現(xiàn)場總線復(fù)習(xí)課(北化).ppt

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現(xiàn)場總線技術(shù)復(fù)習(xí)課,,,,一、傳統(tǒng)DCS與FCS在現(xiàn)場布線方面有什么區(qū)別？,第一章現(xiàn)場總線技術(shù)概述,,四、現(xiàn)場總線有哪些優(yōu)點？1、節(jié)省硬件數(shù)量與投資智能現(xiàn)場設(shè)備直接執(zhí)行多參數(shù)測量、控制、報警、累計計算等功能，減少了變送器的數(shù)量；不需要DCS系統(tǒng)的信號調(diào)理、轉(zhuǎn)換等功能單元、節(jié)省硬件投資，減少控制室的占地面積。2、節(jié)省安裝費用智現(xiàn)場總線系統(tǒng)在一對雙絞線或一條電纜上通?？蓲旖佣鄠€設(shè)備，因此連線簡單，與傳統(tǒng)連接方式相比，所需電纜、端子、槽盒、橋架的用量大大減少；當需要增加新的現(xiàn)場設(shè)備時，無需增設(shè)新的電纜，就近連接在原有電纜，既節(jié)省了投資，也減少了設(shè)計、安裝的工作量；據(jù)有關(guān)典型實驗工程的測算資料，可節(jié)約安裝費用60%以上。,第一章現(xiàn)場總線技術(shù)概述,,四、現(xiàn)場總線有哪些優(yōu)點？3、節(jié)省維護開銷現(xiàn)場控制設(shè)備具有自診斷與簡單故障處理的能力，可通過數(shù)字通信將相關(guān)診斷維護信息發(fā)送往控制室，便于用戶查詢以便早期分析故障原因并快速排除，縮短了維護停工時間；系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡化，連線簡單而減少了維護工作量。4、用戶具有系統(tǒng)集成主動權(quán)用戶可以自由選擇不同廠商所提供的設(shè)備來集成系統(tǒng)。不會為系統(tǒng)集成中不兼容的協(xié)議、接口而一籌莫展；系統(tǒng)集成過程中的主動權(quán)牢牢掌握在用戶手中。,第一章現(xiàn)場總線技術(shù)概述,,四、現(xiàn)場總線有哪些優(yōu)點？5、提高了系統(tǒng)的準確性與可靠性現(xiàn)場總線設(shè)備的智能化、數(shù)字化，與模擬信號相比，從根本上提高了測量與控制的精確度，減少了傳送誤差；系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡化，設(shè)備與連線減少，現(xiàn)場儀表內(nèi)部功能加強，減少了信號的往返傳輸，提高了系統(tǒng)的工作可靠性；設(shè)備標準化，功能模塊化，使系統(tǒng)具有設(shè)計簡單，易于重構(gòu)等優(yōu)點。,第一章現(xiàn)場總線技術(shù)概述,,一、傳統(tǒng)DCS與FCS在現(xiàn)場布線方面有什么區(qū)別？二、什么是完整的現(xiàn)場總線定義？三、現(xiàn)場總線有哪些特點？四、現(xiàn)場總線有哪些優(yōu)點？五、IEC制定的國際現(xiàn)場總線標準主要包括哪些現(xiàn)場總線？,第一章現(xiàn)場總線技術(shù)概述,,二、可靠性指標的概念？信道帶寬、介質(zhì)帶寬、信道容量和信噪比的概念？信噪比對信道容量的影響？信噪比對信道容量的影響1.提高信噪比或增加信道帶寬均可增加信道容量。2.增加帶寬也可以提高信道容量，但噪聲功率N=Wn0(n0為噪聲的單邊功率譜密度），隨著W增大，N增大，會導(dǎo)致信噪比降低。3.在信道容量一定時，帶寬與信噪比之間可以相互彌補。即提高信道帶寬可使具有更低信噪比的信號得以通過，而傳輸信噪比比較高的信號時，可適當放寬對信道帶寬的要求。,第二章數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ),,Shannel計算公式：高斯噪聲干擾信道的信道容量,C=,Wlog2(1+,SN,),b/s,C表示信道容量，W表示信道帶寬。,,三、當傳送一個字節(jié)數(shù)據(jù)11001010時，試畫出HART和FF總線的物理編碼波形示意圖？HART物理信號編碼波形示意圖采用Bell202標準；1200Hz代表“1”；2200Hz代表“0”。FF總線的物理信號編碼波形示意圖采用雙向L曼徹斯特編碼；下降沿代表“1”，上升沿代表“0”。,第二章數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ),,數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ),2.