集散控制系统原理及应用第三复习题
集散控制系统复习题
一、填空题
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.TPS和PKS是Honeywell公司的集散控制系统产品，Delta V是Emerson公司的集散控制系统产品，I/A S是Invensys公司的集散控制系统产品。国产集散控制系统的产品有浙大中控的SUPCON、新华公司的XDPF、国电智深的EDPF等。
3.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、通信系统组成。
4.分级递接控制系统结构分为多层结构、多级结构、多重结构。P16
5.开放系统的标志是可移植性、可操作性、可适宜性和可用性。
6.集散控制系统的分散控制结构表现为组织人事的分散、地域的分散、功能的分散和负荷的分散。P18
7.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。
8.现场总线是在过程自动化和制造自动化中，实现智能化现场设备与高层设备之间互联的、全数字、串行、双向传输的、多分枝结构的通信系统。
9.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三类。
10.现总线的特点是开放性、智能化、互操作性、环境适应性和分散控制等。
11.采用现场总线控制系统的主要因素是节省硬件数量和投资、节省安装费用与维护费用、多变量检测和运输、缩短安装时间和投运时间、等。P21
12.现场总线控制系统与传统集散控制系统的相同点包括分散控制集中管理和综合自动化组成部分等；主要差别包括通信和传输的差别和数字传输技术等。
13.影响现场总线实时性的主要因素有现场总线数据传输速率和主战应用程序的大小与复杂程度；主要解决措施包括减少网络通信的吞吐量，保证一旦有通信要求就能够立即实现通信、提高有效通信量、减少通信冲突的发生，保证通信的实时性、采用全双工通信模式和交换式以太网、采用塌缩的通信模型和通信协议、选用合适的现场总线仪表，减少通信量、采用发布方/预约接收方的通信结构、设置优先级、采用虚拟局域网和引入质量服务等。P23
14.提高集散控制系统可靠性的主要措施有采用全数字通信技术、标准化功能模块与标准化的功能模块应用进程、系统测试技术的标准化、故障自诊断，状态传递，故障时输出设置、冗余和容错技术、智能诊断和管理技术、故障隔离技术等。P23
15.保证互操作性的措施有标准化、OPC技术和设备描述技术等。P24
16.分散过程装置有两大类。
17.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、可拓展性、实时性、环境适应性、开放性和经济性等。
18.集散控制系统的可靠性指标有可靠度、平均无故障时间(MTBF)、到发生故障平均时间(MTTF)和故障率等。
19.系统由两个相同部件组成，一个部件工作，另一个部件备用，组成冷后备冗余系统。设单个部件的MTBF是100000h，则该冷后备冗余系统是表决系统。
20.可维修性的三要素是机器，零件或系统是否被设计的很容易维修、进行维修的技术人员的维修和判断技能和维修所需的备品备件供应情况。衡量可维修性的指标有维修度、平均修复时间、修复率和有效度等。P84
21.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
P85,86,87。响的设计和能迅速排除故障的设计．
22.易操作性包括操作环境、操作功能、容错技术和安全性。
23.集散控制系统的操作功能包括显示功能、过程监视功能和操作功能。
24.容错技术通过多重确认、硬件保护、不予响应、分工管理和数据保护等措施实现。
25.集散控制系统的用户识别包括硬件的硬件密钥方法和软件的用户口令，通行字输入等。
26.集散控制系统作为可编程的电子系统，在功能安全方面采取了提高诊断的房覆盖率、控制有硬件和软件设计引起失效的技术措施、控制由环境原因或影响引起的失效、控制操作过程失效的技术措施、在安全要求规范中避免失误的技术措施、设计和开发过程中避免故障的技术措施、集成过程和等措施。P91,92
27.集散控制系统的组态包括系统组态、控制组态和画面组态。
28.集散控制系统中的功能模块通常有结构参数、设置参数和可调整参数组成。现场总线控制系统中的功能模块通常由输入参数、输出参数和内含参数组成。
29.功能模块的灵活性指是否满足生产过程的控制要求，是否可组成专用模块实现专用功能、功能模块组态的方便性和维护和调试的易操作性。P93
30.功能模块按功能分类，通常可分为输入输出功能模块、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、转换类功能模块和信号选择和状态类功能模块等类。
31.用户过程画面的分页是因为生产过程的流程画面一般比较大，不可能在单一的画面显示、操作员需要分工对有关设备进行操作、监视和控制，不可能集中在一个画面进行操作和控制、显示屏幕的显示信息量过多不利于对数据的识别，容易造成误读率的升高等原因。
32.趋势画面包括实时趋势和历史趋势两类。
33.集散控制系统的可扩展性表现为集散控制系统分散过程控制装置的机柜或机架内有足够的
空间增加输入输出卡件、集散控制系统的许多设备通过通信网络进行联系，在生产发展需要适应能方便的增加设备或删除设备、集散控制系统通信网络可随生产的发展或联网的要求而拓展延伸和集散控制系统是全开放结构，它允许符合开放系统互联网络协议的其他厂商集散控制系统与其通信，也允许其本身连接到其他厂商的集散系统中等。P99
34.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。
35.香农(Shannon)定理规定采样频率应不小于原系统最高频率的2倍。
36.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(加权)平均滤波和程序判别滤波等。P109
37.控制系统的非线性主要来自检测变送环节、被控对象、执行器的非线性和采用非线性控制规律等。集散控制系统中非线性补偿的方法是串联非线性补充环节等。
38.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 >1等问题。
39.集散控制系统的数字控制算法有位置算法、增量算法和速度算法三种。三种数字算法中，增量算法应用最为广泛。
40.与模拟控制算法比较，数字算法进行了改进。对积分算法的改进有积分分离、削弱积分和微分先行等。P114
41.顺序逻辑控制系统分为时间、逻辑和条件三种。
42.IEC61131-3编程语言标准定义了指令表编程语言IL、结构化文本编程语言ST、梯形图编程语言LD、功能块图编程语言FBD和顺序功能表图SFC等编程语言。P130
43.编程语言标准定义的软件模型包括配置、资源、任务、全局变量、存取路径变量和程序组织单元等概念。P130
44.功能模型描述可编程控制器所具有的功能。它包括信号处理功能、传感器和执行器接口功能、通信功能、人机接口功能、编程、调试和测试功能及电源功能。P131
包括位串移位运(类型转换类、数值类、算术类、位串类标准编程语言规定标准函数有45.
