DCS集散控制系统复习题.pdf
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1、DCS集 散 控 制 系 统 复 习 题 一、填 空 题(每 空 2分,共 30分)1 集 散 控 制 系 统 是 以 微 处 理 器 为 基 础 的 集 中 分 散 型 控 制 系 统。集 散 控 制 系 统 的 主 要 特 点 是 集 中 管 理 和 分 散 控 制。2 集 散 控 制 系 统 基 本 构 成 由 现 场 过 程 控 制 装 置、操 作 管 理 装 置、通 信 系 统 组 成。其 中 分 散 过 程 控 制 装 置 是 D C S的 核 心,操 作 管 理 装 置 是 人 一 机 接 口。3 分 级 递 阶 控 制 系 统 结 构 分 为 多 层 结 构、多 级 结 构、多
2、 重 结 构 组 成 4 开 放 系 统 的 标 志 是 可 移 植 性、可 操 作 性、可 适 宜 性 和 可 用 性。5 常 用 的 冗 余 方 式 有 同 步 运 转 方 式、待 机 运 转 方 式、和 多 级 操 作 方 式。6 现 场 总 线 可 分 为 执 行 器 传 感 器 现 场 总 线、设 备 现 场 总 线 和 全 服 务 现 场 总 线。7 现 场 总 线 的 特 点 是 开 放 性、智 能 化、互 操 作 性 和 分 散 控 制。8 保 证 互 操 作 性 的 措 施 有 标 准 化、O P C技 术 和 设 备 描 述 技 术 等。9 集 散 控 制 系 统 的 性
3、能 评 估 指 标 有 亘 靠 性、易 操 作 性、可 组 态 性、可 扩 展 性、开 放 性 和 经 济 性 等。1 0集 散 控 制 系 统 的 可 靠 性 指 标 有 可 靠 度、平 均 无 故 障 时 间 MTBF、到 发 生 故 障 的 平 均 时 间 MTTF、故 障 率 等。1 1集 散 控 制 系 统 可 靠 性 设 计 三 准 则 是 系 统 运 行 不 易 发 生 故 障 的 设 计、系 统 运 行 不 受 故 障 影 响 的 设 计 和 能 迅 速 排 除 故 障 的 设 计。1 2集 散 控 制 系 统 的 组 态 包 括 系 统 组 态、控 制 组 态 和 画 面 组
4、 态。1 3功 能 模 块 按 功 能 分 类,通 常 可 分 为 输 入、输 出 类 功 能 模 块、控 制 算 法 类 功 能 模 块、运 算 类 功 能 模 块、转 换 类 功 能 模 块、信 号 发 生 器 类 功 能 模 块 和 信 号 选 择 和 状 态 类 功 能 模 块 等 类。1 4趋 势 画 面 包 括 实 时 趋 势 和 历 史 趋 势 两 类。1 5媒 体 存 取 控 制 指 节 点 在 向 通 信 媒 体 在 信 息 或 从 通 信 媒 体 取 信 息 时 的 控 制 规 则。1 6香 农(Shannon)定 理 规 定 采 样 频 率 应 不 小 于 原 系 统 最
5、 高 频 率 的 两 倍。1 7软 件 滤 波 采 用 计 算 方 法,常 用 软 件 滤 波 有 一 阶 低 通 滤 波、一 阶 高 通 滤 波 和 递 推 平 均(加 权)滤 波、程 序 判 别 滤 波。1 8用 计 算 机 控 制 装 置 实 现 比 值 控 制 时,不 计 算 仪 表 比 值 系 数,不 进 行 仪 表 系 数 的 转 换,也 没 有 K大 王 1 等 问 题。11 9过 程 检 测 和 控 制 流 程 图 用 文 字 符 号 中,TRC-210、F0-103.L IC-lO k P T-10 4分 别 表 示 温 度 记 录 控 制 功 能、流 量 计 算 器 和 液
6、 位 指 示 控 制 器、压 力 变 送 器 功 能。2 0集 散 控 制 系 统 的 操 作 方 式 分 为 仪 表 盘 操 作 方 式 和 显 示 屏 操 作 方 式。2 1组 态 软 件 由 系 统 开 发 环 境 和 系 统 运 行 环 境 两 大 部 分 组 成 2 2集 散 控 制 系 统 对 人 机 交 互 系 统 的 要 求 是 实 时 性、易 操 作 性、灵 活 性、可 靠 性 和 安 全 性 等。2 3集 散 控 制 系 统 的 组 态 包 括 硬 件 组 态 和 软 件 组 态。2 4从 逻 辑 功 能 看,计 算 机 网 络 分 为 资 源 子 网 和 软 件 组 态。
