集散控制系统试题库

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填空1.1975年,世界上第一套集散控制系统由Honeywell公司首先向市场推出,其型号是TDC2000。2. 操作站的基本功能包括显示、操作、报警、系统组态、系统维护和报告生成。

3. OSI参考模型的七层分别是物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层。

4.TDC3000系统中,一条LCN网最多可连40个模块,通过扩大器可连645个模块。

5. CS3000系统主要由操作站、现场控制站、工程师站、通信总线和通信网关等部分组成。

6.MACS现场控制站由控制机笼、主控制器、电源模块、智能I/O模块、端子模块、通信网络、控制机柜等部分组成。

7. 现场总线是一种数字式、双向传输、多分支结构和计算机局部网络的底层控制网络。

8. 典型的现场总线有Profibus、CAN、FF等。

9. 现场总线的基本设备有现场总线变送器、温度变送器、电流-现场总线转换器和现场总线-电流变换器等。10. PROFIBUS现场总线的组态软件是STEP711。11. 计算机控制系统由工业控制机和生成过程两大部分组成。12. 计算机控制系统按参与控制的计算机不同,可分为工业控制机控制系统、PLC控制和单片机控制。13. 集散控制系统是计算机技术、控制技术、显示技术和通信技术相结合的产物。14. 计算机网络的拓扑结构主要有总线型、星型、环型、树型和网状型。

15. JX-300X集散控制系统控制站卡件有主控制卡、数据转发卡和I/O卡。16. JX-300X DCS 的基本组态软件是sckey,实时监控软件是Advantrol/Advantrol-Pro17. 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。18. TPS集散控制系统的网络类型主要有工厂信息网路PIN、TPS过程控制网络TPN和万能控制网络UCN。19. TDC3000集散控制系统的万能控制网UCN上挂接着过程管理站PM、先进过程管理站APM、万能控制网络UCN等。20. CS3000集散控制系统的FCS有标准型、扩展型和紧凑型三种。21. MACS通信网络主要分系统网络SNET、监控网络MNET和企业管理网ENET层次。22. 计算机控制系统按其结构不同可分为集中结构和分散结构两大类。23. 集散控制系统由工业控制机、通信网络和现场检测控制设备三大部分组成。24. 常用的通信介质主要有双绞线、同轴电缆和光纤。25. 集散控制系统又称为分散控制系统英文简称DCS,现场总线控制系统简称为FCS。26. 集散控制系统的设计思想为集中管理、分散控制。27. JX-300X DCS的通信网络主要有SBUS总线、过程控制网SC netII和信息管理网EYHERNET三个层次。

28.TDC3000系统的三种通信网络主要是局部控制网LCN、万能控制网UCN和数据高速通道DHW。29. TPS集散控制系统中,一个HPMM最多能安装40块IOP和40块后备IOP。30. CS3000系统RIO标准型FCS中,一个FCU最多连1031个节点。31. MACS系统主要由网络、工程师站、操作员站、高级计算站、管理网网关、系统服务器、现场控制站、通信控制站等部分组成。31.集散控制系统的设计一般分为方案论证、方案设计、工程设计和系统文件设计四个

部分。32. TDC3000系统早期技术比较成熟的现场控制站是多功能控制站MC。33.冗余的两种方式是工作冗余、后备冗余。34.写出五种常用的数字滤波算法程序判断法、中位值法、算术平均滤波法、加权平均滤波法和一阶惯性滤波法。35.从生产角度,集散控制系统大致分为过程控制级、控制管理级、生产管理级和经营管理级。36.集散控制系统的验收分工厂验收和现场验收两个阶段。

问答题(一). 简述DCS的操作员站、工程师站、监控计算机站的主要功能?操作站的主要功能为过程显示和控制、系统生成与诊断、现场数据的采集和恢复显示等。工程师站的主要功能:控制系统组态的修改、控制参数的调试监控计算机的主要功能:在车间管理级与过程优化级之间起到信息传递的作用,同时可对信息进行优化计算,为系统决策提供参考。(二). 简述组态设计的基本步骤。(1)组态软件的安装按照要求正确安装组态软件,并将外围设备的驱动程序、通信协议等安装就绪。(2)工程项目系统分析首先要了解控制系统的构成和工艺流程,弄清被控对象的特征,明确技术要求,然后再进行工程的整体规划,包括系统应实现哪些功能、需要怎样的用户界面窗口和哪些动态数据显示、数据库中如何定义及定义哪些数据变量等。(3)设计用户操作菜单为便于控制和监视系统的运行,通常应根据实际需要建立用户自己的菜单以方便操作,例如设立一按钮来控制电动机的起/停。(4)画面设计与编辑画面设计分为画面建立、画面编辑和动画编辑与链接几个步骤。画面由用户根据实际工艺流程编辑制作,然后需要将画面与已定义的变量关联起来,以便使画面上的内容随生产过程的运行而实时变化。(5)编写程序进行调试程序由用户编写好之后需进行调试,调试前一般要借助于一些模拟手段进行初调,检查工艺流程、动态数据、动画效果等是否正确。(6)综合调试对系统进行全面的调试后,经验收方可投入试运行,在运行过程中及时完善系统的设计。(三). 什么是PROFIBUS总线?PROFIBUS总线有什么特点?PROFIBUS是一种国际性的开放式现场总线标准,是唯一的全集成H1(过程)和H2(工厂自动化)现场总线解决方案[12],它不依赖于产品制造商,不同厂商生产的设备无须对其接口进行特别调整就可通信,因此它广泛应用于制造加工、楼宇和过程自动化等自动控制领域。PROFIBUS现场总线系统的技术特点:①容易安装,节省成本。②集中组态,建立系统简单。③提高可靠性,工厂生产更安全、有效。④减少维护,节省成本。⑤符合国际标准,工厂投资安全。(四). DCS的层次结构一般分为几层,并说明每层的功能?集散控制系统分为四个层次,每个层次由多个计算机组成,分别行使不同的功能,自下而上分别是:现场控制级、过程控制级、过程管理级和经营管理级。与这四层结构相对应的四层局部网络分别是现场网络、控制网络、监控网络和管理网络。现场控制级的功能:一是完成过程数据采集与处理。二是直接输出操

作命令、实现分散控制。三是完成与上级设备的数据通信,实现网络数据库共享。四是完成对现场控制级智能设备的监测、诊断和组态等。过程控制级功能:一是采集过程数据,进行数据转换与处理;二是对生产过程进行监测和控制,输出控制信号,实现反馈控制、逻辑控制、顺序控制和批量控制功能;三是现场设备及 I/O 卡件的自诊断;四是与过程操作管理级进行数据通信。过程管理级功能:一是监视和控制生产过程;二是控制方式的无扰动切换,修改设定值,调整控制信号,操控现场设备,以实现对生产过程的干预;三是打印各种报表,复制屏幕上的画面和曲线等。(五). 简述现场控制站的基本功能。现场控制站是多功能型的,其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(六). 典型的现场总线有哪些?各有什么特点?(至少写3种)PROFIBUS现场总线系统的技术特点:①容易安装,节省成本。②集中组态,建立系统简单。③提高可靠性,工厂生产更安全、有效。④减少维护,节省成本。⑤符合国际标准,工厂投资安全。基金会现场总线是一种全数字式的串行双向通信系统,它可以将现场仪表、阀门定位器等智能设备连接在一起,其自身可向整个网络提供应用程序。它以 ISO/OSI 参考模型为基础,采用物理层、数据链路层和应用层为 FF 通信模型的相应层次,并在应用层上增加用户层。ControlNet 现场总线采用并行时间域多路存取 CTDMA (Concurrent Time Domain Multiple Access) 技术,它不采用主从式通信,而采用广播或一点到多点的通信方式,使多个节点可精确同步获得发送方数据。(七). 计算机控制系统与常规仪表控制系统的主要异同点是什么?计算机控制系统的控制器由计算机来实现,是模拟、数字混合系统。(八). 概述DCS 的产生过程,并分析其设计思想。早期计算机参与到控制中,采用的集中式结构,即由一个计算机完成所有的控制功能和对所有设备的控制,但这种集中式计算机控制系统危险集中、控制集中,且对中央节点的可靠性要求很高,因此逐渐被淘汰,后来随着通信网络技术的发展,出现了分散控制系统,由多个计算机分别完成多个控制功能和对多个生产设备的控制,其特点是集中操作、集中显示,分散控制、分散危险。(九). 什么是现场总线?与集散控制系统比较有哪些优点?现场总线是连接智能现场设备和自动化系统的数字式、双向传输、多分支结构的计算机局域网络,其网络节点是以微处理器为基础的、具有检测、控制、通信能力的智能式仪表或控制设备。现场总线的优点(1)节省硬件数量与投资:由于现场总线系统中分散在设备前端的智能设备能直接实现多种测量、控制、报警和计算功能,因而可减少变送器的数量,不再需要单独的控制器、计算单元等,也不再需要DCS的信号调理、转换、隔离技术等功能单元及其复杂接线,还可以用工业PC机作为操作站,从而节省了大笔硬件投资。随着控制设备的减少,控制室的占地面积还可随之减少。 (2)节省安装费用:现

