现场总线试题集.docx
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现场总线试题集
简述现场总线的协议组成结构及其工作原理。
答：
现场总线网络结构按照国际标准化组织（ISO）制定的开放系统互联OSI（OpenSystemInterconnection）参考模型建立的。
OSI参考模型共分7层，即物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表达层和应用层。
工作原理：
它把单个分散的测量控制设备变成网络节点，以现场总线为纽带，连接成可以相互沟通信息、共同完成自控任务的网络系统与控制系统。
设计一个独立CAN控制器电路，并设计相应的接口软件。
答：
2.CAN总线接口软件：
CAN 接口通信软件分为3部分：
CAN初始化、数据发送、数据接收。
.数据发送、数据接收中断程序流程图
图3接收数据的中断服务程序流程图图4 发送数据中断服务程序流程图
7.在TCP/IP参考模型中TCP协议工作在（）B
A．应用层B．传输层C．互连层D．主机-网络层
11.路由器是一种常用的网络互连设备，它工作在OSI／RM的
（1）上，在网络中它能够根据网络通信的情况
（2），并识别（3）,相互分离的网络经路由器互连后（4）。
（1）C
（2）A（3）B（4）D
（1）：
A．物理层 B．数据链路层 C．网络层 D．传输层
（2）：
A．动态选择路由B．控制数据流量
C．调节数据传输率D．改变路由结构
（3）：
A．MAC地址 B．网络地址
C．MAC地址和网络地址D．MAC地址和网络地址的共同逻辑地址
4）：
A．形成了一个更大的物理网络 B．仍然还是原来的网络
C．形成了一个逻辑上单一的网络 D．成为若干个互连的子网
12.相对于ISO／OSI的7层参考模型的低4层，TCP／IP协议集内对应的层次有
（1），它的传输层协议TCP提供
（2）数据流传送，UDP提供（3）数据流传送，它的互联网层协议IP提供（4）分组传输服务；IEEE802参考模型仿照了ISO的OSI／RM，它的（5）对应于OSI／RM的数据链路层，两者的物理层相互对应。
（1）B
（2）C（3）A（4）D（5）B
（1）：
A．传输层、互联网层、网络接口层和物理层
B．传输层、互联网层、网络接口层
C．传输层、互联网层、ATM层和物理层
D．传输层、网络层，数据链路层和物理层
（2）：
A．面向连接的，不可靠的 B．无连接的、不可靠的
C．面向连接的、可靠的 D．无连接的、可靠的
（3）：
A．无连接的 B．面向连接的
C．无连接的、可靠的 D．面向连接的、不可靠的
（4）：
A．面向连接的、保证服务质量的
B．无连接的、保证服务质量的
C．面向连接的、不保证服务质量的
D．无连接的，不保证服务质量的
（5）：
A．AAL和ATM B．LLC和MAC
C．CS和SAR D．TC和PMD
填空题
23.网桥把数据从一个网络传送到另一个网络，使得处于两个不同网络的设备可以互相通话。
24.LonTalk通信协议支持OSI的所有七层模型，是直接面向对象的网络协议，这也是一般现场总线所不具备的特点。
简答题
中继器与放大器的区别。
中继器不同于放大器，放大器从输入端读入旧信号，然后输出一个形状相同、放大的新信号。
放大器的特点是实时实形地放大信号，它包括输入信号的所有失真，而且把失真也放大了。
也就是说，放大器不能分辨需要的信号和噪声，它将输入的所有信号都进行放大。
而中继器则不同，它并不是放大信号，而是重新生成它。
当接收到一个微弱或损坏的信号时，它将按照信号的原始长度一位一位地复制信号。
因而，中继器是一个再生器，而不是一个放大器。
信息网和控制网的区别？
