集散控制系统原理及应用(何衍庆)书后题答案
一、填充题
1.微处理器，集中管理和分散控制
2.Honeywell，Emerson，Invensys，浙大中控的SUPCON、新华公司的XDPF、国电智深公司的EDPF等
3.分散过程控制装置、操作管理装置和通信系统
4.多层结构、多级结构和多重结构
5.可移植性、可操作性、可适宜性和可用性
6.组织人事的分散、地域的分散、功能的分散、负荷的分散
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
8.智能化现场设备，高层设备，互连的，全数字、串行、双向传输的、多分支结构
9.执行器传感器现场总线、设备现场总线和全服务现场总线
10.开放性、智能化、互操作性、环境适应性、分散控制
11.节省硬件数量和投资、节省安装费用和维护费用、多变量检测和传输、缩短安装时间和投运时间、消除模拟仪表通信的瓶颈现象、增大用户对产品的选择性
12.分散控制和集中管理，综合自动化的组成部分；通信和传输的差别，数字传输技术
13.现场总线数据传输速率、主站应用程序的大小和复杂程度；减少网络通信的吞吐量，保证一旦有通信要求就能立即实现通信、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等
14.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
15.标准化、OPC技术、设备描述技术
16.整体式、分离式
17.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
18.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
19.系统有两个相同部件组成，一个部件工作，另一个部件备用，组成冷后备冗余系统。假设单个部件的MTBF是100000h ，则该冷后备冗余系统是（1，2）表决系统
20.机器、零件或系统是否被设计得很容易维修、进行维修的技术人员的维修和判断技能、维修所需的备品备件供应情况。维修度、平均修复时间、修复率、有效度
21.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
22.操作环境、操作功能、容错技术、安全性
23.显示功能、过程监视功能、操作功能，
24.多重确认、硬件保护、不予响应、分工管理、数据保护
25.硬件密钥方法、用户口令和通行字输入
26.J作为可编程的电子系统，在功能安全方面采取了（提高诊断的覆盖率、控制由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措施、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引入故障的技术措施、集成过程中避免故障的技术措施、操作和维护规程中避免故障的技术措施、安全确认过程中避免失效的措施、安全接地技术）措施。
27.系统组态、控制组态、画面组态
28.结构参数、设置参数、可调整参数，输入参数、输出参数和内含参数
29.是否满足生产过程控制要求，是否可组成专用功能模块实现专用功能、功能模块组态的方便性、维护和调试的易操作性
30.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
31.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
32.实时趋势和历史趋势
33.机柜或机架内有足够空间增加输入输出卡件、应能方便地增加设备或删除设备、通信网络也可随生产的发展或联网的要求而扩展延伸、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
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.采样频率应不小于原系统最高频率的两倍
36.一阶低通滤波、一阶高通滤波、递推平均（加权）滤波、程序判别滤波
37.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，串接非线性环节
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（大于）1等问题。
39.位置增量和速度算法, 增量算法
40.与模拟控制算法比较，数字控制算法进行了改进。对积分算法的改进有（积分分离和削弱积分）。
41.时间顺序控制系统、逻辑顺序控制系统和条件顺序控制系统
42.指令表编程语言（IL：Instruction List）、结构化文本编程语言（ST：Structured Text）、梯形图编程语言（LD：Ladder Diagram）、功能块图编程语言（FBD：Function Block Diagram）和顺序功能表图（SFC：Sequence Function Chart）编程语言
43.配置、资源、任务、全局变量、存取路径变量和程序组织单元
