《现场总线及其应用技术》习题及答案

习题【答案】2.什么是工业以太网?它有哪些优势?【答案】3.现场总线有什么优点?【答案】(1)节省硬件数量与投资(2)节省安装费用也减少了设计、安装的工作量。据有关典型试验工程的测算资料，可节约安装费用60%以(3)节约维护开销(4)用户具有高度的系统集成主动权(5)提高了系统的准确性与可靠性企业网络信息集成系统应具有3层结构，企业网络信息集成系统的层次结构如下图【答案】(5)CAN的直接通信距离最远可达10km(速率5kbit/s以下);通信速率最高可达1Mbit/s6.工业以太网的主要标准有哪些?IEC国际标准收录的工业以太网美国Rockwell公司德国Siemens公司丹麦Process-DataA/S公司日本Yokogawa横河东芝公司德国Beckhoff公司奥地利B&R公司限公司等法国Schneider-clectric公司德国Hilscher公司在工业以太网中，提高通信实时性的措施主要包括采用交换式集线器、使用全双工任务的调度等。屏蔽等方面做出专门的设计，符合工业环境的要求。【答案】层过程数据参数数据日过程数据1~2层【答案】【答案】种裁场控制场数据场cnc场帧结束(2)PCA82C200模式(即默认的BasicCAN模式)。(3)扩展的接收缓冲器(64字节、先进先出FIFO)。(5)同时支持11位和29位标识符。(6)位速率可达1Mbit/s。●对每一个CAN总线错误的中断。●单次发送(无重发)。●只听模式(无确认、无激活的出错标志)。●支持热插拔(软件位速率检测)。●接收过滤器扩展(4B代码，4B屏蔽)。●自身信息接收(自接收请求)。●24MHz时钟频率。【答案】1)接口管理逻辑(IML)2)发送缓冲器(TXB)发送缓冲器是CPU和BSP(位流处理器)之间的接口，能够存储发送到CAN网络上的完整报文。缓冲器长13个字节，由CPU写入，BSP读出。3)接收缓冲器(RXB,RXFIFO)4)接收过滤器(ACF)收测试中，所有的报文都保存在RXFIFO中。5)位流处理器(BSP)6)位时序逻辑(BTL)位时序逻辑监视串行CAN总线，并处理与总线有关的位定时。在报文开始，由隐性到显性的变换同步CAN总线上的位流(硬同步),接收报文时再次同步下一次传送(软同步)。BTL还提供了可编程的时间段来补偿传播延迟时间、相位转换(例如，由于振荡漂移)和7)错误管理逻辑(EML)知BSP和IML。【答案】【答案】【答案】开关量热电偶具有128Kbit的双端口共享存储器；可以作为主设备和从设备接口使用，符合PCI2.2规范；内置主桥能力；可以直接与多种微处理器接口；具有l₂O(IntelligentInput&Output的缩写)信息传送单元，包括4个深度为32的FIFO;它的局部总线时钟频率最高可达50MHz;14.画出基于PCI总线的CAN智能网络通信适配器硬件结构图。【答案】PCI控制器PCICY7C09449.EPM7064.80C88.光电隔隔15.画出CAN智能测控节点的结构图。CANCAN收发器传感器电源模块变送器执行器光电隔离信号处理工业现场微控制器网络层【答案】第3章BE5RsRRRsR【答案】CANFD协议是CAN总线协议的最新升级，将CAN的每帧8字节数据提高到64字节，波特率从最高的1Mbit/s提高到8Mbit/s~15Mbit/s,使得通信效率提高8倍以上，4.MCP2517FD控制器模块有哪些工作模式?【答案】5.MCP2517FD有哪几个个特殊功能寄存器?【答案】MCP2517FD有5个特殊功能寄存器，位于存储器地址OxE00~OxE13,共占20个字节。【答案】:【答案】8.画出微控制器与MCP2517FD的接口电路图。【答案】SPA5/SPI1_SCK9.MCP2517FD的应用程序设计主要由几部分组成?【答案】MCP2517FD的应用程序设计主要由3部分组成：置CAN控制寄存器、设置TXFIFO和RXFIFO、设置接收过滤器、设置接收掩码、链接(2)MCP2517FD接收报文程序。通过SPI串行通信接收报文、获得相应的寄存器信息、过递增FIFO尾部来通知FIFO已从RAM读取报文),将接收到的报文存放到接收报文缓冲(3)MCP2517FD发送报文程序。通过SPI串行通信发送报文、检查FIFO是否已满?如果未满，则添加报文以发送FIFO,获得相应的寄存器信息，把要发送的报文存放到发送报文缓冲区中、设置发送FIFO的UINC(FIFO头部递增一个报文，通过递增FIFO的头部来通知FIFO已向RAM写入报文)和TXREQ(报文发送请求位，通过将该位置为1请求发送报文，在成功发送FIFO中排队的所有报文之后，该位会自动清零),然后发送报文。第4章习题【答案】(9)可选第二种介质(冗余)。(12)地址定义范围为：0~127(对广播和群播而言，127是全局地址),对区域地址、段地址的服务存取地址(服务存取点LSAP)的地址扩展，每个6bit。