场总线系统的接线十分简单,一对双绞线或一条电缆可挂接多个设备,因而电缆、接线端子、槽盒、桥架的用量大大减少,连线设计与接头校对的工作量也大大减少。当需要增加现场控制设备时,无需增设新的电缆,可就近连接在原有的电缆上,既节省了投资,也减少了设计、安装的工作量.(3)节省维护开销:由于现场控制设备具有自诊断与简单故障处理的能力,并通过数字通信将相关的诊断维护信息送往控制室,用户可以查询所有设备的运行,诊断维护信息,以便早期分析故障原因并快速排除。缩短了维护停工时间,同时由于系统结构简化,连线简单而减少了维护工作量.(4)用户具有高度的系统集成主动权用户可以自由选择不同厂商所提供的设备来实现系统集成。突破了选择某一品牌产品的种种限制,不会为系统集成中不兼容的协议和接口而一筹莫展,使系统集成过程中的主动权完全掌握在用户手中。(5)提高了系统的准确性与可靠性:现场总线设备的智能化、数字化,从根本上提高了仪表的测量与控制的准确度,减少了传送误差。同时,由于系统的结构简化,设备与连线减少,现场仪表内部功能加强,减少了信号的往返传输,提高了系统工作的可靠性。此外,由于设备标准化和功能模块化,因此还具有系统设计简单、构建灵活等优点。现场总线控制系统具有信号传输全数字化、控制功能分散化、现场设备具有互操作性、通信网络全互连式、技术和标准全开放式等特点。(十).简述NCF组态的主要内容。NCF即网络组态文件,Network Configuration File,主要内容包括:1、单元名称;2、区域名称; 3、LCN网络节点地址和类型;4、操作台名称;5、系统宽域值;6、HM卷组态信息。(十一).简述TPS系统中半点和全点地区别。全点包含了全部建点地内容,如点描述,报警功能和控制模式,操作员需要监视和控制的点都要建立为全点。半点和全点的区别有3点:1、不包含报警信息;2、没有控制模式; 3、没有PV源选择。(十二).请你列出5种TPS系统中常用的IOP卡件类型及名称。(1)HLAI高电平模拟量输入卡(2)LLAI 低电平模拟量输入卡 AO 模拟量输出卡(3开关量输入卡DO开关量输出卡(4)PI 脉冲量输入卡 LLMUX 多路低电平模拟量输入卡(5)STI 智能变送器接口卡SDI串行设备接口卡(6)SI串行信号接口卡DISOE SOE开关量输入卡(一)现场控制站可靠性和可维护性①元器件选用:采用低额定值的原则,即将功率额定值与使用温度的额定值分别控制在其标准额定值的50%和75%以内。另为尽量选用CMOS电路与专用集成电路,能显著的降低功耗与减少外引线,大大提高可靠性。②元器件筛选:除了进行一般静态与动态技术指标的测试外,需进行高温老化与高低温冲击试验以剔除早期失效的器件。③接插件和各种形状采用双触点结构,并对其表面进行镍打底镀金处理。

④安装工艺:采用多层印制电路板高密度表面安装技术,以减少外引线数目和长度,减少印制电路板面积和提高干扰性能。⑤改善模板运行环境,机柜设计成防震、防电磁干扰、防光、

防潮的形式,特别是对机柜内部设备进行整体上的热设计,采用散热、恒温、加热等不同手段使柜内各种电子设备运行在适宜的温度之中.⑥冗余技术在系统中各关键环节采用了并联的冗余单元,有采用在线并联工作方式的也有采用离线热备份工作方式的,当模板故障时,备份件可立即接替全部工作,使系统工作并不中断,即热切换。(二)、一般的现场控制站:可编程控制器、单片机组成的小型控制采集装置、STD或工业PC等小型工控机、智能仪表

控制、交流变频调速器(三)、现场控制采取冗余措施的有:①电源:采取1:1冗余方式,以在线并联方式工作,保证切换干扰最小。②主机:在要求特别高可靠性的系统中,一般采用1:1冗余离线热备份工作方式,由一个主从控制电路协调双机的运行,实现状态互检和数据同步,当一方出故障,该电路自动隔离故障一方,两站内I/O总线及该站与通信网络的控制权交给原备份一方。③网络接口:采取1:1冗余结构有的系统在主机内还采用两块为冗余的网卡。④I/O通道的冗余N:1后备方式:有一块坏,有N:1切换装置将坏板隔离,并将备份板插入取代之(1:1、3:1、7:1、11:1)“三取二”表达方式:如SI中,将输入的现场信号接到三对输入端上,由CPU取两个以上相同的值为真值。“两两对比”表达方式:输入点设置为双输入通道,例对每一路模拟量输入信号可通过两路A/O转换通道取得两个输入值,由CPU比较这两个值,若其差值小于预定的误差限,则认为输入值正确,否则认为有故障切换到备份机工作。(四)计算机控制工业生产过程有哪些种类型?答:计算

机控制工业生产过程一般有五种类型: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。(五).计算机控制系统的硬件一般有哪几大主要

组成部分?各部分是怎样互相联系的?其中过程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、过程输入输出设备。两个过程通道,一个是输入通道,另一个为输出过程通道。输入过程通道包括: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。输出过程通道包括: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。(六).写出下列缩略词的中、英文名称。SCC DDC DCS CIMS FCS答:SCC:Supervisory Computer Control 计算机监督控制 DDC:Direct Digital Control 直接数字控制 DCS:Distributed Control System 集散控制系统 CIMS:Computer Integrated Manufactured System 计算机集成制造系统 FCS:Fieldbus Control System 现场总线控制系统 CIPS:Computer Integrated Process System 计算机集成过程系统(七).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。(八).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过程控制单元、数据采集器、CRT显示操作站、管理计算机以及高速数据通路五部分组成。过程控制单元:实现对DCS的一个或多个回路的较复杂闭环控制。数据采集器:针对生产过程中非控制变量而言,实现数据采集、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与外界联系的人机接口,具有显示控制过程中各种信息、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:它将过程控制单元、操作站、管理计算机等设备连接成一个完整的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,一般设置成冗余结构。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。集散控制系统常用总线网和环形总线网络。(九)、TDC3000的LCN系统由哪几部分构成?简述各部分的作用。答:TDC3000的UCN系统包括:通用控制网络UCN、逻辑控制站LM、过程管理机PM、先进过程管理机APM。通用控制网络是以MAP为基础的双冗余实时控制网络,采用令牌总线通讯方式,传输速率为5Mbit/s,支持32个冗余设备,应用层采用RS511标准。UCN网是作为直接与过程相连接的数据采集和控制设备的通信通道。逻辑控制站LM是用于逻辑控制的现场控制站。它具有PLC控制的特点,同时LM在UCN网络上可方便地与系统中各模件进行通信,使DCS与PLC更有机地结合,并能使其数据集中显示、操作和管理。过程管理站PM集多功能控制器和过程接口单元两者功能于一体,并在速度、容量和功能方面有更大改进和提高。先进过程管理站APM是过程管理站(PM)的发展,它为用户提供一个可靠的输入/输出及控制技术,除了具有PM的相同功能外,APM还可以提供更密集的连续控制和离散控制以及某一装置的子系统信息。(十)、评价集散型控制系统的准则是什么?答:DCS运行不受故障影响;DCS不易发生故障;能够迅速排除故障;DCS的性能价格比较高。(十一)、在集散型控制系统选型时,主要需要考虑哪些性能指标?答:DCS 选型时,需要考虑的性能指标有:可靠性:即系统能否长期稳定运行;实用性:控制系统的各方面技术指标能否全面满足生产控制的要求;系统软件:包括组态软件及监控软件是否齐全、完善、可靠和方便,用户是否自己完成组态、现场调试及运行后是否便于维护;价格:系统价格是否合理、用户是否可以接受;可操作性:控制系统的人机界面是否便于操作人员的操作,画面是否直观,系统是否是中文报表等;维修性:故障诊断功能是否完善,故障指示是否明确,硬件维修是否方便,用户是否自行完成维修,模板是否可带电拔插而不影响系统正常运行;备品备件供应是否充足、价格是否合理;是否能及时得到厂家技术人员的帮助;培训的力度如何、方便程度如何、费用高低、能否实际上机操作等。(十二)、集散型控制系