算函数和位串的按位布尔函数)、选择和比较类、字符串类、时间数据类和枚举数据类型等。规定的标准功能块有双稳元素功能块、边沿检测功能块、计数器功能块和定时器功能块等。P132 46.IEC61131-3标准规定梯形图可采用的图形元素有电源轨线、连接元素、触点、线圈、函数和功能块等。功能块图编程语言的基本图形元素有函数和功能块。
47.顺序功能表图是用文字叙述和图形符号相结合的方法描述顺序控制系统中过程、功能和特性的一种编程方法。它由步、转换和有向连线组成。
48.批量过程的过程模型分为过程段、过程操作和过程动作等。物理模型分别是企业、现场、区域、过程组元、单元、装置模块等。程序控制模型分为程序、单元程序、操作和阶段等。
49.处方可分为通用处方、现场处方、主处方和控制处方等。
50.现场总线设备的模块分为三种类型，即资源模块、转换器模块和功能模块。
51.现场总线设备的模块工作模式(Mode)有离线、初始化手动、本地超驰、手动、自动、串级、远程串级和远程输出等。功能模块退出服务称为离线工作模式。
52.现场总线控制系统中串级结构是指主功能模块提供一个输出作为从功能模块的串级输入，从功能模块接收到主模块的输出后也提供一个输出告知主功能能模块，从功能模块的输出称为反算。P146
53.所有可连接的功能模块参数有状态属性，分为好(串级)、好(非串级)、不确定和坏等。状态包括质量属性、子状态质量属性和限制条件等。
54.功能模块属性指功能模块运算时具有的功能。按信息类型，属性分为输入属性、输出属性、内含属性和方式属性四种。
55.功能模块参数的计算包括设定值计算、输出计算和反馈回路中的输出计算等。
56.功能图描述符号，Δ、Χ、＞、≮和I/P分别表示差、乘、大于、下限限幅和电信号转换为气信号功能。
57.过程检测和控制流程图用文字符号中，TRC-210、FO-103、LIC-101、PT-104分别表示温度记录控制功能流量计算器、液位指示控制器和压力变送器功能。
58.过程显示画面包括概貌显示画面、过程显示画面、仪表面板显示画面、操作点显示画面、趋势显示画面和报警显示画面等画面和区域报警一览表、单元报警一览表、信息显示一览表和工位号一览表等一览表。P174
59.过程操作画面中颜色的配置宜采用冷色调、常用的颜色匹配是黑色与黄色、红色与白色、白色与蓝色和白色与绿色等。通常，红色用于表示高级报警，绿色用于表示正常操作。
60.过程操作画面中的显示数据位置应尽量靠近被监测的部位，也可在标有相应仪表位号的方框内和方框旁边。P176
61.动态数据显示方式有数据显示、文字显示和图形显示三种。其中，图形显示方式可以是颜色的填充、颜色的改变、高亮度显示，闪烁或反相显示等。
62.进行过程画面组态时的注意事项包括标准化、协调性、操作灵活性和直观性等。
63.信号报警系统设计的原则有发生事故前能及时提供信号报警信息，避免事故的发生、发生事故时应能从安全生产的要求出发，使连锁动作用于且处于事故有关设备的运行，尽量减少事故对生产过程的影响、事故发生后应能提供第一事故原因的信息，以便及时消除事故发生的根源和事故发生后能提供事故的记录信息，便于事故的分析和采取相应改进措施等。P179
64.联锁点设置的基本要求是工艺合理性和合适设置连锁点数量。
65.紧急停车系统设计的原则包括独立设置原则、结构冗余原则、故障安全原则、最少环节原则、输入检出元件选用应根据独立设置原则和根据独立设置原则选用执行机构等原则。
。独立设置原则联锁系统中，输入检出元件和执行机构的设计原则是66.
