现场总线(闭卷)复习指南
现场总线-复习资料
Ch11、 现场总线定义:在生产现场的测量控制设备之间实现双向、串行、多点数字通信的系统。
2、 现场总线技术特点：1开放性2互可操作性与互换性 3设备智能化4彻底分散5现场环境适应性6系统可靠性7信息一致性，8经济性9易于安装和维护3、 实时性：信号的输入、运算、输出都要在一定时间范围内完成，亦即，系统对输入信息以足够快的速度进行处理，并在一定时间内做出响应或者进行 控制，若超出了这个时间，就失去了控制的时机，控制也就失去了意义。
练习题：Ch21、 传输模式：并行、串行；异步、同步；单工，半双工，双工2、 传输损伤：衰减和衰减失真，时延失真，噪声噪声分类？热噪声、互调噪声、串扰和冲激噪声。
热噪声计算？（计算题）3、 信道容量，在给定条件下，某一通信信道上的数据所能达到的传输速率称为信道容量。
误码率，即差错发生率。
这里的差错是指发送的是0而接收的却是1，或者发送的是1而接收的却是0。
信道带宽，一个信号的绝对带宽是指它的频谱宽度信噪比它是指在传输过程中某一点的信号功率与噪声功率比,4、 香农公式 )SNR 1(log 2+=B C （计算题）奈奎斯特公式M B C 2log 2=5、 传输媒体？有线传输媒体包括？传输媒体是在数据传输系统中位于发送器和接收器之间的物理通路。
包括：双绞线，同轴电缆，光纤6、 数据编码：不归零码，曼彻斯特编码7、 奇偶校验，在7单位的ASCII 代码后增加一位,使码字中1的个数成奇数(奇校验)或偶数(偶校验).(适合随机性错误)CRC 码检错方法(计算题)8、 多路复用技术：时分复用，频分复用练习题：1,2,3，4，Ch31、 OSI 的三级抽象图3-3 OSI 的三级抽象的示意图OSI 模型OSI 服务OSI 协议包括所有可能的服务、协议及其实现包括所有可能的协议及其实现包括所有可能的实现由高到低依次是体系结构、服务定义和协议规范说明 。
2、 OSI 参考模型的分层，7层物理层:为上一层提供一个物理链接，以透明的传送比特流数据链路层：负责相邻两个节点间的链路上，无差错的传送以帧为单位的数据网络层：选择合适的路由和交换节点，透明的向目的节点交付发送发送节点所发送的数组传输层：根据通信子网的特性最佳的利用资源，并以可靠和经济的方式，在两个末端系统之间，透明的传送报文。
现场总线复习资料电子版
现场总线复习资料2015-6考试形式：闭卷带2B铅笔与橡皮题型：选择题、填空题简答题一、选择题1. 在ISO通信模型中，用于定义如何开始、控制和结束一个会话的是（B）A 应用层B 会话层C表示层D网络层2. MPI网络通过加中继器最大通信距离可扩展到（C.）。
A. 2100mB. 5100mC. 9100mD. 12100m3. S7-300的MPI全局数据包通信方式中，全局数据包的最大长度为（C.）。
A. 76BB. 128BC. 22BD. 54B4. 在S7基本通信的单边通信方式中，CPU要调用（B）A. “GET”、” PUT”B. “X_GET”、”X_PUT”C. “I_GET”、” I_PUT”D. “U_GET”、”U_PUT”5. 下列哪种现场设备不能使用PROFIBUS-PA总线技术通信（D）A 启动执行器B 电磁阀C 测量变送器D 电动机6. 下列那种协议或通信技术不属于PROFIBUS总线技术（D）A DPB PAC FMSD PROFINET7. 每个DP系统均由不同类型的设备组成，这些设备分为不包括哪一类（D）A 1类DP主站B 2类DP主站C 从站D 3类DP主站8. CP1613是带有微处理器的（B.）以太网卡。
