西南科技大学新年工业控制网络与现场总线技术期末复习题

ThismanuscriptwasrevisedbytheofficeonDecember10,2020.西南科技大学新年工业控制网络与现场总线技术期末复习题西南科技大学2014-2015年《工业控制网络与现场总线技术》期末复习题一、填空题1.按照地理分布距离和覆盖范围来看，计算机网络可以分为广域网、城域网和局域网。2.光纤分为单模和多模两种类型，其传输原理都是基于光的全反射。3.工业自动化网络控制系统不单单是一个完成数据传输的通信系统，还是一个借助网络完成控制功能的自控系统。4.工厂自动化网络的分层结构为_现场设备层、车间监控层和工厂管理层三个层次。5.参照ISO/OSI标准模型，CAN通信模型包括物理层和数据链路层两层。6.CAN的报文帧有以下四种类型：数据帧、远程帧、出错帧和超载帧。7.同步是数据传输中必须要解决的重要问题，在报文帧的传送过程中有三种同步方式：位同步、字同步和帧同步。8.工业控制系统经历了基地式仪 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 控制系统、集中式数字控制系统、集散控制系统、现场总线控制系统等主要阶段。总线是有效支持分布式实时控制的串行通信网络，从定位时的同步方式考虑，它属于异步通信。10.现场总线是用于过程自动化和制造自动化最底层的现场设备或现场仪表互连的通信网络，是现场通信网络与控制系统的集成。总线支持位仲裁的介质访问方式，是多主工作方式。通信 协议 离婚协议模板下载合伙人协议 下载渠道分销协议免费下载敬业协议下载授课协议下载 规定了4种不同类型的帧：数据帧，远程帧，错误帧，过载帧。总线上用显性和隐性两个互不的逻辑值表示0和1。协议可以检测到位错误，填充错误，CRC错误，格式错误，应答错误。15.CAN总线是多主工作方式，任意节点可以主动发送信息。通过非破坏性总线仲裁机制解决多节点同时发送时的冲突问题。的ISO/OSI参考模型包括两层：数据链路层、物理层。空闲时网络电平保持隐性1位。18.现场总线是连接智能现场设备和自动化系统的数字式、双向传输、多分支结构的通信网络。接口通信需要4根线，它是全双工的，RS-485接口通信需要2根线，它是半双工的。基于串行链路的通信方式有ASCII和RTU。协议的两个主要部分是用户接口层和直接数据链接映射层。22.目前的PROFIBUS标准IEC61158提供了三种传输方式：双绞线、同轴电缆、光纤。23.基于PROFIBUS的远程监控系统由三层组成：底层控制层、SCADA层（现场监控层）、远程监控层。的直接通信距离最远达10km，通信速率最高可达1Mbps。的应用层采用的是控制与信息协议（CIP）,CIP也是ControlNet/和Ethernet/IP所采用的应用层协议。26.报文接受节点根据网络上报文的目的地址段是否与自己的地址相同，来判断报文是否是发给自己的。要发送的报文分为显式报文和隐式报文两种。是高速的控制和I/0网络，具有增强的I/O性能和点对点通信能力，支持多主方式，可以从任何一个节点访问整个网络。、DeviceNet和Ethernet/IP是罗克韦尔公司推出的三种现场总线产品。30.模拟数据编码的三种编码方式为幅键键控ASK、频移键控FSK和相移键PSK。31.局域网中基本的网络拓拓扑结构有3种：星型拓扑结构、环型拓扑结构和总线型拓扑结构。通信功能包括：启动、停止、推动、执行、终止。33.自动控制从非智能、低智能到高智能的发展阶段经历了：模拟仪表控制系统、直接数字控制系统、集散控制系统和现场总线控制系统四个阶段。34.分布控制系统拓扑结构较多采用星形、环形、和总线型等三种结构。35.通信方式按照信息的传输方向分为单工、双工和半双工等三种方式。36.介质访问方式包含随机访问和受控访问两大类，其中常用争用总线技术为CSMA/CD。37.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。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。39.控制网络与计算机网络相比主要特点有：数据传输的及时性和系统响应的实时性、高可靠性及互可操作。40.局域网常用的拓外结构有总线、星形和环形三种。