(13)使用两类站：主站(主动站，具有总线存取控制权)和从站(被动站，没有总线存●循环的(轮询):3.PROFIBUS-DP现场总线有哪几个版本?【答案】【答案】一编址方式，可选用0~127共128个地址，其中127为广播地址。一个PROFIBUS-DP网络最多可以有127个主站，在应用实时性要求较高时，主站个数一般不超过32个。单主站结构是指网络中只有一个主站，且该主站为1类主站，网络中的从站都隶属于多主站结构是指在一条总线上连接几个主站，主站之间采用令牌传递方式获得总线控【答案】1类主站(地址1)上电后，主站和从站进入Offline状态，执行自检。当所需要的参数都被初始化后(主站需要加载总线参数集，从站需要加载相应的诊断响应信息等),主站开始监听总线令牌，主站准备好进入总线令牌环，处于听令牌状态。在一定时间(Time-out)内主站如果没可能主站地址的状态询问，根据收到应答的结果确定活动主站表和本主站所辖站地址范围GAP,GAP是指从本站地址(TS,ThisStation)到令牌环中的后继站地址NS之间的地址范DP系统的工作过程如图5-9所示，在主站可以与DP从站设备交换用户数据之前，主站必须设置DP从站的参数并配置此从站的通信接口，因此主站首先检查DP从站是否在总在正常情况下DP从站将分别给予确认。收到从站的确认回答环地与DP从站交换用户数据。在上述过程中，交换了下述三种数据。DP从站是否准备好?N等待主站对其设置参数参数设置是否正确?N检查从站确认等待主站对其通信接口配置检查准备好数据交换?Y进行用户数据交换N是否正确?v进行用户数据交换N主站与从站循环地进行用户数据交换(1)参数数据参数数据包括预先给DP从站的一些本地和全局参数以及一些特征和功能。参数报文的结构除包括标准规定的部分外，必要时还包括DP从站和制造商特有的部分。参数报文的长度不超过244字节，重要的参数包括从站状态参数、看门狗定时器参数、从站制造商标识符、从站分组及用户自定义的从站应用参数等。(2)通信接口配置数据DP从站的输入/输出数据的格式通过标识符来描述。标识符指定了在用户数据交换时输入/输出字节或字的长度及数据的一致刷新要求。在检查通信接口配置时，主站发送标识符给DP从站，以检查在从站中实际存在的输入/输出区域是否与标识符所设定的一致。如果一致，则可以进入主从用户数据交换阶段。(3)诊断数据在启动阶段，主站使用诊断请求报文来检查是否存在DP从站和从站是否准备接收参数报文。由DP从站提交的诊断数据包括符合标准的诊断部分以及此DP从站专用的外部诊断信息。DP从站发送诊断报文告知DP主站它的运行状态、出错时间及原因等。如果前面所述的过程没有错误而且DP从站的换用户数据。在交换用户数据期间，DP从站只响应对据。其他主站的用户数据报文均被此DP从站拒绝。请求，请求DP从站的实际诊断报文或状态信数据状态，主站和DP从站可以双向交换最多244字节的用户数据。DP从站报告出现诊断报文的流程如图5-10所示。图5-10DP从站报告当前有诊断报文的流程6.PROFIBUS-DP的物理层支持哪几种传输介质?【答案】【答案】对于屏蔽双绞电缆的基本类型来说，PROFIBUS的物理层(第1层)实现对称的数据传输，符合EIARS-485标准(也称为H2)。一个总线段内的导线是屏蔽双绞电缆，段的两端各有一个终端器，如下图所示。传输速率从9.6kbit/s到12Mbit/s可选，所选用的波特率适用于连接到总线(段)上的所有设备。BAm最多32个站【答案】1.1类主站的用户接口1类主站用户接口与用户之间的接口包括数据接口和服务接口。在该接口上处理与DP从站通信的所有信息交互，1类主站的用户接口如图5-22所示。一开始一一维续一一停止一从站参数集总线参数集图5-221类主站的用户接口(1)数据接口数据接口包括主站参数集、诊断数据和输入/输出数据。其中据长度、主站(2类)的名字和主站用户数据。数据传输状态表(Data_Transfer_List)和主站状态(Master_Status)的诊断信息。输入(InputData)/输出数据(OutputData)包括DP从站的输入数据和1类主站用户的输出数据。该区域的长度由DP从站制造商指定，输入和输出数据的格式由用户根据其(2)服务接口通过服务接口，用户可以在用户接口的循环操作中异步调用非循环功能。非循环功能送了Mark.req并产生Global_Control.req的情况下才允许并行处理。服务接口包括以下几种用户可以利用该功能设定用户接口的操作模式(USIF_State),并可以利用功能②指示操作模式改变(Mode_Change)用户用该功能加载新的总线参数集。用户接口将新装载的总线参数集传送给当前的总利用该功能，用户可与用户接口同步操作，用户将该功能传送给用户接口后，当所有被激活的DP从站至少被询问一次后，用户将收到一个来自用户接口的应答。