A. PS2B. PCIC. USBD. IDE9.下列哪一型号的网络交换机不具备网络管理功能？（A）A. SCALANCE X100B. SCALANCE X200IRTC. SCALANCE X300D. SCALANCE X40010.下列通信接口中不属于串行通信接口的是（C）A. RS-232C接口B. RS-485接口C. PROFIBUS接口D. 20mA TTY接口11. 下列选项中，哪个不属于全集成自动化的三个统一性（C）A 统一的数据管理B 统一的通信C 统一的系统设计D 统一的组态和编程12. 在S7基本通信的双边通信方式中，CPU要调用(A)功能块。
广工“现场总线”复习提纲（20150625）（打印版）
⼴⼯“现场总线”复习提纲（20150625）（打印版）⼀、考试题型：选择题、填空题、名词解释、简答题、论述题⼆、复习掌握知识点提纲：第⼀讲：现场总线概述●现场总线概念（P1）-关键字：设备（节点），介质。
规范（协议），通信现场总线是⼀种应⽤于⽣产现场，在现场控制设备之间、现场设备与监控装置之间实现双向、串⾏、多节点数字通信的技术。
-有多个分散在⽣产现场、具有数字通信能⼒的测量控制仪表作为⽹络节点-以双绞线等传输介质为纽带-按公开、规范的通信协议-实现数据传输与信息交换，完成测量控制任务的⽹络系统、控制系统●控制系统结构变迁及⽹络化控制系统的特点（P2）-⽓-电-集中-集散-⽹络化控制系统的结构变迁：1.基地式⽓动仪表控制系统2.⽓动、电动单元组合式模拟仪表控制系统3.集中式数字控制系统4.集散控制系统 DCS 、PLC5.现场总线控制系统FCS⽹络化控制系统的特点：1.结构上形成设备的⽹络式连接–节省⼤量线缆、槽架、连接件；–连线设计与接头校对的⼯作量也⼤⼤减少–增加现场控制设备⽆需增设新的电缆2.实现了⼯业数据的⽹络式远程传输与集中管理，扩⼤了操作⼈员的视野，为远程监视与操作提供了基础条件–⽆⼈值守机站3.将控制功能模块置⼊现场设备，实现了全分布式控制系统4.⽀持总线供电5.为⾃动化系统与其它信息系统的沟通，为实现企业的管理控制⼀体化创造了条件●对控制系统⽹络的要求（PPT）-开放、互操作、实时（确定）、环境容忍开放性、互可操作性、通信的实时性、对环境的适应性1.开放性：通信协议公开，能与任⼀遵守相同标准的其它⼚商设备互连为系统2.互可操作性：-互连设备间的信息传送与沟通；-互⽤：不同⽣产⼚家性能类似的设备可实现相互替换3.通信的实时性：具有严格的时序和定时要求：达不到实时性要求或因时间同步等问题影响了⽹络节点间的动作时序，甚⾄会造成灾难性的后果。
4.环境适应性：在⾼温、严寒、粉尘等恶劣环境下能正常⼯作，能抗震动、抗电磁⼲扰、在易燃易爆环境下能保证本质安全，有能⼒⽀持总线供电等●控制⽹络与计算机⽹络的区别（P38）-环境，任务，实时性（⼩数据量，快速性，确定性，可靠性）⽹络节点不同：-计算机⽹络：计算机、⼯作站、打印机、显⽰终端-控制⽹络：除了以上设备之外，还有PLC、数字调节器、开关、马达、变送器、阀门、按钮等。
现场总线——复习文档
以下是前三章的一些内容，后续内容会陆续发下来。
请同学们全部手写完成，打印复印一律作废！请独立完成！填空题1.现场总线控制系统的英文表达为Fieldbus Control System ，缩写为FCS 。
2.基于现场总线的数据通信系统由数据的发送设备、接收设备、作为传输介质的现场总线、传输报文、通信协议等及部分组成。
3.按通信帧的长短，可以把现场总线的数据传输总线分为传感器总线、设备、现场总线。
比如ASI 总线就属于位级的传感器总线，CAN 总线就属于设备总线，PROFIBUS 总线就属于典型的现场总线。
4.以现场总线为基础的企业网络系统可以分为三个层次：企业资源规划层ERP 、制作执行层MES 、现场控制层FCS 。