着名的以太网（Ethernet）就是采用其中的总线结构。41.开放系统互连参考模型OSI中，共分七个层次，分别是应用层、表达层、会话层、传输层、网络层、数据链路层和物理层。42.PROFIBUS由以下三个兼容部分组成:PROFIBUS-DP、PROFIBUS-PA和PROFIBUS-FMS。43.LonWorks拥有三个处理单元的神经元芯片：一个用于链路层的控制，一个用于网络层的控制，另一个用于用户的应用程序。协议提供了应答方式、请求/响应方式、非应答重发方式和非应答方式四种类型的报文服务。的总线存取方式有：主站之间采用令牌方式传送，主站和从站之间采用主从方式传送。的OSI模型由应用层、数据链路层和物理层组成三层模型。总线上用显性和隐形两个互补的逻辑值表示“0”和“1”。由PROFIBUS国际组织推出,是新一代基于工业以太网的自动化总线标准.49.现场总线PROFIBUS通常采用双绞线作为传输介质,在电磁干扰很大的环境下,可使用_光纤_。50.本质安全技术是指保证电气设备在易燃、易爆环境下安全使用的一种技术。它的基本思路是限制在上述危险场所中工作的电气设备中的能量，使得在任何故障的状态下所产生的电火花都不足以引爆危险场所中的易燃、易爆物质。51.PROFIBUS-DP协议是为自动化制造工厂中分散的I/0设备和现场设备所需要的高速数据通信而设计的。PROFIBUS-PA是PROFIBUS的过程自动化解决 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 。PROFIBUS-FMS的设计旨在解决车间一级的通信。52.PROFIBUS主站具有总线存取控制权，从站没有总线存取控制权。53.PROFIBUS采用混合的总线存取控制机制，即在主站之间采用令牌传送方式，主站与从站之间采用主从方式。54.DP主站（1类）循环地与DP从站交换用户数据：PLC、PC或可以做1类主站使用的控制器。2类DP主站是操作员工作站、编程装置，诊断和管理设备，完成各站点的数据读写、系统配置、故障诊断等。DP从站：PLC、分散式I/O、驱动器、传感器、执行机构等现场设备。55.网桥把数据从一个网络传送到另一个网络，使得处于两个不同网络的设备可以互相通话。通信协议支持OSI的所有七层模型，是直接面向对象的网络协议，这也是一般现场总线所不具备的特点。协议提供了应答方式、请求／响应方式、非应答重发方式和非应答方式四种类型的报文服务。58.LonWorks拥有三个处理单元的神经元芯片：一个用于链路层的控制，一个用于网络层的控制，另一个用于用户的应用程序。59.交换式控制网络中，交换技术常采用两种工作方式：直通方式和存储转发方式。60.专门为LonWorks的神经元芯片设计的编程语言叫NeuronC语言，它是以ANSIC为基础设计的。总线的寻址空间为256，其中，地址0为广播地址。62.工业以太网中实现实时性的机制主要包括采用交换式集线器（交换机）、使用全双工通信模式、采用虚拟局域网、服务质量。63.工业以太网中通常采取 措施 《全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观软件质量保证措施下载工地伤害及预防措施下载关于贯彻落实的具体措施 来缓解通信不确定性：采用全双工以太网技术、控制网络负荷、采用交换式以太网技术64.控制网络和信息网络可以通过DDE实现两者的集成，其实质是各应用程序通过共享内存来交换数据。65.网络控制系统NCS是通过网络通信实现闭环反馈的控制系统，相对于传统控制系统而言具有很多优点：远程操作与控制、实现资源共享、增加系统灵活性。66.通信方式根据CPU与外设之间连线结构、数据传送方式不同，分为并行通信和串行通信。根据数据传输方式不同分为同步通信和异步通信。二、选择题1.CSMA/CD的通信原理可以归结为四句话，下列哪个选项正确（C）A.发前先侦听、边发边检测、空闲即发送、冲突时退避B.发前先侦听、边发边检测、冲突时退避、空闲即发送C.发前先侦听、冲突时退避、空闲即发送、边发边检测D.发前先侦听、空闲即发送、边发边检测、冲突时退避2.工业自动化主要包括三个层次，下列哪个不是（B）A基础自动化B.应用自动化C管理自动化D.过程自动化3.Profibus的通信参考模型中不包括下面那一项（D）A.