春季学期《工业控制网络》试题答案

哈工大2009年春季学期工业控制网络试题A班级学号本题得分姓名注意行为规范遵守考场纪律

一、填空题（18分，每空

0.5分）

1、ControlNet的MAC帧由前同步、起始界定符、源MACID、链路数据包、CRC和结束界定符组成ControlNet使用隐形令牌传递机制获取媒体访问权

2、DeviceNet的位选通命令和响应报文可在一个主站与它的从站间传送一少量的I/O数据，而轮询命令和响应报文可在一个主站与它的轮询的从站间传送一任意量的I/O数据

3、DeviceNet主站是为过程控制器迷聂和分配I/O数据的设备DeviceNet对象用于提供到DeviceNet上的一个物理连接的配置及状态DeviceNet的网络速度可为125kbus、250kbps和500kbps，总线长度最长可达500m

4、CAN远程帧由6个不同的位场组成，按由先到后发到总线上的（共12页）.通信方式一般分为三种，简述这三种通信方式的区别答单工通信就是指传送的信息始终是一个方向，而不进行与此相反方向的传送；半双工通信是指信息流可在两个方向上传输，但同一时刻只限于一个方向传输；全双工通信是指能同时作双向通信（3个采分点，每个1分）.简述在数据链路层和物理层中DeviceNet和CAN的主要区别答CAN的最高通信速率可达1MbpsDeviceNet只用了125kbps、250kbps、500kbps三种速率；DeviceNet只使用了CAN

2.0A中的有关定义，并不支持CAN

2.0B中的扩展报文格式；在CAN定义的4种帧类型中DeviceNet不使用其中的远程帧（3个采分点，每个1分）本题得分［

六、CAN总线的发送器和接收器均使用独立CAN控制器SJA1000采用CAN

2.0A技术规范，发送器发送的4个报文的ID分别为:

（1）11001100001；

（2）11001101001；

（3）11001000001；

（4）11001001001o欲使接收器只接收报文

（1）、

（3）应如何设置接收器SJA1000的ACR和AMR（本题4分）答AMR11111110（2分）ACR xxxxxxxO（2分）答案不唯一，x表示可为0也可为1第7页（共12页）本题得分］

七、已知CAN网络使用的独立CAN控制器SJA1000的晶振频率为24MHz若总线定时寄存器BTRO=llHexBTRl=2AHex则CAN网络的通信速率是多少？设CAN网络中标准格式的数据帧包含3个字节有效数据，则其最小CAN中断时间是多少？（相关表格参见附页）（本题6分）答tcLK=l/fxTAL=l/24M=l/24微秒（

0.5分）因BTR0二HHex贝I」tsd=2xtC|Kx（32xBRP.5+16xBRP.4+8xBRP.3+4xBRP.2+2xBRP.1+BRP.O+1）=36xtCLK=3/2微秒（1分）因BTRl=2AHex贝UtSYNCSEG=1Xtsc1”台分）tTSEd=t^ix（8xTSEG

1.3+4xTSEG

1.2+2xTSEG

1.1+TSEG

1.0+1）―tscix（8+2+1）=lltscL（1分）tTSEG2二tsdx（4xTSEG

2.2+2xTSEG

2.1+TSEG

2.0+1）=tSCLx（2+1）=3tseL（］分）CAN网络的位时间t=tsYNCSEG+JsEGl+^TSYG2~15tsel=

22.5彳成妙（

0.5分）CAN网络的通信速率

44.4kbps（

0.5分）最小CAN中断时间

22.5x（44+3+24）=

1597.5微妙（1分）第8页（共12页）本题得分］

八、所有DeviceNet模块均被要求参与一个重复MACID检测算法，设某个DeviceNet模块被分配的MACID为

05、供货商ID为0105Hex、序列号为05060708Hex且该模块只提供一个到DeviceNet上的连接，请以图解的方式给出其发送的重复MACID检验请求报文的标识符及其内容（本题4分）答I组2报文I――目的MACID=05――重复MACID检验Req/RsD标志=0（请求），端口号二0供货商ID=0105||?――序列号=05060708（16进制）标识符二10000101111数据二00050108070605第9页（共12页）本题得分］

