工业控制网络复习重点

工业控制网络

题型：

填空（15*1’）

选择（10）

分析（2）

简答（5）

操作（10’）

第一章

1.现场总线

定义：国际电工委员会制定的国际标准IEC61158对现场总线（fieldbus）的定义：

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。

现场总线——控制网络

现场总线——工业电话线

现场总线——底层控制网络

2.输入输出设备

总线上的数据输入设备：包括按钮、传感器、接触器、变送器、阀门等，传输其位置状态、参数值等数据；总线上的输出数据用于：驱动信号灯、接触器、开关、阀门等。

3.现场总线特点

⏹适应工业应用环境。

⏹要求实时性强，可靠性高，安全性好。

⏹多为短帧传送。(短帧传输体现实时性)

⏹通信的传输速率相对较低。

4.几种现场总线

•Foundation Fieldbus，FF

•LonWorks

•Profibus

•ControlNet

•DeviceNet

•CAN

•Hart

5.现场总线系统组成与组织结构

➢硬件：

◆总线电缆，又称为通信线、通信介质（媒体/媒介/介体）。

◆连接在通信线上的设备称为总线设备，亦称为总线装置、节点（主节点、从节点）、站点

（主站、从站）。

软件包括：

➢系统平台软件：为系统构建、运行以及为系统应用软件编程而提供环境、条件或工具的基础软件。

包括组态工具软件、组态通信软件、监控组态软件和设备编程软件。

➢系统应用软件：为实现系统以及设备的各种功能而编写的软件，包括系统用户程序软件、设备接口通信软件和设备功能软件。

6.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）。

7.现场总线

技术特点：

1、现场通信网络

2、数字通信网络

3、系统的开放性

4、现场设备互连网络

5、系统结构和功能高度分散性

6、互操作性与互换性网络

优点（5个）：

1、导线和连接附件大量减少

2、仪表和输入／输出转换器（卡件）大量减少

3、设计、安装和调试费用大大降低

4、维护开销大幅度下降

5、提高了系统的可靠性

6、提高了系统的测量与控制精度

7、系统具有优异的远程监控功能

8、系统具有强大的（远程）故障诊断功能

9、用户具有高度的系统集成主动权

10、现场设备更换和系统扩展更为方便

11、为企业信息系统的构建创造了重要条件

12.概括

现场总线是综合自动化的发展需要

综合自动化要求对企业信息的优化利用。

智能仪表为现场总线的出现奠定了基础

传输信号数字化是实现数字通信的基础。

现场总线将朝着开放系统、统一标准的方向发展

系统开放性是指对同一标准的认同和遵守。

9.作业题

1.现场总线的定义。

2.现场总线系统的组成。

3.请列举4类现场总线设备。

4.请给出现场总线的技术特点。

5.请给出5个现场总线的优点。

6.请列举现场总线的一些应用领域

1.连续、离散制造业，如电力、石化、冶金、纺织、造纸，过程自动化仪表；火车、

汽车、轮船、机器人、数控机床；智能传感器

2.楼宇自控、仓储；

3.智能交通、环境监测（大气、水污染监测网络）

4.农、林、水利、养殖等

第二章

1.数字通信系统的基本组成：

发送设备、接收设备、传输介质、传输报文、通信协议

⏹数据通信系统实际上是一个硬软件的结合体

⏹信息源和信息接收者是信息的产生者和使用者。

⏹信息源可根据输出信号的性质不同分为模拟信息源和离散信息源。

⏹发送设备的基本功能是将信息源和传输介质匹配起来，即将信息源产生的信息信号经过编码，并转

换为便于传送的信号形式，送往传输介质。

⏹传输介质是指发送设备到接收设备之间信号传递所经媒介。它可以是有线的也可以是无线的。

⏹接收设备的基本功能就是完成发送设备的反变换，即进行解调、译码、解密等。它的任务是从带有

干扰的信号中正确恢复出原始信息来，对于多路复用信号，还包括解除多路复用，实现正确分路。

2.性能指标

⏹衡量一个数据通信系统好坏的主要性能指标包括传输的有效性和可靠性的指标。

⏹有效性指标：

数据传输速率

频带利用率

协议效率

通信效率

⏹可靠性指标：误码率

3.数字编码（数据在物理层的表示期中考试题目）

⏹数据编码是指通信系统中以何种物理信号的形式表达数据

⏹分别用模拟信号的不同幅度、不同频率、不同相位来表达数据的0，1状态称为模拟数据编码

⏹用高低电平的矩形脉冲信号来表达数据的0，1状态的，称为数字数据编码

模拟数据编码—调幅

幅值键控ASK中，载波信号的幅度随着调制信号而变化，而载波信号的频率、相位不变。例如在二进制数字信号调制后波形的时域表达式对应S A = a n A *cos w c t， a n=0，S A=0代表0，a n=1，S A波形代表1。

模拟数据编码——调频

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。例如在二进制频移键控中、可定义为信号0对应的载波频率大，信号1对应的载波频率小。

模拟数据编码——调相

相移键控PSK中，载波信号的相位随着调制信号而变化，而载波信号的幅度、频率不变。例如在二进制相移键控中、可定义为信号1对应的0o，信号0对应180o。

5.串行传输和并行传输

⏹数据传输方式是指数据代码的传输顺序和数据信号传输时的同步方式

⏹根据代码的传输顺序可分为

⏹串行传输

⏹并行传输

⏹根据数据信号传输时的同步方式可分为

⏹同步传输

⏹异步传输

⏹串行传输（ Serial Transmission）中，数据流以串行方式逐位地在一条信道上传输。

⏹每次只能发送一个数据位，发送方必须确定是先发送数据字节的高位还是低位。同样，接收方也必

须知道所收到字节的第一个数据位应该处于什么位置。

⏹串行传输具有易于实现，在长距离连接中可靠性高等优点。适合远距离的数据通信。

⏹并行传输（Parallel Transmission）是将数据以成组的方式在两条以上的并行通道上同时传输。

⏹它可以同时传输一组数据位，每个数据位使用单独的一条导线，例如采用8条导线并行传输一个字