集散控制系统(DCS)复习题答案(共18页).doc

精选优质文档-倾情为你奉上集散控制系统（DCS）复习题及答案一填空1，集散型控制系统采用危险分散、控制分散，而操作和管理集中的基本设计思想，形成“分散控制、集中管理”的结构形式，适应现代化的生产和管理要求。2，集散型控制系统是计算机 (Computer) 、通信 (Communication )、 CRT 显示和控制 (Control ) 技术 ( 简称四 C 技术 ) 发展的产物。3，集散型控制系统的回路控制功能由现场控制站完成。4，集散型控制系统中所有的现场控制站、操作员站均通过数字通信网络实现连接。5，集散型控制系统中PCU指过程控制单元，PIU指过程接口单元，DH指高速数据通路，OS指操作员站，MC指管理计算机。6，试列举三个典型的DCS系统和利时公司MACSII系统，西门子PCS7系统，霍尼韦尔TDC3000系统。7，集散型控制系统发展历程的第二代指1980年到1985年。8，集散型控制系统按功能分层的层次结构从下至上依次分为直接控制层、操作监控层、生产管理层和决策管理层。其中，数据采集是直接控制层的任务，市场和用户分析是决策管理层的任务。9，一个最基本的DCS应包括四个大的组成部分：至少一台现场控制站，至少一台操作员站，一台工程师站(也可利用一台操作员站兼做工程师站)，一条系统网络。10，DCS的软件构成包括控制层软件，监控软件，组态软件。11，DCS有一系列特点和优点，主要表现在以下六个方面：分散性和集中性、自治性和协调性、灵活性和扩展性、先进性和继承性、可靠性和适应性、友好性和新颖性。12，在DCS中，控制算法的编程是在工程师站上完成的，工作人员对现场设备的监视是在操作员站上完成的。13，DCS的数据库在服务器中。14，通常，控制系统设计人员是通过控制算法组态工具，将存储在控制器中的各种基本控制算法，按照生产工艺要求的控制方案顺序连接起来，并填进相应的参数后下装给控制器，这种连接起来的控制方案称之为用户控制程序，在IEC 61131-3标准中统称为POUS是指程序组织单元(Program Organization Units)。15，把连续取N个采样值看成一个队列。队列的长度固定为N。每次采样到一个新数据放入队尾,并扔掉原来队首的一次数据(先进先出原则)。把队列中的N个数据进行算术平均运算，这种滤波方法被称作：递推平均滤波法(又称滑动平均滤波法)。16，列举5种数字滤波方法：算数平均滤波法，递推平均滤波法，中位值滤波法，限幅滤波法，一阶滞后滤波法。17，现场的开关量信号存在抖动成分，抖动时间一般为4ms15ms。19，DCS系统，PLC生产商所应遵循的国际标准是IEC61131，其中，硬件是在第二部分定义，软件是在第三部分定义。20，IEC 61131-3引入了程序组织单元POU的概念，POU有三类：函数(functions)、功能块(function-blocks)和程序(program)。21，DCS 数据库管理和处理的数据分为配置数据和动态数据两类。22，基带传输中可用各种不同的方法来表示二进制数0和1，这被称作数字编码。23，如图所示数据表示方法，其中平衡、不归零、单极性编码的是 C ；非平衡、归零、单极性编码的是 F 。24，常用的通信传输介质有 双绞线 ， 同轴电缆 ， 光缆 。25，列举三种常见的工业现场总线 Profibus总线 ， Modbus总线 ， CAN总线 。26，系统的可靠性指标通常用概率来定义，常用的有可靠度R(t)、失效率(t)、平均故障间隔时间(MTBF)、平均故障修复时间(MTTR)、利用率等。27，可靠度是一个定量的指标，它是通过抽样统计确定的。28，串联系统的可靠度用公式表示为： ，并联系统的可靠度用公式表示为： 。29，失效率l(t)与时间t的关系图就是著名的浴盆曲线。该曲线可分为3个部分：初期失效区、偶然失效区、耗损失效区。30，集散控制系统提高利用率的措施归纳起来有三个方面：提高元器件和设备的可靠性；采用抗干扰措施，提高系统对环境的适应能力；采用可靠性技术。31，集散控制系统的安全性包含三方面的内容：功能安全、人身安全和信息安全。32，接地按其作用可分为保护性接地和功能性接地两大类。