物理层B.数据链路层C.应用层D.网络层4.以下几种通讯协议不属于以太网范畴的是(D)A.PROFINETB.Modbus/TCPC.EhterNet/IPD.ProFibus5.工业以太网在使用中可以扬长避短，缓解其通信不确定性弊端，以下措施不属于缓解通信不确定性的是(A)A.采用大容量服务器B.控制网络负荷C.采用全双工以太网技术D.采用交换式以太网技术6.网络传输介质的访问控制方式有三种，以下不属于其中的是（A）A.数据同步B.令牌访问C.时分复用D.载波监听多路访问7、CAN总线使用的数据编码是（B）。A.归零码（RZ）B.非归零码（NRZ）C.曼彻斯特编码D.差分曼彻斯特编码8、OSI通信模型中七层都具有的现场总线是（A）。A.LonWorksB.CANC.DeviceNetD.HART9、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（C）。A.bB.C.D.10、通信方式按照信息的传输方向分类，不正确的是（D）。A.单工方式B.半双工方式C.全双工方式D.异步方式11、通过复制位信号和延伸网段长度的网络设备是（C）。A.网关B.路由器C.中继器D.网桥12．现场总线PROFIBUS决定数据通信的是(C)。A．智能从站B．DP从站C．主站D．中继器是基于(D)的自动化总线标准。A.MPIB.PROFIBUS-DPC.PROFIBUS-PAD.工业以太网技术14．PROFIBUS总线每个段上最多可接多少个站（B）。A．16B．32C．126D．12715．下面哪个说法不对（B）。A．中继器为信号放大器B．中继器可实现星型总线结构C．中继器占用总线地址D．中继器是总线负数16.一个快速以太网交换机的端口速率为100Mbit/s，若该端口可以支持全双工传输数据，那么该端口实际的传输带宽为（C）A．100Mbit/sB．150Mbit/sC．200Mbit/sD．1000Mbit/s17.在常用的传输介质中，（C）的带宽最宽，信号传输衰减最小，抗干扰能力最强。A．双绞线B．同轴电缆C．光纤D．微波18．集线器和路由器分别运行于OSI模型的（D）A．数据链路层和物理层B．网络层和传输层C．传输层和数据链路层D．物理层和网络层19.在TCP/IP参考模型中TCP协议工作在（B）A．应用层B．传输层C．互连层D．主机-网络层20．在不同的网络之间实现分组的存贮和转发，并在网络层提供协议转换的网络互连器称为（B）。A．转接器B．路由器C．网桥D．中继器21、我国第一个被国际标准化组织接收和发布的工业自动化标准是（B）A.AnyBusB.EPAC.Modbus/TCPD.IndustrialEthernet22、下面关于令牌方式的说法中不正确是（）A.令牌方式是一种按一定顺序在各站点传递令牌的方法，谁得到令牌，谁才有权发起通信。B.令牌方式是一种非确定性通信方式C.令牌环适用于环形局域网，令牌在环形信道上不断循环D.令牌总线适用于总线网络拓扑，网上各工作站按一定顺序形成一个逻辑环三、简答题1.请简述现场总线的概念及其技术特点答：现场总线是用于现场仪表与控制系统和控制室之间的一种全分散、全数字化、智能、双向、互联、多变量、多点、多站的通信网络。由此网络构成的系统称为现场总线控制系统。a)开放性：相关标准的一致性和公开性；系统集成的透明性和开放性；产品竞争的公正性和公开性。b)交互性：上层网络与现场设备之间具有相互沟通的能力；现场设备之间具有相互沟通能力；不同厂家的同类设备可以相互替换。c)自治性：单独的现场设备即具有自动控制的基本功能，可以随时诊断自己的运行状况，实现功能的自治。d)适应性：专为恶劣环境而设计的，对现场环境具有很强的适应性。2.Profibus由那三个子集组成，其技术特点各有哪些答：Profibus由ProfibusDp，ProfibusFMS和ProfibusPA三个子集组成；a)ProfibusDp是专为自动控制系统与设备级分散IO之间的通信而设计的，用于分布式控制系统设备间的高速数据传输b)ProfibusFMS适用于承担车间级通用性数据通信，可提供通信量大的相关服务，完成中等传输速度的周期性和非周期性通信任务。c)ProfibusPA是专为过程自动化而设计的，采用IEC1158-2中规定的通信规程，适用于安全性要求较高的本质安全应用，及需要总线供电的场合。