统的设计包括哪些阶段?答:集散控制系统的设计包括以下几个阶段:总体设计:是DCS

设计的初期阶段。初步设计:介于总体设计与详细设计之间的设计,其基本任务是在总体设计的基础上,为DCS的每一个子系统提出控制方案。详细设计:是初步设计在DCS上的具体实现。(十三)、集散型控制系统的调试一般包括哪些内容?答:DCS的调试分一般分成三个部分内容:工厂调试、用户现场离线调试和在线调试。(十四)、现场总线系统(FCS)与传统的集散型控制系统(DCS)相比较,有哪些特点?答:1 数字式通信方式取代设备级的模拟量(如4~20mA,0~5V等信号)和开关量信号。2.在车间级与设备级通信的数字化网络。3.现场总线是工厂自动化过程中现场级通信的一次数字化革命。4.现场总线使自控系统与设备加入工厂信息网络,成为企业信息网络底层,使企业信息沟通的覆盖范围一直延伸到生产现场。5.在CIMS系统中,现场总线是工厂计算机网络到现场级设备的延伸,是支撑现场级与车间级信息集成的技术基础。(十五)、现场设备有哪些部分组成?它们的各自作用是什么?答:现场设备或现场仪表是指变送器、执行器、服务器和网桥、辅助设备以及监控设备等。这些设备可通过双绞线、同轴电缆、光缆和电源线等传输线进行互联。(1)变送器常用的变送器有温度、压力、流量、物位和分析五大类,它既有检测、变换和补偿功能,又有PID控制和运算功能。(2)执行器常用的执行器有电动和气动两大类。执行器的基本功能是控制信号的驱动和执行,还内含调节阀输出特性补偿、PID控制和运算功能,另外有阀门特性自动校验和自诊断功能。(3)服务器和网桥服务器下接H1和H2,上接局域网LAN(Local Area Network);网桥上接H2,下接H1。(4)辅助设备辅助设备有H1/气压转换器、H1/电流转换器、电流/H1转换器、安全栅、总线电源、便携式编程器等。(5)监控设备监控设备主要有工程师站、操作员站和计算机站,工程师站提供现场总线控制系统组态,操作员站实现工艺操作与监视,计算机站用于优化控制和建模。(十六). 与常规模拟仪表相比,集散控制系统具有哪些优点?集散控制系统(DCS)是以微处理器为基础的分散性综合控制系统,是计算机、通信、CRT显示和控制技术发展起来的产物。常规模拟调节仪表组成的过程控制系统存在有许多局限性,例如:难以实现复杂的高级控制规律和参数的集中显示操作、难以实现多变量相关对象的控制。随着生产规模的扩大和工艺过程的复杂,相应的仪表屏增大,给操作人员的监视记录带来极大的不便。而直接数字控制系统DDC虽然用一台计算机可以控制几十个甚至几百个回路,但会导致危险集中,降低了系统的安全运行性。集散控制系统吸收了模拟仪表和计算机集中控制的优点,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以及分层、分级和合作自治的结构形式,因此,集散控制系统不仅具有极高的可靠性、多功能性。而且人机联系便利,能够完成各类数据的采

集与处理,实现各种复杂的高级控制。(十七). 过程接口单元分为几类?各适用于什么场合?过程接口单元PIU根据接收信息的电平高低和本质安全要求的不同,分3类:(1)高电平接口单元(HL-PIU):主要用于采集现场的4-20mA或1-5V的高电平信号。也具有数字输入/输出能力。扫描速率400点/秒,因而适合于要求扫描速率高的场合和需要DDC控制的系统。对于要求本质安全防爆的系统应在现场仪表和PIU之间增加安保器、安全栅,防止高能量窜入危险现场。(2)低电平接口单元(LL-PIU):主要用于采集热电偶、热电阻等mv级信号。只接收模拟和数字输入。mv级低电平经程控放大、A/D转换、零偏校正、增益最佳化和报警限测试对热电偶信号进行冷端补偿和断偶检查。扫描速率160点/秒。(3)低能量过程接口单元(LE-PIU):只要用于本质安全防爆系统,为远程多路传输的高电平或低电平模拟输入提供终端和数据处理。仅具有模拟和数字输入功能。现场传感器安装在远离PIU的金属多路切换箱中,并设置有齐纳安保器,狗成本安系统。扫描速率16点/秒(十八). 增强型操作站(EOS)是有哪几部分构成的?其功能是什么?增强型操作站:由硬件和硬件两部分组成。硬件包括CRT监视器、键盘、软盘驱动器和电子组件箱四部分组成。软件主要由系统程序和数据磁盘组成。为了操作的安全可靠,一般由2-3台EOS组成一个操作中心。增强型操作站是TDC-3000BASIC系统中最重要、最常用的人机接口,通过它对整个生产过程实现监视和管理。它的主要功能是对测点数据进行显示、报警和打印;对高速数据通道(HW)设备进行组态和加载;对SOPL程序的生成和加载以及对系统的诊断和报告。增强型操作站可以支持63台设备,由1500点细目显示、99页用户流程画面、100点趋势记录、20个报表、150个程序运算功能和32个批量过程管理。(十九)、集散控制系统选择的一般原则应考虑哪些方面?集散系统的选择一般考虑以下原则:(1)系统功能与生产过程要求(2)先进性与成熟性兼顾(3)系统生命周期与技术更新的权衡(4)一次投资及多次投资的综合考虑(5)系统的性能与技术管理水平的匹配

系统应用(一). JX-300X系统运行时,有一参数显示异常,可能的原因是什么,如何排除?可能的原因有以下几种:I/O卡件有故障;现场检测变送器出现故障或接线松动;组态错误;可逐一排除。(二). CS3000系统中控制站卡件的命名规则是什么?FIO卡件地址命名规则为:%Znnusmm其中,nn——Node(节点号:01~10); u——Slot(插槽号:1~8);s——Segment (段号:1~4),除现场总线卡件外均为1;mm——Terminal(通道号:01~64)。RIO卡件地址命名规则:%Znnusmm其中,nn——Node(节点号:01~08);u——Unit(单元号:1~5);s——Slot(插槽号:1~4);mm——Terminal(通道号:01~32)(三). CS3000系统中,如何进入系统测试功能?进入测试方法为点击“开始\所有程序\YOKOGAWA CENTUM\SYSTEM VIEW\

选择要测试FCS\FCS\TEST FUNCTION,等待系统自动完成测试窗口显示、连接文件和下载。进入测试后,就可以模拟现场进行调试。(四). CS3000系统中,如何完成一个简单PID控制回路的组态?单回路PID仪表的建立步骤:①点击类型选择按钮,选择路径RegulatoryControlBloc\Controllers\PID。②输入工位名称,点击此功能块,单击右键进入属性,填写相关属性内容(如工位名称、工位注释、仪表高低量程、工程单位、输入信号是否转换、累积时间单位、工位级别等)。③输入通道及连接。点击类型选择按钮,选择路径Link Block\PIO,输入通道地址,然后进行连接。点击连线工具按钮,先单击PIO边框上“*”点,再双击PID边框上“*”点,然后存盘(五) .TPS系统软件组态的一般步骤是什么?NCF组态&HM初始化-启动LCN节点-UCN网络节点组态-HPMBOX点组态-过程点组态-历史组组态-流程图画面组态-自由格式报表组态-自定义键组态-区域数据库组态(六). TPS 系统中如何设定NIM地址?LCN网络上的地址设定,在K4LCN板上,遵守LCN网络地址的设定规则;UCN网络上的地址设定,在MODEM板上,地址设定规则与HPMM相同,即JUMPER OFF 有效、JUMPER OFF的数目为奇数、主备地址相同且为奇数、NIM地址必须低于UCN上的其它节点。UCN网络上可挂接32对冗余的装置,通常将1~8号地址分配给NIM,9~64号地址分配给其他装置。(七). TPS系统中怎样区分HM上的用户卷和HoneyWell卷?HM上的Honeywell卷和目录名以&或!开头。(八).根据下面的配置要求,画出TPS系统的结构图。TPN(LCN)网,UCN网,PCN(PIN)网, HM,冗余的NIM,SM,NT服务器(1), GUS, HPM,NT工作站,1个APP。

集散控制系统期末考试试题库及答案解析(1)

集散控制系统期末考试试题库及答案解析 一、填空 4. TDC3000系统中,一条LCN网最多可连40 个模块,通过扩大器可连64 个模块。 5. CS3000系统主要由操作站、现场控制站、工程师站、通信总线、通信网关等部分组成。 7.现场总线是一种数字式、双向传输、多分支结构、计算机局部网络的底层控制网络。 9.现场总线的基本设备有现场总线变送器、温度变送器、电流-现场总线转换器、现场总线-电流变换器等。 10. PROFIBUS现场总线的组态软件是STEP7。 11.计算机控制系统由:工业控制机生产过程组成。 12.计算机控制系统按参与控制的计算机不同,可分为工业控制机控制系统、PLC控制、单片机控制 20. CS3000集散控制系统的FCS有标准型、扩展型、紧凑型三种。 22.计算机控制系统按其结构不同可分为集中结构、分散结构大类。 23.集散控制系统由:工业控制机、通信网络、现场检测控制设备大部分组成。 25.集散控制系统又称为分散控制系统,英文简称DCS ,现场总线控制系统简称为FCS 。

