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•Hart5.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节的8个数据位，另外用一条“选通”线通知接收者接收该字节，接收方可对并行通道上各条导线的数据位信号并行取样。

⏹若采用并行传输进行字符通信时，不需要采取特别措施就可实现收发双方的字符同步。

⏹串行传输和并行传输的区别在于组成一个字符或字节的各数据位是依顺序逐位传输还是同时并行地传输。

6.通信方式（1）单工通信：指所传送的信息始终朝着一个方向，而不进行与此相反方向的传送，如设A为发送终端，B为接收终端，数据只能从A传送至B，而不能由B传送至A。

⏹单工通信线路一般采用二线制。

（2）半双工通信：指信息流可在两个方向上传输，但同一时刻只限于一个方向传输。

如信息可以从A传至B，或从B传至A，所以通信双方都具有发送器和接收器。

实现双向通信必须改换信道方向。

⏹半双工通信采用二线制线路，当A站向B站发送信息时，A站将发送器连接在信道上，B站将接收器了解接在信道上，而当B站向A站发送信息时，B站则要将接收器从信道上断开，并把发送器接入信道。

（3）全双工通信是指信息流可同时在两个方向上传输，它相当于把两个相反方向的单工通信方式组合在一起。

⏹这种方式常用于计算机——计算机之间的通信。

7.信号的传输方式⏹基带传输基带传输就是在数字通信的信道上直接传送数据的基带信号，即按数据波的原样进行传输，不包含有任何调制，它是最基本的数据传输方式。

⏹载波传输载波传输（也称频带传输）采用数字信号对载波进行调制后实行传输。

最基本的调制方式有幅移键控（ASK）、频移键控（FSK）、相移键控（PSK）三种⏹宽带网宽带传输是指将多路基带信号、音频信号和视频信号的频谱分别移到一个物理信道的不同频段进行传输的传输方式⏹异步转移模式ATMATM 是一种新的传输与交换数字信息技术，也是实现高速网络的主要技术它支持多媒体通信，包括数据、语音和视频信号，按需分配频带，具有低延迟特性8.差错控制，差错纠正差错控制即是对数据通信中发现差错，并对差错进行纠正的技术。

要解决的问题包括：如何保证不丢失帧，保证不乱序等。

⏹差错控制包括：差错检测和差错校正两个方面⏹差错检测是让报文分组中包含使接收端发现差错的冗余信息，但它不能确定是哪一比特出错，自己也不能纠正传输中的差错。

常用的纠错码如海明码⏹差错检测原理简单，实现容易，编码与解码速度快，在工业数据通信中得到广泛使用。

分为检错码和纠错码常用的检错码有：奇偶校检码和循环冗余码（自己去看一下原理和如何计算）8.作业题1.请说明数据通信方式都有哪几种，并简单说明其不同之处。

2.OSI参考模型包括哪7层？3.应用层：为用户提供相关的服务，如：e-mail服务，ftp服务、www服务等。

表示层：提供多种数据格式之间的转换。

会话层：建立、管理和终止应用程序间的会话。

传输层：保证数据的可靠传输。

网络层：为处在不同位置的两个设备之间，提供连接和选择一条最佳路径。

数据链路层：规定了物理地址、网络拓扑结构、错误警告机制、所传数据帧的排序和流量控制等。

物理层：定义了通信线路的一些规范。

4.TCP/IP参考模型包括哪4层？5.请给出TCP、IP、UDP、、ISO对应的中文全称？第四章1.串口通信有效方法1.采用轮询或者中断来检测、接收信息；2、设置通信帧的起始、停止位；3、建立连接握手信号；4、对接收数据的确认、数据缓存以及错误检查。

2.EIA-232-DEIA-232-D是由EIA（美国电子工业协会）制定的物理接口标准。

它定义了数据终端设备（DTE）与数据通信设备（DCE）之间的物理接口。

它具有机械、电气、功能和过程四个特性。

3.RS-485为何要使用RS-485?RS-232C虽然使用很广，但由于推出时间比较早，所以在现代通信网络中已暴露出明显的缺点，主要表现在：（1）接口的信号电平值较高，易损坏接口电路的芯片，又因为与TTL电平不兼容故需使用电平转换电路方能与TTL电路连接。

（2）传输速率较低，在异步传输时，波特率为20Kbps。

（3）接口使用一根信号线和一根信号返回线而构成共地的传输形式，这种共地传输容易产生共模干扰，所以抗噪声干扰性弱。

（4）传输距离有限。

EIA在1977年作了部分改进，制定了新标准RS-449：除了保留与RS-232-C兼容外，还在提高传输速率、增加传输距离、改进电气特性等方面做了很多努力，增加了RS—232-C没有的环测功能，明确规定了连接器，解决了机械接口问题。

在RS-449标准下，推出的子集有RS-423A/RS-422A，以及RS-422A的变型RS-485。

4.EIA-232和485的转换1、转换芯片：MAX232、MAX4852、信号线：TXD、RXD、RTS3、收发控制：当RTS为高电平时，MAX485处于接收状态；当RTS为低电平时，MAX485处于发送状态。