[整理]32现场总线复习题题

一、概念题

1、现场总线

现场总线是指安装在制造或过程区域的现场设备与控制室内的自控制装置之间数字式、串行、多点通信的数据总线。

2、模拟数据编码

用模拟信号的不同幅度、频率、相位来表达数据的0、1状态。

3、数字数据编码

用高低电平的矩形脉冲信号来表达数据的0、1状态。

4、单极性码

信号电平是单极性的。

5、双极性编码

信号电平为正、负两种极性的。

6、归零码（RZ）

归零码在每一位二进制信息传输之后均返回零电平的编码。可以很方便地确定每个码元的界限和信号电平。

7、非归零码（NRZ）

非归零码在整个码元时间内维持有效电平。如果两个码元数据相同（例如都是1），则电平保持不变。而这种情况下要求区分每个码元的电

平就必须对每个码元的占用时间做精确确定。否则，就会带来不同步的

问题。

8、差分码

差分码用电平的变化与否来代表逻辑“1”和“0”。变化为“1”，不变化为“0”。

9、基带传输

人们把数字数据信号固有的频带称为基带，相应的矩形脉冲信号称为基带信号。

10、载波传输

把数字基带信号记载到连续的高频载波上进行传输的系统叫载波传输或调制传输。

11、单工通信

数据单向传输（无线电广播）

12、半双工通信

数据可以双向传输，但不能在同一时刻双向传输（对讲机）

13、全双工通信

数据可同时双向传输（电话）

两个方向的信号共享链路带宽：

1）链路具有两条物理上独立的传输线路，或

2）将带宽一分为二，分别用于不同方向的信号传输

14、广播式网络

在广播式网络中，所有连网计算机都共享一条公共通信信道。当一台计算机利用共享通信信道发送报文分组时，所有其他的计算机都会“收听”到这个分组。

15、点到点网络

与广播式网络相反，在点到点网络中，每条物理线路连接一对计算机。

假如两台计算机之间没有直接连接的线路，那么它们之间的分组传输就要通过中间结点的接收、存储与转发，直至目的结点。

采用分组存储转发与路由选择机制是点到点式网络与广播式网络的重要区别之一。

16、广播风暴

网络上的一个错误数据包的广播，它会引起多个主机立刻响应，一般说来，这种平等的错误数据包会引起风暴严重地成指数增长。

17、本质安全

18、总线供电

19、CSMA/CD

20、CTDMA

21、总线仲裁

二、填空题

1、现场总线控制系统硬件包括：（通信线）、（连接在通信线上设备）；软件包括：（系统平台软件）、（系统应用软件）、（组态工具软件）、（组态通信软件）、（监控组态软件）、（设备编程软件）、（系统用户程序软件）（设备接口通信软件）（设备功能软件）。

2、在现场总线控制系统中，总线设备主要分为6类：（变送器／传感器（输入设备））；（执行器（输出设备））；（控制器）；（监控／监视计算机）；（网桥／网关/中继器/集线器/交换机/路由器（网络互联设备））；（其他现场总线设备（HMI）），如人机界面、条形码识别器等。

3、现场总线具有（现场适应性）、（数字化）、（开放性）、（分散性）、（设备互联性）、（互操作性与互换性）等特点。

4、进入“工业控制系统用现场总线”国际标准IEC61158（ED2.0）中的现场总线类型有（FF-H1 ）、（ControlNet ）、（Profibus ）、（P-Net ）、（FF HSE ）、（SwiftNet）、（WorldFIP）、（Interbus）。（P10页）

5、进入“低压开关设备和控制设备”现场总线国际标准IEC62026中的现场总线类型有（ASI）、（DeviceNet）、（SDS）、（Seripler ）。（p10页）