九、DeviceNet现场总线预定义主从连接组标识符如附页所示现使用位选通连接，主站的MACID=OL从站的MACID分别为

5、

9、

14、

15、60o试给出主站发给各个从站的位选通命令报文的CID和每一个从站位选通响应报文的CID（相关表格参见附页）（本题6分）答主站位选通命令报文CID=100000010000x408从站5从站位选通响应报文CID=011100001010x385;从站9从站位选通响应报文CID=011100010010x389;从站14从站位选通响应报文CID=011100011100x38E;从站15从站位选通响应报文CID=011100011110x38F;从站60从站位选通响应报文CID=011101111000x3ACo（每个CID1分）第10页（共12页）附页参考信息:图1预定义主/从连接组标识符区定义图2SJA1000的总线定时寄存器0BTRO各位说明图3SJA1000的总线定时寄存器1BTR1各位说明[ID.1O-TD.3=AC.7-AC.O]vAM.7-AM.0=11111111顺序，分别是帧起始、仲裁场、控制场、CRC场、应答场和帧结束最长可达10km，通信速率最高可达IMbps

6、TCP/IP参考模型的4层分别是主机至网络层、互联网层、传输层和应用层

7、无证实服务包括请求和指示2个原语

8、国际电工委员会IEC6U58对现场总线的定义是安装在制造或过程区域的现场装置与控制室内的自动控制装置之间的数字式、串行、多点通信的数据总线称为现场总线

9、进入国际标准IEC62026的现场总线包括AS?i、DeviceNet、SDS和Seriplex

10、模拟数据编码的三种编码方法为幅键键控ASK、频移键控FSK、和相移键控PSKo

二、单选题（共14分，每题1分）

1、CAN总线定时寄存器l（BTRl）的BIT7位即SAM位为，，1”时，总线被采样SJA1000的BasicCAN模式报文滤波公式附页参考信息:内容图5重复MACID检验报文数据区格式图6组2中报文ID的使用（共12页）A.1次B.2次C.3次D.4次答（C）

2、下列哪种现场总线是建筑业国际公认的现场总线标准？LonworksHARTCC-LinkSensoplex2答（A）

3、下列设备中哪个不属于总线设备A.普通按钮开关B.变送器/传感器C.执行器D.现场总线网桥/网关

4、SJA1000的最大时钟频率为多少A.24MHzB.30MHzC.20MHzD.16MHz答（A）

5、CAN总线在进行故障界定时，当错误计数值大于多少时，说明总线被严重干扰？A.96B.119C.127D.

2556、标准格式的CAN数据帧，若不计填充位A.最短为42位，最长为105位C.最短为44位，最长为108位

7、双绞线按规则螺旋结构排列的目的是A.使各线对之间易于区别C.使各线对的韧性更强D.以上皆不是第3页（共12页）

8、在DeviceNet现场总线中，若显式请求报文的服务区字节内容为0x05则在该报文的响应报文中的服务区字节内容为:A.0x00B.0x05C.0x85D.0xC

59、在DeviceNet现场总线I/O连接中，使用分段协议取决于下面哪种情况A.须发送的数据超过7字节B须发送的数据超过8字节C.生产一连接一长度属性值超过7D.生产一连接.长度属性值超过

810、ControlNet不支持下面哪种I/O数据触发方式A.位选通B.轮询C.状态改变D.周期11ControlNet的最大网络速度为A.500kbpsBe1MbpsC.2MbpsD.5Mbps

12、根据DeviceNet预定义主/从连接组报文规定，若主站有I/O轮询命令要发给从站，则使用下面哪一个报文第4页（共12页）A.组1报文IDDB?组2报文ID5C?组1报文IDFD.组2报文ID2答（B）