67.电源的冗余设计包括对系统供电电源的冗余、电源模块的冗余、分散过程控制装置供电的冗
余和对输入输出模块供电的冗余等。
68.等电位连接的目的是减少信息设备之间和信息设备与金属部件之间的电位差。
69.雷电侵害控制网络的主要途径有直击雷侵害和感应雷侵害。P184
70.信号系统防雷的主要途径有在电缆接入系统设备前首先接入信号避雷器，eg，传导、现场总线仪表都留有连接浪涌保护器的接口，用于连接浪涌保护器。
71.电磁干扰的来源主要有传导、静电、电磁、信号线耦合、接地不当和连接电势等。
72.抗电磁干扰措施主要有屏蔽、滤波、接地、合理布线和选择电线等。
73.招标文件编制遵循的原则是技术先进性、性能指标的定量性、竞争的公平性和语言的精炼性和确定性等。
74.常用的集散控制系统评估方法有偏离表法和矩阵表法。
75.常用的人机交互方式有问答式对话、菜单、命令语言、填表技术、查询语言、自然语言、图形方式和直接操纵等。
76.人机交互系统由交互的实体、交互活动和交互的环境等组成。
77.人机交互系统的主要特点有友好性、合理性、复杂性、信息量、透明性、可靠性、易操作性、一致性和灵活性等。
78.人机界面设计原则有标准化原则、最佳媒体应用原则、菜单设计准则、防止错误发生和错误处理原则、数据库管理原则、网络应用原则、合理性原则、交互性原则和共通性原则等。
79.图形用户界面的主要特点是桌面隐喻、所见即所得和直接操纵等。
80.图形用户界面的实施手段有窗口、菜单、图标和光标定位装置。
81.可将菜单分为全屏幕菜单、工具栏、下拉式菜单、弹出式菜单、滚动式菜单和状态栏菜单等。
82.集散控制系统对人机交互系统的要求是实时性、易操作性、可靠性和安全性和灵活性。
83.人机交互系统的实时性体现在显示速率和响应时间等方面。
84.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两种。
85.显示屏操作方式具有信息量大、显示形式多样化、操作方便容易、报警处理功能增强、操作透明度高和备用方式简单等特点。
86.组态操作是指用应用软件中提供的工具，方法完成工程中某一具体任务的操作过程。组态软件由系统开发环境和系统运行环境两大部分组成。
87.集散控制系统的组态包括系统组态、控制组态、画面组态和操作组态等。
88.集散控制系统的系统组态包括硬件和软件组态。
89.集散控制系统的控制组态是用集散控制系统制造商提供的内部仪表(或称为功能模块)，通过软连接的方法连接起来，实现所需的控制方案或控制策略。
90.集散控制系统的画面组态主要是操作站、工程师站、管理站和简易型操作终端的画面组态。
91.动态画面组态是设置动态数据点、确定动态数据点的显示位置、显示的位数和小数点后的位数、显示数据的工程单位和动态点的描述和刷新方式等。画面合成是将静态画面和动态画面数据库合成。P214
92.操作画面可垂直分为概貌显示、区域显示、单元显示、组显示和细目显示等。操作画面可水平分为概貌显示、过程显示、仪表面板显示、操作点显示、趋势显示和报警显示等。
93.常用的概貌显示画面方式有工位号一览显示方式和棒图显示方式。趋势显示画面分为实时和历史趋势显示。
。确认和消声操作报警处理的操作包括94.
95.输入模块主要有模拟量输入、开关量输入和脉冲量输入三大类，输出模块主要有模拟量和开关量输出等。
96.集散控制系统的维护画面提供所有硬件和软件自诊断结果的显示、可能的故障原因预测和重新进行系统的安装等。P228
97.集散控制系统的系统连接画面常用的方法连接图连接方式和树状图连接方式两种。
98.常用的动画处理方法有升降式动画处理、推进式动画处理、改变色彩的动画处理、充色的动画处理和移动窗口的动画处理。
99.数据库管理系统是对数据库内数据进行储存和管理的软件系统。它的主要功能是数据描述、数据操纵、数据库的保护和数据库的建立和维护等。
100.实时数据库的特点包括实时性强、可在线存储足够的运行数据、能够用先进的数据压缩技术实现对数据的压缩、可以对数据进行任何格式的计算和归档处理、开放性、可靠性高、定时限制和定时正确性等。
101.从逻辑功能看，计算机网络分为资源子网和通信子网。
102.局域网的主要特点有通信媒体质量较高，济数据传输率高，误码率低、可以支持几百台互相独立的设备、网络拓扑结构比较规则、通信协议比较简单和价格比较低廉等。
103.数据通信系统由信号、数据终端设备、数据电路终端设备、传输介质或媒体和通信协议等五部分组成。
104.有数字-数字、模拟-数字、数字-模拟和模拟-模拟四种编码方式。
105.通信链路传输二进制数据分并行传输和串行传输，串行传输又分异步和同步两类。
106.常用通信传输媒体有双绞线、同轴电缆和光缆等。
107.多台通信设备合用单一通信媒体的技术称为通信媒体共享技术。包括多路复用技术、集线技术和多点线路技术。
108.常用通信交换技术有电路交换、报文交换、分组交换和快速分组交换等。
109.差错检测中，只能检测错误不能纠正错误的抗干扰编码称为检错码，具有自动纠正差错功能的抗干扰编码称为纠错码。常用的校验码分为奇偶校验码、纵向冗余校验码和循环冗余校验码等，集散控制系统提出采用循环冗余校验码。
110.四种差错控制方法是超时重发、拒绝接收、选择拒绝和探询。
111.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和开放系统互连和互操作性特点。
112.国际标准化组织规定的七层通信模型分别是物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。
113.目前，现场总线的标准多达十几种，例如，常用的有FF H1、FF HSE、Profibus、ProfiNet、Hart、ControlNet和DeviceNet等。
114.HART信号采用基于Bell202标准的FSK方式加载在4-20mA模拟信号上。1200Hz信号表示1，2200Hz信号表示0.
