春季学期《工业控制网络》试题答案.docx

1、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。Dev

2、iceNet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 125 kbps、 250 kbps和 500 kbps，总线长度最长可达 500 m。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 10 km，通信速率最高可达 1M bps。6、TCP/IP参考模型的4层分别是：主机至网络层、 互联网层 、

3、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

4、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. LonworksB. HARTC. CC-LinkD. 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. 24MHzB. 30MHzC. 20MHzD. 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. 96B. 119C. 127D

5、. 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. 0x00B. 0x05C. 0x85D

6、. 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7D. 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. 500kbpsB. 1MbpsC. 2MbpsD. 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

7、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ID DB. 组2报文ID5C. 组1报文ID FD. 组2报文ID 2 答：（ B ）13、DeviceNet规范规定，DeviceNet使用几芯电缆？A. 2B. 3C. 4D. 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3B. 类0、类1、类2C. 类0、类2、类3D. 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

8、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

9、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（1P）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

10、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；TCPIP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；TCPIP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

11、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125 kbps、250 kbps、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

12、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：1111 1110 （2分） ACR：xxxx xxx0 （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

13、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MAC ID检测算法，设某个DeviceNet模块被分配的MAC

14、 ID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MAC ID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MAC ID=01，从站的MAC ID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=10 0000

15、01 000, 0x408从站5，从站位选通响应报文CID=0 1110 000101, 0x385;从站9，从站位选通响应报文CID=0 1110 001001, 0x389;从站14，从站位选通响应报文CID=0 1110 001110, 0x38E;从站15，从站位选通响应报文CID=0 1110 001111, 0x38F;从站60，从站位选通响应报文CID=0 1110 111100, 0x3AC。（每个CID 1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1098765432100组1报文ID源MAC ID组1报

16、文000-3ff01101源MAC ID从站的I/O COS或周期报文01110源MAC ID从站的位选通响应报文01111源MAC ID从站的I/O轮询响应或COS/周期应答报文10MAC ID组2报文ID组2报文400-5ff10源MAC ID000主站的I/O位选通命令报文110源MAC ID001保留给主站使用-使用为TBD0目的MAC ID010主站的COS或周期应答报文10源MAC ID011从站的显式响应报文10目的MAC ID100主站的显式请求报文10目的MAC ID101主站的I/O轮询/COS/周期报文10目的MAC ID110仅限组2未连接显式请求报文（保留）10目的M

17、AC ID111重复MAC ID检验报文图1 预定义主/从连接组标识符区定义BIT 7BIT 6BIT 5BIT 4BIT 3BIT 2BIT 1BIT 0SJW.1SJW.0BRP.5BRP.4BRP.3BRP.2BRP.1BRP.0图2 SJA1000的总线定时寄存器0（BTR0）各位说明BIT 7BIT 6BIT 5BIT 4BIT 3BIT 2BIT 1BIT 0SAMTSEG2.2TSEG2.1TSEG2.0TSEG1.3TSEG1.2TSEG1.1TSEG1.0图3 SJA1000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4 SJA1000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MAC ID检验报文数据区格式标识符位报文ID含义10987654321010MAC ID组2报文ID组2报文10MAC ID000组2报文标识符10MAC ID00110MAC ID01010MAC ID01110MAC ID10010MAC ID10110目的MAC ID110保留以用于预定义主/从连接管理10目的MAC ID111重复MAC ID检验报文图6 组2中报文ID的使用 第 12 页 （共 12 页）