傳輸差錯的檢測,CRC生成多項式G(x)：由協(xié)議規(guī)定．國際標準中有：,CRC-12:,G(x)=x12+x11+x3+x2+x+1,CRC-16:,G(x)=x16+x15+x2+1,CRC-CCITT:,G(x)=x16+x12+x5+1,CRC-32:,G(x)=x32+x26+x23+x22+x16+x12+x11+x10+x8+x7+x5+x4+x2+x+1,,解：待校驗數(shù)據(jù)為110011（6比特）生成多項式為比特序列為：1101（4比特，k=3）將待校驗數(shù)據(jù)比特序列乘以23，則產(chǎn)生的乘積為110011000將乘積用生成多項式比特序列去除，按模二算法應(yīng)得到余數(shù)為：001將余數(shù)比特序列加到乘積中:001+110011000=110011001如果在數(shù)據(jù)傳輸中沒有錯誤,那么接收端收到的帶有CRC校驗碼的接收數(shù)據(jù)比特序列一定能被相同的多項式整除,如不能被整除則表明有錯誤。,,例：待校驗數(shù)據(jù)為110011。CRC多項式為，寫出循環(huán)冗余碼的計算和校驗過程。,,,,,一、畫出通信系統(tǒng)的組成，并對系統(tǒng)各個組成部分功能進行簡單介紹。二、可靠性指標的概念？信道帶寬、介質(zhì)帶寬、信道容量和信噪比的概念？信噪比對信道容量的影響？三、當傳送一個字節(jié)數(shù)據(jù)11001010時，試畫出HART和FF總線的物理編碼波形示意圖？四、信號的傳輸模式有哪三種？他們各自的定義和特點是什么？（基帶、載波和寬帶）五、差錯檢測中常用的冗余校驗方法有哪幾種？并對每種方法進行簡單解釋。六、待校驗數(shù)據(jù)為101011，CRC多項式為G(x)=x3+x2+1;寫出循環(huán)冗余碼的計算和校驗過程。（余數(shù)110）七、最常用的差錯校正方法有哪兩種？,第二章數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ),,一、簡述控制網(wǎng)絡(luò)的主要特點？,第三章控制網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ),控制網(wǎng)絡(luò)屬于一種特殊類型的計算機網(wǎng)絡(luò)?？刂凭W(wǎng)絡(luò)技術(shù)與計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)有著千絲萬縷的聯(lián)系，也受到計算機網(wǎng)絡(luò)，特別是互聯(lián)網(wǎng)、局域網(wǎng)技術(shù)發(fā)展的影響，有些局域網(wǎng)技術(shù)可直接用于控制網(wǎng)絡(luò)。但由于控制網(wǎng)絡(luò)大多工作在生產(chǎn)現(xiàn)場，從節(jié)點的設(shè)備類型、傳輸信息的種類、網(wǎng)絡(luò)所執(zhí)行的任務(wù)、網(wǎng)絡(luò)所處的工作環(huán)境等方面，控制網(wǎng)絡(luò)都有別于各式計算機所構(gòu)成的信息網(wǎng)絡(luò)。1.控制網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點2.控制網(wǎng)絡(luò)的任務(wù)與工作環(huán)境3.控制網(wǎng)絡(luò)的實時性要求,,二、總線訪問控制技術(shù)可分為哪兩大類？各自的代表性技術(shù)是哪些？總線訪問控制技術(shù)分為兩大類：受控接入和隨機接入。受控接入,技術(shù)有輪詢（Polling,分別叫輪叫輪詢和傳遞輪詢）。令牌（令牌環(huán)和令牌總線）。復(fù)用技術(shù)（時分復(fù)用，頻分復(fù)用和波分復(fù)用）。隨機接入，技術(shù)有CSMA/CD。,第三章控制網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ),,六、OSI標準模型一共有哪幾層？對比OSI模型，簡述FF總線、HART總線和EPA總線的通信模型？,第三章控制網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ),7654321,OSI參考模型,用戶層（程序）,現(xiàn)場總線信息規(guī)范子層FMS現(xiàn)場總線訪問子層FAS,物理層,數(shù)據(jù)鏈路層,,用戶層,通訊棧,物理層,,,,FF總線模型,,六、OSI標準模型一共有哪幾層？對比OSI模型，簡述FF總線、HART總線和EPA總線的通信模型？,第三章控制網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ),,六、OSI標準模型一共有哪幾層？