44.功能模型描述可功能控制器系统所具有的功能。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）功能等。
45.类型转换类、数值类、算术类、位串类（包括位串移位运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、枚举数据类型等标准函数，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标准功能块
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.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，步、转换和有向连线
48.分为过程段、过程操作和过程动作等，企业、现场、区域、过程组元、单元、、装置模块和控制模块，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
50.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）。
52.主功能模块提供一个输出作为从功能模块的串级输入，从功能模块在接收到主模块的输出后也提供一个输出告知主功能模块，从功能模块的输出称为反算输出
53.好（串级）、好（非串级）、不确定和坏，状态包括：质量属性、子状态质量属性和限制条件等
54.输入属性、输出属性、内含属性和方式属性
55.设定值计算、输出计算和反馈回路中的输出计算
56.差、乘、大于、下限限幅和电信号转换为气信号
57.温度记录控制器、流量计算器、液位指示控制器、压力变送器
58.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、报警显示画面，区域报警一览表、单元报警一览表、信息显示一览表、工位号一览表
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、白色与红色、白色与蓝色、白色与绿色）等，红色表示最高级报警，绿色表示正常操作
60.显示位置应尽量靠近被检测的部位，相应仪表位号的方框内或方框旁边
61.动态数据显示方式有数据显示、文字显示和图形显示等三种，图形显示方式可以是颜色的充填、颜色的改变、高亮度显示、闪烁或反相显示等
62.标准化、协调性、操作灵活性、直观性
63.发生事故前能及时提供信号报警信息，避免事故的发生、发生事故时尽量减小事故对生产过程的影响、事故发生时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、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
64.工艺合理性和合适设置联锁点数量
65.独立设置原则、结构冗余原则、故障安全原则、最少环节原则
66.联锁系统中，输入检出原件和执行机构的设计原则是（独立设置原则）。
67.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小信息设备之间和信息设备与金属部件之间的电位差
69.直击雷经过建筑物接闪器（富兰克林避雷针、避雷带）入地泄放雷电流，导致数万伏的地网地电位，通过设备接地线入侵控制网络设备形成地电位反击；雷电流沿建筑物避雷引下线入地时，在引下线周围产生强磁场，从而在引下线周围的金属管（线）上经感应产生过电压，通过系统的电力或信号线入侵网络系统；进出建筑物的电源线或信号线在大楼外受直接雷或感应雷而加载的雷电压及过电流沿线路窜入，侵害系统设备
70.在电缆接入系统设备前首先接入信号避雷器，例如，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.传导、静电、电磁、信号线耦合、接地不当和连接电势
72.屏蔽、滤波、接地、合理布线和选择电线等
73.技术先进性、竞争的公正性、语言的精炼性和确定性
74.偏离表法、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.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、灵活性
78.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、共通性原则
79.桌面隐喻、所见即所得、直接操纵
80.窗口、菜单、图标、光标定位装置
81.全屏幕菜单、工具栏、下拉式菜单、弹出式菜单、滚动式菜单、状态栏菜单
82.实时性、易操作性、灵活性、可靠性和安全性
83.显示速率、响应时间
84.仪表盘操作方式和显示屏操作方式
85.信息量大、显示形式多样化、操作方便容易、报警处理功能强、操作透明度高、备用方式简单
86.组态操作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.系统组态包括硬件和软件组态