33，一个集散控制系统工程设计可分为方案论证、方案设计、工程设计3个阶段。34，模拟量信号包括模入和模出信号。此类信号应使用屏蔽双绞线电缆连接，信号电缆芯的截面应大于等于 1 mm2。二简答题1， 说明下图中各英文简称所代表的意思。解答：2， DCS的层次结构一般分为几层？并概述每层的功能。解答：3， 画出典型DCS的体系结构图并说明各组成部分的作用。解答：1)操作员站：操作员站主要完成人机界面的功能，一般采用桌面型通用计算机系统，如图形工作站或个人计算机等。2)现场控制站：现场控制站是DCS的核心，系统主要的控制功能由它来完成。3)工程师站：工程师站是DCS中的一个特殊功能站，其主要作用是对DCS进行应用组态。4)服务器及其他功能站：在现代的DCS结构中，除了现场控制站和操作员站以外，还可以有许多执行特定功能的计算机，如专门记录历史数据的历史站；进行高级控制运算功能的高级计算站；进行生产管理的管理站等。这些站也都通过网络实现与其他各站的连接，形成一个功能完备的复杂的控制系统。4，DCS的现场控制站软件的功能有哪些？ 解答：(1) 现场I/O驱动，主要是完成I/O模块(模板)的驱动，完成过程量的输入/输出。采集现场数据，输出控制计算后的数据。(2) 对输入的数据进行预处理，如滤波处理、除去不良数据、工程量的转换、统一计量单位等，总之，是要尽量真实地用数字值还原现场值并为下一步的计算做好准备。(3) 实时采集现场数据并存储在现场控制站内的本地数据库中，这些数据可作为原始数据参与控制计算，也可通过计算或处理成为中间变量，并在以后参与控制计算。所有本地数据库的数据(包括原始数据和中间变量)均可成为人机界面、报警、报表、历史、趋势及综合分析等监控功能的输入数据。(4) 按照组态好的控制程序进行控制计算，根据控制算法和检测数据、相关参数进行计算，得到实施控制的量。5， 工程师站软件要作的组态定义包括哪些方面？解答：(1) 硬件配置，这是使用组态软件首先应该做的，根据控制要求配置各类站的数量、每个站的网络参数、各个现场I/O站的I/O配置(如各种I/O模块的数量、是否冗余、与主控单元的连接方式等)及各个站的功能定义等。(2) 定义数据库，包括历史数据和实时数据，实时数据库指现场物理I/O点数据和控制计算时中间变量点的数据。历史数据库是按一定的存储周期存储的实时数据，通常将数据存储在硬盘上或刻录在光盘上，以备查用。(3) 历史数据和实时数据的趋势显示、列表及打印输出等定义。(4) 控制层软件组态，包括确定控制目标、控制方法、控制算法、控制周期以及与控制相关的控制变量、控制参数等。(5) 监控软件的组态，包括各种图形界面(包括背景画面和实时刷新的动态数据)、操作功能定义(操作员可以进行哪些操作、如何进行操作)等。(6) 报警定义，包括报警产生的条件定义、报警方式的定义、报警处理的定义(如对报警信息的保存、报警的确认、报警的清除等操作)及报警列表的种类与尺寸定义等。(7) 系统运行日志的定义，包括各种现场事件的认定、记录方式及各种操作的记录等。(8) 报表定义，包括报表的种类、数量、报表格式、报表的数据来源及在报表中各个数据项的运算处理等。(9) 事件顺序记录和事故追忆等特殊报告的定义。6，图示为AI模块，画出现场仪表420MA的两线制接法和四线制接法。解答：7，隔离柵有什么作用？画出AO，隔离柵，现场仪表的连接线路。解答：8，什么是模拟量近零死区处理？解答：当一个输入信号x(t)的值应该是0，而由于A/D转换的误差或仪表的误差或现场干扰，导致该值不是0而是接近0点附近的某个值(如流量信号没有流量通过时应该为4mA，但信号实际为4.03mA)。为防止这种扰动进入计算机系统，预先设置一个近0死区(或称小信号切除限值)e，当扰动处于近0死区之内(e，e)时，将进入计算机系统变量值y(t)强置为0。小信号切除限值可根据实际现场信号情况设置，如图所示。 小信号切除示意图9，为什么要做模拟信号工程单位变换？解答：模拟信号经A/D转换后，为2进制（或16进制）代码。而工程需要显示数据为温度，压力，流量等实际物理量，这就需要将2进制（或16进制）代码转换为工程数值，即就是模拟信号工程单位变换。