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工业控制网络复习题试卷及答案

考试时间：______分钟总分：______分姓名：______

一、选择题（每题2分，共20分。请将正确选项的字母填在题后的括号内）

1.下列哪一项不是工业控制网络（ICN）的主要特征？

(A)实时性

(B)可靠性

(C)高速传输

(D)高度开放性

2.在工业控制网络中，现场总线（Fieldbus）的主要优势之一是？

(A)支持大规模设备连接

(B)提供高速数据传输率

(C)极低的通信成本

(D)标准化程度高

3.ModbusRTU通信方式采用哪种介质访问控制（MAC）协议？

(A)CSMA/CD

(B)FDDI

(C)令牌传递

(D)隧道传输

4.工业以太网与普通以太网在设计和应用上的主要区别在于？

(A)物理层标准

(B)传输速率

(C)实时性和determinism（确定性）

(D)网络管理功能

5.在Profibus-DP网络中，主站（Master）和从站（Slave）之间的通信通常是？

(A)对等通信

(B)基于HTTP的通信

(C)集中式主从通信

(D)无连接的广播通信

6.下列哪种技术通常用于增强工业以太网环网的冗余性和可靠性？

(A)VLAN

(B)STP(SpanningTreeProtocol)

(C)VPN

(D)NAT

7.工业控制网络中，现场设备（FieldDevice）的供电通常采用哪种方式？

(A)交流市电

(B)由上位机统一供电

(C)总线供电或本安供电

(D)无源供电

8.IEC61158标准定义了多种现场总线协议，其中哪一种主要用于过程控制领域，并支持总线供电和本安特性？

(A)Profibus-PA

(B)EtherNet/IP

(C)ModbusTCP

(D)CANopen

9.工业控制网络安全防护中，物理隔离的主要目的是什么？

(A)防止网络风暴

(B)防止恶意软件感染

(C)防止未授权访问物理设备

(D)提高网络带宽

10.在工业控制网络中，网络管理的主要目的是？

(A)确保网络娱乐内容畅通

(B)监控网络状态、配置网络设备、保障网络稳定运行

(C)最大化网络用户数量

(D)减少网络布线成本

二、填空题（每空1分，共15分。请将答案填写在横线上）

1.工业控制网络通常分为______、______和______三个层次。

2.Modbus协议有两种模式：______和______。

3.工业以太网交换机工作在______层。

4.Profibus-DP通常使用______作为现场设备的连接接口。

5.工业控制网络中常用的传输介质有双绞线、______和______。

6.用于检测网络环路并防止冲突的协议是______。

7.工业控制网络面临的主要安全威胁包括网络攻击、______和______。

8.在工业控制系统中，HMI通常扮演______的角色。

9.IEC61508是关于______的国际标准。

10.决定网络传输时延的关键因素之一是______。

三、简答题（每题5分，共20分。请简明扼要地回答下列问题）

1.简述CSMA/CD介质访问控制协议的基本工作原理。

2.与ModbusRTU相比，ModbusTCP的主要优点是什么？

3.工业控制网络为什么需要更高的可靠性和实时性？

4.简述工业控制网络中网络分层架构的必要性和好处。

四、计算题（共10分）

已知一个ModbusRTU从站地址为0x01，主站要读取从站地址为0x01的保持寄存器，地址从0x0101到0x0108，共8个寄存器。请写出主站发送的查询帧的十六进制格式，并计算该帧的CRC校验码（请写出计算过程和最终结果）。假设寄存器内容为随机值，仅需写出帧格式。

五、综合应用题（共15分）

某工厂的一个生产车间需要设计一个小型工业控制网络。车间内大约有30台PLC（西门子S7-1200），10台HMI（西门子TP1700），需要连接10个变频器（支持Profibus-DP）和若干个传感器。车间环境存在一定的电磁干扰。请根据以上需求，回答以下问题：

1.你推荐使用哪种现场总线技术连接PLC与变频器，并简述理由。

2.简述你选择的现场总线技术在连接PLC与