1、工业控制网络课程复习内容第一章 工业控制网络概论1、什么是现场总线 现场总线是一种应用于生产现场，在现场控制设备之间、现场设备与监控装置之间实行双向、串行、多节点数字通信的技术。2、什么是控制网络由多个分散在生产现场、具有数字通信能力的测量控制仪表作为网络节点而形成的网络，该网络以现场总线作为通信连接的纽带，完成测量控制任务。3、控制网络与普通计算机网络的区别（1）网络节点（2）工作环境（3）任务（4）网络特性4、企业网络的层次以及对应管理层关系 Internet（互联网） 企业资源规划层（ERP） Intranet（企业内部网）制造执行层（MES） Infranet（底层控制网）现场控制层（
2、FCS）第二章 数据通信基础1、数据与信息以及信号的关系 数据是指用来描述客观事物的数字、字母和符号以及所有能输入计算机并被程序加工处理的符号集合。 信息则是对数据加工处理或赋予含义后的一种数据形式。信号是数据的具体物理表现，具有确定的物理描述形式。2、数据通信系统的组成 （1）发送设备 （2）接收设备（3）传输介质 （4）传输报文 （5）通讯协议3、数字信号数字编码的方式（1）单极性码 （2）双极性码 （3）归零码 （4）非归零码 （5）曼彻斯特编码 （6）差分曼彻斯特编码4、数字信号模拟编码的方式（1）幅移键控(ASK Amplitude-Sheft Keying)又称键控调幅（1不变，0
3、为0）（2）频移键控(FSK Frequency-Sheft Keying)又称键控调频（1低0高）（3）相移键控(PSK Phase-Sheft Keying)又称键控调相（0不变，1反相）5、数据传输方式分类（1）根据代码的传输顺序可分为 串行传输 并行传输（2）根据数据信号传输时的同步方式可分为 同步传输 异步传输 6、通信线路的工作方式 （1）单工通信（单方向）（2）半双工通信（双方向，不同时）（3）全双工通信（双方向，同时）7、信号的传输方式基带传输：就是在数字通信的信道上直接传送数据的基带信号。载波传输（也称频带传输）：采用数字信号对载波进行调制后实行传输。宽带传输：是指将多路基带
4、信号、音频信号和视频信号的频谱分别移到一个物理信道的不同频段进行传输的传输方式。异步转移模式ATM：是一种新的传输与交换数字信息技术，也是实现高速网络的主要技术。8、差错校验方法奇偶校验法：将奇偶校验位加在每个字符上，以使得一个字符中1的总个数要么是奇数（奇校验），要么是偶数（偶校验）。奇偶校验有可能漏掉大量的错误，但应用起来非常简单。循环冗余校验（CRC）：将要发送的数据位序列当作一个多项式(x)的系数，用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(x)，得到计算余数多项式。如果计算余数
5、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。第三章 控制网络基础1、网络拓扑结构类型环形、星形、总线形和树形 2、网络的传输介质有线传输介质：双绞线、同轴电缆、电力电缆、光缆等；无线传输介质：如无线电波、微波、红外、激光传输；3、网络传输介质的访问控制方式 （1）随机方式：网络各节点可在任何时刻随意地访问传输介质，发生争用时需要某种冲突仲裁方法。典型方法：载波监听多路访问冲突检测 （CSMACD） 多个节点同时发起通信，使信号在传输线上相互混淆而遭破坏，称为“冲突”。 为避免冲突，每个节点在发送信息之前，都要侦听传输线上是否有信息在发