6、典型的工业三层网包括（信息层）、（控制层）和（设备层）三层，每一层所用的典型总线为（）、（）和（）。

7、模拟数据编码的三种编码方法是：（ASK(幅度键控)）、（FSK(频移键控)）、（PSK(相移键控)）。P35

8、较为常见的网络拓扑结构有（星型拓扑结构）、（树型拓扑结构）、（环型拓扑结构）和（总线型拓扑结构））。（P18页）著名的以太网（Ethernet）就是采用其中的（总线型拓扑）结构。（p93页）

9、网络中常用的传输介质有（电话线）、（双绞线）、（同轴电缆）、（光纤）、（无线卫星与通信）。P30

10、传输介质的特性主要包括：（物理特性）、（传输特性）、（连通特性）、（地理范围）、（抗干扰性）、（相对价格）。（P29页）

11、令牌传递总线介质访问控制应具备以下几项功能：令牌传递算法、逻辑环的初始化、站插入算法、退出环路、恢复。

12、按连接距离分类网络可分为（局域网（LAN））、（广域网（WAN））和（城域网（MAN））。

13、ISO OSI开放系统互联参考模型分为7层，即（物理层）、（数据链路层）、（网络层）、（传输层）、（会话层）、（表示层）、（应用层）。P27

14、TCP／IP参考模型分为4层，即（网络

接口层）、（网际层）、（传输层）、（应用层）。P27

15、按交换方式来分类，可以分为（电路交换）、（报文交换）和（分组交换）三种。

16、所谓同步是指（接收端要按照发送端发送的每个位规定时间来接收数据，即收发双方在时间基准上保持一致），p（37页）常用的同步措施有：（）、（）、（）。

17、标准格式的CAN数据帧，不计填充位，最短为（44 ）位，最长为（108 ）位。

18、在CAN总线中存在5种不同的错误类型，即：（位错误）、（填充错误）、（CRC错误）、（形式错误）、（应答错误）。

19、CAN总线在传输速率为5kbps及其以下时，传输距离可达（10km ）；传输距离在40m及其以下时，传输速率可达（1Mbps ）。

20、CAN总线报文传送由4种不同类型的帧表示和控制：（数据帧）、（远程帧）、（错误帧）、（超载帧）。

21、CAN总线数据帧由7个不同的位场组成：（帧起始）、（仲裁场）、（控制场）、（数据场）、（CRC场）、（应答场）、（帧结束）。

22、DeviceNet现场总线的优点是（开放）、（低价）、（可靠）、（高效）。

23、DeviceNet现场总线网络上节点数最多可达（64 ）个，支持（125kbps）、（250kbps）、（500kbps）三种波特率、总线长度可达（500m ）米。

24、DeviceNet现场总线支持（位选通）、（轮询）、（状态改变）、（周期）4种I/O数据触发方式。

25、ControlNet现场总线使用的物理介质为（RG6同轴电缆）或（光纤）。最大支持（5）个中继器。带中继器最大拓扑长度：使用同轴电缆（5000 ）米；使用光纤，（30）公里。可编址节点最多为（99 ）个。网络速度：（5Mbps ）。干线终端电阻：（75 ）欧姆。

