集散控制系統(tǒng)與現(xiàn)場總線試題習(xí)題及答案

本答案僅供參考。

第1章緒論

1.1什么是過程計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)？它由哪幾部份組成？通過具體示例說明。

答：它是指由被控對象、測量變送裝置、計(jì)算機(jī)和執(zhí)行裝置構(gòu)成，以實(shí)現(xiàn)生

產(chǎn)過程閉環(huán)控制的系統(tǒng)，它綜合了計(jì)算機(jī)過程控制和生產(chǎn)工藝過程。例

如溫度控制系統(tǒng)。

1.2計(jì)算機(jī)控制工業(yè)生產(chǎn)過程有哪些種類型？

答：計(jì)算機(jī)控制工業(yè)生產(chǎn)過程普通有五種類型：

操作指導(dǎo)控制系統(tǒng)；直接數(shù)字控制系統(tǒng)；監(jiān)督控制系統(tǒng)；集散控制系統(tǒng)；

現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)。

1.3計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的硬件普通有哪幾大主要組成部份？各部份是怎樣互相聯(lián)系

的？其中過程通道有幾種基本類型？它們在系統(tǒng)中起什么作用？

答：計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的硬件普通包括：主機(jī)、外部設(shè)備、過程輸入輸出設(shè)備。

兩個過程通道，一個是輸入通道，另一個為輸出過程通道。

輸入過程通道包括：A/D通道----把摹擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號后再輸入；

DI通道-----直接輸入開關(guān)量信號或者數(shù)字量信號。

輸出過程通道包括：D/A通道----把數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成摹擬信號后再輸出；

DO通道一■--直接輸出開關(guān)量信號或者數(shù)字量信號。

1.4直接數(shù)字控制系統(tǒng)的硬件由哪兒部份組成？

答：直接數(shù)字控制系統(tǒng)的硬件主要有計(jì)算機(jī)(主機(jī))、過程輸入輸出通道、操

作臺和計(jì)算機(jī)輔助設(shè)備組成。如下圖所示。

-

CMT一

1一

|FT印機(jī)J

1

J

1

J

1.5數(shù)字PID控制算法有幾種形式？各有什么特點(diǎn)？

答：數(shù)字PID控制算法有位置式、增量式、速度式三種形式。PID位置式根

據(jù)偏差計(jì)算閥門的位置，PID增量式根據(jù)偏差計(jì)算閥門的變化；PID速

度式根據(jù)偏差變化程度il算閥門的變化。

1.6試推導(dǎo)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)PI控制算法的位置式、增量式和速度式。

答：摹擬PI控制算法為

u(t)=k[e(t)+—(P,e(t)dt]

PT,。

其中，比例增益

1----積分時(shí)間常數(shù)

在采樣周期相當(dāng)短暫時(shí)，用矩形法近似代替積分項(xiàng)(pte(t)dt=〉?Te(i)

o

i=0

其中T為采樣周期，k為采樣序號。

PI位置式算法為：

u(k)=ke(k)+kTe(i)+u

p?x

PI增量式算法為:

Au(k)=kAe(k)+ke(k)

p?

PI速度式算法為：

心L(k)k叫一十八(九

v(k)=f

TT

其中，U丫一■一?偏差(它是初始閥門位置)

Au(k)---第k次輸出的偏差校正值

Ae(k)---第k次采樣值的偏差校正值

1.7試推導(dǎo)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)PD控制算法的位置式、增量式和速度式。

答：摹擬PD控制算法為

u(t)=k[e(t)+T曰⑴]

pDdt

其中，k---比例增益

p

TD---微分時(shí)間常數(shù)

在采樣周期相當(dāng)短暫時(shí),用后向差分法近似代替微分項(xiàng)

de("t)二je('k)'-e('k1)—,—其中T為上―采樣周期.，k為上采―樣序口號。

dtT

PD位置式算法為：

u(k)=ke(k)+k(e(k)-e(k-1))+u

pDx

PD增量式算法為：

Auik)=kAe(k)+k(Ae(k)-e(k-1))

PD

PD速度式算法為:

答:SCC:SupervisoryComputerControl計(jì)算機(jī)監(jiān)督控制

DDC:DirectDigitalControl直接數(shù)字控制

DCS:DistributedControlSystem集散控制系統(tǒng)