6、送，这就是“载波监听”。CSMA的控制方案：先听再讲。节点发送前先监听总线，如果介质空闲则发送。如果介质忙则要等待一定时间间隔后重试。CSMA坚持退避算法：不坚持CSMA ；1坚持；P坚持 （2）受控方式：采用一定的算法调整各节点访问介质的顺序和时间，避免发生冲突。典型方法：主/从式，令牌方式，时间分片方法 令牌方式：按一定顺序在各站点间传递令牌，得到令牌的节点才有发起通信的权力，而其它站点仅允许接收报文。实令牌：网络传递的数据帧中有一种专门作为令牌作用的令牌帧。虚令牌：是指将令牌隐含在普通数据帧中，没有专门的令牌帧存在。时分复用方法：每个节点预先分配好特定的一段时间,让每个节点在这段时间内占
7、有总线，多个节点按划分的时间顺序占用总线的工作方式。 同步时分复用 异步时分复用4、网络互连设备网段延长采用中继器，相同通信协议的高速网段与低速网段之间采用网桥，不同通信协议网段间采用网关。路由器为网络地址之间可能存在的若干路径选择最佳路径。5、OSI参考模型层次结构第四章 PROFIBUS 现场总线1、PROFIBUS总线的分类（1）PROFIBUS DP（分布式外设）：主要应用于制造业自动化系统中单元级和现场级设备高速通信。 采用OSI模型中的物理层和数据链路层，外加用户层。（2）PROFIBUS PA（过程自动化）：电源和通信数据通过总线并行传输，主要用于面向过程自动化系统中单元级和现场
8、级通讯。采用OSI模型中的物理层和数据链路层，外加用户层。（3）PROFIBUS FMS（现场总线报文规范）：主要用于自动化系统中系统级和车间级的过程数据交换。采用OSI模型中的物理层、数据链路层和应用层，外加用户层。2、PROFIBUS各类型的特点 DP 多主之间采用令牌方式，主从之间采用主从方式 PA支持总线供电 DP 和PA之间通过耦合器连接。第五章 工业以太网 1、工业以太网的概念 一般来讲是指技术上与商用以太网(即IEEE 802.3标准)兼容，但在产品设计时，在材质的选用、产品的强度、适用性以及实时性、可互操作性、可靠性、抗干扰性和本质安全等方面能满足工业现场的需要的网路技术。2、
9、工业以太网应用于工业自动化的关键问题 （1）通信实时性问题 （2）对环境的适应性与可靠性的问题 （3）总线供电问题 （4）本质安全问题3、工业以太网解决非确定性问题的措施 （1）提高通信速率 （2）控制网络负荷 （3）采用全双工交换技术 （4）提供使用工业环境的器件4、TCP/IP协议参考模型 （1）主机网络层（Host to Network layer）：参考模型的最低层，负责通过网络发送和接收IP数据报。 （2）互联网络层（Internet Layer）：处理来自传输层的分组发送请求；处理接收的数据报；处理互联的路径、流量控制与拥塞问题。 （3）传输层（Transport Layer）：负
10、责在应用进程之间的端到端通信。传输层的主要目的是在Internet中源主机与目的主机的对等实体间建立用于会话的端到端连接。 （4）应用层（Application Layer） ：为用户提供相关的服务。5、IP地址 每个IP地址都由2部分组成：IP地址=网络地址（net-id)+主机地址(Host-id) IP地址的分类：一种五类，常用的为A，B，C。子网以及子网掩码的概念：企业在内部网络中分割成很多网段，称为Subnet（子网络），从主机地址中借位作为子网位。 把IP地址中的网络地址和子网地址都写成1，主机地址写成0，便形成该子网的子网掩码，结构和IP地址一样，也是32位的数字。分析题：给定I
11、P地址，判断其属于哪种类型的网络，给定其子网规定规则，根据子网掩码判断属于哪个子网。第六章 通用串行端口的数据通信 1、RS232的缺点（1）接口的信号电平值较高，易损坏接口电路的芯片，又因为与TTL电平不兼容故需使用电平转换电路方能与TTL电路连接。（2）传输速率较低，在异步传输时，波特率为20Kbps。（3） 接口使用一根信号线和一根信号返回线而构成共地的传输形式，这种共地传输容易产生共模干扰，所以抗噪声干扰性弱。（4）传输距离有限。2、三种串行通信的比较3、电气隔离的概念及类型所谓隔离是指将电气信号转变为电、磁、光及其它物理量作为中间量，使两侧的电流回路相对隔离又能实现信号的传递。它的实