115.OPC规范为OPC服务器规定客户端接口和自动化接口两种接口。
116.EIA RS-232C是最常用的标准接口。该标准规定了机械特性、电气特性、功能特性和规程特性。
117.EIA-485标准特点是用平衡驱动差分电路，接收器输入电压是输入导线上电压之差。它适用于多站点互连。最多可挂32个站点。
118.以太网物理层采用50Ω基带同轴电缆作为通信媒体。数据传输速率是10Mbps。
119.CSMA/CD存取控制方式的规则是如果发送信息期间发生冲突(即侦听和发送不一致)，则立即停止发送该帧，并发送一个简短的阻塞信号，通知网上的其他站；发送阻塞信号后，载波侦听、操作过程分为下列CSMA/CD方式重新发送该帧。CS-MA然后按等待一个随机时间，
无波则讲、等有空就讲、冲突检测、一次只能一人讲、多路存取和序列返回七步。P268
120.令牌总线网的主要操作有删除站点、添加站点、逻辑环初始化、令牌丢失和错误的排除和提供优先级服务的控制等。
121.逻辑链路控制层向高层LLC用户提供无确认无连接服务、面向连接服务和有确认无连接服务
服务。
122.网络互联包括局域网和远程网的互联及区域网之间的互联。网络互联基本要求是在网络之间提供数据传输的链路，至少应有物理通路，媒体存储控制，逻辑链路控制等功能、在不同网络的用户进程之间提供数据的差错控制，流量控制，路由选择等服务、尽量减少对各个网络的软件，硬件，通信协议和性能的影响、尽量降低成本和提供会计功能，记录状态信息。P273
123.TCP连接包括三个状态：连接建立、数据传输和连接终止。
124.低速现场总线上发送的信号是31.25kbps速率的电流信号，他被叠加在一个供电的直流电源信号上。阻抗为100Ω的终端器连接在现场总线的两端。
125.链路活动调度器具有调度执行、调度通信、非调度通信、时间同步和链路调动活动表的维护等功能和任务。
126.现场总线的虚拟通信关系有三种类型，即用户/服务器虚拟通信关系、发布方/预约接收方虚拟通信关系和源方/宿方虚拟通信关系。
127.现场总线报文规范(FMS)层描述通信服务、报文格式和用户应建立报文所需的协议行为。128.每个现场总线设备可分为两个或多个逻辑现场设备，逻辑现场设备包括管理虚拟现场设备和用于功能模块应用进程的虚拟现场设备。
129.现场总线报文规范子层由7个模块组成。它们是虚拟现场设备VFD支持、对象字典管理、联络关系管理、域管理、程序调用管理、变量访问和事件管理。
130.现场总线控制系统中，用模块实现工程应用。每个模块由资源模块、转换器模块和功能模块实现所需的控制和计算等功能。
二、选择题(可多选)
1.集散控制系统的基本构成包括(①④⑤)
1.通信系统
2.操作站
3.工程师站
4.分散过程控制装置
5.操作管理装置
6.单回路控制器
7.
现场总线智能仪表 8.常规模拟仪表
2.自动化集成体系架构的结构包括(②⑤⑥)
1.经营决策
2.企业资产管理
3.过程优化和调度
4.批量控制系统
5.制造执行管理
6.过程控制系统
7.集散控制系统
8.顺序控制系统
3.过程装置控制级的功能包括(②③⑤)
1.数据显示和记录
2.数据的监视和储存
3.数据和设备的自诊断
4.数据通信
5.实施连续、离散、批量、顺序和混合控制的运算
6.数据存储和压缩归档
7.优化控制
8.数据打印
4.递阶控制结构分为(①③④)
1.多层结构
2.多目标结构
3.多重结构
4.多级结构
5.分散结构
6.纵向结构
7.横向结构
8.复合结构
5.分散控制结构表现为(①②④⑦)
1.人事分散
2.功能分散
3.设备分散
4.地域分散
5.操作分散
6.管理分散
7.负荷分散
8.通信分散
6.常用的冗余方式为(②④⑥⑦)
错差发重5. 多级操作方式4.容错方式3. 同步运转方式2.多设备运转方式1.
控制 6.待机运转方式 7.后退运转方式 8.故障诊断方式
7.现场总线可分为(①④⑥)三大类
1.执行器传感器现场总线
2.AS-i总线
3.FF基金会现场总线
4.设备现场总线
5.Profibus DP
总线 6.数据流现场总线 7.HART总线 8.CAN总线
8.使用现场总线控制系统的优点是(①③⑥)等。
1.节省硬件数量和投资
2.提高产品产量
3.节省安装费用和维护费用，缩短安装时间和投运时间
4.可集中管理
5.可实现冗余控制
6.增大用户对产品的选择性
7.可实现容错控制和优化控制
8.
可实现实时通信
9.解决现场总线实时性的主要措施有(①②④⑤⑥)等。
1.减少网络通信的吞吐量
2.减少通信冲突的发生
3.采用客户/服务器通信结构
4.采用全双工通信模式和交换式以太网
5.通信设置优先级
6.采用标准化功能模块与标准化的功能模块应用进程
7.采用塌缩的通信模型和通信协议
8.采用冗余和容错技术
10.保证互操作性的措施有(②③⑤)等。
1.采用冗余和容错技术
2.采用标准化
3.采用OPC技术
4.采用故障隔离技术，故障自诊断，状态传递，故障时输出设置
5.采用设备扫描技术
6.采用全数字通信技术
7.采用虚拟局域网和引入质量服务
8.采用智能诊断和管理技术
11.现场总线设备分为(①②③⑤⑦⑧)等大类。
1.现场总线变送器类
2.现场总线执行器类
3.现场总线接口类
4.现场总线电流类
5.现场总线信号转换类
6.现场总线电压类
7.现场总线指示记录类设备
8.现场总线电源类
12.现场总线仪表通常由(①②⑥)等组成。
1.资源块
2.功能块
3.函数块
4.输入块
5.输出块
6.转换器块
7.运算块
8.控制块
13.现场总线仪表具有(①②④⑦)等特点。
1.多变量传送
2.分散控制
3.集中管理
4.抗干扰能力强
5.通信速率高，数据信息量大
6.可实现冗余配置
7.互操作性
8.实时性强
14.分散过程控制装置结构可分为(①②③⑥⑦)等类。
1.多回路控制器+输入输出设备
2.多回路控制器+可编程逻辑控制器
3.多回路控制器+数据采集装置
4.多回路控制器+现场总线+现场总线智能仪表
5.可编程逻辑控制器
6.多回路控制器+现场总线智能仪表
7.单回路控制器+数据采集装置
8.可编程逻辑控制器+输入输出设备
15.分散过程控制装置的控制器与模拟仪表(含带HART通信的模拟仪表)之间的桥梁是(①②③④
⑤⑥)。
1.输入输出卡件
2.模拟量输入卡件
3.模拟量输出卡件
4.开关量输入卡件
5.开关量输出卡件
6.脉冲量输入卡件
7.控制运算卡件
8.电源卡件
16.常见的网络通信设备有(②③④⑤⑥⑦)。
1.RS-232、RS-485和RS-422
2.中继器
3.网桥
4.交换机
5.以太网
6.路由器
7.集线器
8.终端器
17.机器零件或系统的维修三要素指(①④⑥)。
1.设计是否容易维修
2.可靠性是否足够
3.没有可维修的原件
4.维修技术人员的维修和判断技能
5.是否采用冗余技术
6.备品备件是否足够供应
7.是否采用标准化元件
8.零件设计是否可互换
。)②④⑦(可靠性设计三准则是指18.
