內(nèi)蒙古科技大學現(xiàn)場總線思考題答案課件

1、1.現(xiàn)場總線的定義及特點（1）應用在生產(chǎn)現(xiàn)場，在微機化測量控制設備之間實現(xiàn)雙向串行節(jié)點數(shù)字通信的系統(tǒng)。也可稱為開放式、數(shù)字、多點通信的底層控制網(wǎng)絡。（2）現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)：是一個開放的通信網(wǎng)絡，又是一種全分布控制系統(tǒng)。是連接智能設備的紐帶，實現(xiàn)基本控制，補償計算、參數(shù)修改、報警、顯示、監(jiān)控優(yōu)化及控管一體化的綜合自動化功能。 現(xiàn)場總線及其應用-現(xiàn)場總線定義其特點是： 對同一鏈路上I/O實時互鎖。對等報文傳送和編程操作時均具有相同的帶寬。 對于離散和連續(xù)過程控制應用場合，均具有確定性和可重復性。 現(xiàn)場總線及其應用 FCS的特點CAN總線標識符ID的作用1.描述數(shù)據(jù)的含義,以便網(wǎng)絡中的所有節(jié)點借助報

2、文濾波決定該數(shù)據(jù)是否使它們激活.2.優(yōu)先性:用標識符定義了一個報文靜態(tài)的優(yōu)先權。當總線開放時,任何節(jié)點均可發(fā)送報文但只有最高優(yōu)先權報文贏得總線的訪問權.2.CAN總線的ID標識符的作用?現(xiàn)場總線及其應用 CAN總線特點 （1）CAN是目前為止惟一有國際標準的現(xiàn)場總線；（2）CAN為多主方式工作，網(wǎng)絡上任一節(jié)點均可在任意時刻主動地向網(wǎng)絡上其他節(jié)點發(fā)送信息，而不分主從；（3）在報文標識符上，CAN上的節(jié)點分成不同的優(yōu)先級，可滿足不同的實時要求；（4）CAN采用非破壞總線仲裁技術:改進的CSMA/CD方式(載波偵聽多路訪問沖突檢測）；（5）CAN節(jié)點只需要通過對報文的標識符濾波即可以實現(xiàn)點對點、一點

3、對多點及全局廣播等方式傳送接收數(shù)據(jù)；（6）CAN的直接通信距離最遠可達10Km（速率5kbps以下）；通信速率最高可達1Mbps（此時通信距離最長為40m）； 現(xiàn)場總線及其應用 CAN總線特點（7）CAN上的節(jié)點數(shù)主要取決于總線驅(qū)動電路，目前可達110個；（8）報文采用短幀結(jié)構，傳輸時間短，受干擾概率低，保證了數(shù)據(jù)出錯率極低；（9）CAN的每幀信息都有CRC校驗及其他檢錯措施，具有極好的檢錯效果；（10）硬件化底層協(xié)議 （物理層和數(shù)據(jù)鏈路層）（11） CAN的通信介質(zhì)可為雙絞線、同軸電纜或光纖，選擇靈活；（12） CAN節(jié)點在錯誤嚴重的情況下，具有自動關閉輸出功能，以使總線上其他節(jié)點的操作不受

4、影響；（13）CAN總線具有較高的性價比。 SOF：所有站都必須同步于首先開始發(fā)送的那個站的幀起始前沿仲裁場 遠程請求：RTR =顯性 數(shù)據(jù)幀；=隱性 遠程幀幀格式：IDE =顯性 標準幀；=隱性 擴展幀 替代遠程請求：SRR擴展幀=隱性 控制場 ：數(shù)據(jù)場：由0-8字節(jié)數(shù)據(jù)組成 CRC場：1位隱性位界定，8位CRC 應答場ACR 2位：應答間隙=2隱性（發(fā)送器發(fā)出） 1顯性（接收器回應） 應答界定符=1 隱性幀結(jié)束：由7個隱性位組成 2、遠程幀：用來請求總線上遠程節(jié)點發(fā)送自己想要接收的某種數(shù)據(jù)，無數(shù)據(jù)域且RTR=1，其余同數(shù)據(jù)幀3、錯誤幀：兩個場組成，第一場由來自各站的錯誤標志疊加，第二場為出

