2025年工业机器人通讯系统运维模拟试卷及答案

2025年工业机器人通讯系统运维模拟试卷及答案一、单项选择题（共15题，每题2分，共30分）1.工业机器人与PLC通过ModbusTCP通讯时，默认的端口号是（）。A.21B.502C.8080D.33892.以下工业以太网协议中，采用“分布式时钟（DC）”技术实现高精度同步的是（）。A.PROFINETB.EtherCATC.ModbusTCPD.CANopen3.工业机器人控制柜与伺服驱动器之间的通讯通常使用（）。A.RS485B.EtherCATC.WiFiD.蓝牙4.某工业机器人通讯系统中，交换机指示灯显示“Link”常亮、“Speed”闪烁，最可能的故障是（）。A.物理链路断开B.传输速率不匹配C.广播风暴D.MAC地址冲突5.工业机器人通过PROFINET与IO模块通讯时，若需要实现μs级实时性，应选择（）。A.标准TCP/IPB.RT（实时）模式C.IRT（等时实时）模式D.UDP6.以下参数中，不属于ModbusRTU通讯配置的是（）。A.波特率B.数据位C.从机地址D.端口号7.工业机器人通讯系统中，用于检测网络延迟的常用命令是（）。A.pingB.tracertC.arpD.netstat8.某工业交换机支持STP协议，当主链路故障时，备用链路切换的最短时间约为（）。A.12秒B.1015秒C.3050秒D.100200毫秒9.工业机器人使用EtherCAT通讯时，数据帧的最小周期为（）。A.100μsB.1msC.10msD.100ms10.以下设备中，不属于工业机器人通讯系统硬件的是（）。A.伺服驱动器B.示教器C.工业防火墙D.光电编码器11.工业机器人通过CAN总线通讯时，若总线长度为100米，最大传输速率应设置为（）。A.1MbpsB.500kbpsC.125kbpsD.50kbps12.某工业机器人通讯故障中，PLC无法读取机器人状态数据，但能发送控制指令，最可能的问题是（）。A.发送端（机器人）数据寄存器地址错误B.接收端（PLC）波特率设置错误C.物理线路断路D.交换机电源故障13.工业机器人通讯系统中，用于防止网络风暴的技术是（）。A.VLAN划分B.端口镜像C.流量整形D.环网冗余14.以下协议中，属于现场总线而非工业以太网的是（）。A.PROFIBUSDPB.PROFINETC.EtherNet/IPD.ModbusTCP15.工业机器人示教器与控制柜通过无线方式通讯时，最适合的技术是（）。A.ZigBeeB.WiFi6C.4GD.蓝牙5.0二、多项选择题（共10题，每题3分，共30分。每题至少2个正确选项，错选、漏选均不得分）1.工业机器人通讯系统中，影响实时性的关键因素包括（）。A.网络延迟B.数据帧长度C.交换机转发速率D.协议优先级2.PROFINETIRT模式的技术特点包括（）。A.基于IEEE802.1Qbv时间敏感网络（TSN）B.支持μs级同步C.采用分时复用机制D.兼容标准TCP/IP3.工业机器人通讯故障排查时，需检查的物理层参数有（）。A.线缆衰减B.接头接触电阻C.信号反射D.协议版本4.以下ModbusTCP数据帧结构中，属于必需字段的是（）。A.事务标识符B.协议标识符C.从机地址D.数据长度5.工业交换机的环网冗余技术包括（）。A.STPB.ERPS（以太网环保护交换）C.RSTPD.工业环网协议（如HIPERRing）6.工业机器人与外部设备通讯时，常见的安全防护措施有（）。A.部署工业防火墙B.启用访问控制列表（ACL）C.采用加密协议（如ModbusSecure）D.定期更新固件7.以下关于EtherCAT的描述，正确的是（）。A.主站发送的是长帧，从站边接收边处理B.支持拓扑灵活（总线型、星型、树型）C.数据帧包含“邮箱协议”用于非实时数据D.