1.可靠性分配设计原则
2.系统运行不易发生故障的设计准则
3.安全运行设计准则
4.系统运行不受故障影响的设计准则
5.信息同步设计准则
6.故障诊断和检测设计准则
7.迅速排除故障的设计准则
8.易操作设计准则
19.集散控制系统的操作功能包括(③⑤⑧)。
1.过程显示功能
2.过程监视功能
3.过程组态功能
4.过程报警功能
5.过程画面功能
6.过程冗余功能
7.过程故障诊断功能
8.过程操作功能
20.容错技术通过(①②⑤⑥⑧)实现。
1.多重确认方法
2.硬件和软件保护方法
3.冗余技术方法
4.可靠性设计
5.不予响应的编程方法
6.数据保护
7.降级运行操作方法
8.分工管理方法
21.集散控制系统最常用的安全性措施有(①③④)。
1.用户识别和确认
2.可靠性设计
3.功能安全技术
4.数据加密
5.故障诊断
6.冗余技术
7.降
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
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
运动控制系统期末复习试题[直流部分]
运动控制直流部分复习题 一、填空： 1. 调速系统的稳态性能指标主要是指和静差率。 2. 采用V-M系统，当系统处于深调速状态时，功率因数将较。 3. 直流调速系统中，晶闸管触发和整流装置的传递函数可近似成环节， 时间常数称为。 4. 晶闸管-电动机转速、电流双闭环调速系统中，环为内环，环为 外环。 5. 双惯性环节校正成典型Ⅰ型系统，引入的调节器是调节器。 6 直流调速的方法包括改变电枢回路电阻调速、调速和减弱磁通调速。7．闭环调速系统对于_ 的扰动具有抑制作用，而对于_ _的扰动则无能为力。 8．转速、电流双闭环调速系统中，调节_ _的限幅值可以调节系统最大电流；调节_ _的限幅值可以调节UPE的最大输出电压。 9．双极性直流PWM变换器的占空比，当时，输出平均电压为正，要使输出平均电压为负，应使。 二、选择题 1.下列说法正确的是（） A 积分调节器的输出决定于输入偏差量的历史过程。 B 比例控制可以使系统在偏差电压为零时保持恒速运行。 C 比例调节器可以实现无静差。 D 采用积分调节器动态相应快。
2.双闭环调速系统中电流调节器具备的作用为（） A 对负载变化起抗扰作用。 B 对电网电压波动起及时抗扰作用。 C 输出限幅决定允许的最大电流。 D 使转速跟随转速给定电压变化。 3.双闭环调速系统中转速调节器不具备的作用为（） A 对负载变化起抗扰作用。 B 对电网电压波动起及时抗扰作用。 C 输出限幅决定允许的最大电流。 D 使转速跟随给定电压变化。 4.在工程设计中，如果将系统校正成典型Ⅰ型系统的过程，KT值取为（）时为无超调。 A 0.25 B 0.5 C 0.75 D 1.0 5. 采用工程设计法的双闭环直流调速系统中，电流环设计成典型（）型系统，引入的电流调节器为（）调节器。 A Ⅰ PI B Ⅱ PI C Ⅰ P D Ⅱ P 6. G-M直流调速系统中的G指的是哪一种直流电源（）。 A 直流发电机； B 静止整流器； C 脉宽调制电源； D 以上情况均可能。 三、分析与简答 1.在调速系统中，为什么在开环系统中晶闸管整流装置的控制电压前面没有加放大器，而在闭环之后要添加放大器？ 2. 双闭环调速系统中，电流调节器的作用各是什么？
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。
集散控制系统的发展及应用现状
集散控制系统的发展及应用现状 The Development and Application Status of Distributed Control System 摘要：本文介绍了集散控制系统（DCS）的发展，分析了DCS在我国的应用现状。结合DCS的技术特点和新技术的发展，指出新一代DCS是集过程控制、信息管理、开放式网络交互等于一身的自动化信息平台。关键词：计算机控制；集散控制系统；现场总线；网络通信 Abstract ：The article introduces the development of DCS(distributed control system) , and analyzes its application status in China．Combining the technical character of DCS and the development of new technology, the article indicates the new DCS is an automation and information united platform with proc ess control、information management、open network communication． Key words：Computer control；Distributed control system；Fieldbus；Network communication 引言 上世纪70年代工业的发展使生产过程日益复杂，规模更加扩大，在生产中采用传统的计算机集中控制系统，计算机一旦出现故障，就会使整个系统瘫痪、生产停产的严重事故,其可靠性、稳定性较差，为提高系统的可靠性和稳定性，满足生产过程控制中分散风险的要求，美国、日本及欧洲等国开始研制集散型控制系统(DCS)。DCS自1975年问世以来，受到微电子技术的飞速发展以及生产过程管理控制的双重作用下，虽然系统的体系结构没有发生重大改变，但是经过不断的发展和完善，其功能和性能都得到了巨大的提高。DCS综合了计算机技术、通信技术和过程控制技术，在当今现代化生产过程控制中起着重要的作用。 