转换方法一般有： 线性变换。线性变换按照工程上下限和电量程上下限由系统自动实现。模拟量线性变换如图所示。 线性变换示意图 开方变换示意图 式中，x1 为信号下限(电压值)；x2 为信号上限(电压值)；y1 为测量下限；y2 为测量上限；x为采样值；y 为转换后的工程值。 开方变换。模拟量开方变换如图所示。其表达式为 非线性变换。非线性变换由组态工具中的计算公式来完成，变量的非线性变换公式，一般由用户通过组态来定义。10，为什么对开关量输入信号要作消抖处理？解答：开关量信号是表示设备状态的信号，通常用1位的“0”和“1”表示。在计算机控制当中，有时也用多位来表示，通过多个数据位排列组合，表示设备不同的工作状态。现场的开关量信号存在抖动成分，如图所示，在采集时需要通过系统自身的软件进行“消抖”。抖动时间一般为4ms15ms，软件通过延时来消除。11，在IEC软件模型上的括号内填空。解答：12，解释下面功能块图的控制作用。解答：该实例描述了用功能块控制空气风门的情况。风门开关控制为信号ReqOpen和ReqClose，该信号被保存在RS双稳态功能块“Position”中，来自RS功能块输出及转换输出用于用于产生DemandOpen和Demand Close信号，这些信号驱动风门转动到合适的位置。风门上的限位开关OpenLS和CloseLS返回的是风门的实际位置信号。限位开关信号与要求的风门位置进行与比较，如果任何一个校对失败，比如风门已打开到要求的位置，而限位开关OpenLS处于false，延时计时器将起动。如果风门未按要求移动到要求的位置并且在限定的有限时间Move Time Out内不能确定限位开关的情况，定时器Timer1将产生Discrepancy信号。13，将下面的梯形图语言程序用指令表语言和功能块图表示出来。解答：指令表语言程序： LD I0.0OR Q0.0AND NOT I0.1AND NOT Q0.1OUT Q0.0LD I0.1OR Q0.1AND NOT I0.0AND NOT Q0.0OUT Q0.1END功能块图: 14，说明下图火灾报警系统的工作原理 (a) 火灾报警系统示意图 (b) 火灾报警梯形图程序解答：FD1、FD2和FD3 是三个火灾探测器。MAN1是一个手动实验按钮，可以用来触发火灾报警。当三个探测器中的任何两个或三个全部探测到有火灾情况发生时，于是Alarm_SR功能块驱动报警线圈报警。Clear Alarm按钮清除报警。当有一个探测器处于ON,相应的火灾警告指示灯(Fire Warning LED)亮。如果该指示灯在报警清除后继续保持亮，就表明该探测器或者有错，或者在该探测器的附近有火灾。15，什么是报警死区？解答：报警死区定义模拟量报警恢复的不灵敏范围，避免模拟量的值在报 警限值附近摆动时，频繁地出现报警和报警恢复状态的切换，报警恢复只有在恢复到报警死区外时才认定为报警确实已恢复。如报警死区为，对上限报警恢复，必须恢复到上限 (上上限)-以下；对下限报警恢复，必须恢复到下限(下下限)+以上。报警死区示意图如图所示。报警死区示意图（有错）16，DCS的日志记录（也称事件记录）有什么作用？解答：事件记录是DCS系统中的流水账，它按时间顺序记录系统发生的所有事件，包括所有开关量状态变化、变量报警、人机界面操作(如参数设定、控制操作等)、设备故障记录及软件异常处理等各种情况。事件记录的完整性是系统事故后分析的基础。因此，在考查DCS软件的性能时，事件记录的能力和容量也是重要的内容之一。17，说明工业控制系统报警的重要性，DCS的报警监视包括哪些内容？解答：工业生产要求安全、稳定、持续、高效。而生产过程中，工艺参数，机器设备随时可能会变化或故障，轻则影响生产，重则发生安全事故，所以在生产各个环节要设置报警警示，将可能产生的故障消灭在萌芽之中。DCS系统中则要在操作员站上设置报警监视。报警监视的内容包括工艺报警和DCS设备故障两种类型。工艺报警是指运行工艺参数或状态的报警，而DCS设备故障是指DCS系统本身的硬件、软件和通信链路发生的故障。18，什么是多域管理结构？什么是客户机/服务器结构？