最大节点数为240个8.工业机器人通讯系统中，导致数据丢包的可能原因有（）。A.网络带宽不足B.干扰导致CRC校验失败C.交换机缓冲区溢出D.协议超时设置过短9.以下属于工业机器人通讯系统运维文档的是（）。A.网络拓扑图B.设备IP地址分配表C.通讯参数配置表D.机器人运动轨迹规划图10.工业机器人通过RS485通讯时，常见的故障现象包括（）。A.多从机同时响应B.信号地电位差过大导致干扰C.最大传输距离超过1200米D.线缆未做屏蔽处理导致误码三、填空题（共10题，每题2分，共20分）1.工业机器人通讯系统中，“OSI参考模型”的物理层负责______的传输。2.工业以太网中，______协议通过“时间片”分配实现高精度同步，适用于机器人协同作业。3.ModbusRTU协议中，校验码采用______（填写具体算法）。4.工业交换机的“端口聚合（LACP）”技术可实现______和冗余备份。5.工业机器人与PLC通过PROFINET通讯时，设备描述文件的扩展名是______。6.CAN总线的通讯介质通常采用______（填写线缆类型）。7.工业机器人通讯系统中，“丢包率”是指______与总传输包数的比值。8.为避免RS485总线冲突，从机应采用______（填写通讯方式）响应主站指令。9.工业以太网中，______技术通过标记数据帧优先级（IEEE802.1p）保障实时流量。10.工业机器人示教器与控制柜的有线通讯通常采用______（填写接口类型）。四、简答题（共5题，每题8分，共40分）1.简述PROFINETRT与IRT模式的主要区别及应用场景。2.列举工业机器人通讯系统中EtherCAT总线的3个显著优势，并说明其对运维的影响。3.当工业机器人通过ModbusTCP与上位机通讯时，若出现“连接失败”故障，请列出至少5项排查步骤。4.工业交换机的“环网冗余”与“端口冗余”有何区别？分别适用于哪些场景？5.解释工业机器人通讯系统中“时间敏感网络（TSN）”的核心作用，并举例说明其在多机器人协同中的应用。五、应用题（共3题，第1题10分，第2题12分，第3题8分，共30分）1.故障分析题：某汽车制造厂6轴工业机器人突然断网，控制柜通讯指示灯（EtherCAT）闪烁，示教器显示“从站丢失”。现场检查发现：主站（机器人控制器）与从站（伺服驱动器、IO模块）通过EtherCAT总线连接；总线拓扑为链式，共5个从站，距离主站分别为2m、5m、10m、15m、20m；所有设备电源正常，交换机状态灯无异常。请结合EtherCAT通讯原理，分析可能的故障原因（至少4项），并提出排查方法。2.计算与验证题：某工业机器人需通过PROFINETIRT与10台IO模块通讯，每台模块需传输8字节输入数据和8字节输出数据，通讯周期为1ms。已知网络带宽为100Mbps，利用率需控制在70%以内（冗余预留30%）。（1）计算每个通讯周期内的总数据流量（包含PROFINET协议开销，按数据量的20%计算）；（2）验证现有网络是否满足实时性要求（需写出计算过程）。3.综合设计题：某工厂需搭建5台工业机器人的通讯系统（机器人型号相同，均支持PROFINETIRT和EtherCAT），要求：支持多机器人协同作业（同步误差≤100μs）；具备冗余备份（单链路故障可在50ms内切换）；与工厂MES系统（基于ModbusTCP）交互生产计划。请设计网络拓扑图（文字描述即可），并说明关键设备选型及配置要点。