集散控制系統(tǒng)

1、集散控制系統(tǒng)第1頁(yè)，共14頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)46分，星期四集散控制系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)三準(zhǔn)則是系統(tǒng)運(yùn)行不易發(fā)生故障的設(shè)計(jì)、系統(tǒng)運(yùn)行不受故障影響的設(shè)計(jì)、能迅速排除故障的設(shè)計(jì)。集散控制系統(tǒng)的組態(tài)包括系統(tǒng)組態(tài)、控制組態(tài)、畫面組態(tài)。功能模塊按功能分類，通?？煞譃?輸入、輸出類功能模塊、控制算法類功能模塊、運(yùn)算類功能模塊、信號(hào)發(fā)生器類功能模塊、轉(zhuǎn)換類功能模塊、信號(hào)選擇 和 狀態(tài)類功能模塊 等類。趨勢(shì)畫面包括 實(shí)時(shí)趨勢(shì) 和 歷史趨勢(shì) 兩類。媒體存取控制指 節(jié)點(diǎn) 在向通信媒體 存 信息或從通信媒體 取 信息時(shí)的控制規(guī)則。香農(nóng)（Shannon）定理規(guī)定采樣頻率應(yīng) 采樣頻率應(yīng)不小于原系統(tǒng)最高頻率的兩倍。

2、軟件濾波采用計(jì)算方法，常用軟件濾波有 一階低通濾波、一階高通濾波、遞推平均（加權(quán)）濾波、程序判別濾波 等。用計(jì)算機(jī)控制裝置實(shí)現(xiàn)比值控制時(shí)，不計(jì)算 儀表比值系數(shù) ，不進(jìn)行儀表系數(shù)的轉(zhuǎn)換，也沒(méi)有K 1等問(wèn)題。與模擬控制算法比較，數(shù)字控制算法對(duì)積分算法的改進(jìn)有 積分分離 和 削弱積分等。順序邏輯控制系統(tǒng)分為 時(shí)間順序控制系統(tǒng)、 邏輯順序控制系統(tǒng) 和 條件順序控制系統(tǒng) 三種。第2頁(yè)，共14頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)46分，星期四現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備的模塊分為三種類型，即 資源模塊、轉(zhuǎn)換器模塊 和 功能模塊。功能模塊參數(shù)的計(jì)算包括 設(shè)定值計(jì)算、輸出計(jì)算 和 反饋回路中的輸出計(jì)算 等。功能圖描述符號(hào)、和I/

3、P分別表示 差、大于、下限限幅 和 電信號(hào)轉(zhuǎn)換為氣信號(hào)等。過(guò)程檢測(cè)和控制流程圖用文字符號(hào)中，TRC-210、FO-103、LIC-101、PT-104分別表示溫度記錄控制功能、溫度記錄控制器、流量計(jì)算器、液位指示控制器、壓力變送器功能。等電位連接的目的是 減小信息設(shè)備之間和信息設(shè)備與金屬部件之間的電位差?？闺姶鸥蓴_措施主要有 屏蔽、濾波、接地、合理布線 和 選擇電線等 等。常用的集散控制系統(tǒng)評(píng)估方法有 偏離表法、矩陣表法 。集散控制系統(tǒng)的操作方式分為 儀表盤操作方式 和 顯示屏操作方式 。組態(tài)軟件由 系統(tǒng)開(kāi)發(fā)環(huán)境 和 系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境 兩大部分組成集散控制系統(tǒng)對(duì)人機(jī)交互系統(tǒng)的要求是 實(shí)時(shí)性、易操作