5. 总线仲裁是指对总线冲突的处理过程，根据某种裁决规则来确定下一个时刻具有总线占有权的设备。
总线为获得总线占有权而等待仲裁的时间叫做访问等待时间。
设备占有总线的时间叫做总线占有期。
6.数据通信系统可以采用无线传输媒体，比如电磁波、红外线等；也可以采用双绞线、电缆、电力线、等有线媒体。
7.通信设备之间用于控制数据通信与理解通信数据意义的一组规则，称为通信协议，其关键要素是语法、语义、时序。
8.工业数据通信中常用的数据传输速率有9600b/s 、31.25Kb/s 、500kb/s 、1Mb/s 等。
9.衡量数字通信系统可靠性的指标是误码率Pe ，即数字通信中二进制码元出现传输出错的概率。
10.介质带宽不能小于（大于/小于）信号带宽，否则信号会产生失真。
11.信噪比指信号功率S与噪声功率N的比值，单位为分贝。
12.采用模拟信号的不同幅度、不同频率、不同相位来表达数据0、1状态的称为模拟数据编码，比如幅值键控ASK 、频移键控FSK 、相移键控PSK 。
其中频移键控FSK 中，载波信号的频率随着调制信号而变化，而载波信号的幅度、相位不变。
13.用高低电平的矩形脉冲信号来表达数据0、1状态的称为数字数据编码，比如单极性码。
现场总线期末复习提纲
现场总线复习提纲
ch2 CAN总线1、CAN总线的全称是什么？应用于什么场合？2、CAN总线是如何表示数值逻辑的？3、CAN总线协议中，什么逻辑具有较高的优先级？4、CAN总线采用什么样的总线仲裁技术？5、CAN总线协协议帧中的数据场最长为多少个字节？最高传输速率？最远传输距离？6、CAN的一个位时钟分为那几个段？各自的作用是什么？7、CAN的物理层采用什么编码？位填充机制？8、CAN总线位同步分哪几种？（硬同步？重同步？）9、CAN的总线拓扑结构是怎样的？为什么要加终端电阻？10、CAN规定了几种类型的帧结构？（4种）数据帧和远程帧的区别是什么？11、CAN总线协议中是高位先发还是地位先发？12、CAN有哪几种错误类型？哪几种错误状态？系统刚启动时，所处的错误状态是什么？做严重的错误状态是什么？13、CAN控制器的作用是什么？CAN收发器的作用是什么？14、SJA1000与微控制器的硬件连接方法？SJA1000数据发送和接收流程？15、ch3 Profibus1、Profibus 的全称是什么？Profibus 协议有那三个子集，各自的特点什么？2、Profibus 的总线拓扑结构是什么？是否需要终端电阻？3、profibus 支持的物理层技术有哪些？分别应用于那个协议子集？4、RS485传输技术采用什么传输方式？最高速率？最远距离？5、RS485中继器在什么场合下使用？如何正确使用？6、RS485传输技术中，先传地位还先传高位？7、IEC11582 采用什么什么编码？8、Profibus的总线存取协议？海明距离是多少？9、profibus 提供了哪四种基本服务？10、Profibus-DP将站点分为三类？哪三类？各自的作用是什么？11、LSPM2站地址和ID号的设置方式有哪三种？硬件连接方式？profibus 接口电路？12、SPC3的微控制器接口电路？其中的双口RAM划分为三个区,哪三个区？各自的作用？ch4 Devicenet1、Devicenet 的网络模型？拓扑结构？是否支持分段？网络容量？2、Devicenet的传输线中含五条导线，分别是？3、MWP 模块的作用是什么？4、是否需要终端电阻？5、Devicenet 报文分为哪两种？各自的作用是什么？6、各个信息组的优先级如何判别？7、Devicenet 节点开机后能偶识别的两个端口是什么？什么是组2服务器？什么是仅限组2服务器？8、Devicenet 重复MAC ID检测原理？9、Devicenet 中存在四级寻址？分别是什么？10、Devicenet 网络的通信模型？11、UCMM的全称？提供那两种服务？建立显式连接后可以做什么？12、I/O信息的传送方式有哪些？预定义主从连接组的连接ID 如何确定？。
