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广东工业大学试卷参考答案及评分标准，共4页，第1页广东工业大学试卷参考答案及评分标准(B)课程名称:现场总线技术考试时间:2009年11月30日(第14周星期一)一、填空（每空1分，共30分）1.集散控制系统由以下三部份组成：分散过程控制装置部分、操作管理装置部分和通信系统部分。2.常用的模拟信号数字编码方式有幅度键控ASK、频移键控FSK、和相移键控PSK三种。3.通常OSI的模型有7层，其中1～3层分别是物理层、数据链路和网络层等。4.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。5.PROFIBUS中含有本站、模块和通道等三级诊断。6.通常OSI的模型有7层，其中1～3层分别是物理层、数据链路和网络层等。7.现场总线寻址方式有物理寻址、逻辑寻址和广播寻址等三种。8.在信息码上附加冗余位进行纠错检错，现场总线常用的奇偶校验有垂直奇偶校验、水平奇偶校验和矩阵奇偶校验。9.S7系列PLC有S7－200、S7－300、S7－400等三大类。10.网络通信协议中数据链路层有如下常用的协议：BISYNC、DDCMP、SDLC、HDLC和ADCCP等五种。二、判断题（每小题2分，共20分，对的打√，错的打Х）1Х，2Х，3Х，4Х，5Х，6√，7Х，8Х，9√，10√。三、专业名词解释（10分，每小题2分）1．DCS答：即所谓的分布式控制系统，或在有些资料中称之为集散系统，是相对于集中式控制系统而言的一种新型计算机控制系统，它是在集中式控制系统的基础上发展、演变而来的。它是一个由过程控制级和过程监控级组成的以通信网络为纽带的多级计算机系统，综合了计算机，通信、显示和控制等4C技术，其基本思想是分散控制、集中操作、分级管理、配置灵活以及组态方便。在系统功能方面，DCS和集中式控制系统的区别不大，但在系统功能的实现方法上却完全不同。广东工业大学试卷参考答案及评分标准，共4页，第2页2．睡眠/唤醒机制答：神经元芯片可以通过软件设置进入低电压的睡眠状态。在这种模式中，系统时钟、使用的程序和计数器关闭，但是使用的状态信息被保留。当输入有如下的转换是，其中包括：I/O管脚的输入、IO4~IO7、Service管脚信号、通信端口、差分模式CP0或CP1、单端模式CP0、专用模式CP3，正常模式CP3，正常的系统操作被恢复。3．差错控制答：分散控制系统的通信网络是在条件比较恶劣的工业环境下工作的，因此，在信息传输过程中，各种各样的干扰可能造成传输错误。这些错误轻则会使数据发生变化，重则会导致生产过程事故。因此必须采取一定的措施来检测错误并纠正错误，检错和纠错统称为差错控制。4．CSMA/CD答：即载波监听多路访问/冲突检测方法5．结构化编程答：结构化编程的基本思想是采用自顶向下，逐步求精的程序设计方法和单入口单出口的控制结构。四、问答题（每小题6分，共30分）1、解释常用的三种CSMA坚持退避算法，优先级较高的节点可采用哪种方式发送？答：常用的三种避退算法主要用于带冲突检测的随机访问方式CSMA/CD中，内容如下：（1分）（1）1－坚持：空闲－发送，忙－监听，冲突－等待P－监听，发送阻塞报文。（1分）（2）非坚持：空闲－发送，忙－等待P－监听，比1)效率低，冲突少、延时长。（1分）（3）P－坚持：空闲－P发送（或1－P发送），忙－监听。（1分）优先级较高的节点通常可采用1－坚持的算法。（2分）2、简述CAN的特点，相对其它现场总线，为何其在不加中继的情况下，能够传输较远的距离？答：CAN总线主要应用于汽车和仪器仪表的检测和控制，其特点如下：（1）多主方式工作，不分主从，通信方式灵活，无需站地址等节点信息。（2）节点不同优先级，满足不同实时要求，最快时间：134μs；（3）非破坏性总线仲裁技术，低优先级节点主动退出发送。（4）报文滤波，实现点对点、一点对多点、全局广播等。（5）可靠性高：CRC校验及其他检错措施，出错率：4.7x10－11。（6）节点数主要取决于总线驱动电路，可达110个；（7）短帧结构（数据0～8字节）（8）最大通信速率为1Mbps（40m）；最大直接通信距离可达10km（5kbps）。原因：（1）采用短帧结构，传输时间短，受干扰概率低，具有极好的检错效果。