26、ControlNet现场总线的每个NUT被划分为三个主要部分：（预定时段）、（非预定时段）和（维护时段）。P（230页）

27、EtherNet/IP是（通用、开放的应用层协议CIP）、（Ethernet）和（Tcp/Ip ）协议的集成。

EtherNet/IP = 标准TCP/IP以太网+CIP （p102页）

三、单选题

1、下面哪个国际标准不是关于现场总线的：

A. IEC61158

B. IEC60068

C. ISO11898

D. IEC62026

答案：（B ）p10

2、现场总线是当今3C技术发展的结合点，这里的3C是指：

A. COMPUTER、COMMUNICATION、CONTENTS

B. CHINA、COMPULSARY、CERTIFICATION

C. COMPUTER、COMMUNICATION、CONTROL

D. CAD、CAPP、CAM 答案：（C）

3、ControlNet现场总线是由下面哪个公司推出的：

A. Rockwell 罗克

B. Boeing

C. Siemens

D. Fisher-Rosemount

答案：（A ）

4、在关于“道路交通工具数字信息交换”的国际标准ISO11898和ISO11519

中以下列哪一通信速率区分高速和低速通信控制器局域网？

A. 1Mbps

B. 125 Kbps

C. 250 Kbps

D. 500Kbps

答案：（B）

5、双绞线按规则螺旋结构排列的目的是

A. 使各线对之间的电磁干扰最小

B. 使各线对之间易于区别

C. 使各线对的韧性更强

D. 以上皆不是答案：（A ）P29

6、SJA1000是：

A. CAN控制器接口芯片

B. 独立CAN控制器芯片

C. 在片CAN控制器芯片

D. CAN控制器驱动芯片答案：（B ）P131

7、标准格式的CAN数据帧，不计填充位，

A. 最短为41位，最长为105位

B. 最短为42位，最长为106位

C. 最短为44位，最长为108位

D. 最短为47位，最长为111位答案：（C ）

8、CAN总线使用的数据编码是：

A. 归零码（RZ）

B. 差分曼彻斯特编码

C. 曼彻斯特编码

D. 非归零码（NRZ）答案：（D ）P118

9、在CAN总线2.0B技术规范中，扩展帧具有的标识符位数为：

A.8位

B. 29位

C. 15位

D. 11位答案：（B）

10、 ISO11898对CAN总线典型电平规定如下：

A. 显性：V CAN–H＝V CAN–L＝2.5V，V diff =0V；隐性：V CAN–H＝3.5V,V CAN

=1.5V, V diff =2V。

–L

B. 隐性：V CAN–H＝1.75V,V CAN–L=3.25V, V diff =-1.5V；显性：V CAN–H

＝4V，V CAN

＝1V，V diff =3V。

–L

C. 显性：V CAN–H＝1.75V,V CAN–L=3.25V, V diff =-1.5V；隐性：V CAN–H

＝1V，V diff =3V。

＝4V，V CAN

–L

D. 隐性：V CAN–H＝V CAN–L＝2.5V，V diff =0V；显性：V CAN–H＝3.5V,V CAN

=1.5V, V diff =2V。答案：（D ）P118–L

11、 CAN总线两端应加终端电阻，其标准阻值为：

A. 75Ω

B. 330Ω

C. 200Ω

D. 120Ω

答案：（D ）P118

12、 CAN总线中，若具有下列报文ID的4个标准格式数据帧争用总线，

胜出的是：

A. 11001000001

B. 11001101001

C. 11001100001

D. 11001000010 答案：（A ）

13、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. 生产_连接_长度属性值超过8

C. 生产_连接_长度属性值超过7

D. 须发送的数据超过8字节答案：（B ）

14、罗克韦尔自动化公司推出的DeviceNet、ControlNet和EhterNet/IP其网

络层、传输层和应用层皆使用CIP公共规范。CIP是下列哪组英文的缩写？

A. Control and Information Protocol

B. China Internet People

C. Carriage and lnsurance Paid to

D. Controlled Insurance Programs 答案：（A）

