现场总线参考题

一、传统DCS与FCS在现场布线方面有什么区别？★★DCS(DistributedCon-trol System，集散控制系统)显示、操作、管理集中；控制、负载、危险分散；自封闭，信息孤岛★★FCS (Fieldbus Control System，现场总线控制系统)开放，全分布式的控制系统★★1.FCS取消了控制站，DCS控制依赖控制站。

★★2.本安情况下：现场总线多块仪表共用一块安全栅，DCS 每块仪表均配一块安全栅。

★★3.FCS控制在现场中完成，DCS控制在控制站中完成★★4FCS信息是双向的，DCS信息是单向的二、完整的现场总线定义？★★现场总线是以测量控制设备作为网络节点，以双绞线等传输介质作为纽带，把位于生产现场、具备了数字计算和数字通信能力的测量控制设备连接成网络系统，按照公开、规范的网络协议，在多个测量控制设备之间、以及现场设备与远程监控计算机之间，实现数据传输与信息交换，形成适应各种应用需要的自动控制系统。

三、现场总线有哪特点？★★★★现场总线系统的结构特点★★1.设备之间采用网络式连接是现场总线系统在结构上最显著的特征之一。

★★2.现场总线系统中，由于设备增强了数字计算能力，有条件将各种控制计算功能模块、输入输出功能模块置入到现场设备之中。

借助现场设备所具备通信能力，直接在现场完成测量变送仪表与阀门等执行机构之间的信息传送，实现了彻底分散在现场的全分布式控制。

★★★★现场总线系统的技术特点★★1.系统的开放性：系统的开放性体现在通信协议公开，不同制造商提供的设备之间可实现网络互联与信息交换。

★★2.互可操作性：是指网络中互联的设备之间可实现数据信息传送与交换；互用则意味着对不同生产厂家的性能类似的设备可以相互替换。

★★3.通信的实时性与确定性。

★★4.现场设备的智能与功能自治性：智能主要体现在现场设备的数字计算与数字通信能力上。

★★5.对现场环境的适应性四、现场总线有哪些优点？★★1.节省硬件数量与投资★★2.节省安装费用★★3.节省维护开销★★4.用户具有系统集成主动权★★5.提高了系统的准确性与可靠性★★6.更少的设计，简化了图纸★★7.简化了控制系统的工程实施★★8.减少了导线，端子排，机柜，分线盒，桥架★★9.简化了接线★★10.组态简单★★11.可查看的信息大大增加★★12.完善的诊断信息★★13.可在线校验，量程调整，调零★14★减少了停机时间，降低费用★★15.系统具有开放性五、IEC制定的国际现场总线标准主要包括哪些现场总线？★★★★IEC终于推出了以下现场总线标准：★Type1：IEC 61158技术规范★Type2：Control Net现场总线★Type3：Profibus现场总线★Type4：P-Net现场总线★Type5：FF HSE（High Speed Ethernet）★Type6: Swift Net现场总线★Type7：WorldFIP现场总线★Type8：Interbus现场总线第二章一、画出通信系统的组成，并对系统各个组成部分功能进行简单介绍。

★★★★硬件由数据信息的发送设备、接收设备、传输介质组成。

软件由数据信息形成的通信报文和通信协议组成。

★★发送设备：具有通信信号发送电路的设备，也称为发送器(Tran-simitter)。

接收设备：具有通信信号接收电路的设备也称为接收器(Receiver)。

既可以作为发送设备，又可以作为接收设称为收发器(Transceiver)。

★★传输介质是指在两点或多点之间连接收发双方的物理通路，是发送设备与接收设备之间信号传递所经过的媒体，也称之为传输媒体。

★★报文：一般把需要传送的信息，包括文本、命令、参数值、图片声音等称为报文。

★★通信协议：通信设备之间用于控制数据通信与理解数据通信意义的一组规则。

协议的关键是语法、语义和时序。

二、可靠性指标的概念？信道带宽、介质带宽、信道容量和信噪比的概念？信噪比对信道容量的影响？★★可靠性指标：误码率公式误码率是衡量数据传输系统正常工作状态下传输可靠性的参数；★★信道带宽：是指信道容许通过的物理信号的频率范围，即容许通过的信号的最高与最低频率之差。

★★介质带宽：是指该传输介质能通过的物理信号的频率范围。

★★信道容量：是指信道在单位时间内可能传送的最大比特数。

★★信噪比：信号功率S与噪声功率N的比值。

一般用10lgS/N来表示，单位分贝（dB)。

★★信噪比对信道容量的影响？1. 增加带宽也可以提高信道容量。

但噪声功率N=Wn0(n0为噪声的单边功率谱密度）。

随着W增大，N增大，会导致信噪比降低。

2.在信道容量一定时，带宽与信噪比之间可以相互弥补。

即提高信道带宽可使具有更低信噪比的信号得以通过，而传输信噪比比较高的信号时，可适当放宽对信道带宽的要求。

三、当传送一个字节数据11001010时，试画出HART和FF总线的物理编码波形示意图？Hart P47 ； FF P44四、信号的传输模式有哪三种？他们各自的定义和特点是什么？★★基带传输：基带传输是指在基本不改变数字信号频率的情况下，直接按基带信号进行的传输。

它不包含任何调制（频率变换），按数据波的原样进行传输。

基带传输的特点： 1.信号按位流形式传输，整个系统不用调制解调器，使得系统价格低廉。

2. 与宽带网相比，基带网的传输介质比较便宜，可以达到较高的数据传输速率(一般为lMbps~10Mbps）但其传输距离一般不超过25km，传输距离越长，传输质量越低。