CIMS:ComputerIntegratedManufacturedSystem

計(jì)算機(jī)集成創(chuàng)造系統(tǒng)

FCS:FieldbusControlSystem現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)

CIPS:ComputerIntegratedProcessSystem計(jì)算機(jī)集成過程系統(tǒng)

第2章集散型控制系統(tǒng)(DCS)的導(dǎo)論

2.1什么是集散型控制系統(tǒng)？它的主要特點(diǎn)是什么？

答：集散控制系統(tǒng)又稱為分布式控制系統(tǒng)，是計(jì)算機(jī)技術(shù)(computer)、通信技

術(shù)(communication)、圖形顯示技術(shù)(CRT)、控制技術(shù)(control)(簡稱4C

技術(shù))的發(fā)展產(chǎn)物，它是一個通過通信網(wǎng)絡(luò)將現(xiàn)場控制站、操作員站、工

程師站聯(lián)系起夾，共同完成份級控制、集中管理的綜合控制系統(tǒng)。

它的主要特點(diǎn)是：①可靠性高②靈便的擴(kuò)展性③完善的自主控制性④完

善的通信網(wǎng)絡(luò)。

2.2集散型控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想是什么？

答：集散控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想是：危(wei)險(xiǎn)分散、控制功能分散，而操作

和管理集

中。

2.3集散型控制系統(tǒng)普通由哪幾部份組成？各自主要功能是什么？

答：集散控制系統(tǒng)普通由過程控制單元、數(shù)據(jù)采集器、CRT顯示操作站、管理

計(jì)算機(jī)以及高速數(shù)據(jù)通路五部份組成。

過程控制單元：實(shí)現(xiàn)對DCS的一個或者多個回路的較復(fù)雜閉環(huán)控制。

數(shù)據(jù)采集器：針對生產(chǎn)過程中非控制變量而言，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、預(yù)處理以

及實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的進(jìn)一步加工，供CRT操作站顯示和打印，實(shí)現(xiàn)

開環(huán)監(jiān)視。

CRT顯示操作站：它是DCS與外界聯(lián)系的人機(jī)接口，具有顯示控制過程中

各種信息、監(jiān)視操作、輸出報(bào)表，還對DCS的PCU和PIU

進(jìn)行組態(tài)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的操作和管理。

高速數(shù)據(jù)通路：它將過程控制單元、操作站、管理計(jì)算機(jī)等設(shè)備連接成一

個完整的DCS,以一定速率在各單元之間完成數(shù)據(jù)、指令及

其它信息的傳輸，普通設(shè)置成冗余結(jié)構(gòu)。

管理計(jì)算機(jī)：綜合監(jiān)視DCS的單元,管理DCS的所有信息，具有進(jìn)行大

型復(fù)雜運(yùn)算的能力以及多輸入、多輸出捽制功能，以實(shí)現(xiàn)系

統(tǒng)的最優(yōu)控制和全廠的優(yōu)化管理。

2.4什么是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)？集散型控制系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)常采用什么類型的網(wǎng)絡(luò)形

式？

答：凡是將地理位置不同而且具有獨(dú)立功能的各個計(jì)算機(jī)系統(tǒng)通過通信設(shè)備和

路線將它們連接起來，由功能完善的網(wǎng)絡(luò)軟件（網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、信息交換方式、

控制程序和網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)）實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源（硬件、軟件、信息）共享。集

散控制系統(tǒng)常用總線網(wǎng)和環(huán)形總線網(wǎng)絡(luò)。

2.5什么是通信網(wǎng)絡(luò)協(xié)議？常用的通信網(wǎng)絡(luò)協(xié)議有哪幾種？

答：由網(wǎng)絡(luò)全體"成員〃共同遵守的一套"約定〃，以實(shí)現(xiàn)彼此通信和共享資源,

這就是網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。常見的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議有：

開放系統(tǒng)互連參考模型OSI;IEEE802標(biāo)準(zhǔn)局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)；MAP創(chuàng)造業(yè)自動