4、性、靈活性、可靠性 和安全性等。第3頁(yè)，共14頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)46分，星期四集散控制系統(tǒng)的組態(tài)包括 硬件 和 軟件組態(tài)。報(bào)警處理的操作包括 確認(rèn) 和 消聲操作 操作。數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)是 對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)和管理 的軟件系統(tǒng)。它的主要功能有數(shù)據(jù)描述、數(shù)據(jù)操縱、數(shù)據(jù)庫(kù)的保護(hù)、數(shù)據(jù)庫(kù)建立 和 維護(hù)。從邏輯功能看，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)分為資源子網(wǎng)和通信子網(wǎng)。通信鏈路傳輸二進(jìn)制數(shù)據(jù)分 并行傳輸 和 串行傳輸 ，串行傳輸又分 異步 和 同步傳輸兩類常用的通信傳輸媒體有 雙絞線、同軸電纜 和 光纜 。常用的通信交換技術(shù)有 電路交換、報(bào)文交換、分組交換 和 快速分組交換 等。差錯(cuò)控制中， 只能檢測(cè)錯(cuò)誤

5、不能糾正差錯(cuò) 的抗干擾編碼稱為檢錯(cuò)碼，具有自動(dòng)糾正差錯(cuò)功能 的抗干擾編碼稱為糾錯(cuò)碼。常用的校驗(yàn)碼為 奇偶校驗(yàn)碼、縱向冗余校驗(yàn)碼 和 循環(huán)冗余校驗(yàn)碼等，集散控制系統(tǒng)提出采用 循環(huán)冗余校驗(yàn)碼 。集散控制系統(tǒng)的控制網(wǎng)絡(luò)具有 實(shí)時(shí)性好，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快、可靠性高、適應(yīng)惡劣的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境、開(kāi)放系統(tǒng)互連 和 互操作性特點(diǎn)。OPC規(guī)范為OPC服務(wù)器規(guī)定 客戶接口 和 自動(dòng)化接口 兩種接口。第4頁(yè)，共14頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)46分，星期四EIA-485標(biāo)準(zhǔn)特點(diǎn)是用 平衡驅(qū)動(dòng)差分 電路，接收器輸入電壓是 輸入導(dǎo)線上電壓 之差。它適用于互連。最多可掛接 32 個(gè)站點(diǎn)。以太網(wǎng)物理層采用50 基帶同軸電纜作為通

6、信媒體。數(shù)據(jù)傳輸速率是10Mbps 。TCP連接包括三個(gè)狀態(tài)：連接建立、數(shù)據(jù)傳送 和 連接終止 ?，F(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)中，用模塊實(shí)現(xiàn)工程應(yīng)用。每個(gè)模塊由 資源模塊、轉(zhuǎn)換器模塊 和功能模塊 實(shí)現(xiàn)所需的控制和計(jì)算等功能名詞解釋：1 分散控制分散控制是指系統(tǒng)中的控制部分表現(xiàn)為若干個(gè)分散的，有一定相對(duì)獨(dú)立性的子控制機(jī)構(gòu)，這些機(jī)構(gòu)在各自的范圍內(nèi)各司其責(zé)，各行其是，互不干涉，各自完成自己的目標(biāo)。當(dāng)然這些目標(biāo)是整個(gè)系統(tǒng)目標(biāo)中的分目標(biāo)。2藍(lán)牙技術(shù) 藍(lán)牙技術(shù)是一種無(wú)線數(shù)據(jù)與通信的開(kāi)放性標(biāo)準(zhǔn)，它是工作在2.4GHz頻段，使用調(diào)頻頻譜擴(kuò)展的技術(shù)。3 現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備指組成現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)的內(nèi)置處理器，具有數(shù)字計(jì)

7、算、數(shù)字通信功能的設(shè)備。第5頁(yè)，共14頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)46分，星期四4 輸入輸出卡件輸入輸出卡件是分散過(guò)程控制裝置的控制器與模擬儀表之間的橋梁，它將由模擬儀表輸入的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)后送到控制器，也將控制器輸出的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)后送現(xiàn)場(chǎng)安裝的模擬執(zhí)行器。輸入輸出卡件用于連接生產(chǎn)過(guò)程的輸入輸出信號(hào)。5 MTBF 81(Mean Time Between Failures )指可以邊修理邊使用的機(jī)器、零件或系統(tǒng)，相鄰故障期間正常工作時(shí)間的平均值。6 MTTF 81(Mean Time To Failures)指不能修理的機(jī)器、零件或系統(tǒng)，到發(fā)生故障為止的工作時(shí)間的平均值。

