《网络控制技术 3》测试答案
山东大学 网络控制技术 课程答案 学年 学期题号一
二
三
四
五
六
七
八
九
十
总分
得分
得分
阅卷人
一．基本概念（每小题3分，共60分）1、什么是现场总线?
答：现场总线是用于现场仪表与控制系统和控制室之间的一种全分散、全数字化、智能、双向、互联、多变量、多点、多站的通信网络。IEC对现场总线（Fieldbus）一词的定义为：现场总线是一种应用于生产现场，在现场设备之间，现场设备与控制装置之间实行双向、串行、多节点数字通信技术
2、数据编码分几种？什么是曼彻斯特编码？
答：数据编码有单极性码、双极性码、归零码、非归零码、差分码、曼彻斯特码和模拟数据码。
曼彻斯特编码：常用的基带信号编码。它具有内在的时钟信息，因而能使网络上的每一个系统保持同步。在曼彻斯特编码中，时间被划分为等间隔的小段，其中每小段代表一个比特。每一小段时间本身又分为两半，前半个时间段所传信号是该时间短传送比特值的饭吗，后半时间段传送的是比特值本身。
计算机局域网拓扑结构最常见的有哪几种？
答：计算机局域网拓扑结构主要有：星型拓扑结构、环形拓扑结构、总线型拓扑结构和树形拓扑结构。
现场总线控制系统与传统控制系统相比有什么优点？
答：优点有：
（1）节省硬件数量与投资
（2）节省安装费用
（3）解约维护开销
（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
此外，由于设备标准化和功能模块化，因而还具有设计简单，易于重构等优点。
什么是介质访问控制方式？常用的有哪几种？
答：在总线和环形拓扑中，网络设备必须共享传输线路。为解决在同一时间有几个设备同时争用传输介质，需要有某中介质访问控制方式，以便协调各设备访问介质的顺序，在设备间交换数据。在随机访问方式中，常用的争用总线技术为CSMA/CD。在控制访问方式中则常用令牌总线、令牌环，或称之为标记总线、标记环。
CAN现场总线的数据帧由哪几部分组成？
答：CAN现场总线的数据帧由7个不同的位场组成，即帧起始、仲裁场、控制场、CRC场、应答场和帧结束。
CAN现场总线用位数值用什么表示？
答：CAN总线上用“显性”（Dominant）和“隐性”（Recessive）两个互补的逻辑值表示“0”和“1”。当在总线上出现同时发送显性位和隐性位时，其结果是总线数值为显性（即“0”与“1”的结果为“0”）。
在CAN通信控制器SJA1000的BasicCAN模式中，地址是如何分配的？
段
CAN地址
工作模式
复位模式
读
写
读
写
控制
0
控制
控制
控制
控制
1
（FFH）
命令
（FFH）
命令
2
状态
—
状态
—
3
中断
—
中断
—
4
（FFH）
—
接收代码
接收代码
5
（FFH）
—
接收屏蔽
接收屏蔽
6
（FFH）
—
总线定时0
总线定时0
7
（FFH）
—
总线定时1
总线定时1
8
（FFH）
—
输出控制
输出控制
9
测试
测试
测试
测试
发送缓冲器
10
标识符（10~3）
标识符（10~3）
（FFH）
—
11
标识符（2~0）
RTR和DLC
标识符（2~0）
RTR和DLC
（FFH）
—
12
数据字节1
数据字节1
（FFH）
—
13
数据字节2
数据字节2
（FFH）
—
14
数据字节3
数据字节3
（FFH）
—
15
数据字节4
数据字节4
（FFH）
—
16
数据字节5
数据字节5
（FFH）
—
17
数据字节6
数据字节6
（FFH）
—
18
数据字节7
数据字节7
（FFH）
—
19
数据字节8
数据字节8
（FFH）
—
接收缓冲器
20
标识符（10~3）
标识符（10~3）
标识符（10~3）
标识符（10~3）
21
标识符（2~0）
RTR和DLC
标识符（2~0）
RTR和DLC