3.试述CAN总线的同步机制及规则。答：同步机制：CAN总线的位同步只有在节点检测到隐性位1到显性位0的跳变时才会产生，当跳变沿不位于位周期的同步段之内时将会产生相位误差，该相位误差就是跳变沿与同步段结束位置之间的距离。如果跳变沿发生在同步段之后采样点之前，则为正的相位误差；如果跳变沿位于同步段之前采样点之后，则为负的相位误差，相位误差源于节点的振荡器漂移，网络节点之间的传播延迟及噪声干扰等。CAN协议规定了两种类型的同步：硬同步和重同步。同步规则：①在一个位时间内仅允许一种同步；②只要先前采样点检测到的数值不同于边沿后即现的总线数值，边沿即用于同步；③总线空闲期间，当存在隐性至显性的跳变沿时即完成硬同步；④所有满足规则①②的其他隐性至显性的跳变沿用于重同步；例外情况是，若只有隐性至显性沿用于重同步，则由于具有正相位误差的隐性至显性沿的结构，发送器将不完成重同步。4.现场总线控制网络与上层网络的连接方式有哪几种答：一是采用专用网关完成不同通信协议的转换，把控制网段或DCS连接到以太网上。二是将现场总线网卡和以太网卡都置入到工业PC的PCI插槽内，在PC内完成数据交换。三是将WED服务器直接置入到PLC或现场控制设备中，借助WED服务器和通用浏览工具，实现数据信息的动态交互。5.传输差错的类型，冗余校验技术的类型有哪些答：一般按照单位数据域内发生差错的数据位数及其分布分为以下三种错误类型：（1）单比特错误：在单位数据域内只有一个数据位出错。（2）多比特错误（离散错误）：在单位数据域内有1个以上不连续的数据位出错。（3）突发错误：在单位数据域内有2个或2个以上连续的数据位出错。差错检测中广泛采用冗余校验技术。即在基本数据信息的基础上加上附加位，在接收端通过这些附加位的数据特征，校验判断是否发生了传输错误。（1）奇偶校验（2）纵向冗余校验LRC（LongitudinalRedundancyCheck）（3）循环冗余校验CRC（CyclicRedundancyCheck）6.循环冗余校验的工作原理答：原理如图所示：注意：（1）k为生成多项式G(x)的最高幂值；（2）CRC校验码生成是采用二进制模二算法，即减法不借位，加法不进位。这是一种异或操作。【例】设数据为1011010，生成多项式为G（x）＝x4+x+1，求数据1011010的CRC编码。求解过程如下：余数多项式对应的校验码为：1111,所求的CRC编码为。7、网络传输介质的访问控制方式有哪些各自特点答：a．载波监听多路访问/冲突检测（CSMA/CD）载波监听CSMA的控制方案是先听再讲。一个节点要发送数据，首先需监听总线。如果介质是空闲的，则可以发送。如果介质是忙的，则等待一定间隔后重试。这种避免冲突的发送等待策略，称为坚持退避算法。冲突检测：由于传输线上不可避免的有传输延迟，有可能多个节点同时监听到线上空闲并开始发送，从而导致冲突。故每个工作节点发送信息之后，还要继续监听线路，判定是否有其他节点正与本节点同时向传输线发送。一旦发现，便中止当前发送。b.令牌（token)令牌方式是一种按一定顺序在各站点传递令牌的方法。谁得到令牌，谁才有权发起通信。（1）令牌环（token-ring）方式用于环形局域网。表示发送权的令牌在环形信道上不断循环。环上每个相应站点都可获得发报权，而任何时刻只会有一个站点利用环路传送报文。（2）令牌总线（token-bus）方式用于总线网络拓扑。网上各工作站按一定顺序形成一个逻辑环。每个工作站在环中均有一个指定的逻辑位置，末站的后站就是首站，即首尾相连。每站都了解先行站（PS）和后继站（NS）的地址，总线上各站的物理位置与逻辑位置无关。c.时分复用（TimeDivisionMultiplex，TMD）是指为共享介质的每个节点预先分配好一段特定的占用总线的时间。各个节点按分配好的时间及其先后顺序占用总线的介质访问控制方式。（1）同步时分复用：指为每个节点分配相等的时间，而不管通信数据量的大小。（2）异步时分复用：指为每个节点分配的时间长度不一，根据通信数据量的大小不同而不同。8.按不同用途，CAN报文帧的类型主要有哪些规范所规定的报文帧被称为标准格式的报文帧；规范规定了标准和扩展两种不同的帧格式；标准格式具有11位标识符；扩展格式具有29位标识符。