8、它是不可修理產(chǎn)品的平均壽命。7 操作透明度 88指生產(chǎn)過(guò)程的操作信息是否清晰地為操作員所接受和理解，并被用于生產(chǎn)過(guò)程操作中去的能力。8 組態(tài) 92組態(tài)是用集散控制系統(tǒng)本身所提供的功能模塊或控制算法組成所需要的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，完成所需功能。9總線型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 99這種結(jié)構(gòu)設(shè)有中繼節(jié)點(diǎn)，信道是共享的，任意兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間均可通信。第6頁(yè)，共14頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)46分，星期四10 環(huán)形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)環(huán)形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分為物理環(huán)網(wǎng)和總線環(huán)網(wǎng)。物理環(huán)網(wǎng)的各節(jié)點(diǎn)在物理上組成環(huán)形，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都承擔(dān)中繼轉(zhuǎn)發(fā)工作，為增刪節(jié)點(diǎn)，必須把環(huán)的鏈接打開(kāi)，因此，網(wǎng)絡(luò)通信終斷?？偩€環(huán)網(wǎng)是邏輯上各節(jié)點(diǎn)組成環(huán)形，物理連接是總線型的網(wǎng)絡(luò)。

9、它與總線型網(wǎng)絡(luò)結(jié)類似，增刪節(jié)點(diǎn)比較方便，但由于通信是環(huán)形的，因此，增加節(jié)點(diǎn)時(shí)，除了把帶網(wǎng)絡(luò)接口的節(jié)點(diǎn)掛到總線上以外，還需停止網(wǎng)絡(luò)通信。11 主從網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為在星形網(wǎng)絡(luò)增加節(jié)點(diǎn)，必須建立一條主站到該新增節(jié)點(diǎn)的專用信道，主站接口也需擴(kuò)充。此外，軟件也需相應(yīng)更改，網(wǎng)絡(luò)通信必須中斷才能完成這些工作，工作量也較大。12 人機(jī)交互指人與計(jì)算機(jī)之間使用某種對(duì)話語(yǔ)言，以一定的交互方式，完成確定任務(wù)的人機(jī)之間的信息交換過(guò)程。13 流量控制 流量控制室一種限制網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)的機(jī)制，例如，它設(shè)置交換機(jī)緩沖區(qū)的上限來(lái)限制數(shù)據(jù)傳輸?shù)牧髁?，通過(guò)修改發(fā)送速率，例如降低發(fā)送速率，或?qū)Πl(fā)送端暫時(shí)關(guān)閉一個(gè)預(yù)定時(shí)間等。14 集散控制系統(tǒng)

10、集散控制系統(tǒng)是以微處理器為基礎(chǔ)的集中分散型控制系統(tǒng)。15 OPC技術(shù)OPC以Windows的對(duì)象鏈接和嵌入、組件對(duì)象模型和分布式技術(shù)為基礎(chǔ)，定義了一套標(biāo)準(zhǔn)接口，在這個(gè)接口上，基于PC的軟件組件能交換數(shù)據(jù)。第7頁(yè)，共14頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)46分，星期四16 串級(jí)控制系統(tǒng) 115串級(jí)控制系統(tǒng)是由其結(jié)構(gòu)上的特征而得名的。它是由主、副兩個(gè)控制器串接工作的。主控制器的輸出作為副控制器的給定值，副控制器的輸出去操縱控制閥，以實(shí)現(xiàn)對(duì)變量的定值控制。17 現(xiàn)場(chǎng)總線 20現(xiàn)場(chǎng)總線是在過(guò)程自動(dòng)化和制造自動(dòng)化中，實(shí)現(xiàn)智能化現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備與高層設(shè)備之間互連的，全數(shù)字、串行、雙向傳輸?shù)?、多分支結(jié)構(gòu)的通信系統(tǒng)。簡(jiǎn)