①实时性要求不同控制网的响应时间在ms级，信息网的响应时间s级。
②环境条件不同控制网络应具有在高温、潮、振动、腐蚀，特别是电磁干扰等工业环境中长时间、连续、可靠、完整地传输数据的能力，并能抗工业电网的浪涌、跌落和尖峰干扰。
在可燃和易暴场合，控制网络还应具有本质安全性能。
③网络结构不同信息网络的结构是网络状的，而大部分控制网络的结构是线状的。
④通信方式不同信息网采用广播方式，控制网采用点对点方式。
⑤标准不同控制网络标准很多，协议多种多样必须解决多家公司产品和系统在同一网络中相互兼容，即互操作的问题。
这个令牌环网的工作原理：
环上每个站点的一个入口和出口分别与环形信道相连。
令牌在网络环路上不断传送。
发送站（如A）得到令牌后，把通信处理器组织好的数据从A站出口发送，依次通过环上的B、C、D、E站，各个站点收到数据帧后检查目的地址是否相符。
若不相符，则转发给下一站；否则，接收数据帧，并改写该帧状态字节，并继续发往下一站，直到该帧回到A站，由A站检查状态字节得知数据是否发送成功，若成功从环上取消该帧，将令牌交给B站，完成一次站点通信。
CAN的同步规则：
1、硬同步内部位时间从同步段重新开始，强迫由于硬同步引起的沿处于重新开始的位时间的同步段内。
在总线空闲时，当存在一个隐位至显位的跳变沿时（即帧起始），执行一次硬同步。
2、重同步帧传送过程中，根据跳变沿的位置，增长或缩短位时间，以调整采样点位置，保证正确采样。
在消息帧位传送中，每当有从“隐性位”到“显性位”的跳变，并且该跳变落在了同步段之外，就会引起一次重同步。
什么是时间份额：
由振动周期派生出的一个固定时间单元。
7.对于西门子工业以太网交换机，OSMITP62-LD中的ITP表示OSM上有ITP电缆接口。
二、判断题（每题1分，共10分）
（F）1.CP342-5可以同时作为主站和从站。
（F）2.Powerlink的工作模式分为开放模式、保护模式和限制模式，3中模式之间可以方便的切换。
（T）3.ISO-on-TCP提供了S5兼容通信协议，通过组态来传输数据和变量长度。
（T）4.CGI是一段运行在Web服务器上的程序，可以是可执行文件，也可以是脚本文件。
（F）5.通常安全栅装在安全区，如果装在危险区，一定不要安装在带有防火密封的防火型外壳里。
（T）6.现场总线之所以具有较高的测控性能，一是得益于仪表的智能化，二是得益于设备的通信化。
（F）7.CSMA/CD在发送之前要先侦听线路有无数据在发送，以后在数据发送过程中就不需要判断有无冲突存在了。
（F）8.在对本质安全设备和安全栅进行认证时，不需要对电压、电流、功率这些实体参数做出说明。
（F）9.同轴电缆按阻抗可以分为两种，50欧姆的同轴电缆也成为宽带同轴电缆。
（T）10.EtherNet/IP提供“隐式”和“显式”方式对网络设备中的数据进行访问和控制。
三、选择题（每题2分，共20分）
2.工业控制自动化主要包括三个层次，下列哪个不是（B）
A．基础自动化B.应用自动化
C．管理自动化D.过程自动化
3.系统测试技术是基金会现场总线的主要技术之一，下列哪个选项不是测试技术（D）
A.一致性与互可操作性测试技术
B.总线监听分析技术
C.系统的功能和性能测试技术
D.系统的易用性与友好性测试技术
4.西门子公司的提供了众多的网络服务，下列那种不是（B）
A．标准通信B.PP/OG通信
C．S7通信D.S5兼容通信
6.现场总线电缆分为A、B、C、D等类型，哪一种类型是符合IEC/ISA物理层一致测试的首选电缆（A）
A．A型B.B型
C.C型D.D型
7.FF的电源类型有三种，下列那种不是（A）
A.134型B.133型
C.132型D.131型
8.现场总线控制系统的组态图有三种，以下哪种不是（D）
