工业控制网络技术要点(燕大版)

工业控制网络是今年来发展形成的自动化控制领域的网络技术，是计算机网络与自动化控制技术结合的产物。工业控制网络简称控制网络，是应用与自动化控制领域的计算机网络技术。

1、工业控制网络技术的特点：（1）具有实时性和时间确定性（2）、信息多为短帧结构且交换频繁 3可靠性和安全性较高 4网络协议简单实用 5网络结构具有分散性 6易于实现与信息网络的集成

1、工业控制网络技术包括：1.现场总线技术：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的技术 2.工业以太网技术：采用与商用以太网兼容的技术，选择适应工业现场环境的产品构建的工业网络

2、自动控制系统的发展主要经历了那几个阶段：1 气动信号控制阶段 2 模拟信号控制阶段3 集中式数字控制 4 集散式数字控制 5网络控制

3、网络控制系统的优点；1结构简单、安装维护方便 2 信息集成度高3 现场设备测控功能强 4 易于实现远程控制

4、控制网络与信息网络的区别：1 控制网络具有较高的数据传输实时性和系统响应实时性2控制网络具有较强的环境适应性和较高的可靠性 3 控制网络必须解决多家公司产品和系统在同一网络中的相互兼容问题

5、控制网络和信息网络集成的实现方式：1 采用硬件实现 2采用DDE实现 3采用统一的协议标准实现 4采用数据库访问技术实现 5采用OPC实现

第二章 CAN （控制器局域网）

1、CAN总线特点：1.AN为多主方式工作 2.AN网络上的节点信息分成不同的优先级3.CAN采用非破坏性总线仲裁技术 4.采用报文滤波 5.直接通信距离可达10km 6结点取决于总线驱动电路 7.采用短帧结构传输时间段抗干扰能力强，有较好的检错结果 8.每次信息都有CRC检验及其他检错措施 9.通信介质可为双绞线，同轴电缆或光线选择灵活 10.CAN节点在错误严重的情况下具有自动关闭输出功能

2、CAN通信模型：遵循ISO/OSI标准模型，分为数据链路层和物理层。数据链路层包括逻辑链路控制子层和媒体访问控制子层

3、报文传送类型：数据帧、远程帧、错误帧和超载帧

4、报文结构：1.帧的组成：由7个不同位场组成：帧起始、仲裁场、控制场、数据场、CRC场、应答场、帧结束

5、错误类型：位错误、填充类型、CRC错误、格式错误、应答错误

6、正常位时间组成：分为几个互不重叠的时间段，包括：同步段、传播段、相位缓冲段1、相位缓冲段2

7、显性隐性类：显性“0” 状态以大于最小阀值的差分电压表示 “1” 8、CAN通信控制器：（1）sja1000通信控制器实现了can总线物理层和数据链路成的所有功能 。其功能组成：接口管理逻辑（iml）、发送缓冲器（txb）、接受缓冲器（rxb、rxfifo，b字节）

工作模式：basiccan模式、elican模式。 （2）tn82527can通信控制器。（3）内嵌can控制器的p8xc591。 10，CAN总线io器件：82c150 主要功能：can接口功能io功能。

11，节点设计 CAN总线系统有两类节点：不带微处理器的非智能节点和带微处理器的智能节点，1.硬件电路设计：采用8c51作为节点的微处理器，在can总线通信接口中，can

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通信控制器采用sja1000，can总线收发器采用82c250 2.软件设计：三部分 can节点初始化，报文发送和报文接收。

第三章 Profibus(国际现场总线标准）

1.profibus分为哪三部分，个部分结构主要用途是什么？ 答：profibus--FMS：用于解决车间一级通用性通信任务。

Profibus--DP：用于解决设备一级的告诉数据通信。

Profibus--PA：对于安全性要求较高的场合，制定了profibus--pa协议，pa具有本质安全 性，他实现了IEC1158-2规定的通信规程。

PROFIBUS三种通信协议类型：fms、dp、pa。 2.profibus通信模型分为几层？各层功能是什么？

答：(1)第一层物理层分为：dp/fms( rs-485)的物理层。实现对称的数据传输符合eia-485标

准。 Dp/fms (光纤电缆的物理层)通过光纤导体中光的传输来传输数 据，以pno的规则为基础，Pa的物理层（第一层）采用iec1185——2标准的传输技术数据传 输使用非直流传输的位同步曼彻斯特编码。（2）现场总线数据链路层：第二层规定了总线访问控制，数据安全性以及传输协议和报文的处理。（3）应用层（第七层）：提供用户需要的各种通信服务。