二、名词解释 数据采集系统:计算机只承担数据的采集和处理,而不直接参与控制。 直接数字控制系统:计算机既采集数据,又对数据进行处理,并按照一定的控制规律进行运算,其结果经输出通道作用到控制对象,使被控变量符合要求。 现场总线控制系统:利用现场总线将分布在工业现场的各种智能设备和I/O单元方便的连接在一起构成的系统。 实时控制:计算机在规定的时间内完成数据的采集、、计算和输出。 传输速率:单位时间内通信系统所传输的信息量,一般以每秒种能够传输的比特数来表示,其单位是bps。 计算机控制系统:利用计算机来实现工艺过程自动控制的系统。 集散控制系统:是一种操作显示集中、控制功能分散、采用分级分层结构形式、局部网络通信的计算机综合控制系统。 现场总线:连接智能现场设备和自动化系统的数字式、双向传输、多分支结构的通信网络。组态:利用软件工具将计算机的软硬件及各种资源进行配置,使其按预定的功能实现特定的目的。 串行传输:把数据逐位依次在信道上进行传输的方式。 通信协议:通信双方共同遵守的规则,包括语法、语义、时序。 监督计算机控制系统:简称SCC系统,是一种两级微型计算机控制系统,其中DDC级计算机完成生产过程的直接数字控制。 分级控制系统:由多台计算机完成不同的控制功能和对多个设备的控制,其特点是控制分散、危险分散。 模拟通信:通信系统中所传输的是模拟信号,通常采用0-10m A DC或4-20m A DC电流信号传输信息。 数字通信:通信系统中所传输的是数字信号。 并行传输:把数据多位同时在信道上进行传输的方式。 开放系统互连参考模型:信息处理领域内最重要的标准之一,是一种框架模型,它将开发系统的通信功能分为七层,描述了各层的意义及各层的命名和功能。 六、问答题 1.操作站的主要功能:为过程显示和控制、系统生成与诊断、现场数据的采集和恢复显示等。工程师站的主要功能:控制系统组态的修改、控制参数的调试 监控计算机的主要功能:在车间管理级与过程优化级之间起到信息传递的作用,同时可对信息进行优化计算,为系统决策提供参考。 2.组态设计的一般步骤如下: (1)组态软件的安装按照要求正确安装组态软件,并将外围设备的驱动程序、通信协议等安装就绪。 (2)工程项目系统分析首先要了解控制系统的构成和工艺流程,弄清被控对象的特征,明确技术要求,然后再进行工程的整体规划,包括系统应实现哪些功能、需要怎样的用户界面窗口和哪些动态数据显示、数据库中如何定义及定义哪些数据变量等。

集散控制系统试卷及答案(2012)

昆明理工大学试卷()B5-1 考试科目:集散控制系统考试日期:命题教师: 学院:信自专业班级:自动化07、测控07 学生姓名:学号: 任课教师:课序号:考试座位号: 一、填空题(共32 分,每空1分) 1、DCS 设计思想是分散________、集中________,设计原则是分而 ________、综合________。 2、一个典型的DCS应该包括四大部分组成:至少一台___________站,至少一台___________站,一台___________站(也可以兼做)和一条通信系统。 3、在DCS操作站的画面体系中有___________、____________及______________这三种类型的显示画面。 4、DCS 控制层软件的基本功能可以概括为__________________、____________、____________、及I/O 数据的输出。 5、现场总线是自动化领域的通信、网络技术, 也被称之为工厂的____________。 6、集散控制系统是___________、___________、___________、___________技术(简称四C技术)发展的产物。

B5-2 7、发送装置和接收装置之间的信息传输通路称为___________,它包括 ___________和有关的中间设备。 8、DCS中报警优先级由高到底依次是:___________、___________、___________、___________和___________。 9、集散控制系统中,各种在组态中定义的回路控制算法、顺序控制算法、计算功能均在____________中实现。 10请列出主要DCS 生产厂家及产品①厂家:____________产品:____________ ②厂家:____________产品:____________③厂家:____________产 品:____________。 二、名词解释(12分,每题3分) 1、实时 2、在线 3、集散控制系统

过程控制系统复习题

过程控制系统复习题 一.选择题(每题2分,共10题,共20分) 1.过程控制系统由几大部分组成,它们是:( C ) A.传感器、变送器、执行器 B.控制器、检测装置、执行机构、调节阀门 C. 控制器、检测装置、执行器、被控对象 D. 控制器、检测装置、执行器 2. 在简单控制系统中,接受偏差信号的环节是( B )。 A .变送器 B. 控制器, C. 控制阀 D. 被控对象 3. 串级控制系统主、副对象的时间常数之比,T01/T02=( )为好,主、副回路恰能发挥其优越性,确保系统高质量的运行。 A. 3~10 B. 2~8 C. 1~4 D. 1~2 4. 过渡过程品质指标中,余差表示( )。 A.新稳态值与给定值之差 B.测量值与给定值之差 C.调节参数与被调参数之差 D.超调量与给定值之差 5.PID调节器变为纯比例作用,则( )。 A. 积分时间置∞、微分时间置∞ B. 积分时间置0、微分时间置∞ C. 积分时间置∞,微分时间置0 D. 积分时间置0,微分时间置0 6.( )在阀芯行程比较小时,流量就比较大,随着行程的增加,流量很快地达到最大。 A. 快开流量特性 B. 线性流量特性 C. 抛物线流量特性 D. 等百分比流量特性 7.闭环控制系统是根据( )信号进行控制的。 A.被控量 B.偏差 C.扰动 D.给定值 8.衡量控制准确性的质量指标是( )。 A.衰减比 B.过渡过程时间 C.最大偏差 D.余差 9.对象特性的实验测取常用的方法是( )。

A.阶跃响应曲线法 B.频率特性法 C.比例积分法D.最小二乘法 10.用于迅速启闭的切断阀或两位式调节阀应选择( )的调节阀。 A.快开特性B.等百分比特性C.线性 D.抛物线特性 11.调节具有腐蚀性流体,可选用( )阀。 A.单座阀 B.双座阀 C.蝶阀D.隔膜阀 12.调节阀接受调节器发出的控制信号,把( )控制在所要求的围,从而达到生产过程的自动控制。 A. 操纵变量 B.被控变量 C. 扰动量 D. 偏差 13.串级调节系统主调节输出信号送给( )。 A.调节阀B.副调节器 C. 变送器 D. 主对象 14.在阶跃扰动作用下,过程控制系统的过渡过程出现的形式如下,( )是一种稳定控制系统 A.发散振荡过程 B.等幅振荡过程 C.衰减振荡过程 D.非振荡发散过程 15. 串级控制系统参数整定步骤应为( )。 A. 先主环,后副环 B.先副环后主环 C.只整定副环 D.没有先后顺序 16. 引起被调参数偏离给定值的各种因素称( )。 A.调节 B.扰动 C.反馈 D.给定 17.依据所测物理量的不同, 控制系统可分为( )。 A.压力控制系统、物位控制系统、流量控制系统、温度控制系统等 B.指示型、记录型、讯号型、远传指示型、累积型等 C.离散型和连续型 D.以上都不对 18.在简单的控制系统中,扰动主要针对( )环节。 A.测量变送 B.控制器 C.控制阀 D.被控对象 19.经验凑试法的关键是“看曲线,调参数”。在整定中,观察到曲线最大偏差大且趋于非周

《过程控制系统》复习题

《过程控制系统》复习题 一、填空题 1.随着控制通道的增益K 0的增加,控制作用 ,克服干扰的能力 , 系统的余差 ,最大偏差 。 2.从理论上讲,干扰通道存在纯滞后, 系统的控制质量。 3.建立过程对象模型的方法有 和 。 4.控制系统对检测变送环节的基本要求是 、 和 。 5. 控制阀的选择包括 、 、 和 。 6.防积分饱和的措施有 、 和 。 7.如果对象扰动通道增益f K 增加,扰动作用 ,系统的余差 , 最大偏差 。 8.在离心泵的控制方案中,机械效率最差的是 。 9.DDZ-Ⅱ型仪表由220V 交流电压单独供电,DDZ-Ⅲ型仪表由 统一供电。 10.对PID 调节器而言,当积分时间I T →∞,微分时间0D T =时,调节器呈 调节特 性。 11.在相同的条件下,用同一仪表对某一工艺参数进行正反行程的测量,相同的被测量值得 到的正反行程测量值的最大差值称为 。 12.由于系统中物料或者能量的传递需要克服一定的阻力而产生的滞后被称为___________。 13.在被控对象的输入中,_______________应该比干扰变量对被控变量的影响更大。 14.按照给定值对控制系统进行分类,如果给定值按事先设定好的程序变化,则控制系统为_______________。 15.当系统的最大超调量与最大偏差相等时,系统的余差值等于___________。 16.确定调节阀气开气关型式主要应考虑________________。 17.常用的抗积分饱和措施有限幅法和____________。 18与反馈控制能够克服所有干扰不同,前馈控制能够克服_________种干扰。 二、 单选题 1. 下列( )不是测量仪表的技术性能指标。