化通信協(xié)議；PROWAY過程數(shù)據(jù)高速公路。

2.6試分別畫出數(shù)字量：（1）65H和（2）BAH的不歸零、歸零及差分曼徹斯特編碼

的信號波形圖。

答：65H轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制是：01100101B

BAH轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制是：10111010B

10111010

不歸零制

歸零制(曼但新椅端碼)

差分及初斯臂績宿

IIIIIII

2.7已知數(shù)據(jù)傳輸中發(fā)送端的碼元序列為01101101B,試求接收端碼元序列分別為

01101100B和01100011B時(shí)的差錯碼元序列。

答：當(dāng)接收端的碼元序列為01101100B時(shí)的差錯碼元序列為

E=CffiR=O11O11O1ffi01101100=00000001B

當(dāng)接收端的碼元序列為01100011B時(shí)的差錯碼元序列為

E=C?R=01101101e01100011=00001110B

2.8已知信息碼m二1011,要生成循環(huán)碼(8,4),設(shè)采用的循環(huán)碼生成多項(xiàng)式為：

g(X)=X4+X3+X2+1,求生成的循環(huán)碼。

答：由題意，信息碼為m=1011,對應(yīng)的多項(xiàng)式為

m(x)=x3+x+1

為了獲得循環(huán)冗余碼,將m(x)兩邊乘以x4,得

X4xm(X)=X4x(X3+X+1)=X7+X5+X4

利用余式定理，再除以生成多項(xiàng)式g(x),得余式r(x)為

r(x)=x3+x+1

于是，循環(huán)冗余碼所對應(yīng)的多項(xiàng)式為

V(x)=X7+X5+X4+X3+X+1

對應(yīng)二進(jìn)制循環(huán)冗余碼為10111011

2.9已知數(shù)據(jù)傳送的信噪比為10,頻帶寬度為3kHz,試求

(1)無噪聲信道上理論極限傳輸能力；

(2)噪聲信道上理論極限傳輸能力；

(3)雙絞線噪聲信道實(shí)際傳輸能力。

答：由題意，信噪比為三10,頻帶寬度為H=3kHz0

N

無噪聲信道上理論極限傳輸能力為

R=2Hlog2v

=2乂3x103>log2

2

=6kbit/s

噪聲信道上理論極限傳輸能力為

R=Hlog(1+￡)

2N

=3x103xlog(1+10)

2

=10.38kbit/s

雙絞線噪聲信道實(shí)際傳輸能力為

9600bit/s

2.100SI參考模型分為幾層？各層的主要作用是什么？

答：OSI參考模型分為七層，各層的主要作用如下表所示。

層次定義

它是通信網(wǎng)上各設(shè)備之間的物理接口,直接把數(shù)據(jù)位信息從一臺設(shè)