答案及解析一、单项选择题1.B（ModbusTCP默认端口502）2.B（EtherCAT分布式时钟精度可达亚微秒级）3.B（伺服驱动器多采用EtherCAT或PROFINET实时协议）4.B（“Speed”闪烁通常表示速率协商未完成）5.C（PROFINETIRT支持μs级实时性）6.D（ModbusRTU无端口号，端口号为ModbusTCP参数）7.A（ping用于检测延迟和连通性）8.C（STP收敛时间约3050秒，RSTP可缩短至12秒）9.A（EtherCAT最小周期可达100μs）10.D（光电编码器属于检测元件，非通讯硬件）11.B（CAN总线长度与速率成反比，100米时建议500kbps）12.A（单向通信异常多为发送端寄存器地址错误）13.A（VLAN划分可隔离广播域，防止风暴）14.A（PROFIBUSDP是现场总线，其余为工业以太网）15.B（WiFi6支持高带宽、低延迟，适合工业无线通讯）二、多项选择题1.ABCD（实时性受延迟、数据长度、设备性能、协议优先级共同影响）2.ABC（PROFINETIRT基于TSN，支持μs同步，分时复用，不兼容标准TCP/IP）3.ABC（物理层参数包括线缆、接头、信号质量，协议版本属应用层）4.ABD（ModbusTCP必需字段：事务ID、协议ID（0x0000）、数据长度、单元标识符（可选））5.ABCD（均为常见环网冗余技术）6.ABCD（工业通讯安全需综合防护）7.ABC（EtherCAT最大节点数为65535个）8.ABC（丢包与带宽、干扰、缓冲区、协议无关）9.ABC（运动轨迹图属控制层文档，非通讯运维）10.ABD（RS485最大距离1200米为理论值，实际需降额）三、填空题1.比特流（或“二进制位”）2.TSN（时间敏感网络）或EtherCAT（分布式时钟）3.CRC16（循环冗余校验）4.带宽聚合（或“链路聚合”）5..GSDML（或GSD文件）6.屏蔽双绞线（STP）7.丢失的数据包数8.半双工（或“轮询”）9.流量优先级标记（或“QoS”）10.USB或以太网（RJ45）四、简答题1.区别：PROFINETRT基于标准以太网，实时性为ms级；IRT基于TSN，通过分时复用实现μs级同步。场景：RT用于对实时性要求一般的IO控制；IRT用于多机器人协同、精密同步运动控制。2.优势：高速率：数据帧边传输边处理，效率>90%；拓扑灵活：支持总线、星型、树型，简化布线；高精度同步：分布式时钟（DC）误差<1μs。运维影响：需检查从站时钟同步状态，拓扑变更时需重新配置，重点监测线缆连接可靠性。3.排查步骤：（1）检查上位机与机器人IP地址是否在同一网段；（2）使用ping命令测试网络连通性；（3）查看机器人ModbusTCP服务是否启用（如端口502是否开放）；（4）检查防火墙是否拦截ModbusTCP流量；（5）通过抓包工具（如Wireshark）分析是否有SYN握手报文；（6）验证机器人端Modbus服务器配置（如允许的客户端IP）。4.区别：环网冗余：通过环形拓扑+协议（如RSTP）实现链路切换，适用于长距离、多节点场景；端口冗余：单设备双上联端口连接至不同交换机，适用于关键设备（如机器人控制器）的单点保护。场景：环网冗余用于产线级网络；端口冗余用于机器人控制柜等核心设备。5.核心作用：TSN通过时间片调度、流量整形等技术，为实时数据分配专用带宽，保障确定性传输。应用：多机器人协同焊接时，TSN确保各机器人同步接收焊接指令，误差≤100μs，避免轨迹错位。五、应用题1.故障原因及排查：（1）EtherCAT线缆接头松动：检查各从站接线端子，用万用表测线缆通断；（2）从站设备故障（如伺服驱动器损坏）：断开末级从站，逐级排查是否恢复；（3）总线终端电阻配置错误：EtherCAT总线需在首尾从站配置120Ω终端电阻，检查是否漏接或短路；（4）电磁干扰导致误码：用示波器检测总线信号质量，排查附近变频器、电机等干扰源；（5）从站固件版本不兼容：核对从站与主站的EtherCAT协议版本（如CoE、SoE）。2.计算与验证：（1）单台IO模块数据量：8（输入）+8（输出）=16字节；10台总数据量：16×10=160字节；