答： 多域结构设计，使得系统的规模可无限扩大，采用“域监控”的概念，可根据对象的位置、范围、功能和操作特点等，把整个大型控制系统用高速实时冗余网络分成若干相对独立的分系统，一个分系统构成一个域，是一个功能完整的DCS系统。各个域间可以通过标准协议或中间件进行数据交换。如图所示。（图可简画）客户机/服务器结构即C/S结构，是近年来随着网络技术和数据库技术而发展起来的网络软件运行的一种形式。通常的客户机/服务器模式的系统，有一台或多台服务器及大量的客户机。服务器配备大容量存储器并安装数据库系统，用于数据的存放和检索；客户端安装专用的软件，负责数据的输入、运算和输出。如图所示。多域结构 客户机/服务器结构19，什么是积分分离PID，画出积分分离PID和常规PID过渡过程。解答： 一个常规的PI和PID控制器，只要被控变量与设定值之间有偏差，控制器的积分作用使控制器的输出不断变化。如果阀门已经关闭(或全开)，偏差不会被消除，控制器仍然试图消除偏差，如果时间足够长，由于积分作用的存在，控制器的输出停留在比阀门全开所需的信号还要大的多的值，这种情况称为积分饱和(wind up)。解决的办法是在e的值小于某一值，即控制输出接近于设定值时，才把积分引入，在其余情况下，把积分去掉，只作微分和比例运算。从而减低了控制输出的超调，过渡过程时间比只有微分和比例时缩短了。如图所示。积分分离PID和常规PID过渡过程 20，讲解下图二维PID控制系统的工作原理。解答：为了使控制系统能对设定值变化和扰动变化都有较好的控制品质，在DCS中采用的二维PID控制。图中G(s)为被控对象的传递函数。在计算机控制中，PID三项是独立的，图中的二维PID 控制系统是在PID功能块中增加两个参数，对偏差和过程变量分别计算，对过程变量进行微分先行的运算，即比例和微分作用，对偏差是比例和积分作用。当=0时，就是常规的PID，控制输出与偏差成常规的PID关系。=1时，得到积分和比例微分之和，只要调整、的值，可以使系统达到好的控制品质。21，流量计的量程为0m3/h100m3/h，输出信号为020mA，若输出为12mA，此时管道流量为多少？若用16位A/D转换器转换，则采集的十六进制代码是多少？解答：根据题意可知：x1=0、x2=20、y1=0、y2=100、x=12，代入式可得 m3/h用16位A/D转换器转换，则采集的十六进制代码是22，名词解释：1）数据；是指对数字、字母以及组合意义的一种表达。2）工业数据；一般指与工业过程密切相关的数值、状态、指令等的表达。3）信息源和信息接收者；信息源和信息接收者是信息的产生者和使用者。在数据通信系统中传输的信息是数据，是数字化的信息。这些信息可能是原始数据，也可能是经计算机处理后的结果，还可能是某些指令或标志。信息源可根据输出信号的性质不同分为模拟信息源和离散信息源。模拟信息源(如电话机、电视摄像机)输出幅度连续变化的信号；离散信息源(如计算机)输出离散的符号序列或文字。模拟信息源可通过抽样和量化变换为离散信息源。随着计算机和数据通信技术的发展，离散信息源的种类和数量越来越多。4）发送设备；发送设备的基本功能是将信息源和传输媒介匹配起来，即将信息源产生的消息信号经过编码，并变换为便于传送的信号形式，送往传输媒介。对于数据通信系统来说，发送设备的编码常常又可分为信道编码与信源编码两部分。信源编码是把连续消息变换为数字信号；而信道编码则是使数字信号与传输介质匹配，提高传输的可靠性、有效性。信号的变换方式是多种多样的，调制是最常见的变换方式之一。5）传输介质；传输介质指发送设备到接收设备之间信号传递所经媒介。它可以是无线的，也可以是有线的(包括光纤)。有线和无线均有多种传输媒介，如电磁波、红外线为无线传输介质，各种电缆、光缆、双绞线等为有线传输介质。6）接收设备；接收设备的基本功能是完成发送设备的反变换，即进行解调、译码、解密等。它的任务是从带有干扰的信号中正确恢复出原始信息来，对于多路复用信号，还包括解除多路复用，实现正确分路。7）数据编码；是指通信系统中以何种物理信号的形式来表达数据。分别用模拟信号的不同幅度、不同频率、不同相位来表达数据的0、1状态的，称为模拟数据编码。用高低电平的矩形脉冲信号来表达数据的0、1状态的，称为数字数据编码。