（1）根据报文帧标识符的长度，可分为标准帧和扩展帧。（2）根据CAN报文帧的不同用途，可分为：数据帧、远程帧、出错帧、超载帧。的物理层传输技术有什么分别应用于那个子集答：DP和FMS采用RS-485传输技术,PA的IEC1158-2传输技术的介质存取控制协议是什么答：三种PROFIBUS（DP、PA、FMS）均使用到介质存取控制协议—TokenPassing。(令牌环协议)。介质存取控制（MAC）具体控制数据传输的程序，必须确保在任何一个时刻只有一个站点发送数据。主站之间采用令牌传送方式，主站和从站之间采用主从方式。11.信号在电缆上高速传输时，如何避免信号反射引起的信号畸变答：通常在电缆的两端接入终端电阻，用来吸收传到两端的能量。12．什么是监控组态软件答：监控组态软件是指一些数据采集与过程控制的专用软件，它们是在自动控制系统监控层一级的软件平台和开发环境，使用灵活的组态方式，为用户提供快速构建工业自动控制系统监控功能的、通用层次的软件工具。13．令牌总线机制答：令牌总线是一种在总线拓扑结构中利用“令牌”（token）作为控制节点访问公共传输介质的确定型介质访问控制方法。在采用令牌总线方法的局域网中，任何一个结点只有在取得令牌后才能使用共享总线去发送数据。报文由由哪些帧组成构成一帧的基本元素是哪些答：（1）CAN报文由数据帧、远程帧、出错帧和超载帧组成。（2）构成一帧的结构由帧起始、仲裁场、控制场、数据场和CRC序列均借助位填充规则进行编码,当发送器在发送的位流中检测到5位连续的相同数值时，将自动地在实际发送的位流中插入一个补码位。15.通信方式按照信息的传输方向分为哪几种答：单工(simplex)方式；半双工(Halfduplex)方式；全双工(Fullduplex)方式16.什么样的现场设备可以作为现场控制网络节点举出几个例子。答：具有计算与通信能力的测量控制设备可以作为现场控制网络节点。例如限位开关、感应开关等各类开关；条形码阅读器；光电传感器；温度、压力、流量、物位等各种传感器、变送器；可编程逻辑控制器PLC；PID等数字控制器；各种数据采集装置等。17.现场控制网络完成哪些通信任务答：1.将现场运行的各种信息(现场设备的运行参数、状态以及故障信息等)传送到远离现场的控制室；2.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中；3.现场级控制设备之间数据联系与沟通；4.还要在与操作终端、上层管理网络的数据连接和信息共享中发挥作用。18.常用的网络互联设备有哪些各自对应OSI参考模型的哪一层答：1.物理层使用中继器(Repeater)，通过复制位信号延伸网段长度2.数据链路层使用网桥(bridge)，在局域网之间存储或转发数据帧3.网络层使用路由器(Router)在不同网络间存储转发分组信号4.传输层及传输层以上，使用网关(gateway)进行协议转换，提供更高层次的接口19.工业控制系统的发展分为几个阶段答：工业控制系统大致经历了基地试仪表控制系统、集中式数字控制控制系统、集散控制系统、现场总线控制系统等几个主要阶段。每个阶段的控制系统在结构上都有明显的改进，都有一种标志性的设备。20.现场总线与一般计算机通信的区别答：1.功能不同2.性能指标的差异3．网络结构的不同21.简述RS-485传输技术的基本特征。答：网络拓扑：线性总线，两端有有源的总线终端电阻；传输速率：s—12Mbit/s；介质：屏蔽双绞电缆，也可取消屏蔽，取决于环境条件（EMC）；站点数：每段32站（无中继），127站（有中继）；插头连接：9针D型插头22.什么是本质安全：答：本质安全技术是指保证电气设备在易燃、易爆环境下安全使用的一种技术。它的基本思路是限制在上述危险场所中工作的电气设备中的能量，使得在任何故障的状态下所产生的电火花都不足以引爆危险场所中的易燃、易爆物质。23.什么是控制网络：答：将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，采用公开、规范的通信协议，以现场总线作为通信连接的纽带，把现场控制设备连接成为可以相互沟通信息，共同完成自控任务的网络系统与控制系统。24.什么是总线仲裁答：总线在传送信息的操作过程中有可能会发生“冲突”。为解决这种冲突，就需进行总线占有权的“仲裁”。