集散控制系統(tǒng)

集散控制系統(tǒng)第一頁，共十四頁，編輯于2023年，星期五

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?？煞譃檩斎?、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。

趨勢畫面包括實(shí)時(shí)趨勢和歷史趨勢兩類。

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。

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，也沒有K>1等問題。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。第二頁，共十四頁，編輯于2023年，星期五

現(xiàn)場總線設(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)Δ、>、≮和I/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。

過程檢測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。

抗電磁干擾措施主要有屏蔽、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、易操作性、靈活性、可靠性和安全性等。第三頁，共十四頁，編輯于2023年，星期五集散控制系統(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)庫管理系統(tǒng)是對(duì)數(shù)據(jù)庫內(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)庫的保護(hù)、數(shù)據(jù)庫建立和維護(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，只能檢測錯(cuò)誤不能糾正差錯(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)場環(huán)境、開放系統(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。

第四頁，共十四頁，編輯于2023年，星期五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

Ω基帶同軸電纜作為通信媒體。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。

現(xiàn)場總線控制系統(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)是一種無線數(shù)據(jù)與通信的開放性標(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)場總線設(shè)備現(xiàn)場總線設(shè)備指組成現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的內(nèi)置處理器，具有數(shù)字計(jì)算、數(shù)字通信功能的設(shè)備。第五頁，共十四頁，編輯于2023年，星期五4輸入輸出卡件輸入輸出卡件是分散過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)場安裝的模擬執(zhí)行器。

輸入輸出卡件用于連接生產(chǎn)過程的輸入輸出信號(hào)。

5MTBF81(MeanTimeBetweenFailures)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。

6MTTF81(MeanTimeToFailures)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。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。第六頁，共十四頁，編輯于2023年，星期五10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，因此，網(wǎng)絡(luò)通信終斷。總線環(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)。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)之間的信息交換過程。

13流量控制

流量控制室一種限制網(wǎng)絡(luò)訪問的機(jī)制，例如，它設(shè)置交換機(jī)緩沖區(qū)的上限來限制數(shù)據(jù)傳輸?shù)牧髁?，通過修改發(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)

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)。

15OPC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)。第七頁，共十四頁，編輯于2023年，星期五16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)場總線20現(xiàn)場總線是在過程自動(dòng)化和制造自動(dòng)化中，實(shí)現(xiàn)智能化現(xiàn)場設(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分散過程控制裝置的功能及特點(diǎn)3生產(chǎn)過程的各種過程變量通過分散過程哦能告知裝置轉(zhuǎn)換為操作監(jiān)視的數(shù)據(jù)，各種操作信息也通過分散過程控制裝置送到執(zhí)行機(jī)構(gòu)。分散過程控制裝置中實(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。第八頁，共十四頁，編輯于2023年，星期五3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。它集中各分散過程控制裝置的信息，通過監(jiān)視和操作，把操作命令下達(dá)各分散過程控制裝置。特點(diǎn)：①信息量大

②易操作性，應(yīng)具有良好的操作性

③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？18①組織人事的分散②地域的分散③功能的分散④負(fù)荷的分散5整體式分散過程控制裝置的特點(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，可通過操作站對(duì)系統(tǒng)操作，因此，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。第九頁，共十四頁，編輯于2023年，星期五8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)？①供電系統(tǒng)的冗余②過程控制裝置的冗余③現(xiàn)場總線鏈路主設(shè)備的冗余④通信系統(tǒng)的冗余⑤操作站的冗余⑥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？99①集散控制系統(tǒng)分散過程控制裝置的機(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。②集散控制系統(tǒng)的許多設(shè)備通過通信網(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。③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。④集散控制系統(tǒng)是全開放結(jié)構(gòu)，它允許符合開放系統(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)場總線上掛接的現(xiàn)場智能儀表。

10簡述數(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、程序判別濾波第十頁，共十四頁，編輯于2023年，星期五11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)場總線設(shè)備？現(xiàn)場總線設(shè)備內(nèi)應(yīng)含有哪些功能模塊？①智能輸入輸出設(shè)備

②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)的接地連接電阻為：直流電阻≤1Ω；安全保護(hù)接地連接電阻和交流工作地電阻≤4Ω；防雷保護(hù)接地連接電阻≤10Ω。

14集散控制系統(tǒng)主要的電磁干擾源有哪些？185①傳導(dǎo)

②靜電

③電磁

④信號(hào)線耦合

⑤接地不當(dāng)

⑥連接電勢

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)

第十一頁，共十四頁，編輯于2023年，星期五17ISO/OSI參考模型分哪些層？255①物理層②數(shù)據(jù)鏈路層③網(wǎng)絡(luò)層④傳輸層⑤會(huì)話層⑥表示層⑦應(yīng)用層

18ISASP100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？294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)測監(jiān)控類）：標(biāo)記產(chǎn)生短期操作結(jié)果，即通過無線傳輸在短時(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。

第十二頁，共十四頁，編輯于2023年，星期五19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