3.profibus用哪几种传输技术？各是什么？

答：四种，mbp、rs—485,、rs—485—is、光纤。

4.dp/fms（rs—485）的物理层采用什么编码？传输数据的特点？

答：采用不归零编码。 传输数据的特点：dp/fms采用rs—485或光纤电缆。Pa采用iec—1185—2。

5光纤总线连接技术用哪几种？

答：olm技术、olp技术、集成的光纤电缆连接技术。 6数据链路层报文分类？数据服务的分类？

答：有固定信息字段长度的格式、带数据的用固定信息字段长度的格式、有可变的信息字段长度的格式、令牌报文。

数据服务分类：发送数据需应答sda、发送数据无需应答dan、发送或请求数据需回答srd、循环的发送和请求数据需回答csrd。 7、PROFIBUS总线访问协议是什么？

包括：主站之间的令牌传输方式和主站与从站之间的主从方式，令牌传递程序保证了每个主站在一个确切规定的时间内得到总线访问。令牌是一条特殊的报文。在PROFIBUS中，令牌只在各主站之间通信时使用。主从方式允许主站在得到总线访问令牌时可与从站通信，每个主站均可向从站发送或索取信息。 8、PROFIBUS诊断功能，运行模式？

诊断功能：本站诊断操作 模块诊断操作 通道诊断操作 运行模式：运行 清除 停止

9、对象字典的结构，静态对象是什么？动态对象是什么？

对象字典的结构：头，静态数据类型表，变量列表的动态列表，动态程序列表 静态对象：简单变量，数组，记录，域，事件 动态对象：程序调用 变量列表 10、PA的两个显著特征？

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能够确保工业本质安全和通过总线对现场设备供电 11、SP3的功能构成？

1，双口RAM作为SP3与软件程序的接口2工作在DP方式下时，为数据通信提供3个可变的缓存器，2个输出，1个输入3总线接口是一个参数化的8位同步异步接口4中断寄存器5看门狗定时器6微顺序寄存器7UART异步串行接口

12、看门狗定时器的功能？1，自动确定波特率2，波特率监视3，相应时间监视 13、开发包4的功能？

开发包4主要由硬件，软件和应用文档组成

硬件组成：IM180主站接口模块，IM183-1从站接口模块，IM184从站接口模块 软件使用：GSD文件是可使用的ASC2文本文件，包含用于通信和设备专用的规范 14、PROFINET的通讯机制？

PROFINET规范以开放性和一致性为主导，以微软OLE D为技术核心

PROFINET中，每个设备都被看成是一个具有组件对象模型接口的自动化设备，同类设备都具有相同的接口。对象之间通过D连接协议进行互联和通信。对象之间的调用是通过OLE自动化接口实现的。现存的PROFIBUS网段可通过一个代理设备连接到PROFINET网络中。 15、PROFIBUS结构类型？

（1）以PLC或控制器为一类主站，不设监控站

（2）以PLC或其他控制器为一类主站，监控器连接到PROFIBUS总线上 （3）以PLC或控制器为一类主站，监控器通过串口与PLC一对一连接 （4）使用PC加PROFIBUS网卡为一类主站，监控站与一类主站一体化 （5）紧凑式PC+PROFIBUS网卡+SOFTPLC的结构形式 （6）使用两级网络结构

16、PROFIBUS控制系统的三种形式：总线接口型，单一总线型，混合型

第四章LONWORKS 智能控制网络

1 lonworks的核心 是神经元芯片 包含3150和3120系列 主要区别：3150支持外部存储器，适合更为复杂的应用。3120不支持外部存储器，本身自带ROM 2 神经元芯片由那几部分组成，service Pin 引脚的作用

工程部分：CPU 存储器 输入\\输出 通信端口 时钟系统 睡眠和唤醒机制 看门狗定时器

service Pin 引脚的作用是节点配置安装和维护既能输入也能输出 3 简述双绞线收发器的好处

1 、所有节点通过一个48vDC电源供电 对电力资源 匮乏的的去具有重要意义。 2、 通信线和电源线共用一对双绞线可以节约一对双绞线。 4 简述双绞线收发器的种类