89.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.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、动态点的描述和刷新方式，画面合成将静态画面和动态画面数据库合成
92.概貌显示、区域显示、单元显示、组显示和细目显示，概貌显示、过程显示、仪表面板显示、操作点显示、趋势显示、报警显示
93.工位号一览表显示方式、棒图显示方式，实时和历史趋势显示
94.确认和消声操作
95.输入模块包括模拟量输入、开关量输入和脉冲量输入等三大类，输出模块包括模拟量和开关量输出两类
96.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安装等
97.连接图连接方式、树状图连接方式
98.升降式动画、推进式动画、改变色彩的动画、充色的动画、移动窗口的动画
99.对数据库内数据进行存储和管理，数据描述、数据操纵、数据库的保护、数据库建立和维护
100.实时性强、可在线存储足够的运行数据、实现对数据的压缩、数据进行任何格式的计算和归档处理、开放性和高可靠性
101.从逻辑功能看，计算机网络分为资源子网和通信子网
102.通信媒体质量较高、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103.数据通信系统由信号、数据终端设备、数据电路终接设备、传输介质或媒体和通信协议等五部分组成
104.有四种编码方式：数字-数字，模拟-数字，数字-模拟和模拟-模拟
105.传输二进制数据分并行传输和串行传输两种模式，串行传输又分异步和同步传输两类
106.双绞线、同轴电缆和光缆
107.多台通信设备和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.电路交换、报文交换、分组交换和快速分组交换
109.只能检测错误不能纠正差错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。奇偶校验码、纵向冗余校验码和循环冗余校验码，循环冗余校验码
110.超时重发、拒绝接收、选择拒绝和探询
111.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
112.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.F F H1、FF HSE、Profibus、ProfiNet、Hart、ControlNet、DeviceNet等
114.H ART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.客户接口和自动化接口
116.机械特性、电气特性、功能特性和规程特性
117.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，32
118.50Ω基带同轴电缆作为通信媒体。数据传输速率是10Mbps
119.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，等待一个随机时间，然后按CSMA方式重新发送该帧。CSMA/CD操作过程分为载波侦听、无声则讲、等有空就讲、冲突检测、一次只能一人讲、多路存取、序列返回等七步
120.主要操作包括删除站点、添加站点、逻辑环初始化、令牌丢失处理和错误的排除、提供优先级服务的控制等
121.无确认无连接服务、面向连接服务和有确认无连接服务
122.网络互联包括局域网和远程网的互联及局域网之间的互联。基本要求：在网络之间提供数据传输的链路，至少应有物理通路、媒体存取控制、逻辑链路控制等功能；在不同网络似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；尽量减小对各个网络的软件、硬件、通信协议和性能的影响；尽量降低成本；提供会计功能，记录状态信息123.T CP连接包括三个状态：连接建立、数据传送和连接终止
124.低速现场总线上发送的信号是（31.25k）bps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.调度执行、调度通信、非调度通信、时间同步、链路调度活动表的维护
126.客户/服务器虚拟通信关系、发布方/预约接收方虚拟通信关系、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、报文格式和用户应用建立报文所需的协议行为
128.每个C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.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.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
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。
