大家好現場總線與工業以太網試卷構成填空題30分簡答題50分綜合題20分基本概念與知識，30個空計算題（海明碼或者循環冗余編碼例題，有修改）系統分析題：輥道窯控制系統基本概念與知識，9道題PPT給出的是復習要點和部分知識。有些考試內容在PPT中可以找到，有些需要結合課本進行復習。題量不小，大家不要留白卷。祝大家考出好成績！21.1計算機控制系統的分類3巡回檢測和操作指導系統計算機監督控制系統直接數字控制系統集散控制系統計算機根據監測的信號給出控制建議，由人工完成控制。計算機參與控制。加入計算機監督層對控制參數進行調整。集中管理、分散控制。1.2DCS系統的體系結構4現場層：完成對生產裝置（過程）的信號轉換、檢測和控制量的輸出等。控制層：完成對所連接的各類裝置實施監測和控制監控層：對現場設備進行檢測和故障診斷，對全系統進行集中監視和操作，完成控制回路的組態/參數修改和優化過程處理等。管理層：實現全廠設備性能監視、運行優化、負荷分配和日常運行管理等功能；承擔全廠的管理決策、計劃管理、行政管理等任務。1.3DCS系統硬件構成控制站：DCS的核心。它接收現場設備的信號，對生產過程進行閉環控制。8操作站：是操作人員與控制系統交換信息的人機接口。采集站：完成數據采集、預處理以及進一步的加工處理，但不直接完成控制功能。工程師站：技術人員進行組態設計，包括對各種設計文件進行歸類和管理。管理站：綜合監視全系統的各單元，管理全系統的所有信息。總線：具有高速通信能力的信息總線。1.4DCS系統軟件構成6軟件系統系統軟件應用軟件控制層應用軟件監控層應用軟件通信軟件報警檢測、輸入、輸出實時數據庫連續過程控制順序控制過程畫面顯示、操作和管理日志管理、歷史數據存儲報表打印人機接口組態軟件1.5現場總線技術基本概念7節省硬件數量節省安裝費用節省維護開銷系統的準確性與可靠性更高更高的系統集成主動性優點：系統的開放性互可操作性與互用性現場設備的智能化與功能自治性系統結構的高度分散性對現場環境的適應性技術特點：IEC對現場總線的定義現場總線是一種應用于生產現場，在現場設備之間、現場設備與控制裝置之間實行雙向、串行、多節點數字通信的技術。InternationalElectrotechnicalCommission1.6現場總線技術本質和核心8（2）現場總線結構及本質現場通信網絡現場設備互聯互操作分散功能塊通信線供電開放式網絡現場總線核心即總線協議。目前現場總線協議并不統一，但對于各種總線，其協議基本原理都是相同的，都以解決串行雙向數字化通信為基本依據。1.7工業以太網基本概念9全開放、全數字化的網絡工業控制網絡與企業信息網絡的無縫連接軟硬件成本低廉通信速度高可持續發展潛力大優勢：實時性問題對工業環境的適應性與可靠性適用于工業自動化控制的應用層協議本質安全和網絡安全服務質量問題問題：工業以太網與現場總線相結合工業以太網直接應用于工業現場設備間通信，實現“一網到底”的愿景實時通過無線技術進行網絡延伸趨勢：1.8現場總線與企業網絡10實時性：過程控制0.01-0.5s；制造自動化0.5-2.0s；信息網絡為2.0-6.0s。工作環境：控制網絡在工業環境；能夠抗擊電網干擾；具備本質安全性。通信方式：控制網絡采用廣播或組播方式；信息網絡使用一對一方式。互操作要求：控制網絡必須解決多家公司產品在同一網絡中的互操作。兩網的區別有利于管理層的決策信息交換的實時性使數據保持一致和完整故障遠程診斷和維護提供完善的信息資源互連的意義采用網關和路由器動態數據交換技術數據庫訪問技術互連的方式2.1總線的基本術語（結合課本掌握）11主設備從設備1從設備2從設備3從設備41110總線協議主設備總線段從設備規定操作；改變總線操作方式；地址、數據的含義。