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工业控制网络复习题

题型有概念10分、填空30分、选择10分、判断10分、挑错10分、计算,简答共30分一.概念(名词解释)
1.现场总线: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。

2.DC S:集中采集控制系统和集散控制系统
3.FCS:现场总线控制系统
4.TCP:传输控制协议
5.UDP:用户数据报协议
6.UCMM:未连接报文管理器
7.NUT:网络更新时间
二.填空或简答
1.现场总线的优点,特点
(1)现场总线的特点:
现场总线是现场通信网络;
现场总线是数字通信网络;
现场总线是开放互连网络;
现场总线是现场设备互连网络;
现场总线是结构与功能高度分散的系统;
现场总线是现场设备的互操作性与互换性网络
(2)优点:
导线和连接附件大量减少;
仪表和输入/输出转换器(卡件)大量减少;
设计、安装和调试费用大大降低;
维护开销大幅度下降;
系统可靠性提高;
系统测量与控制精度提高;
系统具有优异的远程监控功能;
系统具有强大的(远程)故障诊断功能;
设备配置、网络组态和系统集成方便自由;
现场设备更换和系统扩展更为方便;
为企业信息系统的构建创造了重要条件
2.现场总线系统
3.现场总线国际标准,中国标准
国际标准:IEC61158:工业控制系统用现场总线(Fieldbus for use in industrial Control System)IEC62026:低压开关设备和控制设备(Low-V oltage Switchgear and Controlgear)用现场总线(设备层现场总线)
ISO11898:道路交通工具-数字信息交换-用于高速通信的控制器局域网(CAN)ISO11519:道路交通工具-低速串行数据通信
中国标准:
GB/T20540-2006 测量和控制数字式数据通信工业控制系统用现场总线3:PROFIBUS
GB/T18858.1-2002 低压开关设备和控制设备控制器-设备接口(CDI)第1部分总则
GB/T18858.2-2002 低压开关设备和控制设备控制器-设备接口(CDI)第2部分执行器-传感器接口(AS-i)
GB/T18858.3-2002 低压开关设备和控制设备控制器-设备接口(CDI)第3部分DeviceNet
4.OSI参考模型的层对应关系(那个协议属于哪层)
5.TCPIP传输层的层对应关系(那个协议属于哪层)
6.现场总线的开发商
DeviceNet的开发商是罗克韦尔(Rockwell Automation)自动化公司
基金会现场总线FF是由现场总线基金会(Fieldbus Foundation)组织开发的
7.CAN的七个不同位场(帧起始到帧结束)
帧起始、仲裁场、控制场、数据场、CRC场、应答场、帧结束
8.CAN的最高通信速率可达1Mbps,Device Net只用了125kbps,250kbps,500kbps,默认为125kbps
9.标准格式数据帧的最小位数为44,最大位数为108
10.CAN有两个芯片:一个是驱动芯片,一个是独立CAN控制器SJA1000
11.竞争总线判断优先级高低(与报文ID值有关,ID值高的优先级高)
12.61158类型(8种)FFH1、Profibus、P-Net、FF HSE、SwiftNet、WorldFip、Interbus、CIP
13.ACR,AMR含义
ACR接受码寄存器,AMR接受屏蔽寄存器
14.CAN总线所带的节点数110个
15.总线被严重干扰(CAN错误计数值大于96时)
16.Device Net组3报文ID5,ID6,ID7是干什么的P134
17.数据编码P21
18.简述CAN总线的非破坏性逐位仲裁机制
当多个节点同时开始向总线发送报文时,通过逐一比较发送位与监听到的位,发送较低优先级报文的节点会主动停止发送,而发送最高优先级报文的节点不受任何影响地继续发送报文。

19.ControlNet现场总线的隐性令牌传送机制
各节点监视所收到的每个MAC帧的源MAC ID,且每个DLL在MAC帧结束时将隐性令牌寄存器设为所收到的MAC ID加1。

若隐性令牌寄存器等于本地MAC ID,则节点可发送一个MAC帧。

其余情况下,节点监视来自已被隐性令牌寄存器识别的节点的一个新的MAC帧,或因已被识别的节点发送失败所产生的超时值。

总之,隐性令牌会自动前进到下一个MAC ID。

所有节点的隐性令牌寄存器含有相同值以防止媒体上的碰撞。

三.计算
1.波特率计算P103
①CAN节点使用SJA1000,振荡器频率为16MHz,若使波特率为1Mbps,如何设置SJA1000的BTR0和BTR1?
∵f=1Mbps,T(bit)=1/f=1000ns,T(clk)=1/16 MHz=62.5ns
∴T(scl)=2T(clk)*BRP=125*BRP
∵在位时间中时间份额的总数必须被编程为至少由8—25,
∴1000ns /125*BRP=8/ BRP,BRP为1—64
∴BRP=1占一个时间份额,s=1
5、2分配:BTR0=00H,BTR1=14H
4、3分配:BTR0=00或40H,BTR1=23H
②使用晶振频率为16MHz的独立CAN控制器SJA1000,若BTR0=01Hex,BTR1=1Chex,则由其所决定的位速率是多少?
∵BTR0=00000001,∴BTR0的最高两位+1得SJW=1T(scl),低六位+1得BRP=2
∵f=16MHz ∴T(clk)=62.5ns 1T(scl)=2*62.5*2=250ns
由∵BTR1=00011100 ,BTR1+1得SAM=1,p2=2,p0+p1=13,1+13+2=16个时间份额16*250=4000ns ∴位速率为1/4000=250Kbps
2.轮询(位选通)P193—P203(求CID值)
3.报文滤波
CAN现场总线的发送器和接收器均使用SJA1000,采用CAN2.0A规范,发送器发送的4个报文的ID分别为:
(1)11001100001;
(2)11001101001;
(3)11001000001;
(4)11001001001。

欲使接收器只接收报文(1)、(3),应如何设置接收器SJA1000的ACR和AMR?
假设把(1)作为ACR模板则ACR=11001100,
根据公式[(ID10—ID3)≡(AC.7—AC.0)]∨(AM.7—AM.0)≡11111111,则予以接受
∴11001100≡(同或)11001000=11111011,11111101∨AMR=11111111,则能求出AMR=00000100
∴ACR=11001100 、AMR=00000100
四.挑错1.
仲裁场应包括11位标识符和RTR位,此图缺少RTR位;
控制场应包括6位,缺少R0,R1两个保留位
2.
11和13不能重复,有可能造成总线脱离
3.
标识符处组3报文应为11,出题时有可能源MAC ID写成目的MAC ID,也是一处错误。

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