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
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
电子控制系统的组成和工作过程 一、教学分析 1．教材分析 本课是第一章第二节“电子控制系统的组成和工作过程”。从对比分析两种路灯控制系统的基本组成入手，再通过搭接一个路灯自动控制的电子模型，来学习电子控制系统的基本组成和工作过程，从而为学生学习后面各章提供了一把钥匙。 2．学情分析 学生在通用技术必修2的学习中，已学过关于控制系统的一些概念，例如输入、控制、输出，以及功能模拟方法的含义，但对电子控制系统内部电子元件，例如发光二极管、光敏电阻、三极管等的工作原理不太了解，教师可用通俗的语言补充解释其作用，以利于学生的学习。 二、教学目标 1．知识与技能目标 （1）知道电子控制系统的基本组成。 （2）能用方框图分析生活中常见电子控制系统的工作过程。 2．过程与方法目标 （1）通过对两种路灯控制系统方框图的对照，知道电子控制系统的基本组成。 （2）通过搭接一个路灯自动控制的电子模型，加深对电子控制系统组成的理解。 3．情感态度和价值观目标 （1）激发学生动手尝试的兴趣和热爱技术的情感。 （2）提高学生比较及分析电子控制系统的能力。 三、教学重难点 1．重点 （1）电子控制系统的基本组成。 （2）能用方框图分析生活中常见电子控制系统的工作过程。 2．难点 电子控制系统内部常见电子元件的工作原理。 四、教学策略 本节课程以多媒体技术为辅助教学手段，通过观察、基本知识讲授、小组探究、分析表达、技术试验、能力展示等教学方法和策略，在教师指导下，通过学生自主探究建构知识和技能。 五、教学准备 通用技术专用教室、多媒体、课件、路灯自动控制模型。 六、课时安排 共1课时 七、教学过程 （一）新课导入 教师展示：路灯自动控制模型 板书：第一章电子控制系统概述 第二节电子控制系统的组成和工作过程
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
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。
柴油发电机组控系统工作原理 LIXISE 作者： 作者：LIXISE 柴油发电机组控制系统工作原理和算法是相当的复杂，每个电路的设计都有其特定的算法来予以实现。柴油发电机组的控制器系统犹如发电机组的心脏，智能控制系统的使用大大提高了柴油发电机组的运行，保障了柴油发电机组的稳定工作，那么控制系统是通过何种原理和算法来实现呢？柴油发电机组的控制部分，数字式励磁控制器较传统的模拟电路励磁控制器具有精度高，反应快，控制算法适应性强，对于不同特性的电机只要通过调整程序参数就能适应，甚至可以实现更高端的自适应智能控制算法等优点。 一、数字励磁控制器软件实现与算法研究 主要是对数字式励磁控制器的软件和所采用的控制算法进行论述。首先对数字励磁控制器的主程序进行设计，然后对电量参数采集算法和智能励磁控制算法进行研究，并在ＣＰＵ上进行实现。为了实现精确的数字励磁控制，需要得到实时、精确的电量数据，而要获得实时、精确的电量数据，则需要采用交
流采样方法，并推导出交流采样下各个电量的计算公式，最终编写计算出电量数据的算法程序。交流采样是按一定的规律对被测信号的瞬时值进行采样，再按照一定的数学算法求出被测电量参数的测量方法。下面给出交流电压，交流电流，有功功率，无功功率，功率因素的各种算法中的离散公式。 二、数字式励磁控制器总体设计方案 工作电源：由于微处理器的工作电源要求，我们需要一个５Ｖ的稳定直流电源，信号调理电路的运算电路的供电需要一组±１２Ｖ的直流电源，另外，开关量输出需要驱动继电器，所以需要一个＋２４Ｖ的直流电源，为此我们需要设计一个电源转化模块得到系统正常工作所需的三组ＤＣ电源。 三、交流采样锁相环电路 要进行交流采样，通常需要进行同步采样，目前交流采样方式主要有硬件同步采样、软件同步采样和异步采样三种。硬件同步由硬件同步电路向ＣＰＵ提出中断实现同步。硬件同步电路有多种形式，常见的如锁相环同步电路等。硬件同步采样法是由专门的硬件电路产生同步于被测信号的采样脉冲。它能克服软件同步采样法存在截断误差等缺点，测量精度高。利用锁相频率跟踪原理实
*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