A.现场总线型B.方框圆圈型
C.圆圈方框型D.混合型
9.在下列选项所列出的工业以太网中，哪一种是对FF-H1的高速网段解决方案，与H1现场总线整合构成信息集成开放的体系结构（B）
A.EPAB.HSE
C.ProfinetD.Modbus/TCP
10.功能接收输入并执行其算法以产生输出，它有三种执行方式，以下哪种不是（C）
A.受调度的执行方式B.链式执行方式
C.并行执行方式D.制造商特定的执行方式
四、名词解释（每题3分，共15分）
3.虚拟现场设备
答：
虚拟现场设备是网络中可以看到的网络管理代理
（1），或者说是由FMS看到的网络管理代理
（1），它运用FMS服务，似的NMA可以穿越网络进行访问
（1）。
4.功能块联锁
答：
一个已经链接的输出参数值和状态一起被传递到接收模块的输入参数，并告知该数值是否用于控制
（2），也可以作为反馈告知输出是否没有移动最终控制单元等
（1）。
5.集散控制系统
答：
采用了标准化、模块化和系列化的设计，由过程控制级、控制管理级和生产管理级组成
（1），以通信网络为纽带，对数据进行集中显示，而操作管理和控制相对分散
（1），是一种配置灵活、组态方便、具有高可靠性的控制系统
（1）。
五、简答题
3.Profibus由三部分组成，其技术特点有哪些？
答对一条给1分，任意答对6条给全分6分。
（1）信号线可用设备电源线。
（2）每条总线区段可连接32个设备，不同区段用中继器连接。
（3）传输速率可在9.6kB/S～12MB/S间选择。
（4）传输介质可以用金属双绞线或光纤。
（5）提供通用的功能模块管理规范。
（6）在一定范围内可实现相互操作。
（7）提供系统通信管理软件。
（8）提供244字节报文格式，提供通信接口的故障安全模式
4.Powerlink基于时间片的分时调度方式怎样工作的？
管理节点对Powerlink网络统一调度。
所有控制节点在管理节点上登记组态,得到允许后才能发送数据,从根本上避免了数据冲突。
（3分）管理节点负责为各个节点之间数据通信分配时间信道,对于实时数据,信道时间较窄,可以精确管理；对于标准以太网数据包,首先拆成小包（长度可以设置,典型值为256字节），然后纳入相应信道进行管理,因而数据也是确定性的。
（3分）
5.网络管理是FF非常重要的一项功能，它主要负责哪些工作？
（1）下载虚拟通信关系表VCRL或表中某个单一条目；（2分）
（2）对通信栈组态；（1分）（3）下载链路活动调度表LAS；（1分）（4）运行性能监视；（1分）（5）差错判断监视。
（1分）
6.现场总线通信模型有哪些主要特点？
（1）对OSI参考模型进行简化，通常只采用OSI模型的第1层和第2层及最高层应用层。
目的简化通信模型结构，缩短通信开销，降低成本及提高实时性能。
（1.5分）
（2）各种类型现场总线并存，并在各自的应用领域获得良好应用效果。
（1.5分）
（3）采用相应的补充方法实现被删除的OSI各层功能。
（1.5分）
（4）通信数据的信息量较小，因此，相对其他通信网络来说，通信模型相对简单，结构更紧凑，实时性更好，通信速率更快，成本更低。
（1.5分）
4．有多种电源模块可以为S7-300PLC和需要24V直流的传感器/执行器供电,如:
PS305电源模块是直流供电,PS307电源模块是交流供电。
5．每个数字量模块的地址寄存器自动按__4个字节分配,不管实际的I/O点数是否与之相同。
7．OPT只适合连接__1__个无光纤接口的PROFIBUS站点到集成光纤接口的光纤网上,OBT是一个_有源的网络元件,在网段里也是一个站点。
STEP7块的类型有组织块,功能,功能块,背景数据块、共享数据块以及系统功能和系统功能块