集散控制系统复习题

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分散过程控制装置、操作管理装置和通信系统组成。3. 分级递阶控制系统结构分为多层结构、多级结构和多重结构组成 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、后退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、环境适应性、分散控制。 8. 保证互操作性的措施有标准化、OPC技术、设备描述技术等。 9. 集散控制系统的性能评估指标有可靠性、易操作性、可组态性、可扩展性、实时性、环境适应性、开放性和经济性等。 10. 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。 11. 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、能迅速排除故障的设计。 12. 集散控制系统的组态包括系统组态、控制组态、画面组态。 13. 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、信号发生器类功能模块、转换类功能模块、信号选择和状态类功能模块等类。 14. 趋势画面包括实时趋势和历史趋势两类。 15. 媒体存取控制指节点在向通信媒体存信息或从通信媒体取信息时的控制规则。 16. 香农(Shannon)定理规定采样频率应采样频率应不小于原系统最高频率的两倍。 17. 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、递推平均(加权)滤波、程序判别滤波等。

集散控制系统试题库

填空1.1975年,世界上第一套集散控制系统由Honeywell公司首先向市场推出,其型号是TDC2000。2. 操作站的基本功能包括显示、操作、报警、系统组态、系统维护和报告生成。 3. OSI参考模型的七层分别是物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层。 4.TDC3000系统中,一条LCN网最多可连40个模块,通过扩大器可连645个模块。 5. CS3000系统主要由操作站、现场控制站、工程师站、通信总线和通信网关等部分组成。 6.MACS现场控制站由控制机笼、主控制器、电源模块、智能I/O模块、端子模块、通信网络、控制机柜等部分组成。 7. 现场总线是一种数字式、双向传输、多分支结构和计算机局部网络的底层控制网络。 8. 典型的现场总线有Profibus、CAN、FF等。 9. 现场总线的基本设备有现场总线变送器、温度变送器、电流-现场总线转换器和现场总线-电流变换器等。10. PROFIBUS现场总线的组态软件是STEP711。11. 计算机控制系统由工业控制机和生成过程两大部分组成。12. 计算机控制系统按参与控制的计算机不同,可分为工业控制机控制系统、PLC控制和单片机控制。13. 集散控制系统是计算机技术、控制技术、显示技术和通信技术相结合的产物。14. 计算机网络的拓扑结构主要有总线型、星型、环型、树型和网状型。 15. JX-300X集散控制系统控制站卡件有主控制卡、数据转发卡和I/O卡。16. JX-300X DCS 的基本组态软件是sckey,实时监控软件是Advantrol/Advantrol-Pro17. 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。18. TPS集散控制系统的网络类型主要有工厂信息网路PIN、TPS过程控制网络TPN和万能控制网络UCN。19. TDC3000集散控制系统的万能控制网UCN上挂接着过程管理站PM、先进过程管理站APM、万能控制网络UCN等。20. CS3000集散控制系统的FCS有标准型、扩展型和紧凑型三种。21. MACS通信网络主要分系统网络SNET、监控网络MNET和企业管理网ENET层次。22. 计算机控制系统按其结构不同可分为集中结构和分散结构两大类。23. 集散控制系统由工业控制机、通信网络和现场检测控制设备三大部分组成。24. 常用的通信介质主要有双绞线、同轴电缆和光纤。25. 集散控制系统又称为分散控制系统英文简称DCS,现场总线控制系统简称为FCS。26. 集散控制系统的设计思想为集中管理、分散控制。27. JX-300X DCS的通信网络主要有SBUS总线、过程控制网SC netII和信息管理网EYHERNET三个层次。 28.TDC3000系统的三种通信网络主要是局部控制网LCN、万能控制网UCN和数据高速通道DHW。29. TPS集散控制系统中,一个HPMM最多能安装40块IOP和40块后备IOP。30. CS3000系统RIO标准型FCS中,一个FCU最多连1031个节点。31. MACS系统主要由网络、工程师站、操作员站、高级计算站、管理网网关、系统服务器、现场控制站、通信控制站等部分组成。31.集散控制系统的设计一般分为方案论证、方案设计、工程设计和系统文件设计四个

最新过程控制系统考试试题汇总

精品文档过程控制系统考试试题汇总(预测) 编辑:郭长龙河南工业大学 一:填空题28分 1?过程控制系统一般由控制器、执行器、被控过程、测量变送等环节组成。 2.过程控制系统由工程仪表和被控过程两部分组成。 3?过程控制仪表的测量变送环节由传感器和变送器两部分组成。 4.过程检测仪表的接线方式有两种:电流二线制四线制、电阻三线制 5?工程中,常用引用误差作为判断进度等级的尺度。 6?压力检测的类型有三种,分别为:弹性式压力检测、应变式压力检测、压阻式压力检测 7?调节阀按能源不同分为三类:气动调节阀、电动调节阀、液动调节阀&电动执行机构本质上是一个位置伺服系统。 9 ?气动执行结构主要有薄膜式和活塞式两大类。 10. 理想流量特性有四类,分别是直线、对数、抛物线、快开。 11. 过程数学模型的求取方法有三种,分别是机理建模、试验建模、混合建模。 12?PID调节器分为模拟式和数字式两种。 13?造成积分饱和现象的内因是控制器包含积分控制作用,外因是控制器长期存在偏差。 14?自动控制系统稳定运行的必要条件是:闭环回路形成负反馈。 15?DCS的基本组成结构形式是三点一线”。 二:名词解释20分 1?过程控制:指根据工业生产过程的特点,采用测量仪表、执行机构和计算机等自动化工具,应用控制理论,设计工业生产过程控制系统,实现工业生产过程自动化。 2?积分饱和:在积分控制范围内,积分控制输出与偏差的时间积分成正比,当控制输出达到一定限制后就不在继续上升或下降,这就是积分饱和现象。 3?串级控制系统:值采用两个控制器串联工作,主控制器的输出作为副控制器的设定值,由副控制器的输入去操纵调节阀,从而对住被控变量具有更好的控制效果。 4?比例控制系统:凡是两个或多个参数自动维持一定比例关系的过程控制系统,称为比例控制系统。5均匀控制系统:控制量和被控量在一定范围内都缓慢而均匀的变化的系统,称为均匀控制系统。6?超驰控制系统:指在一个控制系统中,设有两个控制器,通过高低值选择器选出能适应安全生产状态的控制信号,实现对生产过程的自动化控制。 7?分程控制系统:一个控制器的输出信号分段分别去控制两个或两个以上调节阀动作的系统称为分程控制系统。 8?阀位控制系统:是综合考虑快速性、有效性、经济性和合理性的一种控制系统。 9?集散控制系统:是把控制技术、计算机技术、图像显示技术及通信技术结合起来,实现对生产过程的监视控制和管理的系统。 10?现场总线:是指将现场设备与工业控制单元、现场操作站等互联而成的计算机网络,具有全数字化、分散、双向传输和多分枝的特点,是工业控制网络向现场级发展的产物。 三:简答题32分 1?什么是PID,它有哪三个参数,各有什么作用?怎样控制? 答:PID是比例-积分-微分的简称。其三个参数及作用分别为: (1 )比例参数KC,作用是加快调节,减小稳态误差。 (2)积分参数Ki,作用是减小稳态误差,提高无差度 精品文档