（2）CAN的每帧信息都有CRC校验及其他检错措施，保证了数据出错率极低。（3）当通信速率为5kbit/s时，直接通信距离最大可达10km。广东工业大学试卷参考答案及评分标准，共4页，第3页（4）输出端采用双晶体管放大。3、ProfitBus-PA传输技术中，采用IEC61158-2标准，请描述IEC61158-2标准中数据传输编码方法以及总线连接方法。答：数据传输：IEC61158-2的数据传输采用曼彻斯特编码，这是一种常用的基带信号编码。当信号由0变到1时发送二进制数“0”，信号由1变到0时发送二进制数“1”。数据的发送采用对总线系统的基本电流IB调节±9ma的方法的实现，传输速率为31.25kbit/s。总线连接：profibus-pa总线段上最多可连接32个站，总线段上的两端各有一个无源rc终端器,profibus-pa的总线连接。4、ProfitBus总线存取控制允许采用令牌传递机制和主-从机制的系统配置，请分别解释令牌传递机制和主-从机制的工作原理。答：令牌传递机制：令牌在主站之间按地址编号顺序，沿上行方向进行传递。令牌提供存取传输介质的权力，并用特殊的令牌帧在主站间传递。主-从机制：主-从程序允许主站当前有权发送信息、存取指定给它的从站设备。这些从站是被动节点，主站可以发送信息给从站或从从站获取信息。5、简要介绍LonWorks神经元芯片硬件结构，分析神经元芯片的通信端口的模式的特点。答：LonWorks技术的主要内容：（1）LonTalk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；（2）采用具有三个协调工作CPU的神经元芯片（MAC通信处理器、网络处理器和应用处理器）；（3）基于LNS（LonWorksNetworkOperatingSystem）的软件工具；（4）具有开放性，LonTalk为设备之间交换信息建立了一个通用的标准，使各台总线设备融为一体，形成一个网络控制系统。神经元芯片通信端口为适合不同的通信介质，可以将五个通信引脚配置成三种不同的接口模式，以适合不同的编码和不同的波特率。这三种模式是：单端模式、差分模式和专用模式。（1）单端模式（single-ended-mode）单端模式使用最广，数据通信是通过单端输入输出管脚CP0和CP1。该模式还包含低有效的睡眠输出（CP3），当神经元芯片进入睡眠状态时，它可使收发器进入掉电状态。在单端模式下，数据编码和解码使用的是差分曼彻斯特编码，数据发送的开始是从低到高。且神经元芯片支持一个低有效的收发器碰撞检测信号。（2）差分模式（differentialmode）在差分模式下，神经元芯片支持内部的差分驱动。采用差分方式类似于单端方式。区别是差分模式包括一个内部差分驱动，同时不再包括睡眠输出。差分方式也是采用差分曼彻斯特编码，数据格式完全和单端模式相同。（3）专用模式（specialpurposemode）在一些专用场合，需要神经元芯片直接提供没有编码和不加同步头的原始报文。在这种情况下，需要一个智能的收发器处理从网络上或从神经元芯片上来的数据。发送的过程广东工业大学试卷参考答案及评分标准，共4页，第4页是，从神经元芯片接收到这种原始报文，重新编码，并插入同步头；接收的过程是，从网络上收到数据，去掉同步头，重新解码，然后送到神经元芯片。五、综合题（10分）通过MPI的通信实现两台S7-300PLC的网络连接，从PLC-A中输入开关量255并存放在IB1中，在PLC-B中将255赋值给寄存器MB1，当比较PLC-A中输入的开关量与PLC-B的MB3的值相等的时候，PLC-B中输出Q0.4闪烁。1、描述MPI通信原理。2、编写梯形图程序实现上述功能。描述MPI通信原理：答：MPI通信的特点：作为RS485物理接口时，可作为多点接口；MPI可以是主/从协议或者是主/主协议；在MPI网络上能连接多达32个节点；MPI总是在两个相互通讯的设备之间建立连接，一个连接可以是两个设备之间的非公用连接，另一个主站不能干涉两个设备之间已经建立的连接。（3分）梯形图程序：（每个小梯形图2分，最后说明部分1分）PLC-A的程序：PLC-B的程序：说明：同时在Step7软件中，生成全局报表，将PLC-A的MB0的值传给MB3。CMP==1ENEN0INOUTM100.5MB1MB3Q0.4MOVEENEN0INOUTMB1255MOVEENEN0INOUTMB0IB1