现场总线复习提要
现场总线复习提要第一章（思考与练习）1、过程控制系统的发展经历了那几代控制系统基地式仪表控制系统、模拟式仪表控制系统、直接式数字控制系统（DDC）、集散控制系统（DCS）、现场总线控制系统（FCS）8、生产过程包括哪些装置答：PLC、智能调节器、现场控制站和其他测控装置。
9、什么是现场总线现场总线有哪些特点答：现场总线是一种应用于生产现场，在现场设备之间、现场设备与控制装置之间实现双向、串行、多节点数字通信的技术。
特点：开放性、互操作性和互用性、现场设备的智能化和功能自治性、系统结构的高度分散性、对现场环境的适应性。
10、现场总线的本质含义表现在哪些方面答：现场设备的互连、现场通信网络、互操作性、分散功能块、总线供电、开放式互联网络12、常用现场总线有哪些它们各有什么特点第二章（思考与练习）3、总线的寻址方式有哪些各有什么特点答：3种。
1物理寻址、2逻辑寻址、3广播寻址。
特点：1.用于选择某一总线段上某一特定位置的从设备做为响应者。
2.用于指定存储区单元某一通用区，而不顾及这些存储器单元在设备中的物理分布。
3.用于选择多个响应者。
4、数据通信系统由哪些设备组成各起什么作用答：1.信息源 2.发送设备 3.传输介质 4.接收设备 5.信息接受者作用：1.把各种消息转换成原始电信号；2.将信息源产生的消息信号变换成适合在传输介质中传输的信号，使信息源和传输介质匹配；3.传输信号的媒介4.完成发送设备的反变换，即对信息进行解调、译码和解码等。
5.将复原的原始信号转换成相应的消息。
6、什么是数据传输率它的单位是什么答：单位时间内传送的数据量。
单位有比特率S和波特率B7、试比较串行通信和并行通信的优缺点答：串行通信缺点：传输速度较慢优点：传输线少、连线简单，特别适合多位数据的长距离通信；并行通信缺点：若数据位数较多、传送距离较远时，则线路复杂，成本较高且干扰大，不适合远距离传送。
并行通信的缺点：优点：传送数据速度很快，传输效率高，8、什么是异步传输什么是同步传输各用于什么场合答：异步传输：串行通信的一种，在通信中发送方和接收方不保持同步，即时钟频率不同。
现场总线技术期中考试复习总结要点.doc
现场总线技术期中考试复习要点一、现场总线技术基本概念部分什么是现场总线、常用现场总线的名称、工业控制系统发展过程中典型的控制系统及结 构特点、现场总线的技术特点与结构特点、企业管理层与现场总线控制系统的关系与网络体系结构。
1. 相关作业的内容。
什么是现场总线：现场总线是应用在纶产现场、在微机化测量控制设备之间实现双 向串行多节点数宁通信的系统，也被称为开放式、数字化、多点通信的底层控制网2. 3.常用现场总线的名称：基金会现场总线（FF ）, Lonworks, profibus, can, harto 工业控制系统发展过程中典型的控制系统及结构特点：• 基地式气动仪表控制系统：各测控点形成自封闭状态，无法与外界沟通信息, 操作人员只能通过生产现场的巡视，了解生产的过程。
• 集中式数字控制系统：用一台计算机取代控制室的几乎所有的仪表盘，可靠性 还较差，一旦计算机出现某种故障，就会造成所有控制回路瘫痪、生产停产的 严重局面。
• DCS 分布式控制系统：集中与分散相结合，不同厂家的设备不能互连在一起, 难以实现互换与互操作，组成更大范围信息共享的网络系统存在很多休1难。
• 新型现场总线控制系统：遵守同一协议规范，新型全分布式结构，把控制功能 彻底下放到现场，依靠现场智能设备本身便可实现基本控制功能。