8）模拟数据编码；9）数字数据编码；10）基带传输；所谓基带传输，就是直接将数字数据信号通过信道进行传输。基带传输不适用于远距离的数据传输。当传输距离较远时，需要进行调制。11）基带传输；12）载带传输；用基带信号调制载波后，在信道上传输调制后的载波信号，这就是载带传输。13）宽带传输；如果要在一条信道上同时传送多路信号，各路信号以不同的载波频率区别，每路信号以载波频率为中心占据一定的频带宽度，整个信道的带宽为各路载波信号共享，实现多路信号同时传输，这就是宽带传输。14）异步传输；在异步传输中，信息以字符为单位进行传输，每个字符都具有自己的起始位和停止位，一个字符中的各个位是同步的，但字符与字符之间的时间间隔是不确定的。15）同步传输；在同步传输中，信息不是以字符而是以数据块为单位进行传输的。通信系统中有专门用来使发送装置和接收装置保持同步的时钟脉冲，使两者以同一频率连续工作，并且保持一定的相位关系。在这一组数据或一个报文之内不需要启停标志，所以可以获得较高的传输速率。16）串行传输；串行传输是把构成数据的各个二进制位依次在信道上进行传输的方式，示意如图。17）并行传输；并行传输是把构成数据的各个二进制位同时在信道上进行传输的方式。串行传输与并行传输的，示意如图。18）数字编码；基带传输中可用各种不同的方法来表示二进制数0和1，即数字编码。19）归零传输；根据对零电平的关系，信息传输可以分为归零传输和不归零传输。归零传输是指在每一位二进制信息传输之后均让信号返回零电平；不归零传输是指在每一位二进制信息传输之后让信号保持原电平不变。20）不归零传输；21）单极性；根据信号的极性，信息传输分为单极性传输和双极性传输。单极性是指脉冲信号的极性是单方向的；双极性是指脉冲信号有正和负两个方向。22）双极性；23）调幅方式；调幅方式(Amplitude Modulation，AM)又称为幅移键控法(Ampli- tude-Shift Keying，ASK)。它是用调制信号的振幅变化来表示一个二进制数的，例如，用高振幅表示1，用低振幅表示0，如图所示。24）调频方式；调频方式(Frequency Modulation，FM)又称为频移键控法(Fre- quency-Shift Keying，FSK)。它是用调制信号的频率变化来表示一个二进制数的，例如，用高频率表示1，用低频率表示0。25）调相方式；调相方式(Phase Modulation，PM)又称为相移键控法(Phase-Shift Keying，PSK)。它是用调制信号的相位变化来表示二进制数的，例如用0°相位表示二进制的0，用 180°相位表示二进制的1，如图所示。图5.4 调制方式(a) 调幅 (b) 调频 (c) 调相26）线路交换方式；线路交换方式是在需要通信的两个节点之间事先建立起一条实际的物理连接，然后再在这条实际的物理连接上交换数据，数据交换完成之后再拆除物理连接。因此，线路交换方式将通信过程分为3个阶段：即线路建立、数据通信和线路拆除阶段。27）报文交换方式；报文交换方式不需要事先建立实际的物理连接，而是经由中间节点的存储转发功能来实现数据交换。因此，有时又将其称为存储转发方式。报文交换方式交换的基本数据单位是一个完整的报文。这个报文是由要发送的数据加上目的地址、源地址和控制信息所组成的。报文在传输之前并无确定的传输路径，每当报文传到一个中间节点时，该节点就要根据目的地址来选择下一个传输路径，或者说下一个节点。28）报文分组交换方式；报文分组交换方式交换的基本数据单位是一个报文分组。报文分组是一个完整的报文按顺序分割开来的比较短的数据组。由于报文分组比报文短的多，传输时比较灵活。特别是当传输出错需要重发时，它只需重发出错的报文分组，而不必像报文交换方式那样重发整个报文。29）虚电路；虚电路方法在发送报文分组之前，需要先建立一条逻辑信道。这条逻辑信道并不像线路交换方式那样是一条真正的物理信道。因此，将这条逻辑信道称为虚电路。30）数据报；在数据报方法中把一个完整的报文分割成若干个报文分组，并为每个报文分组编好序号，以便确定它们的先后次序。报文分组又称为数据报。31）星形结构；在星形结构中，每一个节点都通过一条链路连接到一个中央节点上去。任何两个节点之间的通信都要经过中央节点。