一、填充题 1.微处理器，集中管理和分散控制 2.Honeywell，Emerson，Invensys，浙大中控的SUPCON、新华公司的XDPF、国电智深公司的EDPF等 3.分散过程控制装置、操作管理装置和通信系统 4.多层结构、多级结构和多重结构 5.可移植性、可操作性、可适宜性和可用性 6.组织人事的分散、地域的分散、功能的分散、负荷的分散 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 8.智能化现场设备，高层设备，互连的，全数字、串行、双向传输的、多分支结构 9.执行器传感器现场总线、设备现场总线和全服务现场总线 10.开放性、智能化、互操作性、环境适应性、分散控制 11.节省硬件数量和投资、节省安装费用和维护费用、多变量检测和传输、缩短安装时间和投运时间、消除模拟仪表通信的瓶颈现象、增大用户对产品的选择性 12.分散控制和集中管理，综合自动化的组成部分；通信和传输的差别，数字传输技术 13.现场总线数据传输速率、主站应用程序的大小和复杂程度；减少网络通信的吞吐量，保证一旦有通信要求就能立即实现通信、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等 14.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 15.标准化、OPC技术、设备描述技术 16.由 17.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 18.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 19.系统有两个相同部件组成，一个部件工作，另一个部件备用，组成冷后备冗余系统。假设单个部件的MTBF是100000h，则该冷后备冗余系统是（1，2）表决系统 20.机器、零件或系统是否被设计得很容易维修、进行维修的技术人员的维修和判断技能、维修所需的备品备件供应情况。维修度、平均修复时间、修复率、有效度 21.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 22.操作环境、操作功能、容错技术、安全性 23.显示功能、过程监视功能、操作功能， 24.多重确认、硬件保护、不予响应、分工管理、数据保护 25.硬件密钥方法、用户口令和通行字输入 26.J作为可编程的电子系统，在功能安全方面采取了（提高诊断的覆盖率、控制由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措施、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引入故障的技术措施、集成过程中避免故障的技术措施、操作和维护规程中避免故障的技术措施、安全确认过程中避免失效的措施、安全接地技术）措施。 27.系统组态、控制组态、画面组态 28.结构参数、设置参数、可调整参数，输入参数、输出参数和内含参数 29.是否满足生产过程控制要求，是否可组成专用功能模块实现专用功能、功能模块
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
电控系统工作原理 一、电控系统工作原理 随着科技进步和电子工业的发展，国产轿车采用电子控制燃油喷射系统的比率逐年增加，早在2000年，一汽—大众就宣布停止化油器式发动机的生产，产品全部采用电子控制燃油喷射系统。最早研究和开发汽油喷射式发动机的是德国博世(Bosch)公司，汽油喷射技术首先应用于飞机发动机，随着对汽车节能降耗、降低排放和提高舒适性、增加动力性的要求，这一技术被应用于汽车发动机上。目前，博世公司在这一领域的技术和产品仍处于世界领先地位。捷达王轿车就采用了博世公司最新开发的Motronic M3．8．2发动机电控管理系统，并根据中国的国情做了改进和匹配。Motronic M3．8．2发动机电控管理系统为电子控制多点燃油顺序喷射系统，闭环控制，其突出特点是喷油量及点火时刻综合控制。该系统由电子控制单元、传感器、执行器等组成，传感器为燃油喷射系统和点火系统所共用。 1．Motronic M3．8．2发动机电控管理系统的组成及工作原理 Motronic M3．8．2电控系统由电控单元(即ECU，俗称电脑)、发动机转速传感器(也称曲轴位置传感器)、空气流量传感器、节流阀体、进气温度传感器、冷却液温度传感器(发动机水温传感器)、k传感器(即氧传感器)、爆震传感器、相位传感器(也称凸轮轴位置传感器或霍尔传感器)、双点火线圈、油压调节器和喷油器等组成。 驾驶员通过节气门(俗称油门)控制发动机进气量，控制单元通过节气门位置传感器得知节气门开度，再综合发动机转速、空气流量、进气温度、λ探测值等各传感器及电子开关提供的信息，经分析、计算，确定出最佳喷油量和点火时刻，向喷油器和点火线圈发出喷油和点火指令。发动机转速和空气流量信号是ECU计算基本喷油量的主信号，ECU再根据进气温度传感器、冷却液温度传感器、A传感器、爆震传感器和节气门位置等信号对喷油量进行必要的修正，确定出实际喷油量，然后根据转速传感器得到的曲轴位置信号和相位传感器检测到的1缸压缩上止点信号，适时地向喷油器和点火线圈发出动作指令。 发动机工作可分为如下工况： (1)起动工况 发动机被起动机带动运转，当转速低于某值时，ECU识别出发动机处于起动工况，根据转速传感器、凸轮轴位置传感器、节流阀位置传感器、冷却液温度传感器、进气温度传感器等提供的信号，以及ECU中存储的最佳控制参数，计算出起动喷油量、点火角度和怠速直流电机的位置，并驱动喷油器和点火动力组件动作，使节气门处于起动位置，保证发动机顺利起动。发动机起动后，当转速超过某值时，则起动工况结束。