春季学期《工业控制网络》试题答案.docx
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春季学期《工业控制网络》试题答案
班级
学号
姓名
哈工大2009年春季学期
工业控制网络试题A
题
号
一
二
三
四
五
六
七
八
九
总分
分
数
评卷人
本题得分
一、
填空题（18分，每空0.5分）
1、ControlNet的MAC帧由前同步、起始界定符、
源MACID、链路数据包、CRC和结束界定符组成。
ControlNet使用 隐形令牌传递机制获取媒体访问权。
2、DeviceNet的位选通命令和响应报文可在一个主站与它的从站间传送少量的I/O数据，而轮询命令和响应报文可在一个主站与它的轮询的从站间传送任意量的I/O数据。
3、DeviceNet主站是为过程控制器采集和分配I/O数据的设备。
DeviceNet对象用于提供到DeviceNet上的一个物理连接的配置
及状态。
DeviceNet的网络速度可为125kbps、250kbps和
500kbps，总线长度最长可达500m。
4、CAN远程帧由6个不同的位场组成，按由先到后发到总线上的顺序，分别是：
帧起始、仲裁场、控制场、CRC场、
应答场和帧结束。
第1页（共12页）
试题：
工业控制网络班号：
姓名：
5、CAN总线借助位填充或非归零码规则进行编码。
CAN的总线长度最长可达10km，通信速率最高可达1Mbps。
6、TCP/IP参考模型的4层分别是：
主机至网络层、互联网层、
传输层和应用层。
7、无证实服务包括请求和指示2个原语。
8、国际电工委员会IEC61158对现场总线的定义是：
安装在 制造或
过程区域的 现场装置与控制室内的 自动控制装置之间的数字式、串行、多点通信的数据总线称为现场总线。
9、进入国际标准IEC62026的现场总线包括AS-i、DeviceNet、
SDS和Seriplex。
10、模拟数据编码的三种编码方法为幅键键控ASK、频移键控FSK、
和相移键控PSK。
本题得分
二、单选题（共14分，每题1分）
1、CAN总线定时寄存器1（BTR1）的BIT7位即SAM位为“1”时，总线被采样
A.1次
B.2次
C.3次
D.4次答：
（C）
2、下列哪种现场总线是建筑业国际公认的现场总线标准？
A.Lonworks
B.HART
C.CC-Link
D.Sensoplex2答：
（A）
第2页（共12页）
试题：
工业控制网络班号：
姓名：
3、下列设备中哪个不属于总线设备？
A.普通按钮开关
B.变送器/传感器
C.执行器
D.现场总线网桥/网关答：
（A）
4、SJA1000的最大时钟频率为多少？
A.24MHz
B.30MHz
C.20MHz
D.16MHz答：
（A）
5、CAN总线在进行故障界定时，当错误计数值大于多少时，说明总线被严重干扰？
A.96
B.119
C.127
D.255答：
（A）
6、标准格式的CAN数据帧，若不计填充位
A.最短为42位，最长为105位
B.最短为42位，最长为109位
C.最短为44位，最长为108位
D.最短为44位，最长为110位答：
（C）
7、双绞线按规则螺旋结构排列的目的是
A.使各线对之间易于区别
B.使各线对之间的电磁干扰最小
C.使各线对的韧性更强
D.以上皆不是答：
（B）
第3页（共12页）
试题：
工业控制网络班号：
姓名：
8、在DeviceNet现场总线中，若显式请求报文的服务区字节内容为0x05，则在该报文的响应报文中的服务区字节内容为：
A.0x00
B.0x05
C.0x85
D.0xC5答：
（C）
9、在DeviceNet现场总线I/O连接中，使用分段协议取决于下面哪种情况？
A.须发送的数据超过7字节
B.须发送的数据超过8字节
C.生产_连接_长度属性值超过7
D.生产_连接_长度属性值超过8答：
（D）
10、ControlNet不支持下面哪种I/O数据触发方式？
A.位选通
B.轮询
C.状态改变
D.周期答：
（A）
11、ControlNet的最大网络速度为
A.500kbps
B.1Mbps
C.2Mbps
D.5Mbps答：
（D）
12、根据DeviceNet预定义主/从连接组报文规定，若主站有I/O轮询命令要发给从站，则使用下面哪一个报文？
第4页（共12页）
试题：
工业控制网络班号：
姓名：
A.组1报文IDD
B.组2报文ID5
C.组1报文IDF