13、DeviceNet规范规定，DeviceNet使用几芯电缆？A.2B.3C.4D.5答（D）

14、目前使用的DeviceNet传送类.触发属性的传送类包括A.类

0、类

1、类

2、类3B.类

0、类

1、类2C.类

0、类

2、类3D.类

1、类

2、类3答（C）

1.CAN总线采用非破坏性逐位仲裁机制解决总线访问冲突问题，请简述其基本原理答当多个节点同时开始向总线发送报文时，通过逐一比较发送位与监听到的位，发送较低优先级报文的节点会主动停止发送，而发送最高优先级报文的节点会不受任何影响地继续发送，从而使总线冲突仲裁时间降至最低第5页（共12页）.请列出现场总线的6个技术特点答

（1）现场通信网络；

（2）数字通信网络；

（3）开放互连网络；

（4）现场设备互连网络；

（5）结构与功能高度分散的系统；

（6）现场设备的互操作性与互换性；（6个采分点每个

0.5分）.当监听总线状态后，可采用三种CSMA坚持退避算法简述这三种CSMA坚持退避算法的基本原理答第一种为不坚持CSMA假如介质是空闲的，则发送假如介质是忙的，则等待一段随机时间，重复第一步第二种为1■坚持CSMA假如介质是空闲的，则发送假如介质是忙的，继续监听，直到介质空闲，立即发送假如冲突发生，则等待一段随机时间，重复第一步第三种为P?坚持CSMAo假如介质是空闲的，则以P的概率发送或以（1-P）的概率延迟一个时间单位后重复处理该时间单位等于最大的传输延迟假如介质是忙，继续监听直到介质空闲，重复第一步（3个采分点，每个1分）.简述TCP/IP参考模型和OSI参考模型的关键差别答（l）OSI参考模型把3个主要概念服务、接口、、协议之间的区别明确化了；TCP/IP参考模型最初没有明确区分服务、接口和协议

（2）OSI参考模型产生在协议发明之前没有偏向于任何特定的协议，非常通用；TCP/IP参考模型正好相反，首先出现的是协议，模型实际上是对已有协议的描述，不会出现协议不能匹配模型的情况

（3）OSI模型有7层，而TCP/IP模型只有4层

（4）OSI模型在网络层支持无连接和面向连接的通信但在传输层仅有面向连接的通信；TCP/IP模型在网络层仅有一种通信模式（无连接）但在传输层支持两种模式，给了用户选择的机会（4个采分点，每个1分，答对其中3个就给3分）题号，《.―?四五六七八九总分分数评卷人管导核字主领审签标识符位标识用途16进制范围1098765432100组1报文ID源MACID组1报文000-3ff01101源MACID从站的I/Ocos或周期报文01110源MACID从站的位选通响应报文01111源MACID从站的I/O轮询响应或cos/周期应答报文10MACID组2报文ID组2报文400-5ff10源MACID000主站的I/O位选通命令报文10源MACID001保留给主站使用-使用为TBD10目的MACID010主站的COS或周期应答报文10源MACID011从站的显式响应报文10目的MACID100主站的显式请求报文10目的MACID101主站的I/O轮询/cos/周期报文10目的MACID110仅限组2未连接显式请求报文保留10目的MACID111重复MACID检验报文BIT7BIT6BIT5BIT4BIT3BIT2BIT1BITOSJW.lSJW.OBRP.5BRP.4BRP.3BRP.2BRP.lBRP.OBIT7BIT6BIT5BIT4BIT3BIT2BIT1BITOSAMTSEG

2.2TSEG

2.1TSEG

2.0TSEG

1.3TSEG

1.2TSEG

1.1TSEG

1.0字节偏移量765432100R/R物理端口号1低字节2供贝1D高字节3低字节4序列号56高字节标识符位报文ID含义10987654321010MACID组2报文ID组2报文10MACID000组2报文标识符10MACID00110MACID01010MACID01110MACID10010MACID10110目的MACID110保留以用于预定义主/从连接管理10目的MACID111重复MACID检验报文。