15、在下列现场总线中，媒体访问控制机制不使用令牌的是：

A. ControNet

B. PROFIBUS

C. FF

D. DeviceNet 答案：（D ）

四、判断题

1、现场总线与现场总线控制系统或现场总线系统/网络往往是不做区分的。

T

2、差分码不可能是归零码。T

3、光纤传输采用幅移键控ASK调制方法，即亮度调制。T

4、多模光纤性能优于单模光纤。F

5、光纤不受外界电磁干扰与噪声的影响。T

6、令牌访问原理可用于环形网络，构成令牌环形网；也可用于总线网，构

成令牌总线网络。T

7、 CAN总线在传输距离为10Km时，其最大传输速率可达1Mbps。F

8、标准格式的CAN报文标识符（11位）可达2048个。T

9、 CAN总线数据帧的数据长度码DLC指明数据场的字节数目，为4位，

允许的数据字节数目为0，1，……，14，15。F

10、 CAN总线数据帧中参与CRC计算的有帧起始、仲裁场、控制场、数

据场，不包括填充位。T

11、 CAN总线远程帧不存在数据场，所以DLC的数值应永远被设置为

0。 T

12、在CAN总线中，标识符的高7位不能全是隐性位。T

13、在DeviceNet现场总线的组1、组2、组3、组4报文中，优先级最

高的是组4报文。F

14、在DeviceNet现场总线中，显式信息连接为无条件的点对点连接。T

五、简答题

1、简述现场总线的技术特点。

现场通信网络——特点1

现场总线将通信线（总线电缆）延伸到工业现场（制造或过程区域），或总线电缆就是直接安装在工业现场的；

现场总线完全适应于工业现场环境，因为它就是为此而设计的。

数字通信网络——特点2

现场底层的变送器／传感器、执行器、控制器之间的信号传输均用数字信号；

中／上层的控制器、监控／监视计算机等设备之间的数据传送均用数字信号；

各层设备之间的信息交换均用数字信号。

传统的DCS的通信网络介于操作站与控制站之间，而现场仪表与控制站中的输入／输出单元之间采用的是一对一的模拟信号传输。

开放互连网络——特点3

现场总线标准、协议／规范是公开的，所有制造商都必须遵守；

现场总线网络是开放的，既可实现同层网络互连，也可实现不同层网络互连，而不管其制造商是哪一家；

用户可共享网络资源。

现场设备互连网络——特点4

用一根通信线直接互连N个现场设备，从而构成了现场设备的互连网络。

结构与功能高度分散的系统——特点5

现场总线的系统结构具有高度分散性；

现场总线的系统功能实现了高度分散，现场设备由分散的功能模块构成。

现场总线废弃了DCS的控制站及其输入／输出单元，从根本上改变了DCS集中与分散相结合的集散控制系统体系，通过将控制功能高度分散到现场设备这一途径，实现了彻底分散控制。

互操作性与互换性网络——特点6

互操作性：不同厂商的现场设备可以互连，互相之间可以进行信息交换并可统一组态；

互换性：不同厂商的性能类似的现场设备可以互相替换。

现场总线中现场设备所具有的互操作性与互换性是DCS无法具备的。

2、简述现场总线的优点。

导线和连接附件大量减少——优点1

仪表和输入／输出转换器（卡件）大量减少——优点2

设计、安装和调试费用大大降低——优点3

维护开销大幅度下降——优点4

系统可靠性提高——优点5

系统测量与控制精度提高——优点6

系统具有优异的远程监控功能——优点7

系统具有强大的（远程）故障诊断功能——优点8

设备配置、网络组态和系统集成方便自由—优点9

现场设备更换和系统扩展更为方便——优点10

为企业信息系统的构建创造了重要条件——优点11

3、简述宽带网与基带网的主要区别。

4、简述奇偶校验和CRC校验的原理。

5、简述面向连接和无连接通信的联系与区别。

6、RS232和RS485通信的特点分别是什么？

7、简述主从通信机制。

8、简述USB通信的特点。

9、简述中继器、网桥、路由器、网关的工作层次及其应用场合。

10、什么是网络设备的MAC地址，A、B、C类IP地址的范围分别是什么，各自默认的子网掩码是什么？DNS又是什么？

11、简述CAN总线的非破坏性逐位仲裁机制。

12、如何区分CAN总线的标准格式数据帧、标准格式远程帧？

13、简述MAC（煤体访问控制子层）的CSMA/CD（载波监听多路访问/冲突检测）控制方案。

10、简述DeviceNet与CAN在数据链路层和物理层中的主要区别。

11、简述ControlNet现场总线中的生产者/消费者模型。

12、简述ControlNet现场总线的隐性令牌传送机制。

13、简述生产者/消费者通信模型和源/目的通信模型的联系与区别。