工业控制网络 试题A一、填空题（共5分，每空0.5分）1、罗克韦尔推出的现场总线控制系统的三层网络结构，其设备层、控制层、信息层三层网络分别为：DeviceNet 、ControlNet 、 EtherNet/IP 。
2、传输介质的特性主要包括：物理特性、传输特性、连通特性、地理范围、抗干扰性、相对价格。
3、DeviceNet 现场总线网络上节点数最多可达64个，支持 125kbps 、250kbps 、500kbps 三种波特率。
二、单选题（共5分，每小题1分）1、下列哪种现场总线是建筑业国际公认的现场总线标准？ A. L onworks B. HART C. C C-Link D. Sensoplex2 答：（ A ）试 题：工业控制网络 班号： 姓名：2、CAN 控制器接口PCA82C250的作用可归纳为： A. 驱动和隔离 B. 驱动和保护C. 保护和隔离D. 以上都不是 答：（ B ） 3、独立CAN 控制器SJA1000采用BasicCAN 模式，关于其接收滤波公式，下列表述正确的是：A. (ID.10-ID.3)先和(AC.7-AC.0)同或，再和(AM.7-AM.0)或，若值为0xFF，则接收B. (ID.10-ID.3)先和(AC.7-AC.0)异或，再和(AM.7-AM.0)或，若值为0xFF，则接收C. (ID.10-ID.3)先和(AC.7-AC.0)按位同或，再和(AM.7-AM.0)按位或，若值为0xFF，则接收D. (ID.10-ID.3)先和(AC.7-AC.0)按位异或，再和(AM.7-AM.0)按位或，若值为0xFF，则接收答：（C ）4、在DeviceNet现场总线I/O连接中，使用分段协议取决于下面哪种情况？A. 须发送的数据超过7字节B. 须发送的数据超过8字节C. 生产_连接_长度属性值超过7D. 生产_连接_长度属性值超过8 答：（D ）5、ControlNet现场总线是由下面哪个公司推出的：A. S iemensB. BoeingC. R ockwellD. Fisher-Rosemount 答：（C ）第 2 页（共11页）三、判断题（共5分，每小题1分）1、FF、Profibus、FF HSE、P-Net、WorldFIP、SwiftNet、Ethernet/IP、PROFInet均进入“工业控制系统用现场总线”国际标准IEC61158（第3版）。
答：（对）2、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。
答：（ 对 ）3、ControlNet 现场总线物理介质使用RG6同轴电缆、光纤。
网络速度5Mbps 。
答：（ 对 ）4、DeviceNet 现场总线仅支持3种I/O 数据触发方式：位选通、轮询、状态改变（COS ）。
答：（ 错 ）5、在CAN 总线中，当错误计数值大于90时，说明总线被严重干扰。
答：（ 错 ）四、简答题（共20分，每小题4分）1、你是如何看待有多种现场总线成为国际标准这一事实？你认为现场总线标准是否有统一的可能？ 答：（1）对第一个问题的回答：一是技术原因。
（1分）目前尚没有一种现场总线对所有应用领域在技术上都是最优的。
二是利益驱动。
（1分）出于保护自身投资利益的需要，各大公司和总线组织都力争使自己支持的现场总线成为国际标准。
（注：其他回答言之有理即可）（2）对第二个问题，可有多种回答，言之有理即可（2分）第 3 页 （共 11页）试 题：工业控制网络 班号： 姓名：2、CAN 有哪几种帧类型？其中标准数据帧的组成是怎样的（以图说明），并指出标准数据帧最少和最多各有多少位？（不计填充位） 答：CAN 有4种帧类型，分别为数据帧、远程帧、错误帧与超载帧。
（1分） 数据帧组成如下图所示：（1分）标准数据帧不计填充位，最少44位（1分），最多108位（1分）。
3、数据链路层的主要功能是什么？一般分为哪两个子层？答：数据链路层的主要功能：产生和识别帧边界；（1分）解决由于帧的破坏、丢失和重复所出现的问题；（1分）流量调节机制；（1分）控制对共享信道的访问——MAC机制。
（1分）数据链路层一般分为逻辑链路控制子层LLC和媒体访问控制子层MAC。
（1分）（注：答出上述任意4点即可）第4 页（共11页）试题：工业控制网络班号：姓名：4、简述MAC（煤体访问控制）的CSMA/CD（载波监听多路访问/冲突检测）控制方案。
答：先听再讲。
一个站要发送，首先需监听总线，以确定介质上是否存在其它站的发送信号。
（1分）如果介质是空闲的，则可以发送。
（1分）如果介质是忙的，则等待一定间隔后重试。
（1分）每个工作站发送信息之后，还要继续监听总线，以判定是否有其它站正在与本站同时向传输线发送，一旦发现，便中止当前发送。
（1分）5、在Modbus RTU模式下，如何界定报文帧的起始与结束？再给出2种你所知道的将EIA-485作为物理层接口的现场总线，试分析在用于通信时，为什么EIA-485比EIA-232的抗干扰能力强？答：帧间字符间隔大于等于3.5个字符时间（1分）；Profibus,Interbus,LonWorks,P-NET,BACnet,BIT bus中选两个做答（2分）；EIA-485的平衡差分电路电气连接图如下：由于噪声电压往往在两根通信线上同时出现，并且方向一致，因此对于差分接收端来说，一根通信线上的噪声会被另一根通信线上的噪声抵消。