中央节点有一个开关装置来接通两个节点之间的通信路径。因此，中央节点的构造是比较复杂的，一旦发生故障，整个通信系统就要瘫痪。因此，这种系统的可靠性是比较低的，在集散控制系统中应用得较少。32）环形结构；在环形结构中，所有的节点通过链路组成一个环形。需要发送信息的节点将信息送到环上，信息在环上只能按某一确定环形方向传输。当信息到达接收节点时，如果该节点识别信息中的目的地址与自己的地址相同，就将信息取出，并加上确认标记，以便由发送节点清除。33）总线型结构；与星形和环形结构相比，总线型结构采用的是一种完全不同的方法。它的通信网络仅仅是一种传输介质，既不像星形网络中的中央节点那样具有信息交换的功能，也不像环形网络中的节点那样具有信息中继的功能。所有的站都通过相应的硬件接口直接接到总线上。由于所有的节点都共享一条公用的传输线路，所以每次只能由一个节点发送信息，信息由发送它的节点向两端扩散。这就如同广播电台发射的信号向空间扩散一样。所以，这种结构的网络又称为广播式网络。34）半工方式；信息只能沿单方向传输的通信方式称为单工方式，如图35）半双工方式；信息可以沿着两个方向传输，但在某一时刻只能沿一个方向传输的通信方式称为半双工方式，如图36）全双工方式；信息可以同时沿着两个方向传输的通信方式称为全双工方式，如图所示。23，集散控制系统的通信网络系统的作用是互联各种通信设备，完成工业控制。因此，与一般的办公室用局部网络有所不同，它应具有的特点包括哪几个部分？解答：(1) 具有快速的实时响应能力。一般办公室自动化计算机局部网络响应时间为2s6s，而它要求的时间为0.01s0.5s。(2) 具有极高的可靠性。须连续、准确运行，数据传送误码率为10-1110-8。系统利用率在99.999%以上。(3) 适应于恶劣环境下工作。能抗电源干扰、雷击干扰、电磁干扰和接地电位差干扰。(4) 分层结构。为适应集散系统的分层结构，其通信网络也必须具有分层结构，例如分为现场总线、车间级网络系统和工厂级网络系统等不同层次。集散系统中参加网络通信的最小单位称为节点。发送信号的源节点对信息进行编码，然后送到传输介质(通信电缆)，最后被接收这一信息的目的节点接收。网络特性的三要素是：要保证在众多节点之间数据合理传送；必须将通信系统构成一定网络；遵循一定的网络结构的通信方式。24，现场总线技术的特点是什么？解答：1. 全数字化通信现场总线系统是一个“纯数字”系统，而数字信号具有很强的抗干扰能力，所以，现场的噪声及其他干扰信号很难扭曲现场总线控制系统里的数字信号，数字信号的完整性使得过程控制的准确性和可靠性更高。2. 一对N结构一对传输线，N台仪表，双向传输多个信号。这种一对N结构使得接线简单，工程周期短，安装费用低，维护容易。如果增加现场设备或现场仪表，只需并行挂接到电缆上，无须架设新的电缆。3. 可靠性高数字信号传输抗干扰强，精度高，无须采用抗干扰和提高精度的措施，从而降低了成本。4. 可控状态操作员在控制室既可了解现场设备或现场仪表的工作情况，也能对其进行参数调整，还可预测或寻找故障。整个系统始终处于操作员的远程监视和控制，提高了系统的可靠性、可控性和可维护性。5. 互换性用户可以自由选择不同制造商所提供的性能价格比最优的现场设备或现场仪表，并将不同品牌的仪表互联。即使某台仪表发生故障，换上其他品牌的同类仪表也能照常工作，实现了“即接即用”。6. 互操作性用户把不同制造商的各种品牌的仪表集成在一起，进行统一组态，构成其所需的控制回路，而不必绞尽脑汁，为集成不同品牌的产品在硬件或软件上花费力气或增加额外投资。7. 综合功能现场仪表既有检测、变换和补偿功能，又有控制和运算功能，满足了用户需求，而且降低了成本。8. 分散控制控制站功能分散在现场仪表中，通过现场仪表即可构成控制回路，实现了彻底的分散控制，提高了系统的可靠性、自治性和灵活性。9. 统一组态由于现场设备或现场仪表都引入了功能块的概念，所有制造商都使用相同的功能块，并统一组态方法，使组态变得非常简单，用户不需要因为现场设备或现场仪表种类不同而带来的组态方法的不同，再去学习和培训。10. 开放式系统现场总线为开放互联网络，所有技术和标准全是公开的，所有制造商必须遵循。