12、质是为了削弱电气噪声对信号传输的影响，它包括信号隔离（模拟量用光耦、数字量继电器）与交流电源隔离（变压器）。 4、电气屏蔽的隔离 有效的屏蔽能阻止电磁干扰对导线上通信信号的影响。它可分为电场屏蔽、电磁屏蔽和磁场屏蔽。 （1） 电场屏蔽 是抑制电路间由于分布电容的耦合而产生的电场干扰。 （2）电磁屏蔽 是抑制高频电磁场对电路的影响，包括电磁感应干扰和电磁辐射干扰。 （3）磁场屏蔽 是抑制低频磁场对电路的影响第七章 CAN总线 1、CAN总线的通信参考模型（1）数据链路层逻辑链路控制子层LLCLLC的主要功能是：为数据传送和远程数据请求提供服务，确认由LLC子层接收的报文实际已被接收，并为恢复管理
13、和通知超载提供信息 介质访问控制子层MACMAC子层主要规定传输规则，即控制帧结构、执行仲裁、错误检测、出错标定和故障界定 （2）物理层物理层规定了节点的全部电气特性 2、CAN总线通信帧的类型数据帧：携带数据，由发送器传送至接收器。远程帧：用以请求总线上的相关单元发送具有相同标识符的数据帧。出错帧：由检测出总线错误的单元发送。超载帧：用于提供当前的和后续的数据帧的附加延迟3、数据帧包含内容 数据帧由7个不同的位场（域）组成：帧起始、仲裁场、控制场、数据场、CRC场、应答场、帧结束4、标准帧和扩展帧的区别主要在仲裁场和控制场的区别标准帧具有11位标识符扩展帧具有29位标识符第八章 LON 和
14、LonWorks1、 LonTalk协议LonTalk协议是LON总线的专用协议，是LonWorks技术的核心。2、神经元芯片处理器的类型和作用 神经元芯片内部装有三个微处理器：MAC通信处理器、网络处理器和应用处理器。 MAC通信处理器完成介质访问控制，也就是ISO的OSI七层协议的第1和2层，这其中也包括碰撞回避算法。它和网络CPU间通过使用网络缓冲区达到数据的传递。 网络处理器完成OSI的第36层网络协议，它处理网络变量、地址、认证、后台诊断、软件定时器、网络管理和路由等进程。 应用处理器完成用户的编程，其中包括用户程序对操作系统的服务调用。3、神经元芯片MCI43150和MCI4312
15、0在存储器方面的区别 所有3120神经元芯片包括10kB的ROM，3150芯片无ROM，但可扩展外部存储器。4、神经元芯片的接口模式 神经元芯片通信端口为适合不同的通信介质，可以将五个通信引脚配置成三种不同的接口模式，以适合不同的编码方案和不同的波特率。这三种模式是：单端模式、差分模式、专用模式。5、神经元芯片I/O口的工作方式11个I/O有34种可选的工作方式，每种模式对应特定的数据传输方式，称为输入输出对象，可以有效地实现这11个I/O的测量、计时和控制等功能。第九章 基金会现场总线技术 1、基金会总线的两个标准：H1：低速段 HSE:高速段2、FF的通信参考模型 基金会现场总线的参考模型只具备ISOOSI参考模型七层中的三层，即物理层、数据链路层和应用层，并按照现场总线的实际要求，把应用层划分为两个子层-总线访问子层与总线报文规范子层。省去了中间的36层，即不具备网络层、传输层、会话层与表示层。且增加了新的一层：用户层。3、什么叫虚拟通信关系 在FF通信网络中，设备之间传动信息是通过预先组态好的通信通道进行的，这种在现场总线网络系统各应用之间的通信信道称为虚拟通信关系VCR。它实际上是一种逻辑上的连接，或将其看成一种软连接。4、FF功能块的类型 功能块VFD包含三类块，即资源块、功能块以及变换块。5、FF设备描述中的分层结构 6、FF支持总线供电