7、2 5常 用 的 通 信 传 输 媒 体 有 双 绞 线、同 轴 电 缆 和 光 纤。2 6集 散 控 制 系 统 的 控 制 网 络 具 有 实 时 性 好、动 态 响 应 快、可 靠 性 高、适 应 恶 劣 的 工 业 现 场 环 境、开 放 系 统 互 连 和 互 操 作 性 特 点。2 7集 散 控 制 系 统 的 特 点:系 统 结 构 上 分 级 递 阶 控 制,控 制 上 分 散 控 制,信 息 管 理 上 信 息 管 理 与 集 成;系 统 各 组 成 部 分 之 间 自 适 和 协 调。总 体 而 言,D C S的 特 点(基 本 思 想)是 集 中 管 理,分 散 控 制,
8、其 体 系 特 征 是 层 次 化 2 8操 作 站 包 括 操 作 员 站 和 工 程 师 站。2 9按 从 低 到 高 的 层 次,D C S系 统 分 为 现 场 控 制 级、过 程 控 制 级、过 程 管 理 级、经 营 管 理 级。其 中 过 程 控 制 级 是 D C S的 基 础。3 0现 场 总 线 是 应 用 于 现 场 智 能 设 备 间 的 一 种 通 信 总 线,主 用 与 过 控 的 有 HART基 金 会 总 线、profibus PA 等,主 用 与 机 械 工 业 自 动 化 的 有 Device Net、Modbus、controlNet、CAN profib
9、usD P等。3 1控 制 管 理 级 主 要 有 服 务 器、操 作 站、工 程 师 站、管 理 和 外 部 设 备 组 成。3 2分 散 过 程 控 制 包 括 现 场 控 制 级 和 过 程 控 制 级,典 型 的 现 场 控 制 设 备 是 各 类 传 感 器 变 送 器 和 执 行 器、监 测 开 关。过 程 控 制 级 主 要 设 备:单(多)回 路 控 制 器、多 功 能 控 制 器、可 编 程 逻 辑 控 制 器 和 数 据 采 集 装 置。33 PK S是 霍 尼 威 尔 公 司 的,第 一 代 是 TDCS2000,P K S的 分 散 控 制 装 置 是 C200,和 C
10、300控 制 器 34 D C S的 工 程 师 站 用 于 完 成 D C S的 控 制 组 态、系 统 组 态、维 护 组 态 等 工 作。3 5 美 国 FOXboro公 司 的 第 三 代 D C S是 I/A S,和 时 利 的 是 MACS,A B B的 是 Industrial。3 6输 入 输 出 卡 件 是 分 散 过 程 控 制 装 置 的 控 制 器 与 模 拟 器 之 间 的 桥 梁,它 将 由 模 拟 登 记 表 输 入 的 模 拟 信 号 转 换 为 数 字 信 号 后 送 到 控 制 器,也 将 控 制 器 输 出 的 数 字 信 号 转 换 为 模 拟 信 号
11、后 送 到 现 场 的 模 拟 执 行 器 23 7在 DCS施 工 设 计 中,仪 表 回 路 图 用 于 控 制 算 法 组 态,DCS监 控 数 据 表 用 于,工 艺 流 程 图 用 于 操 作 监 视 画 面 组 态,而 DCS I/O表 用 于 设 备 组 态 三、简 述 题(每 小 题 6 分,共 3 0分)1、什 么 是 集 散 控 制 系 统,其 基 本 设 计 思 想 是 什 么?答:以 为 微 处 理 器 为 基 础 的 集 中 分 散 型 控 制 系 统,是 一 类 分 散 控 制、集 中 管 理 的 计 算 机 控 制 系 统。其 设 计 基 本 思 想 是 危 险
12、分 散、控 制 分 散 和 管 理 集 中。3、集 散 控 制 系 统 的 优 点 答:与 模 拟 电 动 仪 表 系 统 比 较,它 具 有 连 接 方 便、采 用 软 连 接 方 法 使 控 制 策 略 更 容 易 更 改 容 易、显 示 方 式 灵 活、显 示 内 容 多 样、数 据 存 储 量 大 等 优 点;与 计 算 机 集 中 控 制 比 较,它 具 有 操 作 监 督 方 便、危 险 分 散、功 能 分 散 等 优 点。4、分 散 过 程 控 制 装 置 的 功 能 及 特 点 答:是 集 散 控 制 系 统 与 成 产 过 程 的 接 口,简 称 过 程 界 面。主 要 特