过程控制与集散系统课后习题答案

r t 1 y 3 y ) (∞y s t y 图1.3 过程控制系统阶跃响应曲线 1-1过程控制系统中有哪些类型的被控量 温度、压力、流量、液位、物位、物性、成分 1-2过控系统有哪些基本单元构成,与运动控制系统有无区别 被控过程或对象、用于生产过程参数检测的检测仪表和变送仪表、控制器、执行机构、报警保护盒连锁等其他部件 过程控制,是一种大系统控制,控制对象比较多,可以想象为过程控制是对一条生1-4衰减比和衰减率 衰减比等于两个相邻同向波峰值之比。 衡量振荡过程衰减程度的指标。 衰减率是经过一个周期以后,波动幅度衰减的百分数。 衡量振荡过程衰减程度的另一种指标。 一般希望过程控制系统的衰减比η=4:1~10:1,相当于衰减率Ψ=0.75到0.9。 若衰减率Ψ =0.75,大约振荡两个波系统进入稳态。 1-5最大动态偏差和超调量有何异同 最大动态偏差是指在阶跃响应中,被控参数偏离其最终稳态值的最大偏差量, 表现在过渡 过程开始的第一个波峰(y1)。 最大动态偏差是衡量过程控制系统动态准确性的指标。 超调量为最大动态偏差占被控量稳态值的百分比。 余差是指过渡过程结束后,被控量新的稳态值与设定值的差值。余差是过程控制系统稳态准确性的衡量指标。 调节时间ts 是从过渡过程开始到结束的时间。 理论上应该为无限长。一般认为当被控量进入其稳态值的5%范围内所需时间 就是调节时间.调节时间是过程控制系统快速性的指标。 振荡频率β是振荡周期的倒数。 在同样的振荡频率下,衰减比越大则调节时间越短;当衰减比相同时,则振荡 频率越高,调节时间越短。振荡频率在一定程度上也可作为衡量过程控 制系统快速性的指标。 过程控制的目标 安全性 稳定性 经济性 过程工业的特点 强调实时性和整体性/全局优化的重要性/安全性要求 过程控制系统的特点 / 被控过程的多样性 / 控制方案的多样性/被控过程属慢过程、多参数控制/定值控制/过程控制多种分类方法 过程控制系统的性能指标/稳定性、准确性/快速性 2-1什么是对象的动态特性,为什么要研究它 研究对象特性通常以某种形式的扰动输入对象,引起对象输出发生相应的变化,这种变化在时域或者频域上用微分方程或者传递函数进行描述,称为对象的动态特性。 动态特性:被控参数随时间变化的特性y(t) 研究被控对象动态特性的目的是据以配合合适的控制系统,以满足生产过程的需求。 2-2描述对象动态特性的方法有哪些 参数描述法 /传递函数描述/差分方程描述/状态空间描述 非参数描述法---响应曲线/阶跃响应/脉冲响应/频率响应/噪声响应:白噪声、M 序列 2-3过控中被控对象动态特性有哪些特点 1)对象的动态特性是不振荡的 2)对象动态特性有延迟 3)被控对象本身是稳定的或中性稳定的 2-4单容对象放大系数K 和时间常数T 各与哪些因素有关,K 、T 大小对动态特性的 影响 T 反映对象响应速度的快慢 K 是系统的稳态指标/K 大,系统的灵敏度高 2-5对象的纯滞后时间产生的原因是什么 纯延迟现象产生的原因是由于扰动发生的地点与测定被控参数位置有一定距离。 具有自平衡能力的双容对象的传递函数1 )()()()(21221+++= ??= s T T s T T K s U s H s G 有纯延迟时 s e s T T s T T K s U s H s G 01 )()()()(21221τ-+++=??= 具有自平衡能力的多容对象 若还有纯延迟 4 PID 调节原理 4-1,P 、I 、D 控制规律各有何特点,那些是有差、无差调节,为了提高控制系统的稳定性,消除控制系统的误差,应该选择那些调节规律 P 调节中,调节器的输出信号u 与偏差信号e 成比例 u = Kp e P 调节对偏差信号能做出及时反应,没有丝毫的滞后 有差调节,(放大系数越小,即比例带越大,余差就越大) 比例带δ大,调节阀的动作幅度小,变化平稳,甚至无超调,但余差大,调节时间也很长 比例调节的特点: (1)比例调节的输出增量与输入增量呈一一对应的比例关系,即:u = K e (2)比例调节反应速度快,输出与输入同步,没有时间滞后,其动态特性好。 (3)比例调节的结果不能使被调参数完全回到给定值,而产生余差。 若对象较稳定,则比例带可选小些,这样可以提高系统的灵敏度,使反应速度加快 积分调节(I 调节) 调节器的输出信号的变化速度du/dt 与偏差信号e 成正比,或者说调节器的输出与偏差信号的积分成正比, 只要偏差存在,调节器的输出就会不断变化 积分调节作用能自动消除余差./无差调节 稳定作用比P 调节差 滞后特性使其难以对干扰进行及时控制 增大积分速度,调节阀的速度加快,但系统的稳定性降低 微分调节(D 调节) 调节器的输出u 与被调量或其偏差e 对于时间的导数成正比 微分调节只与偏差的变化成比例,变化越剧烈,由微分调节器给出的控制作用越大 微分调节主要用于克服调节对象有较大的传递滞后和容量滞后 012345678 0.20.40.60.811.2 1.41.61.8Step Response Time (sec) A m p l i t u d e K=0.2K=1K=10K=100 调节作用用以减少偏差。 比例作用大,可以加快调节,减少误差 但是过大的比例,使系统的稳定性下降,甚至造成系统的不稳定。 Time (sec) A m p l i t u d e Ti=1Ti=5Ti=10Ti=inf 积分调节作用:是使系统消除稳态误差,提高无差度。因为有误差,积分调节就进行,直至无差,积分调节停止,积分调节输出一常值。 积分作用的强弱取决于积分时间常数Ti ,Ti 越小,积分作用就越强。反之Ti 大则积分作用弱。 加入积分调节可使系统稳定性下降,动态响应变慢。 积分作用常与另两种调节规律结合,组成PI 调节器或PID 调节器。 Time (sec) A m p l i t u d e Td=0.5Td=1Td=10Td=0 微分调节作用:微分作用反映系统偏差信号的变化率,具有预见性,能预见偏差变化的趋势,因此能产生超前的控制作用,在偏差还没有形成之前,已被微分调节作 % 100) (1 ?∞=y y σ)()(∞-=∞y r e 31y y =η1 3 1 y y y -=ψp π β2=

过程控制系统选择题

选择题 1. 工业控制中常用PID 控制,这里的P 指(A)。 A 比例 B 比例度 C 积分时间 D 微分时间 2. 工业控制中常用PID控制,这里的I 指(B)。 A 比例系数 B 积分 C 微分 D 积分时间 3. 工业控制中常用PID 控制,这里的D 指(C)。 A 比例系数 B 积分 C 微分 D 积分时间 4. 在计算机控制系统里,通常当采样周期T 增大时,系统的稳定性将(B)。 A 变好 B 变坏 C 不受影响 D 不确定 5、控制阀的流量随着开度的增大迅速上升,很快地接近最大值的是(C)。 A、直线流量特性 B、等百分比流量特性 C、快开流量特性 D、抛物线流量特性 6、控制器的反作用是指(D)。 A.测量值大于给定值时,输出增大 B.给定值增大,输出减小 C.测量值增大,输出增大 D. 测量值增大,输出减小 7、在自控系统中,确定控制器、控制阀、被控对象的正、反作用方向必须按步骤进行,其先后排列次序为(D)。 A、控制器、控制阀、被控对象 B、控制阀、被控对象、控制器 C、被控对象、控制器、控制阀 D、被控对象、控制阀、控制器 8、控制系统中控制器正.反的确定依据是(B) A、实现闭环回路的正反馈 B、实现闭环回路的负反馈 C、系统放大系数恰到好处 D、生产的安全性 9、DDZ-Ⅲ控制器(C)的切换为有扰动的切换。 A、从"硬手动"向"软手动"; B、从"硬手动"向"自动"; C、从"自动"向"硬手动"; D、从"自动''向"软手动"。 10、下列不正确的说法是(D)。 A、控制器是控制系统的核心部件; B、控制器是根据设定值和测量值的偏差进行PID、运算的; C、控制器设有自动和手动控制功能; D、数字控制器可以接收4~20mA、电流输入信号。 11、控制器的比例度和积分时间正确说法是(B)。 A、比例度越大,比例作用越强; B、积分时间越小,积分作用越强; C、比例度越大,比例作用越弱,积分时间越大,积分作用越强; D、比例度越小,比例作用越弱,积分时间越小,积分作用越弱。 12、选择操纵变量应尽量使控制通道的(B )。 A、功率比较大; B、放大系数适当大; C、时间常数适当大; D、偏差信号尽量大。 13、选择被控变量应尽量使干扰通道(B)。 A、放大系数适当大、时间常数适当小、功率比较大 B、放大系数小、时间常数大 C、时间常数适当小、滞后时间尽量小、偏差信号尽量小 D、滞后时间尽量小、偏差信号尽量小、功率比较大 14、PID 控制器变为纯比例作用,则(C)。 A、积分时间置∞、微分时间置∞ B、积分时间置0、微分时间置∞