直接驱动，EIA—485，变压器耦合。 变压器耦合性能最好 5 简述Lonworks总线的分层结构及各部分的功能

物理层：电介质 电气接口MAC子层：带预测的P—坚持CSMA、碰撞规避、优先级、碰撞检测链略层：提供子网内LPDU帧顺序的无响应传输，提供错误检测能力，数据解码网络层：提供通信接口，定义如何接收，发送相应器。在网络管理上有网络地址分配，出错管理，网络认证和流量控制。传输层：管理报文执行的顺序，报分的二次检测 会活层：提供请求—响应的机制 认证网络管理

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表示层和应用层：网络变量，外来帧传输，显示报文，网络管理，网络跟踪，服务 6 简述LinWork总显得编址方式

定义了一种分层编址方法，这种方法使用了域地址，节点地址，子网地址，为了简化的各个分散点的地址，还定义了另一个作为组地址，神经芯片的标识符ID可用作地址 9．什么事VFD？与物理设备的关系

从通信断电的角度来看，虚拟现场设备（VFD）是一个自动化系统的数据和行为的抽象模型，一个典型的物理设备可以有几个虚拟现场设备，但至少应该有两个虚拟现场设备，一个用于网络和系统管理，一个用于功能块应用 10．什么是OD？事件服务，“域”的上载和下载服务？

对象描述说明了通信数据的含义，把这些内容收集到一起，形成了对象字典，对象字典OD由一系列条目组成，每个条目分别描述一个应用进程对象和他的数据

事件服务：时间是为了从一个设备向另外的设备发送重要的报文而定义的，由用户从检测导致事件发生的条件，当条件发生时，该应用程序激活事件通知服务，并由使用者确定。

“域”的上载和下载服务：域指一部分存储区，可包含程序和数据，属于“字节串”类型，域的最大字节数在OD定义，上载指从现场设备中读取数据，下载指向现场设备发送或装入数据。

11．简述网络管理的方式及作用

方式有两种：1是网络管理者，作用：负责维护网络运行，执行某个动作，处理报告来完成其任务。 2是网络管理代理，作用：负责管理器通信栈，支持组态管理及行管理，监视判断通信差异。

12.简述系统管理的作用

完成系统设备的地址分配，寻找运用位号实现应用时钟的同步，功能块列表，设备识别以及对系统管理信息库的访问等功能。 13.简述功能块的分类及定义

功能块是一种图形化的编程语言，通位位号和一个数字索引来识别，参数名字由4个无符号整数字节组成参数的存储属性分动态的，静态的和不易失的。 分三类：转换块，按所要求的频率读取传感器中的硬件数据，并将其写入到相应的硬件。 资源块，描述现场总线的设备特征。

功能块，提供控制系统行为，它的输入输出参数可通过总线。 14，几个典型的FF功能块

a， 模拟输入功能块AI。b，模拟输出功能块。C,开关量输入功能快DI。d,开关量输出

功能块DO. e,PID控制算法功能块PID.

16，出网段的构成

有作为链路主管的主设备，现场基本设备，总线供电电源，电源调理器，连接在网段两端的终端器，布线连接用的电缆，连接器或连接端子。

第五章 基金会总线标准 FF网络的通信模型：物理层、数据链路层，应用层，用户层 1. FF总线按功能分几部分，作用是什么

三部分:通信实体，作用是生成报文与提供报文传送服务；系统管理内核，主要负责与网络系统相关任务管理；功能应用进程，主要实现用脑所需的各种功能

2. FF总线采用什么编码：采用h1信号编码，由4种信号编码制组成；协议报文编码，前

导码，界定码，帧结束码

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3. 什么是LAS，其功能:每个总线都有一个链路媒体访问中心，称为链路活动调试器；功能