★★载波传输：按幅值键控（ASK）、频移键控（FSK）、相移键控（PSK）等不同方式，依照要承载的数据改变载波信号的幅值、频率、相位，形成调制信号，载波信号承载数据后的信号传输过程称为载波传输。

载波传输的特点：1.克服了目前长途电话线路不能直接传输基带信号的特点;2.可实现多路复用，提高了通信线路的利用率;3.在接收端和发送端都要设置调制解调器。

★★宽带传输:在同一介质上可以传输多个频带的信号。

宽带传输的特点：可进行全部广播，还可以高速数据传输。

可见宽带传输系统是模拟信号传输系统，可以在同一信道上进行数字和模拟信息服务。

五、差错检测中常用的冗余校验方法有哪几种？并对每种方法进行简单解释。

★★奇偶校验。

编码规则：在原信息后附加一位校验位(垂直校验)，或在原信息后附加一行校验行(水平校验)，使得整个码字或码组中的代码“1”的个数成为偶数或奇数。

“1”的个数为偶数的称为“偶数校验”;“1”的个数为奇数的称为“奇数校验”。

★★（2）求和校验在发送端将数据分为k段，每段均为等长的n比特。

将分段1与分段2做求和操作，再逐一与分段3至k段做求和操作，得到长度为n比特的求和结果。

将该结果取反后作为校验和放在数据块后面，与数据块一起发送到接收端。

在接收端对接收到的、包括校验和在内的所有k+1段数据求和，如果结果为零，就认为传输过程没有错误，所传数据正确。

如果结果不为零，则表明发生了错误。

★★（3）纵向冗余校验LRC纵向冗余校验（Longitudianl Redundancy Check)按预定的数量将多个单位数据域组成一个数据块。

首先每个单位数据域各自采用奇偶校验，得到各单位数据域的冗余校验位。

再将各单位数据域的对应位分别作奇偶校验，如对所有单位数据域的第1位作奇偶校验，对所有单位数据域的第2位作奇偶校验，如此等等。

并将所有位置奇偶校验校验得到的冗余校验位组成一个新的数据单元，附加在数据块的最后发送出去。

★★（4）循环冗余校验（cyclic redundancy check,CRC)。

对传输序列进行一次规定的除法操作，将除法操作的余数附加在传输信息的后边。

在接收端，也对收到的数据做相同的除法。

如果接收端除法得到的结果其余数不是零，就表明发生了错误。

六、待校验数据为101011。

CRC多项式为G(x)=x3+x2+1;写出循环冗余码计算和校验过程。

★★★★解：待校验数据为110011（6比特）/生成多相式为比特序列为：1101（4比特，k=3）/将待校验数据比特序列乘以23，则产生的乘积为110011000/将乘积用生成多项式比特序列去除，按模二算法应得到余数为：001/将余数比特序列加到乘积中:001+110011000=110011001式子第二章P76如果在数据传输中没有错误,那么接收端收到的带有CRC校验码的接收数据比特序列一定能被相同的多项式整除,如不能被整除则表明有错误。

七、最常用的差错校正方法有哪两种？★★★★最常见的两种差错校正方法是自动重传与前向差错纠正。

★★自动重传：当系统检测到一个错误时，接收端自动地请求发送方重新发送传输该数据帧，用重新传输过来的数据替代出错的数据。

★★前向差错纠正：在接收端检测和纠正差错，而不需要请求发送端重发。

将一些额外的位按规定加入到通信序列中。

这些额外的位按照某种方式进行编码，接收端通过检测这些额外的位，发现是否出错、哪一位出错、并纠正这些差错位。

第三章一．简述控制网络主要特点★★控制网络的节点：控制网络的节点大都是具有计算与通信能力的测量控制设备。

★★控制网络的任务与工作环境：一、控制网络的任务控制网络以具有通信能力的传感器、执行器、测控仪表作为网络节点，以现场总线为通信介质，连接成开放式、数字化、多节点通信，完成测量控制任务的网络。

控制网络要将现场运行的各种信息传送到远离现场的控制室，在把生产现场设备的运行参数、状态以及故障信息等送往控制室同时，又将各种控制、维护、组态命令等送往位于现场的测量控制现场设备，起着现场级控制设备之间的数据联系与沟通的作用。

二、控制网络的工作环境：要求控制网络能适应这种恶劣的工作环境。

控制网络的数据传输量相对较少，传输速率相对较低，多为短帧传送。

要求通信传输的实时性强，可靠性高。

★★控制网络的实时性要求：它与不同于普通数据网络的最大特点在于它必须足对控制的实时性要求。

二、总线访问控制技术可分为哪两大类？各自的代表性技术是哪些？★★★★分为两大类：随机接入和受控接入。

★★随机接入。

所有的用户都可以根据自己的意愿随机地发送信息。

总线网就属这种类型。

★★受控接入各个用户不能任意接入信道而必须服从一定的控制。

在多点线路中采用集中式控制，环形网采用的是分散式控制。

三、CSMA/CD的发送数据工作过程？★★★★(1)当某个节点要发送数据，先侦听媒体，判断是否有信号在传输；(2)如果有信号传输，转(1) ，继续侦听；(3)如果媒体上无信号传输，发送数据，同时对媒体继续监听；(4)如果发出信息与监听信息一致，则认为无冲突，数据正确发送，完成发送任务；(5)如果发送数据与监听信息不一致，则认为发生冲突，立即中止发送过程，并向媒体发送“冲突强化”信号，使其他节点感知冲突，本节点计算发送失败的次数；（6)如果发送失败的次数小于某个阀值，按二进制指数退避算法生成等待时间值，等待一定时间，转(1) ，重新发送；(7)如果发送失败的次数大于某个阀值，停止发送尝试，通知用户，产生网络错误。