捷达王轿车起动时，司机无需踏油门踏板、节气门会自动处于最佳起动位置。 (2)怠速工况 发动机起动后，怠速运转时，节流阀体内的怠速开关触点闭合，ECU根据此信号得知发动机处于怠速工况，同时根据冷却液温度传感器信号计算出目标转速(存储在ECU中的理论转速，温度越低，理论转速越高，以保证发动机在低温时稳定运转并快速暖机)，并与实际转速进行比较，根据转速差的正负和大小，使节气门处于目标位置，以保证发动机怠速转速达到目标值。KCU同时还通过改变点火提前角来稳定发动机怠速。捷达王发动机热车后怠速转速理论值设置为840r／mjn，怠速点火提前角设置为上止点前12°，这些值存储在ECU中，人工不能调整。 (3)运行工况 运行工况又包括部分负荷、全负荷、加减速过渡及被拖动等工况。ECU根据转
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.*
模块一集散控制系统必备知识 【任务目标】 1、通过与模拟控制系统比较，认识计算机控制系统及其组成。 2、了解计算机控制系统的应用类型、发展史。 3、了解计算机通信网络的概念和通信协议。 4、掌握集散控制系统的硬件结构。 5、了解集散控制系统的软件体系。 6、提高查阅资料和信息处理的能力、交流表达能力及团队合作能力。 【任务内容】 阅读能力训练环节 任务内容：了解本课程的性质、内容、任务及学习方法，对目前市场上所常用的计算机控制系统的使用情况进行了解和比较，掌握计算机控制系统的组成原理、信号处理原理；了解计算机通信基本知识，掌握通信网络基础知识及网络控制方法，了解集散控制系统的设计思想及其发展过程，掌握集散控制系统的基本概念、体系结构及各层次的主要功能，了解集散控制系统的软件体系，了解集散系统的组态软件。具体要求如下： 一、一般了解（表面了解） 1、会说目前市场上所常用的计算机控制系统的组成、类型及应用？ 2、会讲集散控制系统的设计思想及其发展过程？（背景、发展） 3、会说市场上常见的应用数据通信的例子。 4、会说常见通信网络的拓扑结构。 5、会讲集散控制系统是什么？（定义、特点、应用场合） 6、会说市场上起主导地位的集散控制系统有哪些？（品牌、分类、系列、型号、图片） 7、能说出三种以上市场上常用DCS的性价比。 8、能说出三种以上常用的集散控制系统的组态软件。 二、核心理解（内在理解） 1、能表述计算机控制系统的组成原理、信号处理原理。（结构、原理、特点）。 2、能正确表述集散控制系统的基本概念、体系结构及各层次的主要功能。 3、能够识别现有实训装置中集散控制系统的各个组成部分及相互联系。 三、根据上述要求，独立咨询相关信息，通过收集、整理、提炼完成表1-2～表1-5的填写训练，重点研究表1-3的相关内容，填写结果的参考评分标准见表1-7。 四、配分：本项目工时180分钟，满分为100分，比重70%。 综合能力训练环节 以小组为单位，总结上面任务的实施经验，并回答教师提出的问题。回答问题要求包含以下要素： 1）小组成员。 2）各成员的身份（以分工不同划分）。 3）经验总结报告主题及内涵。 4）小组共性经验（共性优点，共性缺点）。 5）小组个性经验（个性优点，个性缺点）。 6）存在的问题。 7）将如何改进或解决存在的问题。 8）给同学的建议。 9）回答核心问题： 10）回答限时：每小组5分钟，共60分钟。 11）配分：本项目工时90分钟，本项目满分100分，比重30%。
DCS 系统 一、填空（共23题）： 1、一个最基本的DCS应包括四个大的组成部分：控制站、操作员站、工程师站、网络。 2、DCS的软件构成包括控制层软件、监控软件、组态软件。 3、过程检测和控制流程图用文字符号中，TRC-210、LIC-101、PT-104分别表示温度记录控制功能、液位指示控制器和压力变送器功能。 4、趋势画面包括实时趋势和历史趋势两类。 5、集散控制系统的组态包括硬件组态和软件组态。 6、我厂使用的DCS系统有横河CS3000、浙大中控ECS-100。 7、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。 8、接地按其作用可分为保护性接地和功能性接地两大类。 9、模拟量信号包括模拟输入和模拟输出信号。 10、集散型控制系统的回路控制功能由控制站完成。 11、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。 12、浙大中控ECS-100系统中FW243X是主控制卡。 13、操作站的基本功能包括显示、操作、报警、系统组态、系统维护、报告生成。 14、LIAH表示液位指示高报警。 15、PSHH表示压力高高联锁。 16、数字量信号包括数字量输入和数字量输出。 17、横河CS3000系统硬件中，卡件AAI143为模拟量输入卡，AAI543为模拟量输出卡。 18、横河CS3000系统硬件中，端子SARM15A为数字量输入卡，SMRT为热电阻输入卡。 19、浙大中控ECS-100系统中，机笼与机笼之间采用DB9线连接，卡件与端子之间采用DB25线连接。 20、浙大中控ECS-100系统中，模拟量输入卡为FW351，模拟量输出端子为TB372。 