5、錯界定符。報文傳輸過程中任何一個節(jié)點出錯，即于下一位開始發(fā)送出錯幀，通知發(fā)送端停止發(fā)送。4、超載幀：超載條件 要求延遲發(fā)送（最多兩次）在間歇場檢測到顯性位活動5、幀間空間 無錯 有錯認可錯誤標志： 6個連續(xù)顯性位認可錯誤標志： 6個隱性位應用層（Application layer）：為網(wǎng)絡中每一個有效設備都能夠提供一組有用的服務與協(xié)議。 通訊描述（Communication profile）：提供配置設備、通訊數(shù)據(jù)的含義，定義數(shù)據(jù)通訊方式。 設備描述（Device proflile）：為設備（類）增加符合規(guī)范的行為。6.應用層協(xié)議的作用及主要內(nèi)容(服務元素)?7.對象字典OD的作用.數(shù)據(jù)檔案，

6、為使用這個設備提供說明書，另一方面通過網(wǎng)絡行為獲得設備參數(shù)，便于使用8.數(shù)字化設備使用的一般方法.(1) PROFIBUS-DP：定義了第一、二層和用戶接口。第三到七層未加描述。用戶接口規(guī)定了用戶及系統(tǒng)以及不同設備可調(diào)用的應用功能，并詳細說明了各種不同PROFIBUS-DP設備的設備行為。(2) PROFIBUS-FMS：定義了第一、二、七層，應用層包括現(xiàn)場總線信息規(guī)范（Fieldbus Message Specification-FMS）和低層接口（Lower Layer InterfaceLLI）。FMS包括了應用協(xié)議并向用戶提供了可廣泛選用的強有力的通信服務。LLI協(xié)調(diào)不同的通信關系并提

7、供不依賴設備的第二層訪問接口。9. PROFIBUS家族構成及各自應用方面?(3) PROFIBUS-PA：PA的數(shù)據(jù)傳輸采用擴展的PROFIBUS-DP協(xié)議。另外，PA還描述了現(xiàn)場設備行為的PA行規(guī)。根據(jù)IEC1158-2標準，PA的傳輸技術可確保其本征安全性，而且可通過總線給現(xiàn)場設備供電。使用連接器可在DP上擴展PA網(wǎng)絡。9. PROFIBUS家族構成及各自應用方面?11. PROFIBUS總線的工作流程及內(nèi)容？PROFIBUS-DP允許構成單主站或多主站系統(tǒng)。在同一總線上最多可連接126個站點。系統(tǒng)配置的描述包括：站數(shù)、站地址、輸入/輸出地址、輸入/輸出數(shù)據(jù)格式、診斷信息格式及所使用的總

8、線參數(shù)。每個PROFIBUS-DP系統(tǒng)可包括以下三種不同類型設備：13.DP設備類型及各自作用?(1) 一級DP主站（DPM1）：一級DP主站是中央控制器，它在預定的信息周期內(nèi)與分散的站（如DP從站）交換信息。典型的DPM1如PLC或PC。(2) 二級DP主站（DPM2）：二級DP主站是編程器、組態(tài)設備或操作面板，在DP系統(tǒng)組態(tài)操作時使用，完成系統(tǒng)操作和監(jiān)視目的。(3) DP從站：DP從站是進行輸入和輸出信息采集和發(fā)送的外圍設備（I/O設備、驅(qū)動器、HMI、閥門等）。(4) 單主站系統(tǒng)：在總線系統(tǒng)的運行階段，只有一個活動主站。13.DP設備類型及各自作用? 14. PROFIBUS總線報文結(jié)構