总线仲裁是用于裁决哪一个主设备是下一个占有总线的设备。25.请简述现场总线技术的特点答：开放性：相关标准的一致性和公开性；系统集成的透明性和开放性；产品竞争的公正性和公开性。交互性：上层网络与现场设备之间具有相互沟通的能力；现场设备之间具有相互沟通能力；不同厂家的同类设备可以相互替换。自治性：单独的现场设备即具有自动控制的基本功能，可以随时诊断自己的运行状况，实现功能的自治。适应性：专为恶劣环境而设计的，对现场环境具有很强的适应性。26.工业以太网络有哪些特点答：(1)工业生产现场环境的高温、潮湿、空气污浊以及腐蚀性气体的存在，要求工业级的产品具有气候环境适应性，并要求耐腐蚀、防尘和防水。(2)工业生产现场的粉尘、易燃易爆和有毒性气体的存在，需要采取防爆措施保证安全生产。(3)工业生产现场的振动、电磁干扰大，工业控制网络必须具有机械环境适应性（如耐振动、耐冲击）、电磁环境适应性或电磁兼容性等。(4)工业网络器件的供电，通常是采用柜内低压直流电源标准，大多的工业环境中控制柜内所需电源为低压24V直流。(5)采用标准导轨安装，安装方便，适用于工业环境安装的要求。工业网络器件要能方便地安装在工业现场控制柜内，并容易更换。27.分析一下CAN总线如何进行位仲裁的答：利用CSMA访问总线，可对总线上信号进行检测，只有当总线处于空闲状态时，才允许发送。利用这种方法，可以允许多个节点挂接到同一网络上。当检测到一个冲突位时，所有节点重新回到‘监听’总线状态，直到该冲突时间过后，才开始发送。在总线超载的情况下，这种技术可能会造成发送信号经过许多延迟。为了避免发送时延，可利用CSMA/CD方式访问总线。当总线上有两个节点同时进行发送时，必须通过“无损的逐位仲裁”方法来使有最高优先权的的报文优先发送。在CAN总线上发送的每一条报文都具有唯一的一个11位或29位数字的ID。CAN总线状态取决于二进制数‘0’而不是‘1’，所以ID号越小，则该报文拥有越高的优先权。因此一个为全‘0’标志符的报文具有总线上的最高级优先权。可用另外的方法来解释：在消息冲突的位置，第一个节点发送0而另外的节点发送1，那么发送0的节点将取得总线的控制权，并且能够成功的发送出它的信息。28.什么是现场总线现场总线出现的历史背景是怎样的定义：1、用于现场仪表与控制主机系统之间的一种开放的、全数字化的、双向、多站的通信系统；2、广义上是控制系统与现场检测仪表、执行装置进行双向数字通信的串行总线系统；3、基于智能化仪表及现场总线的控制系统FCS；4、一种数字化的串行双向通信系统。从20世纪50年代至今一直都在使用着一种信号标准，那就是4一2OmA的模拟信号标准。20世纪70年代，数字式计算机引人到测控系统中，而此时的计算机提供的是集中式控制处理。20世纪80年代，微处理器在控制领域得到应用，微处理器被嵌人到各种仪器设备中，形成了分布式控制系统。随着微处理器的发展和广泛应用，产生了以IC代替常规电子线路，以微处理器为核心，实施信息采集、显示、处理、传输及优化控制等功能的智能设备。一些具有专家辅助推断分析与决策能力的数字式智能化仪表产品，其本身具备了诸如自动量程转换、自动调零、自校正、自诊断等功能，还能提供故障诊断、历史信息报告、状态报告、趋势图等功能通信技术的发展，促使传送数字化信息的网络技术开始得到广泛应用。与此同时，基于质量分析的维护管理、与安全相关系统的测试记录、环境监视需求的增加，都要求仪表能在当地处理信息，并在必要时允许被管理和访问，这些也使现场仪表与上级控制系统的通信量大增。另外，从实际应用的角度出发，控制界也不断在控制精度、可操作性、可维护性、可移植性等方面提出新需求。由此，导致了现场总线的产生29.与DCS系统相比，FCS有哪些特点有哪些优越性答：特点：系统的开放性互可操作性与互用性现场设备的智能化与功能自治性系统结构的高度分散性对现场环境的适应性优越性：FCS实现全数字化通信FCS实现彻底的全分散式控制FCS实现不同厂商产品互联、互操作FCS增强系统的可靠性、可维护性FCS降低系统工程成本4.通信系统由哪几部分组成各自具有什么功能它一般由信息源和信息接收者，发送、接收设备，传输媒介几部分组成信息源和接收者是信息的产生者和使用者发送设备的基本功能是将信息源和传输媒介匹配起来，即将信息源产生的消息信号经过编码，并变换为便于传送的信号形式，送往传输媒介。