13、点:独 立 性 和 可 靠 性 强、分 散 控 制,控 制 见 监 视 分 离、环 境 适 应 性 强、实 时 性 强 5、集 中 操 作 和 管 理 系 统 的 功 能 和 特 点 答:是 人 机 界 面,它 集 中 各 分 散 过 程 控 制 装 置 的 信 息,通 过 监 视 和 操 作,把 操 作 命 令 下 达 各 分 散 过 程 控 制 装 置。特 点:信 息 量 大、具 有 很 好 的 易 操 作 性、容 错 性 好,具 有 良 好 的 人 机 界 面。6、在 集 散 控 制 中,分 散 控 制 结 构 表 现 在 哪 些 方 面?答:功 能 的 分 散,组 织 人 事 分 散,
14、地 域 分 散,负 荷 的 分 散 7、整 体 式 分 散 过 程 控 制 装 置 的 特 点 答:操 作 和 控 制 功 能 合 一,以 回 路 控 制 器 的 形 式 为 主,比 如 单/多 回 路 控 制 器,可 编 程 控 制 器 等,常 用 于 中 小 规 模 的 应 用。8、分 离 式 分 散 过 程 控 制 装 置 的 特 点 答:分 离 式 分 散 过 程 控 制 装 置 通 常 由 多 回 路 控 制 器 和 多 回 路 操 作 器 组 成,二 者 是 分 离 的,操 作 一 般 通 过 操 作 站 的 显 示 屏 来 进 行。可 进 行 降 级 控 制 操 作,常 用 于
15、大 规 模 应 用。9、集 散 系 统 的 组 态 包 括 哪 些?答:集 散 系 统 的 组 态 包 括 系 统 组 态、画 面 组 态 和 控 制 组 态。系 统 组 态 完 成 组 成 系 统 的 各 设 备 间 的 连 接。画 面 组 态 完 成 操 作 站 的 各 种 画 面、画 面 间 连 接。3控 制 组 态 完 成 各 控 制 器、过 程 控 制 装 置 的 控 制 结 构 连 接、参 数 设 置 等 10、操 作 站 的 功 能 有 哪 些?答:操 作 站 的 基 本 功 能 主 要 表 现 为 显 示、操 作、报 警、组 态、系 统 维 护 和 报 告 生 成 等 六 个
16、方 面。11、现 场 控 制 站 有 哪 些 基 本 功 能?答:DCS现 场 控 制 站 的 基 本 功 能 包 括 反 馈 控 制、逻 辑 控 制、顺 序 控 制、批 量 控 制、数 据 采 集 与 处 理 和 数 据 通 信 等 功 能。12、计 算 机 控 制 系 统 输 入 输 出 通 道 各 有 什 么 作 用?答:输 入 通 道 的 作 用:将 被 控 对 象 的 各 种 测、控 变 量 按 要 求 的 方 式 送 入 计 算 机,以 便 运 算 和 处 理。被 控 对 象 所 提 供 的 信 息 是 纷 繁 复 杂 的,其 种 类、性 质 及 大 小 等 各 不 相 同,因 此
17、 需 要 通 过 某 种 装 置 将 生 产 过 程 中 的 各 种 被 测 变 量 转 换 成 计 算 机 能 够 接 受 的 信 号。输 出 通 道 的 作 用:将 计 算 机 运 算 处 理 后 的 各 种 数 字 控 制 信 号 变 换 成 适 合 于 对 生 产 过 程 或 装 置 进 行 控 制 的 信 号。四、设 计 分 析 题 1.以 下 为 一 标 准 的 DCS控 制 系 统 的 模 拟 量 数 据 处 理 过 程,请 对 其 数 据 处 理 过 程 进 行 详 细 的 分 析 说 明。模 拟 量 数 据 处 理 过 程 有 以 下 几 个 步 骤:1:采 样 过 程 用
18、周 期 为 Ts的 脉 冲 信 号 对 输 入 模 拟 信 号 y 进 行 采 样,得 到 时 间 离 散 的 模 拟 信 号 y*。(2 分)采 样 频 率 不 应 小 于 原 系 统 最 高 频 率 的 2 倍。(提 及 采 样 频 率 相 关 内 容+1分)2:保 持 过 程 采 用 保 持 器 使 离 散 信 号 y*(t)按 照 一 定 的 方 式 保 持 到 下 一 采 样 时 刻,得 到 保 持 信 号 y(t)。(2 分)保 持 器 有 零 阶、一 阶、三 角 保 持 器。(提 及 保 持 器 类 型+1分)3:模 数 转 换 过 程 将 保 持 信 号 y(t)进 行 量 化
19、,转 换 成 具 有 一 定 转 换 精 度 的 数 字 信 号 yD的 过 程。(2 分)常 用 转 换 方 法 有 双 积 分 法、电 压 逐 次 比 较 法 定。(提 及 相 关 内 容+1)4:运 算 过 程 数 字 信 号 yD按 一 定 控 制 规 律 进 行 运 算,输 出 相 应 的 数 字 信 号 皿。(2 分)5:采 样 和 保 持 过 程 对 运 算 得 到 的 数 字 进 行 采 样,得 到 离 散 输 出 信 号 u*,再 经 保 持 器 得 到 数 字 的 输 出 信 号 u(2 分)6:数 模 转 换 过 程 把 数 字 信 号 转 换 成 相 对 应 的 模 拟