标识符（2~0）
RTR和DLC
标识符（2~0）
RTR和DLC
22
数据字节1
数据字节1
数据字节1
数据字节1
23
数据字节2
数据字节2
数据字节2
数据字节2
24
数据字节3
数据字节3
数据字节3
数据字节3
接收缓冲器
25
数据字节4
数据字节4
数据字节4
数据字节4
26
数据字节5
数据字节5
数据字节5
数据字节5
27
数据字节6
数据字节6
数据字节6
数据字节6
28
数据字节7
数据字节7
数据字节7
数据字节7
29
数据字节8
数据字节8
数据字节8
数据字节8
30
（FFH）
—
（FFH）
—
31
时钟分频器
时钟分频器
时钟分频器
时钟分频器
CAN总线驱动器有哪些？其作用是什么？
答：CAN总线驱动器有PCA82C250/251和TJA1050/TJA1040。
PCA82C250/251对总线提供差动发送能力，对CAN控制器提供差动接收能力，可以在汽车和一般的工业应用上使用。
TJA1050/TJA1040提供了CAN控制器与物理总线之间的接口以及对CAN总线的差动发送和接收功能。
画出CAN智能测控节点结构图。
答：CAN智能测控节点结构图：
11、 LonWorks技术的主要特点是什么？
答：a)开放性：网络协议开放，对任何用户平等。
b)通信媒介：可用多种媒介进行通信，而且在同一网络中可以有多种通信媒介。
c)互操作性：任何制造商的产品都可以实现互操作性。
d)网络结构：可以是主从式，对等式或客户/服务器结构。
e)网络拓扑：有星型，总线形，环形及自由形。
f)网络通信采用面向对象的设计方法。
g)通信的每帧有效字节数可从0到288B。
h)通信速率可达1.25Mbit/s，有效距离130m。
i)一个测控网络上节点数可达32000个。
j)提供强有力的开发平台。
k)LonWorks技术核心元件：Neuron内部装有3个8位微处理器和34种I/O对象及定时器/计数器，还具有通信和控制功能。
l)改善了CSMA，采用可预测P坚持CSMA，负载很重的情况下，不会导致网络瘫痪。
12、Neuron芯片TMPN3150内部结构主要有什么组成？
答：Neuron芯片TMPN3150内部结构主要有三个CPU，分别实现不同的功能，输入时钟可选范围:625Kz~10MHz。有512字节的E2PROM和2048字节的RAM。由外部存储器接口和2个16位定时/计数器。
13、神经元芯片直接I/O对象有哪些？
答：神经元芯片直接I/O对象包括Bit（位）I/O对象、Byte（字节）I/O对象、Leveldetect (电平检测)输入对象和Nibble(半字节)I/O对象。
14、LON网络智能适配器的系统组成主要有哪几部分？
答：LON网络智能适配器的系统组成包括硬件设计、配置空间的定义以及驱动程序的开发。
15、什么是DP一类主站和二类主站？什么是DP从站？
答：1类DP主站循环地与DP从站交换用户数据。它使用如下的协议功能执行通讯任务。
Set_Prm和Chk_Cfg(2) Data_Exchange (3) Slave_Diag (4)Global_Control
2类DP从站是编程装置，诊断和管理设备。除了已经描述的1类主站的功能外，2类DP主站通常还支持下列特殊功能：（1）RD_Inp和RD_Outp (2)Get_Cfg (3)Set_Slave_Add
DP从站只与装载此从站的参数并组态它的DP主站交换用户数。DP从站可以向此主站报告本地诊断中断和过程中断。
得分
阅卷人
二．简述CRC检错码的工作原理。根据下列条件计算余数多项R(X)。
发送数据BIT序列为10101001011（f（x））
生成多项式BIT序列为11001（G（X））
f（x）*=101010010110000;
G（X）=11001;