集散控制系统与现场总线复习题

*1.集散控制系统是计算机、通信、CRT显示和控制技术(简称4C技术)发展起来的产物。它采用危险分散、控制分散,而操作和管理集中的基本设计思想,以及分层、分级和合作自治的结构形式,适应现代峨工业生产和管理要求。 *2. 集散控制系统通常由过程控制单元、过程接口单元、CRT显示操作站、管理计算机以及高速数据通道等五个主要部分组成。 *3. 集散控制系统四层结构模式(倒三角形的):连续控制、批量控制、监测开关控制(在最下层);过程控制级;控制管理级;生产管理级;经营管理级。 *4.DCS的基本功能:1)输入数据处理;2)输出处理;通过组态,数字输出可有三种不同形式:a、瞬时输出式;b、延时输出式;c、锁定输出式。3)控制功能;4)人-机接口功能;5)通信功能;6)自诊断功能;7)冗余技术。 *5.DCS的现状及发展形势:1)开放化2)小型化3)智能化4)基于现场总线的PLC;5)新一代智能变送器6)管控一体综合集成系统CIMS。 *6.通信介质主要有:双绞线、同轴电缆和光缆三种。 *7网络结构通常有:星形、环形、总线型、树形、组合型等五种网络结构。 *8.通信控制方式有广播式(又分为:自由竞争式、通行标志式、时间分槽式)、存储转发式等。 *9.组态步骤:(1)画出控制系统框图;(2)确定各槽路的有关特性:a要执行的标准算法;bX、Y输入所对应的存储块号及槽路之间的相互关系;c、显示特性;d、选择PV跟踪和预置功能;e、报警类型和高、低极限;f、控制作用及其他的控制要求。(3)填写组态字;(4)输出组态字。 10.集散系统从结构总体上看,都有三大部分:现场控制站、操作站和通信系统部分。现场控制站一般由各类多回路控制器、多功能控制器及数据采集站等组成,是集散控制系统与生产过程的接口界面。系统操作站是系统人机接口,是系统的操作、管理界面。通信系统是集散系统各单元的连接网络。 *11.多功能控制站MC由控制器文件夹(CCFA)、点卡文件夹(PCFA)、端子板和连接电缆等组成。 12. 点卡文件夹(PCFA)的主要功能是把来自端子板的模拟、数字或计数信号转换成适用于控制器文件夹内部总线的信号电平,也把来自控制器的信号转换成模拟或数字信号进行输出,同时还支持9-16号控制SLOT的输出。 *13.变量代码的字符部分:AI:模拟量输入;DI:数字量输入;DO:数字量输出;LB:逻辑块;CI:计数输入;FL:旗标变量;TM:计数器;LP:控制。 *14.SOPL顺控程序结构:主要包括定义和执行两大部分。(1)定义部分:用SOPL语句指出用户定义的变量名称和常数。(2)执行部分:执行SOPL语句,以产规定的控制作用。执行部分一般有三种形式的顺序:正常顺序(主顺序),子顺序和非正常顺序。为了生产需要,一般8个顺序SLOT构成一个单元,若干个单元完成一个批量生产,生产一种产品。通常主程序被排到单元的第一个顺序SLOT中去。 *15.MC无中断自动控制系统UAC的工作原理:在正常情况下,每个主控制器的监视定时器(WDT)都发出一个正常的信号给备用控制器指挥旗器,因而系统不发生切换动作。当某一主MC发生故障时,WDT停工,故障被RMCD的控制卡识别,并发送到CPU。CPU发出警告指令,通过译码卡接通汇线板上相应的报警端子。CPU发出·一选通脉冲,让故障主MC的测点数据经控制卡转移到RMC的存储器CMOS卡上,同时驱动开关上相应的继电器动作,使该

集散控制系统复习题

1.】 2.微处理器,集中管理和分散控制 集散控制系统是以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和。 3.分散过程控制装置、操作管理装置和通信系统 集散控制系统基本构成由、、、组成。 4.多层结构、多级结构和多重结构 分级递阶控制系统结构分为、、组成 5.可移植性、可操作性、可适宜性和可用性 开放系统的标志是、、和。 6.) 7.同步运转方式、待机运转方式、后退运转方式和多级操作方式 常用的冗余方式有、、和。 8.执行器传感器现场总线、设备现场总线和全服务现场总线 现场总线可分为、和。 9.开放性、智能化、互操作性、环境适应性、分散控制 现场总线的特点是、、和。 10.标准化、OPC技术、设备描述技术 保证互操作性的措施有、和等。 11.: 12.可靠性、易操作性、可组态性、可扩展性、实时性、环境适应性、开放性和经 济性 集散控制系统的性能评估指标有、、、、和等。 13.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 集散控制系统的可靠性指标有、、等。 14.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、能迅速排除故 障的设计 集散控制系统可靠性设计三准则是、和。 15.系统组态、控制组态、画面组态 集散控制系统的组态包括、和。 16.| 17.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、信号发生器 类功能模块、转换类功能模块、信号选择和状态类功能模块 功能模块按功能分类,通常可分为、、、和等类。 18.实时趋势和历史趋势 趋势画面包括和两类。 19.媒体存取控制指节点在向通信媒体存信息或从通信媒体取信息时的控制规则媒体存取控制指在向通信媒体信息或从通信媒体信息时的控制规则。 20.采样频率应不小于原系统最高频率的两倍 香农(Shannon)定理规定采样频率应。 21.*

过程控制系统与仪表习题答案汇总

第1章过程控制 1-1 过程控制有哪些主要特点?为什么说过程控制多属慢过程参数控制? 解:1.控制对象复杂、控制要求多样 2. 控制方案丰富3.控制多属慢过程参数控制4.定值控制是过程控制的一种主要控制形式5.过程控制系统由规范化的过程检测控制仪表组成 1-2 什么是过程控制系统?典型过程控制系统由哪几部分组成? 解:过程控制系统:一般是指工业生产过程中自动控制系统的变量是温度、压力、流量、液位、成份等这样一些变量的系统。 组成:由被控过程和过程检测控制仪表(包括测量元件,变送器,调节器和执行器)两部分组成。 1-4 说明过程控制系统的分类方法,通常过程控制系统可分为哪几类? 解:分类方法说明:按所控制的参数来分,有温度控制系统、压力控制系统、流量控制系统等;按控制系统所处理的信号方式来分,有模拟控制系统与数字控制系统;按控制器类型来分,有常规仪表控制系统与计算机控制系统;按控制系统的结构和所完成的功能来分,有串级控制系统、均匀控制系统、自适应控制系统等;按其动作规律来分,有比例(P)控制、比例积分(PI)控制,比例、积分、微分(PID)控制系统等;按控制系统组成回路的情况来分,有单回路与多回路控制系统、开环与闭环控制系统;按被控参数的数量可分为单变量和多变量控制系统等。 通常分类:1.按设定值的形式不同划分:(1)定值控制系统(2)随动控制系统(3)程序控制系统 2.按系统的结构特点分类:(1)反馈控制系统(2)前馈控制系统(3)前馈—反馈复合控制系统 1-5 什么是定值控制系统? 解:在定值控制系统中设定值是恒定不变的,引起系统被控参数变化的就是扰动信号。

1-6 什么是被控对象的静态特性?什么是被控对象的动态特性?二者之间有什么关系? 解:被控对象的静态特性:稳态时控制过程被控参数与控制变量之间的关系称为静态特性。 被控对象的动态特性:。系统在动态过程中,被控参数与控制变量之间的关系即为控制过程的动态特性。 1-7 试说明定值控制系统稳态与动态的含义。为什么在分析过程控制系统得性能时更关注其动 态特性? 解: 稳态:对于定值控制,当控制系统输入(设定值和扰动)不变时,整个系统若能达到 一种平衡状态,系统中各个组成环节暂不动作,它们的输出信号都处于相对静止状态,这种状态称为稳态(或静态)。 动态:从外部扰动出现、平衡状态遭到破坏、自动控制装置开始动作,到整个系统又建立新的稳态(达到新的平衡)、调节过程结束的这一段时间,整个系统各个环节的状态和参数都处于变化的过程之中,这种状态称为动态。 在实际的生产过程中,被控过程常常受到各种振动的影响,不可能一直工作在稳态。只有将控制系统研究与分析的重点放在 各个环节的动态特性,才能设计出良好的控制系统。 1-8 评价控制系统动态性能的常用单项指标有哪些?各自的定义是什么? 解:单项性能指标主要有:衰减比、超调量与最大动态偏差、静差、调节时间、振荡频率、上升时间和峰值时间等。 衰减比:等于两个相邻的同向波峰值之比n ; 过渡过程的最大动态偏差:对于定值控制系统,是指被控参数偏离设定值的最大值A ; 超调量:第一个波峰值1y 与最终稳态值y (∞)之比的百分数σ;1 100%() y y σ= ?∞ 残余偏差C : 过渡过程结束后,被控参数所达到的新稳态值y (∞)与设定值之间的偏差C 称为残余偏差,简称残差;