这样，用户可以自由集成不同制造商的通信网络，既可与同层网络互联，也可与不同层网络互联，还可极其方便地共享网络数据库。25，DCS可靠性的意思指的是什么？解答：集散控制系统的可靠与否，通常包含两重意思：一是指产品在规定的时间内，完成规定功能的能力，即可使用性；二是指故障发生后通过维修使系统恢复工作的能力，即可维修性。两者统称为可靠性。26，什么是平均故障间隔时间(MTBF)，什么是平均故障修复时间(MTTR)？解答：1，平均故障间隔时间(MTBF)(Mean Time Between Failure，MTBF)是指各次故障间隔时间ti的平均值，平均故障间隔时间即各段连续工作时间的平均值。可用式(6-7)表示 i=1，2，3，n (6-7)MTBF是一个通过多次采样检测，长期统计后求出的平均数值。2，平均故障修复时间(MTTR)平均故障修复时间(Mean Time To Repair，MTTR)是指设备或系统经过维修，恢复功能并投入正常运行所需要的平均时间。用公式表示 i=1，2，3，n (6-8)式中，ti 为每次维修所花费的时间。MTTR也是一个统计值，它远小于MTBF。MTBF越大，MTTR越小的系统可靠性越高。27，接地按其作用可分为保护性接地和功能性接地两大类。保护性接地包括哪些方面？功能性接地包括哪些方面？解答：接地按其作用可分为保护性接地和功能性接地两大类。1) 保护性接地(1) 防电击接地：为了防止电气设备绝缘损坏或产生漏电流时，使平时不带电的外露导电部分带电而导致电击，将设备的外露导电部分接地，称为防电击接地。这种接地还可以限制线路涌流或低压线路及设备由于高压窜入而引起的高电压；当产生电器故障时，有 利于过电流保护装置动作而切断电源。这种接地，也是通常的狭义的“保护接地”，它又分为保护导体接地(PE，也称为保护接地)和保护中性导体接地(PEN，也称为保护接零)两种方式。(2) 防雷接地：将雷电导入大地，防止雷电流使人身受到电击或财产受到破坏。(3) 防静电接地：将静电荷引入大地，防止由于静电积聚对人体和设备造成危害。特别是目前电子设备中集成电路用得很多，而集成电路容易受到静电作用产生故障，接地后可防止集成电路的损坏。(4) 防电蚀接地：地下埋设金属体作为牺牲阳极或阴极，以防止电缆、金属管道等受到电蚀。2) 功能性接地(1) 逻辑接地：为了确保稳定的参考电位，将电子设备中的某个参考电平点(通常是电源的零电位点)接地，也称为电源地或直流地。(2) 屏蔽接地：将电气干扰源引入大地，抑制外来电磁干扰对电子设备的影响，也可减少电子设备产生的干扰影响其他电子设备。(3) 信号回路接地：如各变送器的负端接地，开关量信号的负端接地等。(4) 本安接地：为保证系统向防爆区传送的能量在规定的范围之内，将安全栅等设备安全地连接到供电电源的零电位点。28，集散控制系统工程实施牵扯面广，周期长。试列出一个DCS项目从开始到结束每一阶段要完成的工作。解答：共有五个阶段。（可简化列写）1) 招标前的准备阶段要完成的工作(用户/设计院) (1) 确定项目人员。(2) 确定系统所用的设计方法。(3) 制定技术规范书。(4) 编制招标书。(5) 招标。2) 选型与合同阶段要完成的工作(用户/设计院) (1) 应用评标原则分析各厂家的投标书。(2) 厂家书面澄清疑点。(3) 确定中标厂家。(4) 与厂家进行商务及技术谈判。(5) 签订合同书与技术协议。3) 系统工程化设计与生成阶段要完成的工作(1) 进行联络会，确定项目进度及交换技术资料，提供设计依据和要求，形成系统设计、系统出厂测试与验收大纲、用户培训计划。(2) 用户培训。(3) 系统硬件装配和应用软件组态。(4) 软件下装、联调与考机。(5) 出厂测试与检验。(6) 系统包装、发货与运输。 4) 现场安装与调试阶段要完成的工作(1) 开箱验货和检查。(2) 设备就位、安装。(3) 现场接线。(4) 现场加电、调试。(5) 现场考机。(6) 现场测试与验收。(7) 整理各种有关的技术文档。(8) 现场操作工上岗培训。 5) 维护与运行阶段要完成的工作(1) 正常运行的周期性检查。(2) 故障维修。(3) 装置大修检修。(4) 改进升级。29，工厂电缆在敷设时，要注意哪些问题？