PROFINET支持下列三种通信方式TCP/IP标准通讯,实时（RT）通讯,同步实时（IRT）通讯。
STEP7中的数据类型分为三类基本数据类型,复杂数据类型和参数数据类型。
西门子PLC有三种类型的启动模式暖启动,冷启动和热启动
FC和FB的临时变量储存在系统的本地数据堆栈中,当FC或FB调用完毕后,这些变量空间就会被释放126,因此临时变量仅在FC或FB调用期间有效
23、仅有一个主站和它的从站进行通信的PROFIBUS系统称为单主系统。
27、PROFIBUS－PA段与PROFIBUS－DP段之间可通过段耦合器或连接器连接。
PROFIBUS－PA可以通过总线接口和数据传送，可在DP网络中使用。
22．现场总线PROFIBUS决定数据通信的是（C）。
A．智能从站B．DP从站
C．主站D．中继器
24、MBP数据传输技术可以用于（D）
A、PROFIBUS-DPB、PROFIBUS-PA
C、PROFIBUS-FMSD、三种都行
25、S7-300CPU最多可以扩展到（A）个模板。
A、8B、16
C、32D、64
26、主站发送同步命令后,将所编址的（A）锁定在当前状态下。
A.从站的输出数据B.从站的输入数据
C.主站的输出数据D.主站的输入数据
27.西门子PLC有三种类型的启动模式,但S7300CPU不具有（B）。
A.暖启动B.热启动C.冷启动D.暖启动、冷启动和热启动
28.PROFIBUS-DP采用（C）诊断。
A.一级B.二级C.三级D.四级
29.FB有静态变量存储在（B）中。
A.本地数据堆栈B.背景数据块C．组织块D.共享数据块
30.一个多主系统中,下面哪个说法正确（B）。
A.主站与从站之间采用令牌方式B.主站之间采用令牌方式
C.主站按降序组成令牌环D.主站随时可与从站通信
31.RS485的数据传输采用（C）编码。
A.十进制B.十六进制C.NRZ（不归零）D.曼彻斯特
32.在一条总线上的设备比经过网桥或路由的设备具有（B）实时性。
A．相同的B.更好的C.更差的D.不能判断
38.局部符号可以在（C）使用.
A多个用户程序B所有块C.对其进行定义的块D.OBI
40.每个数字量模块的地址寄存器自动按（D）个字节分配.
A1B.2C3D.4
41.背景数据块可以被（D）使用。
A．OB1B．指定的FBC．指定的FCD．所有块
42.FC和FB的临时变量存储在系统的（C）中。
A．背景数据块B．组织块C．本地数据堆栈D．共享数据块
43．PROFIBUS总线每个段上最多可接多少个站（B）。
A．16B．32C．126D．127
45．下面哪个说法不对（B）。
A．中继器为信号放大器B．中继器可实现星型总线结构
C．中继器占用总线地址D．中继器是总线负数
46．一类主站典型的是（B）。
A．编程器B．中央控制器C．执行器D．驱动器
47．PROFIBUS-DP总线站地址最大可为（C）。
A．16B．32C．126D．64
10．主站和从站之间循环通信采用（C）通信。
A．广播B．有选择广播
C．点对点D．多点
名词解释：
PROFIBUS_____DP
profibus-dp是一种高速低成本通讯，用于设备级控制系统与分散式I/O的通讯。
使用PROFIBUS-DP可取代4-20MA或24VDC信号传输。
2、系统实时性
所谓系统的实用性是指现场设备之间，在最坏情况下完成一次数据交换，系统所能保证的最小时间。
简单的说就是现场设备的通信数据更新速度。
3、现场设备层
主要功能是连接现场设备，如分散式I/O、传感器、驱动器、执行机构、开关设备等，完成现场设备控制及设备间连锁控制；如一台加工设备控制、一条装配输送线或一条生产线上的现场设备之间的连锁控制。
主站（PLC、PC机或其他控制器）负责总线通信管理及所有从站的通信。