]?物?M

備傳送到另一臺設(shè)備。

它負(fù)責(zé)將傳送的數(shù)據(jù)按幀結(jié)構(gòu)格式化，組織成幀，實(shí)現(xiàn)差錯控制和

2.數(shù)據(jù)鏈K層

介質(zhì)訪問控制，實(shí)現(xiàn)對物理層的管理。

它的主要功能是信息包的路徑選擇和鏈路的協(xié)調(diào)管理，防止鏈路的

3.網(wǎng)絡(luò)層

死澳和阻塞。

4.■層它為會話層提供可靠而透明的端對端傳送服務(wù),使信息傳送無差錯。

提供用戶進(jìn)程之間的一次會話，其目的在于通過進(jìn)程之間連接的建

5.金舌層

立和調(diào)節(jié)，使得連接雙方的交互活動變得簡易。

6.表示層它的功能是實(shí)現(xiàn)用戶與服務(wù)之間的翻譯與轉(zhuǎn)換。

7,應(yīng)用層它為用戶進(jìn)程通信執(zhí)行面向應(yīng)用的任務(wù),包括必要的監(jiān)督和管理。

2.11IEEE802標(biāo)準(zhǔn)包括哪些內(nèi)容？

答：IEEE802標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容包括：

IEEE802.1:系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)互連；

1EEE802.2:邏輯鏈路控制；

IEEE802.3:CSMA/CD總線訪問方法和物理層技術(shù)規(guī)范；

IEEE802.4:TokenPassingBus訪問方法和物理層技術(shù)規(guī)范；

IEEE802.5:TokenPassingRing訪問方法和物理層技術(shù)規(guī)范；

IEEE802.6:城市網(wǎng)絡(luò)訪問方法和物理層技術(shù)規(guī)范；

IEEE802.7:寬帶網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)；

IEEE802.8:光纖網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)；

IEEE802.9:集成聲音數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)。

2.12說明TEEE802.3,TEEE802.4,IEEE802.5通信協(xié)議主要解決網(wǎng)絡(luò)通信哪一層

的問題？各有什么特點(diǎn)？

答：IEEE802.3、IEEE802.4、正EE802.5通信協(xié)議主要解決網(wǎng)絡(luò)通信中的數(shù)

據(jù)鏈路層的問題。它們的特點(diǎn)為

IEEE802.3:用于CSMA/CD總線訪問方法和物理層技術(shù)規(guī)范;

IEEE802.4:用于TokenPassingBus訪問方法和物理層技術(shù)規(guī)范；

IEEE802.5:用于TokenPassingRing訪問方法和物理層技術(shù)規(guī)范；

2.13在DCS中，對通信網(wǎng)絡(luò)訪問的存取控制技術(shù)主要有哪幾種？

答：在DCS中，常用的存取訪問控制技術(shù)有：輪詢(Poll),令牌傳送(Token

Passing),帶有碰撞檢測的載波監(jiān)聽多重訪問(CSMA/CD:CarrierSense

MultipleAccesswithCollisionDetection),,

2.14提高集散型控制系統(tǒng)的可靠性的途徑有哪些？在軟件、硬件方面各有什么措

施？

答：DCS充分利用計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、顯示技術(shù)、人機(jī)交換技術(shù)、硬件

創(chuàng)造技術(shù)和其它電子技術(shù)上的一系列最新技術(shù)成果，為了提高DCS的可

靠性，在系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、CRT操作站的設(shè)置、通信系統(tǒng)的配置、系統(tǒng)的自

診斷與在線絳護(hù)功能、電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及其它許多環(huán)節(jié)上均采取一系列

措施。DCS在軟件、硬件方面采取如下措施以提高可靠性：

1.DCS的硬件采用宇航工藝，可靠性和性能價(jià)格比得到提高；

2.所有I/O卡具有良好的浪涌電壓吸收器及采取濾波、屏蔽等措施，能

承受雷雨天氣的強(qiáng)烈電磁干擾;

3.對DCS的管理計(jì)算機(jī)采取一系列安全保密措施，如設(shè)置各種權(quán)限，

提高對數(shù)據(jù)庫和文件等資源的保護(hù)；

4.對操作員鍵盤和工程師鍵盤加以區(qū)別，采用鍵鎖手段，防止人為造成

的系統(tǒng)故障。

2.15集散型控制系統(tǒng)中，通常對關(guān)鍵性部件、系統(tǒng)要采用哪些冗余結(jié)構(gòu)？

答：通常對DCS的關(guān)鍵性環(huán)節(jié)均采用冗余化結(jié)構(gòu)。即多重化構(gòu)成的自動備用

方式，具體形式為同步運(yùn)轉(zhuǎn)方式；待機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)方式；后退運(yùn)轉(zhuǎn)方式。

2.16串級控制技術(shù)的基本思想是什么？它有哪些優(yōu)點(diǎn)？

答：串級控制是在單回路單參數(shù)控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種控制技術(shù)。

由于普通的單回路PID控制很難滿足被控對象在各種干擾因素同時(shí)作用

下，實(shí)現(xiàn)高精度的控制要求。為此，引進(jìn)了新的控制技術(shù)，即在原控制

系統(tǒng)的控制回路中，增加一個或者多個控制內(nèi)回路，而且是相互串接，

一個控制回路的輸出是另一個控制回路的設(shè)定值，以達(dá)到控制可能引起

被控對象發(fā)生變化的各種干擾因素，提高控制系統(tǒng)的性能指標(biāo)，這就是

串級控制技術(shù)的基本思想。

串級控制系統(tǒng)中，副回路給系統(tǒng)帶來許多優(yōu)點(diǎn)：由于副回路的作用，

串級控制比單回路控制更具有抑制各種干擾的能力，因此設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)把主