D.组2报文ID2答：
（B）
13、DeviceNet规范规定，DeviceNet使用几芯电缆？
A.2
B.3
C.4
D.5答：
（D）
14、目前使用的DeviceNet传送类-触发属性的传送类包括：
A.类0、类1、类2、类3
B.类0、类1、类2
C.类0、类2、类3
D.类1、类2、类3答：
（C）
本题得分
四、简答题（18分，每小题3分）
1.CAN总线采用非破坏性逐位仲裁机制解决总线访问冲突问题，请简述其基本原理。
答：
当多个节点同时开始向总线发送报文时，通过逐一比较发送位与监听到的位，发送较低优先级报文的节点会主动停止发送，而发送最高优先级报文的节点会不受任何影响地继续发送，从而使总线冲突仲裁时间降至最低。
第5页（共12页）
试题：
工业控制网络班号：
姓名：
2.请列出现场总线的6个技术特点。
答：
（1）现场通信网络；
（2）数字通信网络；（3）开放互连网络；（4）现场设备互连网络；（5）结构与功能高度分散的系统；（6）现场设备的互操作性与互换性；（6个采分点，每个0.5分）
3.当监听总线状态后，可采用三种CSMA坚持退避算法，简述这三种CSMA坚持退避算法的基本原理。
答：
第一种为不坚持CSMA。
假如介质是空闲的，则发送。
假如介质是忙的，则等待一段随机时间，重复第一步。
第二种为1-坚持CSMA。
假如介质是空闲的，则发送。
假如介质是忙的，继续监听，直到介质空闲，立即发送。
假如冲突发生，则等待一段随机时间，重复第一步。
第三种为P-坚持CSMA。
假如介质是空闲的，则以P的概率发送，或以（1—P）的概率延迟一个时间单位后重复处理。
该时间单位等于最大的传输延迟。
假如介质是忙，继续监听直到介质空闲，重复第一步。
（3个采分点，每个1分）
4.简述TCP/IP参考模型和OSI参考模型的关键差别。
答：
（1）OSI参考模型把3个主要概念服务、接口、、协议之间的区别明确化了；TCP/IP参考模型最初没有明确区分服务、接口和协议。
（2）OSI参考模型产生在协议发明之前，没有偏向于任何特定的协议，非常通用；TCP／IP参考模型正好相反，首先出现的是协议，模型实际上是对已有协议的描述，不会出现协议不能匹配模型的情况。
（3）OSI模型有7层，而TCP/IP模型只有4层。
（4）OSI模型在网络层支持无连接和面向连接的通信，但在传输层仅有面向连接的通信；TCP／IP模型在网络层仅有一种通信模式（无连接），但在传输层支持两种模式，给了用户选择的机会。
（4个采分点，每个1分，答对其中3个就给3分）
第6页（共12页）
试题：
工业控制网络班号：
姓名：
5.通信方式一般分为三种，简述这三种通信方式的区别。
答：
单工通信就是指传送的信息始终是一个方向，而不进行与此相反方向的传送；半双工通信是指信息流可在两个方向上传输，但同一时刻只限于一个方向传输；全双工通信是指能同时作双向通信。
（3个采分点，每个1分）
6.简述在数据链路层和物理层中DeviceNet和CAN的主要区别。
答：
CAN的最高通信速率可达1Mbps，DeviceNet只用了125kbps、250kbps、500kbps三种速率；DeviceNet只使用了CAN2.0A中的有关定义，并不支持CAN2.0B中的扩展报文格式；在CAN定义的4种帧类型中，DeviceNet不使用其中的远程帧。
（3个采分点，每个1分）
本题得分
六、CAN总线的发送器和接收器均使用独立CAN控制器SJA1000，采用CAN2.0A技术规范，发送器发送的4个报文的ID分别为：
（1）；
（2）；（3）；（4）。
欲使接收器只接收报文
（1）、（3），应如何设置接收器SJA1000的ACR和AMR？
（本题4分）
答：
AMR：
11111110（2分）
ACR：
xxxxxxx0（2分）
答案不唯一，x表示可为0，也可为1。
第7页（共12页）
试题：
工业控制网络班号：
姓名：
本题得分
七、已知CAN网络使用的独立CAN控制器SJA1000的晶振频率为24MHz，若总线定时寄存器BTR0=11Hex，BTR1=2AHex，则CAN网络的通信速率是多少？
设CAN网络中标准格式的数据帧包含3个字节有效数据，则其最小CAN中断时间是多少？
（相关表格参见附页）（本题6分）
答：
tCLK=1/fXTAL=1/24M=1/24微秒（0.5分）
因BTR0=11Hex，则
=
=3/2微秒（1分）
因BTR1=2AHex，则
（0.5分）
=
（1分）
=
（1分）