1 什么是DCS DCS是计算机(computer)、通信(communication)、CRT显示和控制(control)技术(简称四C技术)发展起来的产物[1]。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，以分层、分级和合作自治的结构形式，适应现代工业的生产和管理要求。 DCS也是一种模拟数字混合系统，它是在常规组合模拟仪表与计算机集中DDC的基础上发展形成的。其变送、执行单元仍然采用4～20 mA 的模拟仪表，控制计算、监控与人机界面采用多个CPU递阶构成的集中与分散相结合的分散控制系统[2]。常规的模拟仪表组成的过程控制系统存在许多局限性，如难以实现多变量相关对象的控制；难以实现复杂的高级控制算法和参数的集中显示操作；由于生产工艺过程的复杂和规模的扩大，就要增加仪表，相应的模拟仪表也要增大。而计算机集中DDC控制会导致危险的集中。虽不难实现用一台计算机控制几十个甚至上百个回路，但这样必然降低系统的安全性能。DCS 吸收了模拟仪表和计算机集中控制DDC的优点，将多台微机分散应用于过程控制，整个装置继承了常规仪表分散控制和计算机集中控制的优点，克服了常规仪表功能单一、人机交互差以及单台微型计算机控制系统危险性高度集中的缺点，既在监视、操作与管理三方面集中，又在功能、负荷和危险性三方面分散。 DCS自上世纪70年代问世以来，各国公司各自推出了多种不同设计、风格各异的DCS，即使是同一厂家，其早期产品和近期产品也有很大差异。但是，尽管种种DCS千差万别，其核心结构却基本上是一致的，即所谓“三点一线”式结构。“一线”是指DCS的骨架计算机网络，“三点”则是连接在网络上的三种不同类型的节点。这三种不同类型的节点是：面向被控过程现场的现场I/O控制站；面向操作人员的操作站；面向DCS监控管理人员的工程师站。一般情况下，一个DCS中只需配置一台工程师站，而现场I/O 控制站和操作员站的数量则根据实际要求配置。这三种节点通过系统网络互相连接并相互交换信息，协调各方面的工作，共同完成DCS的整体功能。 图1 所示为一个DCS的典型递阶分层结构[3]，系统中所有的设备分别处于四个不同的层次，自下而上分别是：现场级、控制级、监控级和管理级。对应着这四层结构，分别由四层计算机网络即现场网络
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=
仪表DCS集散控制系统介绍
仪表DCS集散控制系统介绍 集散控制系统（Distributed control system）是以微处理器为基础的对生产过程进行集中监视、操作、管理和分散控制的集中分散控制系统，简称DCS系统。该系统将若干台微机分散应用于过程控制，全部信息通过通信网络由上位管理计算机监控，实现最优化控制，整个装置继承了常规仪表分散控制和计算机集中控制的优点，克服了常规仪表功能单一，人-机联系差以及单台微型计算机控制系统危险性高度集中的缺点，既实现了在管理、操作和显示三方面集中，又实现了在功能、负荷和危险性三方面的分散。DCS系统在现代化生产过程控制中起着重要的作用。 集散控制系统一般有以下四部分组成： 现场控制级:又称数据采集装置，主要是将过程非控变量进行数据采集和预处理，而且对实时数据进一步加工处理，供CRT操作站显示和打印，从而实现开环监视，并将采集到的数据传输到监控计算机。输出装置在有上位机的情况下，能以开关量或者模拟量信号的方式，向终端元件输出计算机控制命令。这一个级别直接面对现场，跟现场过程相连。比如阀门、电机、各类传感器、变送器、执行机构等等。它们都是工业现场的基础设备、同样也是DCS的基础。在DCS系统中，这一级别的功能就是服从上位机发来的命令，同时向上位机反馈执行的情况。拿军队来举例的话，可以形容为最底层的士兵。它们只要能准确地服从命令，并且准确地向上级汇报情况即完成使命。至于它与上位机交流，就是通过模拟信号或者现场总
线的数字信号。由于模拟信号在传递的过程或多或少存在一些失真或者受到干扰，所以目前流行的是通过现场总线来进行DCS信号的传递。 过程控制级:又称现场控制单元或基本控制器，是DCS系统中的核心部分。生产工艺的调节都是靠它来实现。比如阀门的开闭调节、顺序控制、连续控制等等。 上面说到现场控制级是“士兵”，那么给它发号施令的就是过程控制级了。它接受现场控制级传来的信号，按照工艺要求进行控制规律运算，然后将结果作为控制信号发给现场控制级的设备。所以，过程控制级要具备聪明的大脑，能将“士兵”反馈的军情进行分析，然后做出命令，以使“士兵”能打赢“战争”。这个级别不是最高的，相当于军队里的“中尉”。它也一样必须将现场的情况反馈给更高级别的“上校”也就是下面讲的过程管理级。 过程管理级:DCS的人机接口装置，普遍配有高分辨率、大屏幕的色彩CRT、操作者键盘、打印机、大容量存储器等。操作员通过操作站选择各种操作和监视生产情况、这个级别是操作人员跟DCS交换信息的平台。是DCS 的核心显示、操作跟管理装置。操作人员通过操作站来监视和控制生产过程，可以通过屏幕了解到生产运行情况，了解每个过程变量的数字跟状态。这一级别在军队中算是很高的“上校”了。它所掌握的“大权”可以根据需要随时进行手动自动切换、修改设定值，调整控制信号、操纵现场设备，以实现对生产过程的控制。
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.*
集散控制系统原理及应用1上课讲义
集散控制系统原理及 应用1