11、述題1集散控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn) 4與模擬電動(dòng)儀表比較，它具有連接方便、采用軟連接方法使控制策略更改容易、顯示方式靈活、顯示內(nèi)容多樣、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量大等優(yōu)點(diǎn)。與計(jì)算機(jī)集中控制系統(tǒng)比較，它具有操作監(jiān)督方便、危險(xiǎn)分散、功能分散等優(yōu)點(diǎn)。2 分散過(guò)程控制裝置的功能及特點(diǎn)3生產(chǎn)過(guò)程的各種過(guò)程變量通過(guò)分散過(guò)程哦能告知裝置轉(zhuǎn)換為操作監(jiān)視的數(shù)據(jù)，各種操作信息也通過(guò)分散過(guò)程控制裝置送到執(zhí)行機(jī)構(gòu)。分散過(guò)程控制裝置中實(shí)現(xiàn)模擬量與數(shù)字量的相互轉(zhuǎn)換，完成控制算法的各種運(yùn)算，并對(duì)輸入輸出量進(jìn)行有關(guān)的信號(hào)處理和運(yùn)算。第8頁(yè)，共14頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)46分，星期四3 集中操作和管理系統(tǒng)的功能和特點(diǎn)16功能：是人機(jī)界面。它集

12、中各分散過(guò)程控制裝置的信息，通過(guò)監(jiān)視和操作，把操作命令下達(dá)各分散過(guò)程控制裝置。特點(diǎn)：信息量大 易操作性，應(yīng)具有良好的操作性 容錯(cuò)性好，良好的人機(jī)界面4 在集散控制中，分散控制結(jié)構(gòu)表現(xiàn)在哪些方面？18組織人事的分散地域的分散功能的分散負(fù)荷的分散5 整體式分散過(guò)程控制裝置的特點(diǎn)74 特點(diǎn)是自成系統(tǒng)，獨(dú)立完成控制功能，不需要外部接口設(shè)備，系統(tǒng)可靠性較高，成本較低。但系統(tǒng)規(guī)模較小，系統(tǒng)擴(kuò)展的靈活性較差。6 分離式分散過(guò)程控制裝置的特點(diǎn)75該裝置采用分散控制結(jié)構(gòu)，既有垂直的功能分層，又有水平的負(fù)荷分散的分層。雖然操作器與控制器分離，但可實(shí)現(xiàn)降級(jí)操作，提高了系統(tǒng)可靠性。此外，可通過(guò)操作站對(duì)系統(tǒng)操作，因此，

13、系統(tǒng)靈活性較大，分離的結(jié)構(gòu)也有利于系統(tǒng)的擴(kuò)展。但這種構(gòu)成方式增加系統(tǒng)成本。7 試述可靠性的定義，并說(shuō)明廣義可靠性和狹義可靠性的區(qū)別81可靠性指機(jī)器、零件或系統(tǒng)，在規(guī)定工作條件下，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)具有正常工作性能的能力。 狹義可靠性指一次性使用的機(jī)器、零件或系統(tǒng)的使用壽命。例如燈泡的使用壽命是狹義的可靠性。廣義的可靠性指可修復(fù)的機(jī)器、零件或系統(tǒng)，在使用中不發(fā)生故障，一旦發(fā)生故障有易修復(fù)，使之具有經(jīng)常使用的性能，因此廣義可靠性包含可維修性。集散控制系統(tǒng)的可靠性指廣義可靠性。第9頁(yè)，共14頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)46分，星期四8 集散控制系統(tǒng)中通常對(duì)哪些部件要采用冗余結(jié)構(gòu)？供電系統(tǒng)的冗余過(guò)程控制