CAN网络的位时间：
微妙（0.5分）
CAN网络的通信速率：
44.4kbps（0.5分）
最小CAN中断时间：
微妙（1分）
第8页（共12页）
试题：
工业控制网络班号：
姓名：
本题得分
八、所有DeviceNet模块均被要求参与一个重复MACID检测算法，设某个DeviceNet模块被分配的MACID为05、供货商ID为0105Hex、序列号为05060708Hex，且该模块只提供一个到DeviceNet上的连接，请以图解的方式给出其发送的重复MACID检验请求报文的标识符及其内容。
（本题4分）
答：
第9页（共12页）
试题：
工业控制网络班号：
姓名：
本题得分
九、DeviceNet现场总线预定义主从连接组标识符如附页所示，现使用位选通连接，主站的MACID=01，从站的MACID分别为5、9、14、15、60。
试给出主站发给各个从站的位选通命令报文的CID和每一个从站位选通响应报文的CID。
（相关表格参见附页）
（本题6分）
答：
主站位选通命令报文CID=10000001000,0x408
从站5，从站位选通响应报文CID=01110000101,0x385;
从站9，从站位选通响应报文CID=01110001001,0x389;
从站14，从站位选通响应报文CID=01110001110,0x38E;
从站15，从站位选通响应报文CID=01110001111,0x38F;
从站60，从站位选通响应报文CID=01110111100,0x3AC。
（每个CID1分）
第10页（共12页）
试题：
工业控制网络班号：
姓名：
附页
参考信息：
标识符位
标识用途
16进制
范围
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
0
组1报文ID
源MACID
组1报文
000-3ff
0
1
1
0
1
源MACID
从站的I/OCOS或周期报文
0
1
1
1
0
源MACID
从站的位选通响应报文
0
1
1
1
1
源MACID
从站的I/O轮询响应或COS/周期应答报文
1
0
MACID
组2报文ID
组2报文
400-5ff
1
0
源MACID
0
0
0
主站的I/O位选通命令报文
1
1
0
源MACID
0
0
1
保留给主站使用-使用为TBD
0
目的MACID
0
1
0
主站的COS或周期应答报文
1
0
源MACID
0
1
1
从站的显式响应报文
1
0
目的MACID
1
0
0
主站的显式请求报文
1
0
目的MACID
1
0
1
主站的I/O轮询/COS/周期报文
1
0
目的MACID
1
1
0
仅限组2未连接显式请求报文（保留）
1
0
目的MACID
1
1
1
重复MACID检验报文
图1预定义主/从连接组标识符区定义
BIT7
BIT6
BIT5
BIT4
BIT3
BIT2
BIT1
BIT0
SJW.1
SJW.0
BRP.5
BRP.4
BRP.3
BRP.2
BRP.1
BRP.0
图2SJA1000的总线定时寄存器0（BTR0）各位说明
BIT7
BIT6
BIT5
BIT4
BIT3
BIT2
BIT1
BIT0
SAM
TSEG2.2
TSEG2.1
TSEG2.0
TSEG1.3
TSEG1.2
TSEG1.1
TSEG1.0
图3SJA1000的总线定时寄存器1（BTR1）各位说明
[（ID.10-ID.3）≡（AC.7-AC.0）]
（AM.7-AM.0）≡
图4SJA1000的BasicCAN模式报文滤波公式
第11页（共12页）
试题：
工业控制网络班号：
姓名：
附页
参考信息：
图5重复MACID检验报文数据区格式
标识符位
报文ID含义
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
1
0
MACID
组2报文ID
组2报文
1
0
MACID
0
0
0
组2报文标识符
1
0
MACID
0
0
1
1
0
MACID
0
1
0
1
0
MACID
0
1
1
1
0
MACID
1
0
0
1
0
MACID
1
0
1
1
0
目的MACID
1
1
0
保留以用于预定义主/从连接管理
1
0
目的MACID
1
1
1
重复MACID检验报文
图6组2中报文ID的使用
第12页（共12页）
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