集散控制系统与现场总线试题习题及答案全解.docx

集散控制系统与现场总线试题习题及答案全解本答案仅供参考。第1章绪论1.1什么是经过计算机控制系统？它由哪几部分组成？通过详细示例讲明。答：它是指由被控对象、测量变送装置、计算机和执行装置构成，以实现生产经过闭环控制的系统，它综合了计算机经过控制和生产工艺经过。例如温度控制系统。1.2计算机控制工业生产经过有哪些种类型？答：计算机控制工业生产经过一般有五种类型：操作指导控制系统；直接数字控制系统；监督控制系统；集散控制系统；现场总线控制系统。1.3计算机控制系统的硬件一般有哪几大主要组成部分？各部分是如何相互联络的？其中经过通道有几种基本类型？它们在系统中起什么作用？答：计算机控制系统的硬件一般包括：主机、外部设备、经过输入输出设备。两个经过通道，一个是输入通道，另一个为输出经过通道。输入经过通道包括：A/D通道-把模拟信号转换成数字信号后再输入；DI通道-直接输入开关量信号或数字量信号。输出经过通道包括：D/A通道-把数字信号转换成模拟信号后再输出；DO通道-直接输出开关量信号或数字量信号。1.4直接数字控制系统的硬件由哪几部分组成？答：直接数字控制系统的硬件主要有计算机主机、经过输入输出通道、操作台和计算机辅助设备组成。如下列图所示。1.5数字PID控制算法有几种形式？各有什么特点？答：数字PID控制算法有位置式、增量式、速度式三种形式。PID位置式根据偏差计算阀门的位置，PID增量式根据偏差计算阀门的变化；PID速度式根据偏差变化程度计算阀门的变化。1.6试推导计算机控制系统PI控制算法的位置式、增量式和速度式。答：模拟PI控制算法为1tu(t)kpe(t)e(t)dtTI0其中，kp-比例增益TI-积分时间常数在采样周期相当短暂时，用矩形法近似代替积分项其中T为采样周期，k为采样序号。PI位置式算法为：ku(k)kpe(k)kIe(i)uxi0tke(t)dtTe(i)，0i0PI增量式算法为：u(k)kpe(k)kIe(k)PI速度式算法为：u(k)kpe(k)kIe(k)v(k)TTT其中，ux-偏差它是初始阀门位置u(k)-第k次输出的偏差校正值e(k)-第k次采样值的偏差校正值1.7试推导计算机控制系统PD控制算法的位置式、增量式和速度式。答：模拟PD控制算法为de(t)u(t)kpe(t)TDdt其中，kp-比例增益TD-微分时间常数在采样周期相当短暂时，用后向差分法近似代替微分项de(t)e(k)e(k1)，其中T为采样周期，k为采样序号。dtTPD位置式算法为：u(k)kpe(k)kD(e(k)e(k1)uxPD增量式算法为：u(k)kpe(k)kD(e(k)e(k1)PD速度式算法为：v(k)u(k)kpe(k)kD(e(k)e(k1)TTT其中，ux-偏差它是初始阀门位置u(k)-第k次输出的偏差校正值e(k)-第k次采样值的偏差校正值1.8集散型控制系统产生的原因是什么？为何集散型控制系统能得到广泛应用？答：随着生产规模的扩大，生产经过的复杂程度的提高，使像DDC这样集中控制系统无法知足诸如控制回路增加、实现集中显示和操作、实现多变量相关联对象的控制要求，导致集散控制系统的产生。DCS汲取了操作指导控制系统和直接数字控制系统的优点，实现功能分散化，危险分散化，而管理和显示集中，灵敏的应用使DCS得到广泛应哟功能和发展。1.9与直接数字控制系统相比拟，集散型控制系统的优点是什么？答：与直接数字控制系统相比，集散控制系统具有控制功能分散、危险分散，而参数显示和操作高度集中的优点。1.10集散型控制系统的发展方向是什么？答：集散控制系统的发展方向表如今两个方向上：一个方向是向上发展，即向CIMS计算机集成制造系统、CIPS计算机集成经过系统方向发展；另一个方向是向下发展，即向FCS现场总线控制系统方向发展。1.11写出下列缩略词的中、英文名称。SCCDDCDCSCIMSFCS答：SCC：SupervisoryComputerControl计算机监督控制DDC：DirectDigitalControl直接数字控制DCS：DistributedControlSystem集散控制系统CIMS：ComputerIntegratedManufacturedSystem计算机集成制造系统FCSCIPS：FieldbusControlSystem现场总线控制系统：ComputerIntegratedProcessSystem计算机集成经过系统第2章集散型控制系统DCS的导论2.1什么是集散型控制系统？它的主要特点是什么？答：集散控制系统又称为分布式控制系统，是计算机技术(computer)、通信技术(communication)、图形显示技术(CRT)、控制技术(control)简称4C技术的发展产物，它是一个通过通信网络将现场控制站、操作员站、工程师站联络起来，共同完成分级控制、集中管理的综合控制系统。它的主要特点是：可靠性高灵敏的扩展性完善的自主控制性完善的通信网络。2.2集散型控制系统的设计思想是什么？答：集散控制系统的设计思想是：危险分散、控制功能分散，而操作和管理集中。2.3集散型控制系统一般由哪几部分组成？各自主要功能是什么？答：集散控制系统一般由经过控制单元、数据收集器、CRT显示操作站、管理计算机以及高速数据通路五部分组成。经过控制单元：实现对DCS的一个或多个回路的较复杂闭环控制。数据收集器：针对生产经过中非控制变量而言，实现数据收集、预处理以及实时数据的进一步加工，供CRT操作站显示和打印，实现开环监视。CRT显示操作站：它是DCS与外界联络的人机接口，具有显示控制经过中各种信息、监视操作、输出报表，还对DCS的PCU和PIU进行组态，实现系统的操作和管理。高速数据通路：它将经过控制单元、操作站、管理计算机等设备连接成一个完好的DCS，以一定速率在各单元之间完成数据、指令及其它信息的传输，一般设置成冗余构造。管理计算机：综合监视DCS的单元，管理DCS的所有信息，具有进行大型复杂运算的能力以及多输入、多输出控制功能，以实现系统的最优控制和全厂的优化管理。2.4什么是计算机网络？集散型控制系统的通信网络常采用什么类型的网络形式？