利用该功能可以向一个(单一)或数个(广播)DP从站传送控制命令Sync和Freeze,⑥读统计计数器(Read_Value)⑦清零统计计数器(Delete_SC)利用该功能清零统计计数器，各个计数器的寻址索引与其FDL地址一致。主站参数集中Min_Slave_Interva9.什么是GSD文件?它主要由哪几部分组成?【答案】PROFIBUS设备具有不同的性能特征，特性的不同在于现有功能(即I/O信号的数量和诊断信息)的不同或可能的总线参数，如波特率和时间的监控不同GSD分为以下三部分。(1)总体说明包括所有只适用于DP主设备的参数(例如可连接的从设备的最多台数或加载和卸载能(3)从设备的相关规格包括与从设备有关的所有规定(例如/O通道的数量和类型、诊断测试的规格及I/O数XINT/MOT接中断，MODE接正电源(5V)【答案】【答案】14.DP从站初始化阶段的主要顺序是什么?【答案】必须设置DP从站的参数并配置此从站的通信接口，因此主站首先检查DP从站是否在总线上。如果从站在总线上，则主站通过请求从站的诊断数据来检查YYNNyNN主站与从站循环地进行DP系统的工作过程第5章2.基金会现场总线的通信技术包括什么内容?3.什么是设备描述语言DDL?管理.5.FMS主要完成哪几类服务?(1)虚拟现场设备(2)对象字典管理(3)联络关系管理(4)变量访问对象及其服务(5)事件服务6.FF通信控制器主要功能是什么?【答案】(1)通信信号的发送和接收(2)对传输数据的串并行转换(3)对串行数据的编码和解码(4)信息帧的打包和解包(5)帧检验序列的产生和验证【答案】8.FF的输入输出功能块主要有哪些?【答案】输入输出功能块主要有以下10种：(1)模拟输入功能块AI;(2)模拟输出功能块AO;(8)多通道开关量输出功能块MDO;(9)脉冲输入功能块PUL;【答案】(5)先进PID控制算法功能块APID;(6)计算功能块ARTH;(9)信号曲线功能块CHAR;(10)累积积算功能块INTG;(11)模拟报警功能块AALM;(14)定时器和逻辑功能块TIME;(17)常数功能块CT;(18)时间盲区功能块DT;(20)柔性功能块FFB;【答案】TIC-100.t第6章速I/O控制、分布式控制系统于一个网络中，可以随着设备(6)SLMP可使用标准帧格式跨网络进行无缝通信，使用SLMP实现轻松连接，若与速度时，CC-Link可以达到100m的传输距离并能连接6除了能以10Mbit/s的高速通信外，通信速率为10Mbit/s时，最大传输距离为100米。通信速率为156Kbit/s时，传输距离④省配线⑤依靠RAS功能实现高可能性通过2倍、4倍、8倍等扩展循环设置，最大可以达到RX、RY各8192点和RWw、RWr各2048字。每台最多可链接点数(占用4个逻辑站时)从128位，32字扩展到896位，256字。CC-LinkV2.0与CC-LinkVer.1.10相比，通信容量最【答案】CC-LinkSafety构筑最优化的工厂安全系统取得CC-LinkSafety规范。国际标准的制定，呼吁安实现10Mbit/s的安全通信速度，凭借与CC-Link同样的高速通信，可构筑具高度响应【答案】CC-Link通信过程分为3个阶段，如1图所示。人刷新循环初始循环人环人人人人人CC-Link通信过程示意图【答案】【答案】TSN网络实际上是基于IEEE802.1的框架制定的一套满足特殊需求的“子标准”,与其【答案】1)选择CC-Link的网络类型2)选择CC-Link站的类型⑥SLMP(无缝通信协议)为CC-LinkIE和以太网之间产品提供了无缝连接的共通协议。用户所要完成的只是开发软件程序来让用户的以太网产品兼容SLMP。3)选择CC-Link的开发方法CC-Link协会(CLPA)免费提供给会员CC-Link协议网协会提供的规范文档自行开发兼容产品，也可以使用各家厂商针对不同网络提供的开发方法，如专用通信芯片、内置模块或PC板卡，可以简单而高效地开发①在提供的协议规范基础上内部开发产品劣势：只能用于计算机上，很难适用于远程I/O4)选择CC-Link的开发对象对应设备的启动、使用及维护所需信息(网络参数的信息和存储器映射等)的配置文件。【答案】4)瑞萨电子的LSI开发方案第7章【答案】(2)有利于应用之间通信的面向连接的模式；(3)面向网络通信的典型的请求/响应；(4)I/O数据的高效传输；(5)大信息量的分段移动；2.DevicNet现场总线的主要用途是什么?【答案】DeviceNet有两个主要用途：1)传送与低端设备关联的面向控制的信息；2)传送与被控系统间接关联的其他信息(例如配置参数)。3.画出DeviceNet物理层在OSI模型中的位置图。【答案】ISO物理(层1)4.DevicNet现场总线是如何实现误接线保护的?【答案】R₂5.DeviceNet节点的开发有哪两种途径?【答案】DeviceNet节点的开发大致有两种途径：1)开发者本身对DeviceNet规范相当熟悉，具有丰富的相关经验，并且有长期深入开发DeviceNet应