21、DCS由哪四部份组成：I/O板、控制器、操作站、通讯网络。 22、DCS系统中DI表示数字量输入、DO表示数字量输出、AI表示模拟量输入、AO表示模拟量输出。 23、自动调节系统一般是由被调对象、测量变送、调节器、调节阀四个主要环节组成。 二选择题（共22题）： 1、串级调节系统中，副调节器通常选用( B )调节规律。 A、PI B、PID C、PD D、P 2、系统工位号AIC2001表示（ A ）。 A、序号2001的含氧量指示控制 B、序号2001的电流指示控制 C、序号2001的报警指示控制 D、序号2001的位置指示控制 3、联锁系统采用的电磁阀采用（ A ）。 A、通电状态工作 B、断电状态工作 C、任意 D、根据条件 4、DCS 系统在检修或停电后重新上电前，要确认系统连接正常，且接地良好，接地端对地电阻不超过（B ）Ω。 A、1 B、4 C、10 D、30 5、信号回路接地与屏蔽接地（ B ）接地极。 A、应分别安装 B、可共用一个单独的 C、可与电气系统共用 D、A.B.C 6、在DCS中PV，代表的含义是（ A ）。 A、实际值 B、设定值 C、输出信号 D、A.B.C 7、在DCS中SV，代表的含义是（B）。 A、实际值 B、设定值 C、输出信号 D、A.B.C 8、下列不正确的说法是（ D ）。 A、调节器是控制系统的核心部件 B、调节器是根据设定值和测量值的偏差进行PID运算的 C、数字调节器可以接收4－20ｍA电流输入信号 D、调节器设有自动和手动控制功能 9、DCS系统其核心结构可归纳为“三点一线”结构，其中一线指计算机网络，三点分别指（B）。 A、现场控制站、操作员站、数据处理站 B、现场控制站、操作员站、工程师站 C、现场控制站、数据处理站、工程师站 D、数据处理站、操作员站、工程师站 10、DCS开关量位号的数据类型（D）。 A、SFLOAT B、FLOAT C、INT D、BOOL 11、信号回路接地与屏蔽接地（ B ）接地极。 A、应分别安装 B、可共用一个单独的 C、可与电气系统共用 D、A.B.C 12、在DCS中MV，代表的含义是（ C ）。 A、实际值 B、设定值 C、输出信号 D、A.B.C 13、浙大中控报表事件中代码 getcurmin() mod 5=0表示（ B ）打印一次。 A、5秒钟 B、5分钟 C、1小时 D、5小时
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。
控制系统的工作过程与方式 一、教学目标 1.通过案例分析，归纳控制系统的基本特征； 2.了解开环控制和闭环控制的特点； 3.分析典型案例，熟悉简单的开环控制系统的基本组成和简单的工作过程 4.学会用框图来归纳控制系统实例的基本特征，逐步形成理解和分析简单开环和闭环控制系统的一般方法 二、教学内容分析 本节是“控制与设计”第二节的内容，其内容包括“控制系统”、“开环控制系统与闭环控制系统的组成及其工作过程”是学生在学习控制在我们的生活和生产中的应用后，进一步学习有关控制系统的组成、工作方式以及两种重要的控制系统：开环控制和闭环控制，并熟悉它们工作原理和作用。 生活中不乏简单控制系统的应用，人们对此往往象看待日出日落一类自然景色般的习以为常。本部分内容的学习，正是要引导学生，从技术的角度、用控制的思维看周围的存在，分析其道理，理解其基本的组成和工作过程。 本课教学内容，从学生生活经验出发，从实例分析入手，归纳出对控制系统的一般认识，以及根据控制系统方式分类的开环控制系统和闭环控制系统两类，并侧重对开环控制系统的工作过程、方框图、重要参数进行分析。本课要解决的重点是：开环控制系统的工作过程分析，用方框图描述开环控制系统的工作过程。 三、学习者分析 学生在前面的学习中已经学习和分析了控制在生活生产中的应用，获得了有关控制及其应用的初步感性认识和体验，但是对控制的基本工作方式和工作机理还缺乏了解，他们对进一步了解控制系统的知识是有探究的欲望的。结合前面的应用案例分析，进一步分析案例中控制是如何工作的，以及有怎样的工作方式，是学生学习的最近发展区。 四、教学策略： 1. 教法： 本章的教学结合具体的教学内容和目标我们采用“案例情景—机理分析—总结归纳－认识提升”的模式展开。在教学中把知识点的教与学置于具体的案例情景当中，通过丰富而贴近生活的案例使学生从生活体验到理性分析的思维升华过程。同时关注学生能否用不同的语言表达、交流自己的体验和想法。通过富有吸引力的现实生活中的问题，使学生回想和体会控制系统的工作过程，激发学生的好奇心和主动学习的欲望。让学生本着“回想—分析—联想—猜想”的思维过程，对教学内容进行步步展开，使学生亲历自主探索和思维升华的过程。 2. 学法： 鼓励学生自主探究和合作交流，引导学生自主观察、总结，在与他人的交流中丰富自己的思维方式，获得不同的体验和不同的发展。注意引导学生体会控制系统的工作过程和方式，特别是引导学生会学用系统框图来抽象概括控制系统、帮助分析和理解控制系统的组成及其工作过程的方法 五、教学资源准备 多媒体设备、相关图片资料、技术试验工具、材料等