题型：填空 51*1′；解答；综合；计算 复习范围： 1、集散控制系统有什么优点？为什么集散控制系统要分散控制，集中管理？ 答：集散控制系统，与模拟电动仪表比较，它具有连接方便、采用软连接方法时控制策略更改容易、显示方式灵活、显示内容多样、数据储存量大等优点；与计算机集中控制系统比较，它具有操作监督方便、危险分散、功能分散等优点。分散控制为了分散危险，集中管理为了便于操作管理。 2、开放系统的主要特点是什么？集散控制系统为什么是开放系统？ 答：开放系统是以规范化与实际存在的接口标准为依据而建立的计算机系统、网络系统及相关的通信系统，这些标准可为各种应用系统的标准平台提供软件的可移植性、系统的互操作性、信息资源管理的灵活性和更大的用户可选择性。集散控制系统的开放性表现在下列方面：○1可移植性；○2可操作性；○3可适应性；○4可用性； 3、集散控制系统的发展方向是什么？信息化和集成化与集散控制系统的关系是怎样的？ 答：向上整合企业信息网，管控一体化；向下集成现场总线控制系统，全数字化控制、解决控制系统的“孤岛”现象。 4、现场总线控制系统与集散控制系统之间是如何统一在分散控制、集中管理的特点的？ 5、目前，无线连接是否能够替代现场总线？还存在什么问题？ 答：不能。 6、网络化指什么？ 答：网络化分为工业以太网和仪表网络化。仪表网络化是实现工业控制网络的关键，网络化仪表除具有常规仪表各种功能外，还带有通信功能，可以通过通信线路直接实现与计算机联网通信，仪表网络化系统不受时间和地域限制，安装简单方便，数据传输稳定可靠。 7、功能安全指什么？ 答：按照IEC61508定义的功能安全为：与受控设备（EUC）或受控设备的控制系统（或过程）有关的整体安全的组成部分，它决定于电气/电子/可编程设备（E/E/PE）安全相关系统、其他技术安全相关系统和外部风险降低设施功能的正确执行。 8、试述集散控制系统的基本构成和各层的主要功能 答：集散控制系统都由三大基本部分组成：即分散过程控制装置部分、集中操作管理系统部分、通信系统部分。现场控制级：实时采集过程数据，将数
运动控制考试复习题
一、填空题 1、控制系统的动态性能指标是指跟随指标和抗扰指标，而调速系 统的动态指标通常以抗扰性能指标为主 2、直流电机调速方法有变压调速、电枢串电阻调速和弱磁调速。异 步电动机调速方式常见有6种分别是：降压调速、差离合调速、转子串电阻调速、串级调速和双馈电动机调速、变级调速、变压变频调速。其中转差率不变型有：变级调速、变压变频调速，只有变压变频应用最广，可以构成高动态性能的交流调速系统。 同步电动机按频率控制方式不同分为：他控式变频调速和自控式变频调速。（变电阻调速：有级调速。变转差率调速：无级调速。调压调速：调节供电电压进行调速） 按按转差功率可以怎么划分电动机:转差功率消耗型、转差功率不变型、转差功率馈送型 3、对于异步电动机变压变频调速，在基频以下，希望维持气隙磁 通不变，需按比例同时控制定子电压和定子频率，低频时还应当抬高电压以补偿阻抗压降，基频以下调速属于恒转矩调速； 而基频以上，由于电压无法升高，只好仅提高定子频率而迫使磁通减弱，相当直流电动机弱磁升速情况，基频以上调速属于恒功率调速。 4、对于SPWM型逆变器，SPWM的含义为正弦波脉宽调制，以正弦波 作为逆变器输出的期望波形，SPWM波调制时，调制波为频率和期望波相同的正弦波，载波为频率比期望波高得多的等腰三角波，SPWM型逆变器控制方式有同步调制、异步调制、混合调制。
SPWM 型逆变器的输出的基波频率取决于正弦波。SPWM 控制技术包括单极性控制和双极性控制两种方式。 5、调速系统的稳定性能指标包括调速范围和静差率 6、供变压调速使用的可控直流电源有：旋转交流机组（G-M 系统）、静止式可控整流器（V-M 系统）与直流斩波器（PWM-M 系统）或脉宽调制变换器。 7、典型 I 型系统与典型 II 型系统相比, 前者跟随性能好、超调小，但抗扰性能差。 典型I 型系统和典型Ⅱ型系统在稳态误差和动态性能上有什么区别？ 答：稳态误差：对于典型I 型系统，在阶跃输入下，稳态时是无差的；但在斜坡输入下则有恒值稳态误差，且与K 值成反比；在加速度输入下稳态误差为∞ 。对于典型II 型系统，在阶跃和斜坡输入下，稳态时均无差；加速度输入下稳态误差与开环增益K 成反比。 动态性能：典型 I 型系统在跟随性能上可以做到超调小，但抗扰性能稍差；典型Ⅱ型系统的超调量相对较大，抗扰性能却比较好。 8、数字测速中,T 法测速适用于低速,M 法测速适用于高速。 9、PI 调节器的双重作用是指：一是比例部分加快动态进程；二是积分部分最终消除偏差。 10、 直流调速系统的理论依据φ e n C R I U d d -= ，交流调速系统的理论依据)1(60n s p f -=。 11、交-直-交电压型变频器的主要电路基本组成为整流器、直流平滑电路、逆变器。 12、在交-直-交逆变器中，直流侧所用滤波元件为大电容，因而直流电压波形比较平直，在理想情况下是一个内阻为零的恒压源，成
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
集散控制系统DCS简介
集散控制系统DCS简介 DCS是以微型计算机为基础，将分散型控制装置，通信系统，集中操作与信息管理系统综合在一起的新型过程控制系统。 它是一个由过程控制级和过程监控级组成的以通信网络为纽带的多级计算机系统，综合了计算机(Computer)、通讯(Communication)、显示(CRT)和控制(Control)等4C技术，其基本思想是分散控制、集中操作、分级管理、配置灵活、组态方便。采用了多层分级的结构，适用现代化生产的控制与管理需求，目前已成为工业过程控制的主流系统。 集散控制系统把计算机、仪表和电控技术融合在一起，结合相应的软件，可以实现数据自动采集、处理、工艺画面显示、参数超限报警、设备故障报警和报表打印等功能，并对主要工艺参数形成了历史趋势记录，随时查看，并设置了安全操作级别，既方便了管理，又使系统运行更加安全可靠。其特点有： 1、基于现场总线思想的I/O总线技术 2、先进的冗余技术、带电插拔技术po 3、完备的I/O信号处理 4、基于客户/服务器应用结构 5、WindowsNT平台,以太网,TCP/IP协议 6、OPC服务器提供互连 7、Web浏览器风格,ActiveX控件支持 8、ODBC,OLE技术,实现信息,资源共享 9、高性能的过程控制单元。 10、支持标准现场总线 11、Internet/Intranet应用支持 (1)高可靠性 由于DCS将系统控制功能分散在各台计算机上实现，系统结构采用容错设计，因此某一台计算机出现的故障不会导致系统其它功能的丧失。此外，由于系统中各台计算机所承担的任务比较单一，可以针对需要实现的功能采用具有特定结构