传输介质指发送设备到接收设备之间信号传递所经媒介。接收设备的基本功能是完成发送设备的反变换，即进行解调、译码、解密等。30.以太网技术作为现场总线技术具有哪些技术优势答：1）采用以太网作为现场总线，可以保证现场总线技术的可持续发展2）以太网受到广泛的开发技术支持3）由于以太网是应用最广泛的计算机网络技术，它也受到硬件开发商的高度重视，这使得以太网系统的设计有广泛的硬件产品可供选择。（4）由于以太网己被使用多年，以太网具有大量的软件资源，人们对以太网设计、应用有很多的经验，对以太网技术十分熟悉。最重要的是，如果采用以太网作为现场总线技术，可以避免现场总线技术游离于计算机网络技术的发展主流之外，使现场总线技术和计算机网络技术的主流技术很好地融合起来，形成现场总线技术和一般的计算机网络技术相互促进的局面。31.简述自动控制系统的发展四个阶段及其体系结构答：1.模拟仪表控制系统(ACS)缺点：信号变化缓慢，计算速度精度比较低、信号传输的抗干扰能力较差。2.直接数字控制系统(DDC)优点：集中管理、控制、监视、报警和收集历史数据等。缺点：布线费用高、不便于扩展、危险集中、可靠性低等。3集散控制系统（DCS)系统主要缺点（1）信息集成能力不强（2）系统不开放、可集成性差、专业性不强（3）可靠性不易保证4）可维护性不高。4、现场总线控制系统（FCS)现场总线技术主要特征是采用数字式通信方式取代设备级的4-20mA(模拟量)/24VDC(开关量)信号，使用一根电缆连接所有现场设备。32.与DCS相比FCS在结构上有哪些优越性答：1实现全数字化通信；2实现彻底的全分散式控制；3实现不同厂商产品互连、互操作；4增强系统的可靠性、可维护性；5降低系统工程成本。什么是系统实时性所谓系统的实用性是指现场设备之间，在最坏情况下完成一次数据交换，系统所能保证的最小时间。简单的说就是现场设备的通信数据更新速度。33.简述影响系统实时性因素答：现场总线数据传输速率高具有更好的实时性数据传输量小系统具有更好的实时性从站数目少系统具有更好的实时性主站数据处理速度快使系统具有更好的实时性单机控制I/0方式，比现场总线方式要有更好的实时性在一条总线上的设备比经过网桥或路由的设备具有更好的实时性主站应用程序大小、计算复杂程度也影响系统响应时间四、应用题1.某企业想要建设工业以太网，其现场设备包括ProfibusDP的设备、模拟数字信号的采集、设备的流程控制等，按照工业以太网的三层网络标准，请画出相应的以太网络图，并列出主要的设备及其功能。答：其主要以太网图形如下：网络中主要包括以下设备：控制或设计用计算机、交换机、网关等，其功能如下：计算机，主要用来实现企业管理层的决策、网络的组态及维护，生产设备的日常调度及控制等。网关，主要实现以太网协议与Profibus协议的转换，方便不同协议的网络实现互联，最终实现数据的共享等。交换机，是以太网组建的主要硬件载体，其功能是实现网络上各设备间的数据链路功能。2.CRC校验码是网络通信中普通采用的形式，假设待发送的消息为01，生成多项式选用G=X5+X4+X2+1，CRC校验码为多少，发送方发出的信息为什么解:根据待发送的消息1000100101,可得信息字段代码:代码为:1000100101生成多项式:代码为:110101代码为:100010010100000再与进行模2的除法运算，相当于按位异或，即100010010100000110101------------------------------------010111010100000110101------------------------------------001101110100000110101------------------------------------0000100100000110101------------------------------------010001000110101------------------------------------01011100110101------------------------------------0110110110101------------------------------------000011<----余数即校验码发送方发出的信息：