现场总线复习课(北化)

现场总线技术复习课现场总线一、传统DCS与FCS在现场布线方面有什么区别？第一章现场总线技术概述PC控制中心←→←↑↓→→一条屏蔽双绞线双向数字通讯PC区域终端执行器31.25kbps··现场总线控制系统(FCS)布线方式现场总线四、现场总线有哪些优点？1、节省硬件数量与投资智能现场设备直接执行多参数测量、控制、报警、累计计算等功能，减少了变送器的数量；不需要DCS系统的信号调理、转换等功能单元、节省硬件投资，减少控制室的占地面积。2、节省安装费用智现场总线系统在一对双绞线或一条电缆上通常可挂接多个设备，因此连线简单，与传统连接方式相比，所需电缆、端子、槽盒、桥架的用量大大减少；当需要增加新的现场设备时，无需增设新的电缆，就近连接在原有电缆，既节省了投资，也减少了设计、安装的工作量；据有关典型实验工程的测算资料，可节约安装费用60%以上。第一章现场总线技术概述现场总线四、现场总线有哪些优点？3、节省维护开销现场控制设备具有自诊断与简单故障处理的能力，可通过数字通信将相关诊断维护信息发送往控制室，便于用户查询以便早期分析故障原因并快速排除，缩短了维护停工时间；系统结构简化，连线简单而减少了维护工作量。4、用户具有系统集成主动权用户可以自由选择不同厂商所提供的设备来集成系统。不会为系统集成中不兼容的协议、接口而一筹莫展；系统集成过程中的主动权牢牢掌握在用户手中。第一章现场总线技术概述现场总线四、现场总线有哪些优点？5、提高了系统的准确性与可靠性现场总线设备的智能化、数字化，与模拟信号相比，从根本上提高了测量与控制的精确度，减少了传送误差；系统的结构简化，设备与连线减少，现场仪表内部功能加强，减少了信号的往返传输，提高了系统的工作可靠性；设备标准化，功能模块化，使系统具有设计简单，易于重构等优点。第一章现场总线技术概述现场总线一、传统DCS与FCS在现场布线方面有什么区别？二、什么是完整的现场总线定义？三、现场总线有哪些特点？四、现场总线有哪些优点？五、IEC制定的国际现场总线标准主要包括哪些现场总线？第一章现场总线技术概述现场总线二、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？信噪比对信道容量的影响1.提高信噪比或增加信道带宽均可增加信道容量。2.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。3.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。第二章数据通信基础Shannel计算公式：高斯噪声干扰信道的信道容量C=Wlog2(1+SN)b/sC表示信道容量，W表示信道带宽。现场总线三、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物理信号编码波形示意图采用Bell202标准；1200Hz代表“1”；2200Hz代表“0”。FF总线的物理信号编码波形示意图采用双向L曼彻斯特编码；下降沿代表“1”，上升沿代表“0”。第二章数据通信基础现场总线2.5传输差错及其检测与校正数据通信基础2.传输差错的检测CRC生成多项式G(x)：由协议规定．国际标准中有：CRC-12:G(x)=x12+x11+x3+x2+x+1CRC-16:G(x)=x16+x15+x2+1CRC-CCITT:G(x)=x16+x12+x5+1CRC-32:G(x)=x32+x26+x23+x22+x16+x12+x11+x10+x8+x7+x5+x4+x2+x+1解：待校验数据为110011（6比特）生成多项式为比特序列为：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。例：待校验数据为110011。CRC多项式为，写出循环冗余码的计算和校验过程。1)(23xxxG10010100111011100110111101101110011000110110010101101110111011110110111001100111011)(23xxxG模二算法与算数算法类似，但减法不借位，加法不进位，相当于异或。现场总线一、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。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？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？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、载波和宽带）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。六、待校验数据为101011，CRC多项式为G(x)=x3+x2+1;写出循环冗余码的计算和校验过程。（余数110）七、最常用的差错校正方法有哪两种？第二章数据通信基础现场总线一、简述控制网络的主要特点？第三章控制网络基础控制网络属于一种特殊类型的计算机网络。控制网络技术与计算机网络技术有着千丝万缕的联系，也受到计算机网络，特别是互联网、局域网技术发展的影响，有些局域网技术可直接用于控制网络。