14、裝置的冗余現(xiàn)場(chǎng)總線鏈路主設(shè)備的冗余通信系統(tǒng)的冗余操作站的冗余輸入輸出卡件的冗余9 集散控制系統(tǒng)的可擴(kuò)展性主要變現(xiàn)在哪里？99集散控制系統(tǒng)分散過(guò)程控制裝置的機(jī)柜或機(jī)架內(nèi)有足夠空間增加輸入輸出卡件。這些卡件是同一系統(tǒng)產(chǎn)品。此外，CPU應(yīng)有能力對(duì)增加的卡件和相應(yīng)的控制算法進(jìn)行處理。集散控制系統(tǒng)的許多設(shè)備通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行聯(lián)系，在生產(chǎn)發(fā)展需要時(shí)應(yīng)能方便地增加設(shè)備或刪除設(shè)備。集散控制系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)可隨生產(chǎn)的發(fā)展或聯(lián)網(wǎng)的要求而擴(kuò)展延伸。集散控制系統(tǒng)是全開(kāi)放結(jié)構(gòu)，它允許符合開(kāi)放系統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的其他廠商集散控制系統(tǒng)與其通信，也允許其本身連接到其他廠商的集散系統(tǒng)中。這里，包括現(xiàn)場(chǎng)總線上掛接的現(xiàn)場(chǎng)智能儀表。10簡(jiǎn)述

15、數(shù)字濾波常用的方法109一階低通濾波、一階高通濾波、兩階Butterworth濾波、遞推平均濾波、遞推加權(quán)平均濾波、程序判別濾波第10頁(yè)，共14頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)46分，星期四11 集散控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)前饋控制系統(tǒng)時(shí)，為什么可以不設(shè)置偏置值？116采用集散控制系統(tǒng)或計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)時(shí)，如果存在積分作用，PID控制算法的初始輸出可抵消靜態(tài)時(shí)前饋控制信號(hào)，因此，增量算法課不設(shè)置偏置值。？12 現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)中，要實(shí)現(xiàn)一個(gè)單回路控制至少要哪些現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備？現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備內(nèi)應(yīng)含有哪些功能模塊？智能輸入輸出設(shè)備 顯示控制設(shè)備 13集散控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)接地電阻有什么要求？183集散控制系統(tǒng)的接地

16、連接電阻為：直流電阻1；安全保護(hù)接地連接電阻和交流工作地電阻4；防雷保護(hù)接地連接電阻10。14 集散控制系統(tǒng)主要的電磁干擾源有哪些？185傳導(dǎo) 靜電 電磁 信號(hào)線耦合 接地不當(dāng) 連接電勢(shì)15 在功能圖設(shè)計(jì)中，圖形符號(hào)的相切表示什么？160圖形符號(hào)的相切表示相連接的儀表之間的通信，可通過(guò)硬接線或系統(tǒng)鏈或 作為后備。16集散系統(tǒng)的組態(tài)包括哪些？系統(tǒng)組態(tài)、畫面組態(tài)、控制組態(tài)第11頁(yè)，共14頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)46分，星期四17 ISO/OSI參考模型分哪些層？255物理層數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)層傳輸層會(huì)話層表示層應(yīng)用層18 ISA SP100規(guī)范將自動(dòng)化應(yīng)用分為幾類，目前主要應(yīng)用的是哪幾類？29

17、4第0類（安全類）：恒為關(guān)鍵的緊急行動(dòng)第1類（控制類）：關(guān)鍵的閉環(huán)控制第2類（控制類）：經(jīng)常的非關(guān)鍵控制、多變量控制和優(yōu)化控制等第3類（控制類）：開(kāi)環(huán)控制，由操作員人工控制的一些控制回路第4類（監(jiān)測(cè)監(jiān)控類）：標(biāo)記產(chǎn)生短期操作結(jié)果，即通過(guò)無(wú)線傳輸在短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生操作結(jié)果的數(shù)據(jù)消息。第5類（監(jiān)測(cè)監(jiān)控類）：記錄和下載上傳不產(chǎn)生直接操作結(jié)果的數(shù)據(jù)和信息。第12頁(yè)，共14頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)46分，星期四19 以太網(wǎng)分為幾層，物理層有什么功能？265以太網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分為物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和高級(jí)用戶層三層。物理層的功能：采用曼徹斯特的編碼方式對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼發(fā)送同步和時(shí)鐘信號(hào)。載波檢出和沖突檢出位傳送和接收，在數(shù)據(jù)幀前加入64為的前同步信息。20循環(huán)冗余碼的工作原理252循環(huán)冗余校驗(yàn)碼是最常用的糾錯(cuò)碼。編碼規(guī)則是在數(shù)