f（x）*/ G（X）=Q(X)+ R(X)/G(X);
按模2运算，R(X)=1000；答：CRC检错码的工作原理：CRC校验方法是将要发送的数据比特序列当作一个多项式f(x)的系数，在发送方用收发双方预先约定的生成多项式G(x)去除，求得一个余数多项式。将余数多项式加到数据多项式之后发送到接收端。接收端用同样的生成多项式G(x)去除接收数据多项式f(x)，得到计算余数多项式。如果计算余数多项式与接收余数多项式相同，则表示传输无差错；如果计算余数多项式不等于接收余数多项式，则表示传输有差错，由发送方重发数据，直到正确为止。
发送数据BIT序列为10101001011（f（x））
生成多项式BIT序列为11001（G（X））f（x）*24 =101010010110000;
G（X）=11001;
f（x）* / G（X）=Q(X)+ R(X)/G(X);
按模2运算，R(X)=0000
得分
阅卷人
三． CANBUS 硬件节点设计
采用你熟悉的一种单片机或单片微控制器设计一CANBUS硬件节点电路，使用SJA1000独立CAN控制器,假设节点号为18，通讯波特率为250Kbps。
画出硬件电路图。
画出CAN初始化程序流程图，写出ACR、AMR、BTR0、BTR1、OCR寄存器。1. 硬件电路图：2.BTR0=01H, BTR1=1CH.
ACR=0X18;
AMR=0XE7;
OCR=0XFA;
得分
阅卷人
四．谈谈你对现场总线技术的认识。
现场总线（Fieldbus）是近年来迅速发展起来的一种工业数据总线，它主要解决工业现场的智能化仪器仪表、控制器、执行机构等现场设备间的数字通信以及这些现场控制设备和高级控制系统之间的信息传递问题。
现有的多数现场设备，为提高其性价比，在实现其内部操作时都采用了微处理器和数字化元件，于是就提出了必须在这些领域的数字设备之间实现数字通信的要求。采用现场总线的目的就是为了满足这种要求，为工业领域中的测量和调节控制设备提供实现串行数字通信的手段。
对于现场总线，一方面把传统的模拟仪表变成数字仪表，变单一功能为多项功能，实现现场仪表的互操作和互换信息；另一方面是把DCS（分散型控制系统）变成FCS（现场控
制系统），在现场建立开放式的现场通信网络，实现全系统的数字通信网络化。现场总线有以下优点：
1.一对N的结构，一对传输线，可以对应多台现场数字仪表，也可采用多种网络拓扑结构，简化了工程设计，降低了工程费用。
2.现场总线采用数字信号传输。
3.实现远程监控
4.综合多种功能，以微处理器为基础的数字仪表具有多种功能；另外数字调节阀直接从现场总线接收数字调节信号，在现场总线上就可以构成回路，把原来的DCS站的功能下放到现场仪表，实现彻底的分散，提高系统的可靠性。
目前，较为流行的现场总线有FF、LonWorks、Profibus、WorldFIP、CAN、HART（过渡协议）等。
对于现场总线的理解，应注意以下几点：
1、现场总线技术的本质是网络通讯技术。
2、现场总线的本质是现场传感器和执行器等设备与控制装置之间的通讯，它本身既不 能取代现场设备，也不能代替PLC/DCS/IPC等控制装置。
3、现场总线的成本大大提高了，每个传感器都要有单独的信号放大调理电路、A/D转换、载波与通讯电路、电源部件及其它智能部件。
4、现场总线由于所有信息均需通过总线串行交换，其实时性不得不受限制。
5、现场总线由于能大大减少电缆，所以对大楼布线这样的对电缆数量有要求的场合十分有意义。
6、工业应用中，机电设备、小型系统、重要安全的装置或系统不宜用现场总线。
7、工业中2/3以上的开关量信号（短距离时）不宜用现场总线。
www.ap5u.com
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