2.2總線的基本操作（結合課本掌握）12主設備從設備1從設備2從設備3從設備4廣播尋址對比對比對比對比總線定時異步同步出錯檢測從設備4容錯與隔離2.3通信系統的結構13模擬信息源數字信息源信源編碼信道編碼常用的信號變換方法從帶有干擾的信號中恢復出原始信息多路復用的情況2.4模擬數據編碼技術（結合課本掌握）14幅度鍵控（Amplitude-ShiftKeying,，ASK）頻移鍵控（Frequency-ShiftKeying，FSK）相移鍵控（Phase-ShiftKeying，PSK）2.5數字數據編碼技術（結合課本掌握）15單極性非歸零碼單極性歸零碼雙極性非歸零碼雙極性歸零碼差分碼曼徹斯特編碼2.6數據傳輸的奈奎斯特準則16（1）基帶傳輸奈奎斯特準則：信道的帶寬為B，則它可傳輸的最高信號波形傳輸速率為2B.2.7數據的通信方式（結合課本熟悉概念）17（1）并行通信和串行通信（2）異步傳輸和同步傳輸（3）單工、半雙工和全雙工通信2.8網絡拓撲結構（結合課本掌握）18中央節點負擔大，其它節點連接簡單節點需要提高復雜的控制邏輯廣播式傳輸適合層次型管理系統2.9介質訪問控制方式（結合課本掌握）19主設備1主設備1主設備3載波監聽/沖突檢測令牌環網2.10差錯控制編碼技術（掌握課本上的例題）20（1）海明碼（2）循環冗余編碼2.11OSI參考模型（結合課件掌握）212.13網絡互連設備（結合課本掌握）22233.1異步數據通信格式無論是RS-232接口，還是RS-485接口，均可采用串行異步收發數據格式。起始位，通知接收方有數據到達5，6，7，8結束位，1、1.5、2位中選擇243.2串行通信基本概念連接握手確認使收發雙方確認已經建立了連接關系，接收方已經做好準備，可以進入數據收發狀態。接收者表明數據已經收到回復信息的過程；相應的措施；重發。中斷一個通知CPU有需要立即響應的任務的信號。輪詢周期性地獲取特征或信號來讀取數據或發現是否有事件發生的工作過程。差錯檢驗數據通信中的接受者可以通過差錯檢驗來判斷所接收的數據是否正確。3.3RS-232C串行通信接口技術25信號速率限于20kbit/s以內線間干擾大，限于15m之內負邏輯3.4RS-485串行通信接口技術26抑制噪聲不受底線電壓漂移的影響價格便宜接收端使能端發送使能發送端正輸入負輸入4.1PROFIBUS基本概念27用于傳感器和執行器的高速數據傳輸。12Mbit/s單主站系統對于安全性要求較高的場合主要用于車間級控制網絡，解決車間級通用性能通信任務4.2PROFIBUS協議結構284.3PROFIBUS-DP總線設備類型29（2）系統組成4.4PROFIBUS-DP總線系統結構304.5PROFIBUS-DP總線訪問控制31主站和從站初始化總線上令牌環的建立主站與從站通信初始化交換數據通信4.6PROFIBUS-DP總線協議32電氣特性；數據格式；連接端口；總線終端器；總線拓撲（含中繼器）；接口冗余；OLM和OLP幀格式；控制字符（FC）；FDL的四種服務；GAPL和LAS；令牌傳遞；令牌接收；令牌持有四種行規（執行機構、傳動、檢測、HMI）；數據接口和服務接口4.7設備數據庫文件335.1實現方案34單片機專用芯片接口模板設計靈活、特定硬件平臺通信速率<500kbps價格便宜控制和連接簡單主接口模板5.2芯片種類35簡單DP從站智能化DP從站復雜DP主站最簡單的協議實現方式微控制器完成協議以外的功能只實現關鍵的協議部分5.3SPC3外部引腳36XCSXWRDIVIDERXRDCLKVssCLKOUT2/4XINTINTAB10DB0DB7DB6DB5DB4VddVssDB3DB2XREADYXDATAEXCHDB1XTEST0XTEST1RESETAB4VssVddAB3AB2AB5AB1AB0XCTSAB6AB7RXDAB8VssRTSTXDAB9ALEMODE1234567891011333231302928272625242334353637383940414243442221201918171615141312片選寫信號分頻設置讀信號時鐘脈沖時鐘輸出接口類型中斷數據交換CPU準備好0：分離1：復用地址所存串行發送請求發送串行接收發送使能復位，接CPU5.4SPC3站點結構375.5SPC3內部結構38處理器參數鎖存器/寄存器組織參數DP緩存器000H015H016H039H040H5FFH22B42B6.1PROFIBUS系統需求39現場的分散設備的確有聯網需求系統對底層設備有較高的遠程診斷、故障報警及參數化實時調節要求適合于分散的、具有通信接口的現場受控設備的系統；優勢是節省了傳統的大量點對點的布線成本；具有集中I/O的單機控制系統，現場總線技術沒有優勢。適合要求有遠程操作及監控的系統；對于一般的非實時控制要求的系統無需此技術。6.2PROFIBUS系統架構（結合課件掌握）406.3PROFIBUS從站設計方案41PLC或其他智能控制器分散式的遠程（端）I/O智能現場設備芯片的選擇地址設置（DIP開關、BCD編碼、軟件）LED顯示總線接口網關功能兼容性GSD文件的編寫6.4PROFIBUS主站設計方案42PLC做1類主站PC+網卡做1類主站自主開發主站控制器：S7300、S7400組態配置/控制軟件：STEP7網卡：CP5611、CP5613等組態配置/控制軟件：SIMATICNET控制軟件:WinCC6.5STEP7功能43編程語言硬件組態軟件編程與塊的管理上傳與下載程序調試LAD，STL，FBD，S7GRAPH，S7HiGraph，S7SCL和CFC組態和分配機架OB，FB，FC，SFB和SFC都包含部分程序；DI和DB用于存儲數據；上電->切換->下載使用程序狀態調試程序；使用變量表調試程序。7.1CAN總線通信模型447.2物理層45接口電位傳輸速率7.3同步46硬同步：只在總線空閑時通過一個從“隱性位”到“顯性位”的跳變（幀起始）來完成，此時不管有沒有相位誤差，所有節點的位時間重新開始。重同步：在報文的隨后位中，每當有從“隱性位”到“顯性位”的跳變，并且該跳變落在了同步段之外，就會引起一次重同步。重同步機制可以根據跳變沿加長或者縮短位時間以調整采樣點的位置，保證正確采樣。7.4數據鏈路層幀格式47仲裁段數據段ACK段數據幀

幀起始控制段CRC段幀結束幀起始仲裁段控制段CRC段ACK段幀結束遠程幀

主動錯誤被動錯誤總線關閉復位或檢測到128次11位連續隱性位設備正常參與總線通信，檢測到錯誤時發送主動錯誤標識數據幀的收發都被禁止設備正常參與總線通信，檢測到錯誤時發送被動錯誤標識REC<127且TEC<127REC>127或TEC>127TEC>255REC：接收錯誤計數器TEC：發送錯誤計數器；復位時兩者都被清0。復位7.5數據鏈路層工作流程48初始化等待空閑等待總線SOF或應用層的發送請求發送報文接收ACK等待EOF發送錯誤幀接收報文發送ACK等待EOF發送錯誤幀12224368575不取消發送請求發送請求檢測到SOF仲裁失敗失敗失敗EOF無效檢測到錯誤失敗失敗成功EOF有效TEC和REC清0REC加1REC加8REC減1TEC減1TEC加8若TEC<8則TEC加8若TEC>255則斷開連接成功成功無