总线上所有设备生产工艺控制程序储存在主站中，并由主站执行。
6、段耦合器
段藕合器是一个信号转换器，它把RS485信号调制成MBP信号平，反之亦然。
从总线协议的观点看这些是透明的。
7.连接器
连接器有它自己内在的智能，它把与MBP总线段连接的所有现场设备映象为RS485总线段中的单个从站。
当使用连接器时,对RS485总线段中使用的传输速率没有限制,所以使用MBP连接的现场设备也可以实现快速网络。
简答题：
1、简述PROFIBUS_____DP的同步模式
所有编址的从站输出数据锁定在当前状态下，在后继的用户数据传输期间，从站存储接收到的传输数据，但它的输出状态保持不变，直到接收到下一同步名命令时，所存储的输出数据才被发送到外围设备上。
用户可通过非同步命令退出同步模式。
2、简述访问过程映像输入输出（I/O）表与直接访问I/O模块的区别
与直接I/0访问相比，过程映像访问的优点是在循环程序执行期间，可为CUP提供一致的过程映像信号。
在程序执行过程中，当某个输入模块的信号状态更改时，过程映像中的信号状态将被保持，直到图像在下一个周期中被更新。
此外，由于过程映像存储在CUP系统存储区中，其访问速度明显快于对信号模块的直接访问。
3、简述影响系统实时性因素
现场总线数据传输速率高具有更好的实时性；数据传输量小系统具有更好的实时性；从站数目少系统具有更好的实时性；主站数据处理速度快使系统具有更好的实时性；单机控制I/0方式，比现场总线方式要有更好的实时性；在一条总线上的设备比经过网桥或路由的设备具有更好的实时性；主站应用程序大小、计算复杂程度也影响系统响应时间。
4、简述行规定义的作用
是由制造商和用户制定的有关设备和系统的特征、功能特性和行为的规范。
行规规范定义了属于某个行规族的设备和系统的参数和行为特性，由于“行规一致性”的开发，使总线上设备的可互操作性变得容易和可互换性成为可能。
行规考虑了现场设备、控制和集成方法（工程）的应用和专用类型特殊性能。
术语行规包括少数特殊设备类型的规范和用于特定工业应用的广泛的规范。
所有行规的通用术语是应用行规。
5、简述功能FC和功能块FB的区别
FC和FB都是由用户自己编写的程序模块，可以被其他程序调用。
与其他编程语言中的函数相似，FC/FB也带有参数。
FC与FB的根本区别在于，FC不具备自己的储存区，而FB拥有自己的储存区——背景DB，在调用任何一个FB时，都必须制定一个背景DB。
6、简述STEP7中全局符号的区别
全局符号是在用户程序范围内有效地符号，局部符号是仅仅作用在一个块内部
的符号。
全局符号的定义位置是符号表，局部符号的定义位置是程序块的变量声
明区。
两者在使用字符和使用对象上也有所区别。
7、用PROFIBUS构成自动化控制系统时应考虑哪些问题
项目是否适于使用现场总线技术；系统实时性要求；有无应用先例；采用什么样的系统结构配置；如何与车间自动化系统或全厂自动化系统的连接；阐述基于现场总线的自动化系统的主要优点。
一对N结构
增强了现场级信息集成能力；开放式、互操作性、互换性、可集成性；系统可靠性高、可维护性好；降低了系统及工程成本
9、传统的现场级与车间级控制系统和基于现场总线的现场级与车间级控制系统有什么不同,并画图说明
传统的现场级与车间级控制系统主要特点之一是，现场层设备与控制器之间的连接是一对一的（一个I/O点对设备的一个测控点）所谓I/O接线方式，信号传递4-20mA（传送模拟量信息）或24VDC（传送开关量信息）信号。
系统主要缺点：
信息集成能力不强，系统不开放、可集成性差、专业性不强，可靠性不易保证，可维护性不高。
具体解释看下面：
（1）信息集成能力不强：