4. ■■ 现场总线的技术特点与结构特点：• 结构特点：1. 分散控制，全分布。
2.相互数字通信• 技术特点：1. 系统的开放性（统一协议）2. 互可操作性与互用性3.现场设备的智能化与功能自治性 4. 系统结构的高度分散性 5.对现场环境的适应性企业管理层与现场总线控制系统的关系：以现场总线为基础的企业信息系统，企业 网络屮的信息是多层次的，要把多层次的信息互联成网络，实现信息的沟通汇集与 数据分享，则需要结合现场总线控制系统。
企业管理层与现场总线控制系统的网络体系结构：< 血M 络） Ell II 一*一 J mcrnc,[矗陌 其他工作屹二、MODBUS 协议与应用部分功能码1〜6的定义、根据产品说明书写th MODBUS报文、对给出的主站或从站报文分析其中的意义。
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1数据编码
2 数据传输方式 : 串行传输与并行传输
2.1数据传输方式(信息传输方向): 单工、半双工和全双工通信
2.2数据传输方式(数据的传输分): 串行传输与并行传输
2.3数据传输方式(收发双方的同步):同步传输与异步传输
2.4数据传输方式: 基带、频带和宽带传输
3多路复用技术: 时分多路复用TDM、频分多路复用FDM、码分多址和波分多路复用WDM
4数据交换技术(中转节点的性质): 线路交换和存储转发交换 ;存储转发交换方式又分为两种: 报文交换, 报文分组交换
5网络互连设备及作用:
中继器: 负责在两个节点的物理层上按位传递信息，完成信号的复制、调整和放大功能，以此来延长网络的长度
网桥: 数据链路层上对帧进行存储转发
路由器: 网络层上实现多个网络互连的设备，它对分组信息进行存储转发
网关: 传输层以上实现网络互连。
网关具有从物理层直到应用层各层的协议转换能力
集线器: 随机选出某一端口的设备，并让它独占全部带宽，与集线器的上连设备（如交换机、路由器或服务器）进行通信
6 ISO/OSI参考模型: 物理层数据链路层网络层传输层会话层表示层应用层
7数据链路层的作用是要在不太可靠的物理链路上，通过数据链路层协议实现可靠的数据传输 , 为网络层提供如下三种服务: 无确认的无连接服务有确认的无连接服务有确认的面向连接的服务
8现场总线: 现场总线是指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数字式、串行、多点通信的数据总线。
基于现场总线的控制系统被称为现场总线控制系统
现场总线特点:（1）总线式结构（2）开放性、互操作性与互换性（3）彻底的分散控制（4）信息综合、组态灵活（5）多种传输介质和拓扑结构
9现场总线是一种数字通信协议
10CAN特性2 支持报文优先权3保证报文延迟时间4设置灵活5时间同步的多点接收6系统内数据的一致性(System Wide Data Consistency)7多主机网络（对等网）8错误监测和错误标定9只要总线空闲，就自动将被破坏的报文重新传输10将节点的暂时性错误和永久性错误区分开，自动关闭CAN的错误节点
11CAN结构: 物理层数据链路层
12发送器:产生报文的单元称为发送器总线空闲或该单元失去仲裁时，这个单元不叫“发送器”
13接收器:如果一个单元不叫发送器同时总线也不在空闲期间，这个单元叫“接收器”
–报文(Message总线上的信息以几个不同类型的固定格式的报文发送，但是长度受限
–当总线空闲时，任何连接在网络上的单元都可以开始发送新的报文)
报文路由
–报文的寻址内容由标识符指定
–标识符不指出报文的目的地，但是这个数据的特定含义使得网络上所有节点通
过报文滤波来判断该数据是否应该由它(们)接收
14多点传送(Multicast)