但由于控制网络大多工作在生产现场，从节点的设备类型、传输信息的种类、网络所执行的任务、网络所处的工作环境等方面，控制网络都有别于各式计算机所构成的信息网络。1.控制网络的节点2.控制网络的任务与工作环境3.控制网络的实时性要求现场总线二、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？总线访问控制技术分为两大类：受控接入和随机接入。受控接入,技术有轮询（Polling,分别叫轮叫轮询和传递轮询）。令牌（令牌环和令牌总线）。复用技术（时分复用，频分复用和波分复用）。随机接入，技术有CSMA/CD。第三章控制网络基础现场总线六、OSI标准模型一共有哪几层？对比OSI模型，简述FF总线、HART总线和EPA总线的通信模型？第三章控制网络基础应用层表示层会话层传输层物理层数据链路层网络层7654321OSI参考模型用户层（程序）现场总线信息规范子层FMS现场总线访问子层FAS物理层数据链路层用户层通讯栈物理层FF总线模型现场总线六、OSI标准模型一共有哪几层？对比OSI模型，简述FF总线、HART总线和EPA总线的通信模型？第三章控制网络基础HARTBell202HART通信规则HART指令现场总线六、OSI标准模型一共有哪几层？对比OSI模型，简述FF总线、HART总线和EPA总线的通信模型？第三章控制网络基础ISO各层EPA各层（（用户层）用户应用进程）应用层HTTP、FTP、DHCP、SNTP、SNMP等EPA应用层表示层未使用会话层传输层TCP/UDP网络层IP数据链路层EPA通信调度管理实体ISO/IEC8802-3/IEEE802.11/IEEE802.15物理层现场总线一、简述控制网络的主要特点？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？三、CSMA/CD的发送数据工作过程？四、令牌环发送和接收数据的过程是什么？五、令牌总线中令牌丢失和令牌重复的处理方法？六、OSI标准模型一共有哪几层？对比OSI模型，简述FF总线、HART总线和EPA总线的通信模型？七、解释现场总线协议的一致性测试目的和可互操作性的测试目的。第三章控制网络基础现场总线一、HART协议最为突出的特点是什么？最突出的特点是：数字通讯与模拟信号4～20mA兼容，传输的信号用调制后的正弦信号叠加在4～20mA的模拟信号上。二、简要概述HART协议的两种通信模式，HART协议的点对点模式和多点模式各自的地址范围是多少。点对点模式时从设备的地址为0；多点模式时从设备地址范围为1-15三、HART协议总线可挂接的仪表数量最多为多少？在非本安情况下，从设备最多可有15台。在本安情况下，由于线路电流能量限制，从设备最多只能有4台。第四章HART通信协议现场总线4.3HART数据链路层技术规范HART通信协议HART数据举例：一对HART数据A是主设备向现场智能设备发出的读过程变量的命令。FFFF82A606BC614E0100B0每个HART的数据格式下图所示前导码SDADCDBC状态数据ch字节计数HART命令地址帧前定界码变送器和通信情况SDADCDBCChA•B是现场设备收到信号A后将过程变量发向主设备。SDADCDBCChFFFF86A606BC614E010700B000640B0000045状态数据现场总线一、HART协议最为突出的特点是什么？二、简要概述HART协议的两种通信模式，HART协议的点对点模式和多点模式各自的地址范围是多少。三、HART协议总线可挂接的仪表数量最多为多少？四、HART协议的地址段有哪两种编址方式？五、画出HART协议数据帧的组成示意图，并对每个字段部分进行解释说明。六、HART协议的应用层有哪三种命令？各自主要区别是什么？第四章HART通信协议现场总线七、现有一台HART主设备将1条命令发给了一台HART变送器。数据帧格式如下：问：1.按意义，上述报文可分成哪几个组成部分？2.对组成报文的各个组成部分进行解释说明；3.设备发出的是几号命令？4.计算校验字节CH应等于什么（十六进制表示）？第四章HART通信协议FFFFFF82A606BC614E0100CH现场总线四、举出几种实时以太网的通信参考模型？第五章工业以太网现场总线一、简述工业以太网的特色技术。二、工业以太网通信非确定性的缓解措施有哪几种？三、简述TCP/IP和UDP/IP的区别以及它们在工业以太网通信中的作用。四、举出几种实时以太网的通信参考模型？第五章工业以太网现场总线第六章EPA工业以太网协议一、简述EPA协议标准。二、EPA系统有哪些基本特征？三、什么是EPA系统的分布式自组织系统管理技术？四、简述EPA的三大关键技术及其解决的问题。五、阐述EPA通信确定性的实现方法。六、EPA测试系统包括哪些方面的测试？现场总线考试安排考试时间：2012年12月10日(周一)下午1：00-2:40（共100分钟）考试地点：科技楼103闭卷考试，请大家自觉遵守考场纪律。答题必须独立完成，不允许任何考试作弊行为。Thefinalexammustbefinishedindependently,andthecheatinginthefinalexamcannotbetolerated.现场总线