和软件的专用计算机，从而使系统中每台计算机的可靠性也得到提高。 (2)开放性DCS采用开放式、标准化、模块化和系列化设计，系统中各台计算机采用局域网方式通信，实现信息传输，当需要改变或扩充系统功能时，可将新增计算机方便地连入系统通信网络或从网络中卸下，几乎不影响系统其他计算机的工作。 (3)灵活性 通过组态软件根据不同的流程应用对象进行软硬件组态，即确定测量与控制信号及相互间连接关系、从控制算法库选择适用的控制规律以及从图形库调用基本图形组成所需的各种监控和报警画面，从而方便地构成所需的控制系统。 (4)易于维护 功能单一的小型或微型专用计算机，具有维护简单、方便的特点，当某一局部或某个计算机出现故障时，可以在不影响整个系统运行的情况下在线更换，迅速排除故障。 (5)协调性 各工作站之间通过通信网络传送各种数据，整个系统信息共享，协调工作，以完成控制系统的总体功能和优化处理。 (6)控制功能齐全 控制算法丰富，集连续控制、顺序控制和批处理控制于一体，可实现串级、前馈、解耦、自适应和预测控制等先进控制，并可方便地加入所需的特殊控制算法。DCS的构成方式十分灵活，可由专用的管理计算机站、操作员站、工程师站、记录站、现场控制站和数据采集站等组成，也可由通用的服务器、工业控制计算机和可编程控制器构成。 处于底层的过程控制级一般由分散的现场控制站、数据采集站等就地实现数据采集和控制，并通过数据通信网络传送到生产监控级计算机。生产监控级对来自过程控制级的数据进行集中操作管理，如各种优化计算、统计报表、故障诊断、显示报警等。随着计算机技术的发展，DCS可以按照需要与更高性能的计算机设备通过网络连接来实现更高级的集中管理功能，如计划调度、仓储管理、能源管理等。
运动控制系统试题库完整
目录 ㈠直流调速系统（复习）P4 ㈡交流调速系统（回顾）P9 ㈢交流异步电动机变频调速的理论基础P13 ㈣交流异步电动机矢量变换控制P17 ㈤交流异步电动机直接转矩控制P20 ㈥PWM 和 SPWM P31 ㈦双馈调速和内反馈P36 ㈧绕线转子异步电动机串级调速系统P42 ㈨无速度传感器调速系统P46 ㈩同步电机变频调速系统P52 (十一) 开关磁阻电动机调速控制技术P56 (十二) 双定子电机调速系统P75 (十三) 直线电机调速系统P82
一、复习：直流调速系统 问题1-1：电机的分类？ ①发电机（其他能→电能）直流发电机 3
交流发电机 ②电动机（电能→其他能）直流电动机：有换向器直流电动机（串励、并励、复励、他励） 无换向器直流电动机（又属于一种特殊的同步电动机） 交流电动机：同步电动机 异步电动机：鼠笼式 绕线式 ：伺服电机 旋转变压器 控制电机自整角机 力矩电机 测速电机 步进电机（反应式、永磁式、混合式） 问题1-2：衡量调速系统的性能指标是哪些？ ①调速范围 D=n max/n min=n nom/n min ②静差率 S=△n nom/n0*100%对转差率要求高.同时要求调速范围大（D 大 S 小）时.只能 用闭环调速系统。 ③和负载匹配情况： 一般要求：恒功率负载用恒功率调速.恒转矩负载用恒转矩调速。 问题1-3：请比较直流调速系统、交流调速系统的优缺点.并说明今后电力传动系统的发展的趋势. * 直流电机调速系统优点：调速范围广.易于实现平滑调速.起动、制动性能好.过载转矩大.可靠性高.动态性能良好。缺点：有机械整流器和电刷.噪声大.维护困难；换向产生火花.使用环境受限；结构复杂.容量、转速、电压受限。 * 交流电机调速系统（正好与直流电机调速系统相反）优点：异步电动机结构简单、坚固耐用、维护方便、造价低廉.使用环境广.运行可靠.便于制造大容量、高转速、高电压电机。大量被用来拖动转速基本不变的生产机械。 缺点：调速性能比直流电机差。 * 发展趋势：用直流调速方式控制交流调速系统.达到与直流调速系统相媲美的调速性能；或采用同步电机调速系统. 问题1-4：直流电机有哪几种？直流电机调速方法有哪些?请从调速性能、应用场合和优缺点等方面进行比较. 哪些是有级调速？哪些是无级调速？ 直流电动机中常见的是有换向器直流电动机.可分为串励、并励、复励、他励四种.无换向器 直流电动机属于一种特殊的同步电动机。 根据直流电机的转速速。n U IR K e 公式.调速方法有变压调速、变电阻调速和变转差率调 调压调速：调节电压供电电压进行调速.适应于：U≤U nom.基频以下.在一定范围内 无级平滑调速。弱磁调速：无级.适用于Φ≤Φnom.一般只能配合调压调速方案.在基频以上(即 4
集散控制系统(DCS)复习题及答案
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POU S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4ms～15ms。 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λ(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。