计算机控制系统试题及答案

计算机控制系统试卷一答案 一、简答题(每小题5分,共50分) 1、画出典型计算机控制系统的基本框图。答:典型计算机控制系统的基本框图如下: 2、根据采样过程的特点,可以将采样分为哪几种类型? 答 (1) 周期采样指相邻两次采样的时间间隔相等,也称为普通采样。 (2) 同步采样如果一个系统中有多个采样开关,它们的采样周期相同且同时进行采样,则称为同步采样。 (3) 非同步采样如果一个系统中有多个采样开关,它们的采样周期相同但不同时开闭,则称为非同步采样。 (4) 多速采样如果一个系统中有多个采样开关,每个采样开关都是周期采样的,但它们的采样周期不相同,则称多速采样。 (5) 随机采样若相邻两次采样的时间间隔不相等,则称为随机采样。 3、简述比例调节、积分调节和微分调节的作用。 答:(1)比例调节器:比例调节器对偏差是即时反应的,偏差一旦出现,调节器立即产生控制作用,使输出量朝着减小偏差的方向变化,控制作用的强弱取决于比例系数K P。比例调节器虽然简单快速,但对于系统响应为有限值的控制对象存在静差。加大比例系数K P可以减小静差,但是K P过大时,会使系统的动态质量变坏,引起输出量振荡,甚至导致闭环系统不稳定。 (2)积分调节器:为了消除在比例调节中的残余静差,可在比例调节的基础上加入积分调节。积分调节具有累积成分,只要偏差e不为零,它将通过累积作用影响控制量u,从而减小偏差,直到偏差为零。积分时间常数T I大,则积分作用弱,反之强。增大T I将减慢消除静差的过程,但可减小超调,提高稳定性。引入积分调节的代价是降低系统的快速性。 (3)微分调节器:为加快控制过程,有必要在偏差出现或变化的瞬间,按偏差变化的趋向进行控制,使偏差消灭在萌芽状态,这就是微分调节的原理。微分作用的加入将有助于减小超调,克服振荡,使系统趋于稳定。 4、线性离散控制系统稳定的充要条件是什么? 答:线性离散控制系统稳定的充要条件是:闭环系统特征方程的所有根的模|z i|<1,即闭环脉冲传递函数的极点均位于z平面的单位圆内。 5、为什么会出现比例和微分饱和现象? 答:当给定值发生很大跃变时,在PID增量控制算法中的比例部分和微分部分计算出的控制增

过程控制系统与仪表复习题

一、某化学反应器,工艺规定操作温度为200±10℃,考虑安全因素,调节过程中温度规定值最大不得超过15℃。现设计运行的温度定值调节系统,在最大阶跃干扰作用下的过渡过程曲线如下图所示,试求:该系统的过渡过程品质指标(最大偏差、余差、衰减比、振荡周期和过渡时间),并问该调节系统是否满足工艺要求。 参考答案: 最大偏差 A = 230-200 = 30℃ 余差C= 205-200 = 5℃ 衰减比n = y1: y3 = 25:5 = 5:1 振荡周期 T = 20 – 5 = 15 (min) 设被控变量进入稳态值的土2%,就认为过渡过程结束,则误差区域=205 ×(± 2%)=± 4.1℃ 在新稳态值(205℃)两侧以宽度为±4.1℃画一区域(阴影线)。曲线进入时间点 Ts = 22min 工艺规定操作温度为200±10℃,考虑安全因素,调节过程中温度规定值最大不得超过15℃,而该调节系统A=30℃,不满足工艺要求。 最大偏差 A = 230-200 = 30℃ 余差 C= 205-200 = 5℃ 衰减比 n = y1: y3 = 25:5 = 5:1 二、如图所示,用差压变送器检测液位。已知ρ1=1200kg/m3,ρ2=950kg/m3,h1=1.0m,h2=5.0m,液位变化的范围为 0~3.0m,如果当地重力加速度 g =9.8m/s,求差压变送器的量程和迁移量。

当液位在0~3.0m变化时,差压的变化量为 ρ1gHmax= 1200××=35280 Pa 根据差压变送器的量程系列,可选差变的量程为40kPa 当H=0时,有 Δp=-ρ2g(h2-h1)=-950××(-)=-37240 Pa 所以,差压变送器需要进行负迁移,负迁移量为 迁移后该差变的测量范围为-~ 若选用 DDZ-Ⅲ型仪表,则当变送器输出 I=4mA时,表示 H=0;当I=20mA时,H=40×/=3.4m,即实际可测液位范围为 0~3.4m。 如果要求H=3.0m时差变输出满刻度(20mA), 则可在负迁移后再进行量程调整, 使得当Δp=-+=-时,差变的输出达到20mA。 三、有一台电动差压变送器,表量程为25000Pa,对应的最大流量为50t/h,工艺要求40t/h时报警。问:①不带开方器时,报警值设定在多少?②带开方器时,报警信号设定在多少? 参考答案: ①不带开方器时对应40t/h流量的差压 ΔP1= 25000(40/50)2=16000Pa 对应40t/h流量的输出 I出1=(16000/25000)16+4= ∴报警值S= ②带开方器时, ∵ΔQ=KΔP 对应40t/h流量的差压 ΔP2= 25000(40/50)=20000Pa 对应40t/h流量的输出 I出2=(20000/25000)16+4= ∴报警值S=

过程控制复习题

过程控制复习题 一、填空题 1.过程控制系统由测量元件与变送器、控制器(调节器)、执行器(调节阀)和被控对象(过程)等环节组成。 2. 按系统的结构特点,过程控制系统可分为反馈控制系统、前馈控制系统、前馈—反馈控制系统(复合控制系统) 3.按给定信号的特点,过程控制系统可分为定值控制系统、随动控制系统、程序控制系统等。 4.过程控制系统的性能可从稳定性、快速性、准确度三个方面来说明。评价控制性能好坏的质量指标,通常采用的两种质量指标:系统过渡过程的性能指标(时域控制性能指标)和偏差积分性能指标(积分性能指标),积分指标是采用偏差与时间的某种积分关系作为衡量系统质量的准则。 5.过渡过程的性能指标是用阶跃信号作用下控制系统的输出响应曲线表示,它包括余差(静态偏差)、衰减比n、最大偏差A与超调量、回复时间(过渡时间)t、峰值时间tp和振荡周期 T等。对于随动控制系统,常用超调量这个指标来衡量被控参数偏离给定值的程度。 6.衰减比n是衡量系统过渡过程稳定性的一个动态指标。n<l表示系统是不稳定的,振幅愈来愈大;n=1表示为等幅振荡;n=4表示系统为4:1的衰减振荡。 7.建立被控过程数学模型的方法有:解析法(机理演绎法、机理分析法)、实验辩识法(系统辨识与参数估计法)和混合法 8. 按结构形式不同,自动化仪表可分为基地式仪表、单元组合式仪表、组件组装式仪表,其中单元组合式仪表是将整套仪表划分成能独立实现一定功能的若干单元,各单元之间采用统一信号进行联系。其中QDZ-Ⅲ型仪表采用的标准信号是20~100kPa。 9.按能源形式不同,自动化仪表可分:液动仪表、气动仪表、电动仪表及混合仪表,其中气动仪表的特点是性能稳定、可靠性高、具有本质安全防爆性能、不受电磁干扰、结构简单、维护方便。 10. 检测仪表是指检测元件(敏感元件或传感器)、变送器及显示装置的统称。 11.DDZ-Ⅲ型仪表采用的标准信号是1-5V或4-20mA,QDZ-Ⅲ型仪表采用的标准信号是 20~100kPa。 12. Cu50热电阻是指在0℃时铜电阻有阻值为50欧 13.热电偶测温的关键是要使冷端温度恒定。IEC对已经被国际公认的7种热电偶制定了国际标准,称为标准热电偶,其中最常用的有 S 、 B 、 K 三种。 14. DDZ-Ⅲ型差压变送器是以力矩平衡原理工作的,其的作用是将被测压力、流量等过程参数变换成4~20mADC输出信号,以便实现集中检测或自动控制。 15.热电阻Pt100是指在0℃时铂电阻为100欧 16. 变送器的发展趋势:微型化、数字化、智能化和虚拟化。 17.调节器的作用是将测量信号与给定值比较产生偏差信号,然后按一定的运算规律产生输出信号,推动执行器,实现对生产过程的自动控制。 18. 执行器的作用是接受调节器的控制信号,改变操纵变量(控制变量),使生产过程按预定要求正常进行。执行器一般安装在生产现场直接与介质接触

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