控制器与现场设备之间靠I/O连线连接，传送4-20mA模拟量信号或24VDC等开关量信号并以此监控现场设备。
这样，控制器获取信息量有限，大量的数据如设备参数、故障及故障纪录等数据很难得到。
底层数据不全、信息集成能力不强，不能完全满足CIMS系统对底层数据的要求。
（2）系统不开放、可集成性差、专业性不强：
除现场设备均靠标准4-20mA/24VDC连接，系统其它软、硬件通常只能使用一家产品。
不同厂家产品之间缺乏互操作性、互换性，因此可集成性差。
这种系统很少留出接口，允许其它厂商将自己专长的控制技术，如控制算法、工艺流程、配方等集成到通用系统中去，因此，面向行业的监控系统很少。
（3）可靠性不易保证：
对于大范围的分布式系统，大量的I/O电缆及敷设施工，不仅增加成本，也增加了系统的不可靠性。
（4）可维护性不高：
由于现场级设备信息不全，现场级设备的在线故障诊断、报警、记录功能不强。
另一方面也很难完成现场设备的远程参数设定、修改等参数化功能，影响了系统的可维护性。
基于现场总线的控制系统使用一根通信电缆，将所有具有统一的通信协议通信接口的现场设备（智能化、带有通信接口）连接，这样，在设备层传递的不再是I/O（4-20mA/24VDC）信号,而是基于现场总线的数字化通信，由数字化通信网络构成现场级与车间级自动化监控及信息集成系统。
增强了现场级信息集成能力，系统为开放式，具有互操作性、互换性、可集成性。
系统可靠性高、可维持性好，降低了系统及工程成本。
具体解释看下面：
（1）增强了现场级信息集成能力现场总线可从现场设备获取大量丰富信息，能够更好的满足工厂自动化及CIMS系统的信息集成要求。
现场总线是数字化通信网络，它不单纯取代4-20mA信号，还可实现设备状态、故障、参数信息传送。
系统除完成远程控制，还可完成远程参数化工作。
（2）开放式、互操作性、互换性、可集成性不同厂家产品只要使用同一总线标准，就具有互操作性、互换性，因此设备具有很好的可集成性。
系统为开放式，允许其它厂商将自己专长的控制技术，如控制算法、工艺流程、配方等集成到通用系统中去，因此，市场上将有许多面向行业特点的监控系统。
（3）系统可靠性高、可维护性好基于现场总线的自动化监控系统采用总线连接方式替代一对一的I/O连线，对于大规模I/O系统来说，减少了由接线点造成的不可靠因素。
同时，系统具有现场级设备的在线故障诊断、报警、记录功能，可完成现场设备的远程参数设定、修改等参数化工作，也增强了系统的可维护性。
（4）降低了系统及工程成本对大范围、大规模I/O的分布式系统来说，省去了大量的电缆、I/O模块及电缆敷设工程费用，降低了系统及工程成
综合题：
现有一个作为主站的PLC、一个分散式I/O、若干个传统设备和若干个智能设备，
请完成一个PROFIBUS-DP系统，并设监控站（非二类主站）。
该系统的方案是以PLC或控制器做一类主站，监控站通过串口与PLC一对一的连接。
这种结构类型，监控站不在PROFIBUS网上，不是二类主站，不能直接读取从站数据和完成远程参数化工作。
监控站所需的从站数据只能从PLC或控制器中读取。
如图3-6所示。
第一章现场总线技术概述
1.自动控制系统的发展经历了哪几个阶段？
大致经历了四个发展阶段，具体如下：
20世纪50年代以前是模拟仪表控制系统；直接数字控制系统；70年代中期出现集散控制系统；90年代后期现场总线控制系统。
2.DCS控制系统的结构包括哪几部分？
包括三部分：
分散过程控制装置部分，操作管理装置部分，通信系统部分
6.FCS相对于DCS具有哪些优越性？
1．FCS实现全数字化通信2．FCS实现彻底的全分散式控制3．FCS实现不同厂
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