對比OSI模型，簡述FF總線、HART總線和EPA總線的通信模型？,第三章控制網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ),,一、簡述控制網(wǎng)絡(luò)的主要特點？二、總線訪問控制技術(shù)可分為哪兩大類？各自的代表性技術(shù)是哪些？三、CSMA/CD的發(fā)送數(shù)據(jù)工作過程？四、令牌環(huán)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的過程是什么？五、令牌總線中令牌丟失和令牌重復(fù)的處理方法？六、OSI標準模型一共有哪幾層？對比OSI模型，簡述FF總線、HART總線和EPA總線的通信模型？七、解釋現(xiàn)場總線協(xié)議的一致性測試目的和可互操作性的測試目的。,第三章控制網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ),,一、HART協(xié)議最為突出的特點是什么？最突出的特點是：數(shù)字通訊與模擬信號4～20mA兼容，傳輸?shù)男盘栍谜{(diào)制后的正弦信號疊加在4～20mA的模擬信號上。二、簡要概述HART協(xié)議的兩種通信模式，HART協(xié)議的點對點模式和多點模式各自的地址范圍是多少。點對點模式時從設(shè)備的地址為0；多點模式時從設(shè)備地址范圍為1-15三、HART協(xié)議總線可掛接的儀表數(shù)量最多為多少？在非本安情況下，從設(shè)備最多可有15臺。在本安情況下，由于線路電流能量限制，從設(shè)備最多只能有4臺。,第四章HART通信協(xié)議,,HART通信協(xié)議,,HART數(shù)據(jù)舉例：一對HART數(shù)據(jù),A是主設(shè)備向現(xiàn)場智能設(shè)備發(fā)出的讀過程變量的命令。,FF,FF,82,A6,06,BC,61,4E,01,00,B0,每個HART的數(shù)據(jù)格式下圖所示,A,B是現(xiàn)場設(shè)備收到信號A后將過程變量發(fā)向主設(shè)備。,FF,FF,86,A6,06,BC,61,4E,01,07,00,B,00,06,40,B0,00,00,45,,一、HART協(xié)議最為突出的特點是什么？二、簡要概述HART協(xié)議的兩種通信模式，HART協(xié)議的點對點模式和多點模式各自的地址范圍是多少。三、HART協(xié)議總線可掛接的儀表數(shù)量最多為多少？四、HART協(xié)議的地址段有哪兩種編址方式？五、畫出HART協(xié)議數(shù)據(jù)幀的組成示意圖，并對每個字段部分進行解釋說明。六、HART協(xié)議的應(yīng)用層有哪三種命令？各自主要區(qū)別是什么？,第四章HART通信協(xié)議,,七、現(xiàn)有一臺HART主設(shè)備將1條命令發(fā)給了一臺HART變送器。數(shù)據(jù)幀格式如下：問：按意義，上述報文可分成哪幾個組成部分？對組成報文的各個組成部分進行解釋說明；設(shè)備發(fā)出的是幾號命令？計算校驗字節(jié)CH應(yīng)等于什么（十六進制表示）？,第四章HART通信協(xié)議,,四、舉出幾種實時以太網(wǎng)的通信參考模型？,第五章工業(yè)以太網(wǎng),,一、簡述工業(yè)以太網(wǎng)的特色技術(shù)。二、工業(yè)以太網(wǎng)通信非確定性的緩解措施有哪幾種？三、簡述TCP/IP和UDP/IP的區(qū)別以及它們在工業(yè)以太網(wǎng)通信中的作用。四、舉出幾種實時以太網(wǎng)的通信參考模型？,第五章工業(yè)以太網(wǎng),,第六章EPA工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議,一、簡述EPA協(xié)議標準。二、EPA系統(tǒng)有哪些基本特征？三、什么是EPA系統(tǒng)的分布式自組織系統(tǒng)管理技術(shù)？四、簡述EPA的三大關(guān)鍵技術(shù)及其解決的問題。五、闡述EPA通信確定性的實現(xiàn)方法。六、EPA測試系統(tǒng)包括哪些方面的測試？,,考試安排,考試時間：2012年12月10日(周一)下午1：00-2:40（共100分鐘）考試地點：科技樓103閉卷考試，請大家自覺遵守考場紀律。答題必須獨立完成，不允許任何考試作弊行為。Thefinalexammustbefinishedindependently,andthecheatinginthefinalexamcannotbetolerated.,,,