20、 信 号。(1分)7:信 号 滤 波 过 程(1分)42.某 原 料 加 热 自 动 控 制 系 统 如 下 图 所 示,请 指 出 该 控 制 系 统 的 被 控 变 量 和 控 制 变 量。分 析 加 热 自 动 控 制 系 统 的 控 制 流 程,并 画 出 该 控 制 系 统 的 控 制 框 图。画 出 控 制 框 图:(5 分)分 析:1.温 度 传 感 器 测 量 通 过 热 交 换 器 后 的 原 料 出 口 温 度 T。2.温 度 测 量 值 T与 设 定 值 Rs比 较 后 得 到 误 差 值,Gc(s)通 过 对 该 误 差 值 进 行 PID运 算 后 得 到 比 例 开
21、 关 控 制 量 U 对 电 磁 阀 进 行 比 例 控 制,达 到 控 制 加 热 媒 介 输 入 流 量 的 目 的。(6 分)3:温 度 变 送 器 输 入 量 程 是 2 0 0-5 0 0 C,输 出 量 程 范 围 是 4 20m A,模 数 转 换 精 度 是 12位,计 算 温 度 是 350 时 模 数 转 换 的 输 出。M=20-4=16,N=12,q=M/2N=16/4096(4分)K1=(500-200)/(20-4)=300/16,K2=200 y=350(4分)yD=(y-K2)/(K1q)=2048(5分)模 数 转 换 输 出 2048表 示 成 二 进 制
22、数 是:1000 0000 0000(2分)试 题 库 一、填 空 1.年,世 界 上 第 一 套 集 散 控 制 系 统 由 公 司 首 先 向 市 场 推 出,其 型 号 是.51.1975、Honeywell,TDC20002.显 示、操 作、报 警、系 统 组 态、系 统 维 护、报 告 生 成 3.物 理 层、数 据 链 路 层、网 络 层、传 输 层、会 话 层、表 示 层、应 用 层 2.操 作 站 的 基 本 功 能 包 括、_、一 和“3.0SI参 考 模 型 的 七 层 分 别 是、_、_、_、_、o4.TDC3000系 统 中,一 条 LCN网 最 多 可 连 _ 个 模
23、 块,通 过 扩 大 器 可 连 _ 个 模 块。5.CS3000系 统 主 要 由、_和 等 部 分 组 成。6.MACS现 场 控 制 站 由、_、_、_、_等 部 分 组 成。4.40、645.操 作 站、现 场 控 制 站、工 程 师 站、通 信 总 线、通 信 网 关 6.控 制 机 笼、主 控 制 器、电 源 模 块、智 能 1/0模 块、端 子 模 块、通 信 网 络、控 制 机 柜 7.现 场 总 线 是 一 种 _、_ 和 的 底 层 控 制 网 络。8.典 型 的 现 场 总 线 有 _、_、_ 等。9.现 场 总 线 的 基 本 设 备 有 _、_、_ 和 等.7.数 字
24、 式、双 向 传 输、多 分 支 结 构、计 算 机 局 部 网 络 8.Profibus、CAN、FF9.现 场 总 线 变 送 器、温 度 变 送 器、电 流-现 场 总 线 转 换 器、现 场 总 线-电 流 变 换 器 10.PROFIBUS现 场 总 线 的 组 态 软 件 是。11.计 算 机 控 制 系 统 由 和 _两 大 部 分 组 成。12.计 算 机 控 制 系 统 按 参 与 控 制 的 计 算 机 不 同,可 分 为 _、_ 和 _10.STEP711.工 业 控 制 机 生 产 过 程 12.工 业 控 制 机 控 制 系 统、PLC控 制、单 片 机 控 制 13
25、.集 散 控 制 系 统 是 一、_、_ 和 _、相 结 合 的 产 物。14.计 算 机 网 络 的 拓 扑 结 构 主 要 有 一、_、_、_和 _。15.JX-300X集 散 控 制 系 统 控 制 站 卡 件 有 _、_ 和 _。16.JX-300X DCS的 基 本 组 态 软 件 是 实 时 监 控 软 件 是 17.现 场 控 制 站 的 基 本 功 能 包 括 _、_、_、_、和。18.TPS集 散 控 制 系 统 的 网 络 类 型 主 要 有、和。19.TDC3000集 散 控 制 系 统 的 万 能 控 制 网 UCN上 挂 接 着、_、等。20.CS3000集 散 控
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