–由于报文的滤波作用，任何数目的节点对同一条报文都可以接收并同时对此报
文作出反应
15多主机(Multimaster)
–总线空闲时，任何节点都可以开始传送报文
–具有较高优先权报文的节点可以获得总线访问权
16仲裁(Arbitration)
–如果两个或两个以上的单元同时开始传送报文，就会发生总线访问冲突
–通过使用标识符逐位仲裁解决冲突
–仲裁机制确保报文和时间均不损失
–具有相同标识符的远程帧和数据帧同时发送时，数据帧优先于远程帧
–仲裁期间，每一个发送器都对发送位的电平与被监控的总线电平进行比较，如果电平相同，则这个单元可以继续发送
如果发送电平和监视电平不符，这个单元失去仲裁，必须退出发送状态
17故障界定(Fault Confinement)
–CAN节点能够把永久故障和暂时干扰区别开，关闭故障节点
18总线值的表示(Bus Value)
–总线上有两个互补的逻辑值中的一个：“显性，Dominant”和“隐性，Recessive”
–当显性位和隐性位同时传送时，其结果是总线的值是显性，例如在总线上执行“线－与”
时，显性位代表逻辑“0”，隐性位代表逻辑“1”，0 and 1 ＝ 0
–规范没有规定表示逻辑值的物理状态：比如电压、光强度
19帧格式
–标准帧11位标识符----扩展帧29位标识
20帧类型
–4种不同类型的帧
–数据帧(Data Frame) 将数据从发送站点传送到接收站点，发送数据
–远程帧(Remote Frame) 请求发送具有同一标识符的数据帧，请求数据
–错误帧(Error Frame) 任何单元检测到总线错误即发出错误帧
–过载帧(Overload Frame) 在相邻的数据帧或远程帧之间提供更多的延时
21数据帧
–7个位域构成
–帧起始(Start of Frame) 仲裁域(Arbitration Field)
–控制域(Control Field) 数据域(Data Field)
–CRC域(CRC Field) 应答域(ACK Field)
–帧结尾(End of Frame)
–数据域长度可以为0
–通过标识符判别报文性质
–报文滤波取决于如何识别标识符
–屏蔽寄存器可将任何标识符设置为“无关，Don’t Care”
23报文校验
–校验报文是否有效
–发送器
•直到帧的末尾未发现错误，则此报文对发送器有效
•如果报文错误，根据优先权自动重发
•在竞争总线时，必须在总线一旦空闲就开始重新传输
24编码: 位流编码
25故障界定(FAULT CONFINEMENT)
26三种故障状态
–“错误激活”(Error Active)
–“错误认可”(Error Pasitive)
–“总线关闭”(Bus Off)
27位定时要求
信息处理时间
时间量程
时间段的长度
28 SJA 1000 是一种独立控制器，用于移动目标和一般工业环境中的局域网络控制
•验收滤波器ACF
–验收滤波器把它的数据和接收的识别码的内容相比较，以决定是否接收该信息
–在验收接收测试通过后，完整的报文信息保存在RXFIFO中
29 SJA1000有两种工作模式：
–BasicCAN 模式和PeliCAN 模式
30 发送缓冲器区分为描述符区和数据区
31验收滤波器
–只有当接收报文中的标识码和验收滤波器预定义的值相等时，CAN 控制器才允许将已接收报文存入RXFIFO
–验收滤波器由验收代码寄存器(ACRn)和验收屏蔽寄存器AMRn定义
–要接收的报文的标识码位模式在验收代码寄存器中定义，相应的验收屏蔽寄存器允许定义验收代码寄存器中的某些位为"无关"，即可为任意值
–在模式寄存器MOD中选择MOD.3,AFM
•单滤波器模式AFM=1
•双滤波器模式AFM=0
32SJA1000与单片机接口-典型接口
33 CAN总线系统智能节点硬件设计。