETMRP环答案：A、B、D、E解析：R/H支持所有IEC语言；切换典型50ms；PN/PNCoupler实现跨环IO。三、判断题（每题1分，共10分；正确打“√”，错误打“×”）16.EtherNet/IP使用IEEE1588进行时钟同步。答案：×解析：EtherNet/IP采用CIPSync，基于IEEE1588，但题目表述“使用”易被误解为原生，严格说CIPSync才是协议。17.在ModbusRTU中，若从站地址为0，表示广播。答案：√解析：地址0为广播，从站不回复。18.OPCUA的Session在超过120s无活动时自动终止。答案：×解析：标准无固定120s，由Server在EndpointDesc中声明。19.PROFINET设备必须支持LLDP，否则无法生成拓扑。答案：√解析：LLDP是PN标准强制要求，用于邻居发现。20.在WinCC中，若变量归档类型为“长期归档”，则数据一定存储在SQLServer。答案：√解析：长期归档仅支持SQLServer，循环归档可存本地。21.HSR协议要求节点支持DANH双端口。答案：√解析：DANH（DoublyAttachedNodewithHSR）是HSR基本单元。22.工业防火墙开启“白名单”后，未知MAC地址一律放行。答案：×解析：白名单默认阻断未知MAC。23.S71200CPU固件V4.6开始支持OPCUA服务器。答案：√解析：V4.6起内置OPCUAServer，之前需额外CM。24.在Kepware中，可通道冗余指同一设备双驱动并行。答案：√解析：KepwareChannelRedundancy支持双TCP通道热备。25.采用SNMPv3比v2c在工业网络中更安全，因其支持认证与加密。答案：√解析：v3引入USM，提供AuthPriv。四、填空题（每空2分，共20分）26.PROFINETRT帧的EtherType值为________。答案：0x8892解析：PNRT数据帧标识。27.在OPCUA信息模型中，NodeId由________、________、________三部分组成。答案：命名空间索引、标识符类型、标识符解析：NodeId三元组。28.若EtherCAT从站ESC使用________模式，可在网络中断时继续输出预设值。答案：DistributedClockOutput（DCSync）+Watchdog解析：DC+Watchdog实现掉线保持。29.在WinCC中，若趋势图调用“OnlineTrendControl”，其时间轴默认控件名称为________。答案：TimeAxis解析：控件属性默认命名。30.使用S71500做HTTPPOST时，需调用系统功能块________。答案：TCON、TDISCON、TSEND、TRCV解析：开放式通信指令。31.在GSDML文件里，定义模块输入数据长度的标签为________。答案：<InputDataItem>解析：PNIO配置描述。32.若MQTTClient的CleanSession=0，表示________。答案：使用持久会话，Broker保存订阅与QoS1/2消息。解析：MQTT3.1.1定义。33.工业以太网铜缆测试指标中，________表示信号反射比例。答案：ReturnLoss解析：RL衡量阻抗匹配。34.在IEC60802标准中，TSN的________组件负责流量整形。答案：GateControlList（GCL）解析：802.1Qbv机制。35.若PROFIBUSDP总线物理层采用RS485，其特征阻抗为________Ω。答案：150解析：DP规范，电缆150Ω。五、综合应用题（共35分）36.网络规划（10分）某汽车焊装线需部署PROFINETIRT，周期1ms，抖动<1μs。现有设备：S71518PLC、IRT交换机ScalanceXC200、伺服驱动V90PN、分布式IOET200SP。请回答：（1）拓扑结构应采用何种线缆与交换机端口模式？（2）若测得某从站入口延迟T1=198ns，出口延迟T2=204ns，计算该从站补偿值。（3）给出PLC工程里同步域的最小发送时钟。答案与解析：（1）采用铜缆Cat6A屏蔽、星型拓扑，交换机端口设“IRTBridge”模式，关闭存储转发，启用Cutthrough。（2）补偿值=(T2T1)/2=(204198)/2=3ns，写入从站DCOffset寄存器。（3）最小发送时钟=1ms，因周期1ms，IRT要求发送时钟≤周期。37.OPCUA信息建模（10分）需为一条包装线建立OPCUA模型，包含：•设备：PackML状态机（Idle、Starting、Execute、Completing、Complete、Held、Aborting、Aborted、Stopping、Stopped）•变量：ActualSpeed、ActualTorque、GoodCount、BadCount•方法：ResetCounters、SetSpeed要求：（1）画出节点类型与引用关系图（文字描述即可）。（2）给出ResetCounters的输入、输出参数定义（用XML片段）。