现场总线作业

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1、“现场总线与测控技术”硕士研究生考试试题1.什么是现场总线？国际电工委员会IEC61158对现场总线的定义是什么？答：现场总线应当是应用在生产最底层的一种总线型拓扑的网络。这种总线是用作现场控制系统的、直接与所有受控（设备）节点串行相连的通信网络。是连接智能现场设备和自动化系统的全数字、双向、多站的通信系统。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。IEC61158对现场总线的定义是现场总线是指安装在制造或过程区域的现场装置与控制室内的自动装置之

2、间的数字式、串行、多点通信的数据总线。简单说，现场总线就是以数字通信替代了传统4-20mA模拟信号及普通开关量信号的传输。2.简述现场总线的分类及其应用领域。①CAN最初由RobertBosch设计，以提供车辆内电子面板控制单元（ElectronicControlUnits,ECUs）的串行通信。其特点为实时、高传输可靠性和数据安全性，CAN产品广泛、成本低，从而超出汽车工业应用至工业自动化领域，如移动机床。CAN面向消息，多主、广播协议，被ISO11898标准化为高速通信，（只定义了数据链路层和部分物理层）。CAN采用带非破坏

3、性位判断的CSMA或冲突避免（CSMA/CA）以解决潜在的总线访问冲突，不丢失数据和带宽。识别符的长度（判断域）为11位标准ID和29位扩展ID（CANKingdom）。世界上一些著名的汽车制造厂商大都采用了CAN总线来实现汽车内部控制系统与各检测和执行机构间的数据通信。同时,由于CAN总线本身的特点,其应用范围目前已不再局限于汽车行业,而向自动控制、航空航天、航海、过程工业、机械工业、纺织机械、农用机械、机器人、数控机床、医疗器械及传感器等领域发展。②HART是为了满足过程控制应用中，在不中断4-20mA信号情况下，实现智能现

4、场设备与主设备之间的双向数字通信，最初由Rosemount开发，得到了HART通信基金会（HCF）的支持。HART协议符合OSI-RM的1、2、7层。物理层使用基于FSK技术的Bell202。HART可以点对点模式运行在已有的4-20mA信号线上，过程值以模拟方式传送，HART用来组态和测试；或者通过双绞线以多点组态模式运行，满足本安要求时，单个电源最多可远程供电15台设备；如果本地供电，可连接更多数量的设备。③LonWorks是对等控制网络，适用于分散控制和楼宇自动化中连接智能设备，由美国Echelon公司开发。LonWork

5、s提供多种传输介质，柔性拓扑结构，传输速率可达2.5Mbps。介质访问分散争用。应用层提供4类36种服务，更新网络变量（隐式报文）和显式报文。变量类型为预定义类型或C语言定义。报文的发送为点对点或多点方式，带或不带确认。LonWorks是一个开放的控制网络平台技术，是国际上普遍用来连接日常设备的标准之一。比如它可将家用电器、调温器、空调设备、电表、灯光控制系统等相互连接并和互联网相连。该技术提供一个控制网络架构，给各种控制网络应用提供端到端解决方案。该技术应用于楼宇、工厂、家庭、火车和飞机等领域。④ModbusPlus是为工业控

6、制应用（如过程控制和监控信息传递）设计的局域网，由AEGModicon开发。网络总线采用单/双电缆布局，可连接至多64个可寻址节点，1Mbps传输速率。信息格式为HDLC，介质访问采用令牌方式。⑤ProfibusProfibus由Siemens领导开发，共有3种版本：●Profibus-FMS（FieldbusMessageSpecification）：针对单元控制，主要是为了解决控制器与智能现场设备之间的大容量信息的传送。采用令牌与主从方式相结合的办法，实现总线访问控制。FMS包括两个基本组件：FMS，MMS子集，在面向对象、

7、client/server体系结构下提供服务给用户应用，其重要特性为虚拟现场设备（VirtualFieldDevice,VFD）和低层接口（LowerLayerInterface,LLI），使应用功能适应数据链路层的众多特性。FMS有39种服务，包括环境管理、变量访问、域管理、程序调用管理、事件管理、虚拟现场设备支持、对象字典（ObjectDictionary,OD）管理等。不支持实时服务，规约在用户层定义。是MiniMAP的有力竞争者。●Profibus-DP（DecentralisedPeripherals）：针对自动化系统

8、中的实时循环I/O通信。省略了OSI模型的第7层，通过直接数据连结映像器直接将用户接口连结到第2层。●Profibus-PA（ProcessAutomation）：面向过程控制应用。物理层满足IEC1158-2本安传送标准，“电压模式，31.25kbps?，或R