同时，一般也不受地电位的波动的影响，因为接收端是根据两根通信线之间的电位差来判断信号逻辑的，地电位差对其无影响（1分）。
第5 页（共11 页）试 题：工业控制网络 班号： 姓名：五、设计分析题（共10分，每小题5分）1、NRZ 编码带宽利用率高，但缺乏时钟同步；曼彻斯特编码自带同步，但带宽利用率不高。
请你结合它们的优点，自己设计一种编码。
答：V AN 总线有一种编码方案，由振荡器时钟周期派生出一个时间单元称为时隙，用5位时隙表示4位数据。
前3个时隙采用NRZ 编码，表示3位；后2个时隙采用曼彻斯特编码，表示1位。
如图所示：（注：有多种答案，只要符合思想即可）2、分析DeviceNet 的报文组的优先权，并加以解释。
答：DeviceNet 有4个报文组（1分），分别为组1、组2、组3与组4报文。
报文标识符如下表所示：（2分，每个报文0.5分） 由于DeviceNet 采用CAN 的物理层（1分），根据CAN 的MAC 机制，可以得出优先级由高到低依次为：组1>组2>组3>组4。
（1分）六、计算题（15分，第1小题10分，第2小题5分）1、已知有3个CAN 总线节点，分别为节点1、节点2与节点3。
各节点使用独立CAN 控制器SJA1000，晶振频率为16MHz 。
若要实现总线通信的波特率为250kbps ，给定发送报文ID 为10001000100，节点1发送报文，节第6 页（共11 页）试题：工业控制网络班号：姓名：点2接收报文，但节点3不接收报文。
试写出各节点的BTR0、BTR1、ACR（注：节点3也要求波特率设置为250kbps）与AMR的设置，并给出计算过程。
答：（1）波特率计算BTR0各位为：SJW.1/ SJW.0/BRP.5/BRP.4/BRP.3/BRP.2/BRP.1/BRP.0BTR1各位为：SAM/TSEG2.2/TSEG2.1/TSEG2.0/TSEG1.3/TSEG1.2/TSEG1.1/TSEG1.0因t CLK=1/f XTAL=1/16M=62.5ns，则CAN系统时钟tscl =2 tCLK BRP=125BRP纳秒。
（1分）若使波特率为250kbps，则每一位的位时间T须为4us（1分）（即4000ns），令其含有p（8-25的整数）个（1分）CAN系统时钟，则应使125*p*BRP=4000，故波特率预引比例因子BRP=2，p=16。
（1分）因BRP=32BRP.5+16BRP.4+8BRP.3+4BRP.2+2BRP.1+BRP.0+1，故BRP.5-BRP.0各位皆应为0x01。
可取同步跳转宽度（不应超过下文的pTSEG1或pTSEG2）SJW为1，则SJW.1-SJW.0各位皆应为0。
故解得BTR0=0x01。
因波特率为250kbps，属高速总线，所以应采用1次采样，SAM取值0。
（1分）因每一位时间T=t SYNCSEG+t TSEG1+t TSEG2，所以有：p=p SYNCSEG+p TSEG1+p TSEG216=1+ p TSEG1+p TSEG2可令p TSEG1=13，p TSEG2=2（1分）则TSEG2.2=0、TSEG2.1=0、TSEG2.0=1TSEG1.3=1、TSEG1.2=1、TSEG1.1=0、TSEG1.0=0故解得BTR1=0x1C。
所以BTR0=0x01、BTR1=0x1C（1分）为本题的一组解。
答案：0x01 0x1C ；0x01(41) 0x2B；0x01(41/81) 0x3A；0x01(41/81/C1) 0x49；0x01(41/81/C1) 0x58；0x01(41/81/C1) 0x67；0x03 0x14；0x03(43) 0x23；(注：节点1、节点2与节点3采用上面答案中任选一组即可)（2）节点1由于只是发送报文，故ACR与AMR可以任意设置。
（1分）节点2由于要接收节点1发送的报文，满足[(ID.10-ID.3)≡(AC.7-AC.0)](AM.7-AM.0)≡11111111即可。
（1分）节点3由于不接收报文，只要不满足[(ID.10-ID.3)≡(AC.7-AC.0)](AM.7-AM.0)≡11111111即可。
（1分）第7 页（共11 页）2、以图解的方式说明一个预定义主/从连接组的轮询I/O连接的成功分配。
从站是一个UCMM能力设备。
假定一个显式信息连接已通过组3建立，并已约定好后面的通信主站使用组3报文ID4，从站使用组3报文ID0。
报文体格式为DeviceNet（16/16）。
主站MAC ID为0A，从站MAC ID为02。
答：（第一个报文3分，第二个报文2分。
其中标识符各占1分。
）第8 页（共11页）七、综合题（共10分）1、通过这门课，你主要学习到了什么？试对本门课程的内容进行概括答：内容概括中应体现出绪论（现场总线概念及其技术特点）、数据通信/计算机网络、CAN、DeviceNet、Modbus等部分。
（每部分1分）第9 页（共11 页）试题：工业控制网络班号：姓名：图1 预定义主/从连接组标识符区定义[(ID.10-ID.3)≡(AC.7-AC.0)](AM.7-AM.0)≡11111111图2 SJA1000的BasicCAN模式报文滤波公式图3总线定时寄存器0（BTR0）各位的说明图4总线定时寄存器1（BTR1）各位的说明图5 分配选择字节内容第10 页（共11 页）试题：工业控制网络班号：姓名：图6 分配_主/从_连接_组请求报文图7 分配_主/从_连接_组请求的成功响应报文第11 页（共11 页）。