解答：1) 现场信号电缆分类 现场信号大致分为模拟量信号、开关量信号与数据通信信号。(1) 模拟量信号包括模入和模出信号。此类信号应使用屏蔽双绞线电缆连接，信号电缆芯的截面应大于等于1mm2。(2) 开关量信号包括开入和开出信号。低电平的开关信号应使用屏蔽对绞线电缆连接，信号电缆截面应大于等于1mm2；而高电平(或大电流)的开关量的输入输出信号可用一般双绞线电缆(控制电缆)连接，但应与模拟量信号、低电平开关信号分开，单独走电缆槽。(3) 数据通信信号电缆要求用专用通信电缆。(4) 设计时强弱电不能占用同一电缆。2) 电缆敷设要求(1) 计算机的输入输出信号电缆应敷设在带盖的电缆槽中，电缆槽道及盖板应保证良好接地。(2) 单根信号电缆应穿在钢制电缆管中敷设，电缆管要保证良好接地。(3) 电缆屏蔽层宜选用铜网屏蔽或铝箔屏蔽。屏蔽接地的原则为一端接地，屏蔽接地有两种方式。 在传输模拟信号、脉冲频率信号时，若信号源没有接地，屏蔽电缆应在控制室一侧接。 当信号源本身接地时，如接地热电偶、 pH 计电极等，屏蔽电缆应在现场信号源一侧接地。(4) 仪表信号电缆与动力电缆交叉敷设时，宜成直角；平行敷设时，若动力电缆有屏蔽层，两者之间的距离应注150mm；若动力电缆无屏蔽层，两者之间的最小允许距离见表。仪表电缆与动力电缆之间的平行线最小间距动力电缆负荷平行线最小间距/mm125V，10A300250V，50A450440V，200A6006300V，800A1200(5) 电缆在电缆沟内敷设时，必须严格按一定层次敷设，自下而上分层排列的顺序是：动力电缆、控制电缆、信号电缆(屏蔽电缆)。如图所示为电缆敷设桥架示意图。 (6) 多芯电缆或一根管内穿多根导线时，应留有备用芯线，备用芯数不得少于工作芯数的10%15%。30，为什么DCS厂家和用户方在DCS设计过程中要召开技术联络会？联络会讨论内容有哪些？解答：对于大型DCS项目，由于工期较长，工程也复杂，不是开一次联络会就能解决的，往往要开23次联络会。第一次设计联络会是非常重要的，合同双方的项目主管领导和商务人员最好都能参加，对有些具体工作人员难以决定的问题当场就可以决定，这样可以节省大量的时间。设计联络会要完成以下工作。(1) DCS厂家系统介绍。厂家项目组的人员向用户项目组人员详细介绍所采用 DCS 的大体结构、硬件配置、应用软件组态及其他软件内容，并带用户对实际(样机)系统进行参观和操作演示，使用户基本了解该DCS。(2) 用户介绍。根据合同的要求，用户应将该系统的工艺流程、控制要求及其他要求详细介绍，使DCS厂家的项目人员对控制对象有较深入的认识。(3) 确认控制及采集测点清单。双方介绍完之后，下一步工作就是认真审核用户提出的控制及采集测点清单，并将其按控制功能和地理位置的要求分配到各控制站。检查完之后，双方负责人在该文件上签字确认。(4) 确认控制方案及控制框图。根据合同及技术协议的要求，双方仔细审核各个控制回路(包括顺序控制逻辑回路)的结构、算法及执行周期的要求，结合测点清单，将各回路分配到相应的控制站，审核每个I/O站的计算负荷。检查无误后，双方负责人在控制方案及控制框图文件上签字确认。(5) 流程显示及操作画面要求确认。用户在认真地看了DCS的演示之后，对其画面显示和操作功能应较为熟悉。可根据工艺流程和控制流程的要求，整理出对显示画面和操作画面的要求。双方针对该内容进行审核，最后由双方负责人签字确认。(6) 各种报表要求确认。根据DCS的功能、用户的工艺和生产管理要求，整理出生产记录及统计报表的要求，包括：表的种类、数量及打印方式(定时、随机)；每幅报表的格式和内容。双方对该内容进行审核，最后由双方负责人签字确认。(7) 其他控制或通信功能的确认。如果系统中还涉及其他功能开发，如先进控制、与管理系统实现数据交换等，也需要在联络会上进行初步方案确认，并签字。(8) 确认项目管理流程。根据上述几项确认的内容，双方项目组可以仔细核算出双方的工作量，然后制定详细的项目管理流程和项目计划任务书，以周(大项目)或天(中小项目)为单位。3) 设计联络会后形成的一致性文件第一次设计联络会后，便开始进行项目的具体设计工作。用户了解了DCS的硬