9、及服務內(nèi)容15. PROFIBUS總線系統(tǒng)集成技術1、單主站的系統(tǒng)根據(jù)PROFIBUS技術原理，一個最小系統(tǒng)至少由一個PROFIBUS （一類）主站和若干PROFIBUS從站組成。PROFIBUS總線訪問協(xié)議：主站間的邏輯令牌環(huán)、主從站間的主從協(xié)議。主動站在一個限定時間內(nèi)(Token Hold Time)對總線有控制權，從站只是響應主站的請求，它們對總線沒有控制權。（1）PLC做PROFIBUS一類主站控制器：如S7-300（-2DP、CP342-5）；S7-400（-2DP、CP442-5）配置/控制軟件：STEP 7 從站提供：GSD文件（2）另一種單主站系統(tǒng)：PC+網(wǎng)卡做PROFIBUS

10、一類主站：網(wǎng)卡：如CP511；CP5613.配置/驅(qū)動軟件：COM PROFIBUS、SIMATIC NET控制軟件：WinAC、WinCC.從站提供：GSD文件2、帶監(jiān)控站的系統(tǒng)（1）PC+組態(tài)軟件（2）HMI （3）其他通信協(xié)議監(jiān)控站的連接3、多主系統(tǒng)及分層的多主系統(tǒng)（1）基于PROFIBUS的多主系統(tǒng) PROFIBUS鏈路層：支持基于令牌的多主系統(tǒng)；PROFIBUS應用層：定義信息規(guī)范FMS西門子PLC多主系統(tǒng)產(chǎn)品：兩種FMS S7 FUNCTION16. PROFIBUS總線協(xié)議芯片的分類及作用?1、SPM2、LSPM2 （1）用途：SPM2（SiemensPROFIBUSMultip

11、lexer）LSPM2（LeanSiemensPROFIBUSMultiplexer）用于簡單從站協(xié)議芯片。主要用于I/O開關設備。2、SPC3應用 （1）主要用途：智能現(xiàn)場設備，如變頻器、智能儀表等；3、 SPC4 應用 （1）用途：用于從站的智能通信芯片；SPC 4 還提供了連接SIM 1 的同步接口，數(shù)據(jù)傳輸符合IEC 1158-2，用于PROFIBUS-PA單元。低功耗管理系統(tǒng)，因此特別適合用于本征安全場合。4、SIM1 應用（1）用途：SIM1（SiemensIEC H1 介質(zhì)連接單元）與IEC H1 即PROFIBUS-PA信號兼容。用于流程自動化行業(yè)?？捎糜诒菊靼踩珗龊?。SIM1

12、 可作為SPC 4 的擴展芯片使用。只有為了能連接PROFIBUS-PA及用于本征安全才需要著種芯片作擴展。SIM1 支持所有發(fā)送與接受功能，吸收總線上附加電源電流端具有高阻特性。芯片使用兩種穩(wěn)壓電源供電并允許電源具有電隔離。芯片采用符合IEC 1158-2的曼切斯特編碼技術。5、ASPC 2 用途用于主站的智能通信芯片，支持PROFIBUS-DP和PROFIBUS-FMS協(xié)議。通過段耦合器也可接PROFIBUS-PA。主要用于可編程序控制器、個人計算機、驅(qū)動控制器、人機接口等設備。18.PROFINET三種通訊方式?1.TCP/IP標準通訊PROFINET基于工業(yè)以太網(wǎng)技術，使用TCP/IP和IT標準。TCP/IP是IT領域關于通信協(xié)議方面事實上的標準，盡管其響應時間大概在100ms的量級，不過，對于工廠控制級的應用來說，這個響應時間就足夠了。2.實時（RT）通訊對于傳感器和執(zhí)行器設備之間的數(shù)據(jù)交換，系統(tǒng)對響應時間的要求更為嚴格，因此，PROFINET提供了一個優(yōu)化的、基于以太網(wǎng)第二層（Layer2）的實時通訊通道，通過該實時通道，極大地減少了數(shù)據(jù)在通