是其具有链路活动调试能力，可以形成链路活动调试表，并按照链路活动调试表生成各种链路协议数据，链路响动调试是该设备中数据链路层的重要任务

4. 简述通信活动的分类及定义：受调试通信，由las按照预定的调试时间表周期性发上进

心的通信活动。非调试通信，在预定的调试时间表之外的时间，通过得到令牌的机会发送信息的通信方式

5. FF总线的设备分类：基本设备，是那些能够接收并响应令牌的设备；链路主设备，那些

能够成为LAS的设备，期中有最低节点地址的成为las，其余的作为备份；网桥，当网络中几个总线段进行扩展时用于两个总线段之间的连接设备

6. 什么是应用关系，AR的分类：在分布通信系统中，各应用进程之间要利用通信信道传

递消息， 在应用层中，把这种模型化的了通信通道称为应用关系；ar分3类1.队列传输，用户启动，单向arep 2.队列传输，用户启动，双向的arep 3.缓冲器传输，网络启动，单向的arep

7. 什么是VCR，VCR分类：fas服务类型由虚拟通信关系来描述，在ff通信网络中，设备

之间传送信息是通过预告组态好了的通信通道进行的，这种在控制网络系统中各应用之间的通信通道称为虚拟通信关系，vcr分为3类，客户与服务器vcr，报告分发vcr和发布者与接收方。

8. 什么是VFD?与物理设备的关系：从通信端点的角度来看，虚拟现场设备（VFD)是一个

自动化系统的数据和行为的抽象模型。一个典型的物理设备可以有几个虚拟现场设备，一个用于网络和系统管理，一个用于功能块应用。 9. 什么是OD？事件服务“域”的上载或下载服务？

对象描述说明了通信数据的含义，把这些内容收集到一起，形成了对象字典。对象字典 OD由一系列条目组成，每个条目分别描述一个应用进程对象和它的数据。

事件服务：事件是为了从一个设备向另外的设备发送重要的报文而定义的，由用户层监测导致事件发生的条件，当条件发生时，该应用程序激活事件通知服务，并由使用者确认。 10. 网络管理的方式及作用

（1）网络管理者：负责维护网络运行，执行某个动作，处理报告来完成任务。(2)网络管理代理:负责管理其通信栈，支持组态管理运行管理，监视判断通信差错。 11. 简述系统管理的作用：完成现场设备的地址分配，寻找应用位号。实现应用时钟的同步，

功能块列表，设备识别以及对系统管理信息库的访问等功能。

12. 简述功能块分类及定义：功能块是一种图形化的编程语言，通位位号，和一个数字索引

来识别参数名字有4个无符号整数字节组成参数的存储属性分动态的，静态的和不易矢的。分三类(1)转换块：按所要求的频率读取传感器中硬件数据，并将其写入到相应的硬件中。（2）资源块：描述现场总线的设备特征。（3）功能块：提供控制系统行为，他的输入输出参考数可通过总线连接

13. 几个典型的FF 功能块：(!)模拟输入功能块AI，（2模拟输出功能块AO（3）开关量输入

功能块DI（4）开关量输出功能块DO（5）PID控制算法功能块PID

14. H1网段的结构：有作为链路主管的主设备，现场基本设备，总线供电电源，电源调理

器，连接在网络两端的终端器，布线连接用的电缆，连接器或连接端子。

1工业以太网技术概念优点：工业以太网技术指应用于工业自动化领域的以太网技术。分为工业以太网和实时以太网。优点：采用以太网作为控制网络，1可以保证控制网络的可持续发展2可以得到丰富的软硬件资源3可以降低成本4可以提高通信速率5易于与上层网络

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无缝集成。

2，选择控制网络时满足应用需要与对环境的适应性，采用主流技术

3，工业以太网的通信模型：物理层，数据链路层，网络层，传输层，应用层

4，HSE设备功能：网桥功能能够用来连接多个H1总线网段，并且能够使不H1网段上面的H1设备之间进行对等通信而无需主机系统的干预。

5，网关功能允许将HSE网络连接到其他的工厂控制网络和信息网络中 6，HART协议的特点：在现有模拟信号传输线上实现数字信号通信。

7，DeviceNet是一种基于CAN技术的开放型通信网络，使用的通信模式是生产者/消费者模式

8，ControlNet控制网络通信中采用的特色技术之一是并行时间域多路存取

9，InterBus的信号编码方式为曼彻斯特编码，数据链路层采用集中帧的数据环型存取方式 10，ASI是一种用来在控制器和传感器/执行器之间双向交换信息，主从结构的总线网络，它属于现场总线下面设备级的底层通信网络。

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