答案：（1）以“ObjectType=PackMLLine”为根，HasComponent→StateMachineType（PackMLState），HasProperty→ActualSpeed（Double）、ActualTorque（Double）、GoodCount（UInt32）、BadCount（UInt32）；StateMachineTypeHasComponent→InitialState=Idle，HasTransition→9条Transition；根节点HasComponent→Methods：ResetCounters、SetSpeed。（2）<MethodSymbolicName="ResetCounters"><InputArguments><ArgumentName="ResetGood"DataType="Boolean"/><ArgumentName="ResetBad"DataType="Boolean"/></InputArguments><OutputArguments><ArgumentName="NewGoodCount"DataType="UInt32"/><ArgumentName="NewBadCount"DataType="UInt32"/></OutputArguments></Method>解析：输入指定清零项，输出返回清零后值，便于Client确认。38.冗余与故障切换（7分）某热轧厂采用S71500R/H冗余系统，CPU1与CPU2通过同步光纤连接，IO采用冗余IM1556PN。现发生以下故障：•t0时刻，CPU1主站，CPU2备用；•t1时刻，CPU1与冗余IO主接口网线中断；•t2时刻，CPU1整机断电。问：（1）t1时刻系统能否继续运行？（2）t2时刻切换时间大约多少？（3）若用户程序使用“SFB52”读取IO模块诊断，在切换后是否需要重连？答案：（1）能；冗余IO自动选择备用接口，CPU1仍为主。（2）典型50ms，同步数据已备份到CPU2。（3）无需；SFB52基于逻辑IO地址，冗余系统保持地址不变，程序继续。39.网络安全加固（8分）现场发现PLCS71500的Web服务器默认开启，且可通过HTTP访问诊断缓冲区。请给出三步最简加固方案，并说明理由。答案：步骤1：在CPU属性中关闭Web服务器或改为HTTPS，强制TLS1.3，防止明文泄露。步骤2：启用“访问级别=仅HTTPS+证书”，导入CA签名的Client证书，杜绝中间人。步骤3：在ScalanceS615防火墙设置“PLCGuard”，仅允许工程站IP访问443端口，其余丢弃。解析：三步实现传输层加密、身份认证、网络层白名单，覆盖OWASP工业控制Top10。六、编程与组态题（共40分）40.TIAPortal组态（10分）在TIAPortalV19中，新建S715163PN/DP项目，要求：（1）创建全局数据块“DB100_WMS”，包含结构：Header（Struct）：OrderID（String[20]）、TargetPos（Real）、Speed（Real）；Data（Array[1..10]ofReal）：Weight；Checksum（UInt32）。（2）启用“仅存储在装载存储器”优化，说明对PLC循环时间的影响。（3）在WinCCProfessional创建对应结构变量，并设置“变化时”归档，归档周期1s，保存7天。答案与操作要点：（1）DB100→属性→“可优化”打勾，定义结构。（2）仅存储在装载存储器→CPU运行时不占工作存储器，减少RAM占用，对循环时间无直接改善，但降低内存碎片。（3）WinCC→TagManagement→ImportfromTIA，自动生成结构；Archiving→选择“onchange”，周期1s，连接SQLExpress，设置MaxTime=7d。41.结构化文本编程（10分）编写ST代码，实现：当传感器PhotoEye上升沿时，将当前TimeStamp（UTC）写入数组RingBuffer[0..99]，指针Head递增，满100次后自动覆盖最早记录。要求使用IEC定时器，无锁机制。答案：TYPEUDT_Log:STRUCTtStamp:DT;END_STRUCT;END_TYPEVARRingBuffer:ARRAY[0..99]OFUDT_Log;Head:UINT:=0;PhotoEye:BOOL;PhotoEye_rTrig:R_TRIG;END_VARPhotoEye_rTrig(CLK:=PhotoEye);IFPhotoEye_rTrig.QTHENRingBuffer[Head].tStamp:=DT_TO_DT(SYS_TIME());Head:=(Head+1)MOD100;END_IF;解析：R_TRIG检测上升沿；SYS_TIME返回UTC；MOD实现环形。42.脚本与报表（10分）在WinCCProfessional中，用VBS脚本实现：每天0:00将前一日GoodCount、BadCount、Efficiency（=Good/(Good+Bad)）写入CSV文件，文件名“Report_yyyyMMdd.csv”，保存在D:\Reports\。要求：若文件已存在则覆盖；Efficiency保留2位小数；若分母为0，Efficiency=0。答案：Dimfso,file,sPathsPat