要的干擾包含在副回路中；采用串級控制可以克服被控對象的純滯后影

響，改善系統(tǒng)的控制性能；若系統(tǒng)中含有非線性被控對象，把非線性被

控對象包含在副回路中，能夠適應(yīng)操作條件和負(fù)荷的變化，自動改變副

回路控制器的給定值，于是控制系統(tǒng)仍具有良好的自適應(yīng)能力。

2.17前饋控制的基本思想是什么？前饋和反饋相結(jié)合有什么好處？

答：前饋控制實(shí)質(zhì)上是一種按擾動進(jìn)行調(diào)節(jié)的開環(huán)控制系統(tǒng)。當(dāng)擾動產(chǎn)生后,

被控變量還未顯示出變化前，根據(jù)擾動作用大小進(jìn)行調(diào)節(jié)，以補(bǔ)償擾動

作用對被控變量的影響。這種前饋?zhàn)饔眠\(yùn)用恰當(dāng)，可以使被控變量不會

因擾動作用而產(chǎn)生偏差，比反饋控制要及時(shí)，并且不受系統(tǒng)滯后的影響。

對于精確的控制對象和擾動數(shù)學(xué)模型，如果補(bǔ)償?shù)卯?dāng)，對于某一特定擾

動，前饋控制系統(tǒng)的品質(zhì)十分理想，明顯優(yōu)于反饋控制系統(tǒng)。但是，要

實(shí)現(xiàn)徹底補(bǔ)償并非易事，因?yàn)楣I(yè)過程的數(shù)學(xué)模型是時(shí)變的、非線性的；

同時(shí)，擾動也是不可徹底預(yù)見的，前饋控制只能在一定程度上補(bǔ)償擾動

對被控制變量的影響。因此，為了保證有更大的適應(yīng)性，在工業(yè)過程中

時(shí)常把前饋控制與反饋控制結(jié)合起來，構(gòu)成前饋-反饋控制系統(tǒng)。前饋控

制克服主要擾動的影響，反饋控制克服其余擾動及前饋補(bǔ)償不徹底部份。

這樣，系統(tǒng)即使在大而頻繁的擾動下，依然可以獲得良好的控制品質(zhì)。

2.18試述Smith預(yù)估補(bǔ)償控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想及其實(shí)現(xiàn)。

答：Smith預(yù)估補(bǔ)償控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想：在控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，為了提高系

統(tǒng)的控制質(zhì)量，應(yīng)盡量減少處于閉合回路中的時(shí)滯，克服大時(shí)間滯后對

控制系統(tǒng)的影響。

它的實(shí)現(xiàn)過程為：未加入Smith預(yù)估器時(shí)，系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù)的

G⑸分母中含有時(shí)滯e-TSz它降低了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。如果T足夠大，則

B

系統(tǒng)將不穩(wěn)定，這就是時(shí)滯過程難以控制的原因。

為了改善系統(tǒng)的控制品質(zhì)，引入Smith預(yù)估器，使原閉環(huán)特征方程

中不含時(shí)滯C-TS,則要求Smith預(yù)估器的傳遞函數(shù)為

G(s)=G(s)(1—Q-Ts)

c0

經(jīng)過Smith預(yù)估器的補(bǔ)償作用后，系統(tǒng)的特征方程中不含e_rs項(xiàng),消除

了時(shí)滯項(xiàng)對控制系統(tǒng)的影響，e?Ts僅將控制作用在時(shí)間坐標(biāo)上推移了一

個時(shí)間T,此時(shí)系統(tǒng)的過渡過程及控制品質(zhì)與無時(shí)滯的徹底一致。

2.19常用的順序控制系統(tǒng)編程方法有哪幾種？其功能是什么？

答：常用的順序控制系統(tǒng)編程方法不少。如梯形邏輯圖、功能模塊、助記符

及編程語言等。梯形邏輯圖法是采用梯形邏輯圖來描述順序控制系統(tǒng)的

邏輯順序關(guān)系；功能模塊法把邏輯運(yùn)算作為功能模塊處理，按功能塊組

態(tài)的方法連接起來完成編程；助記符方法在可編程邏輯控制器編程時(shí)經(jīng)

常采用，它通常由操作碼、標(biāo)識符和元素參數(shù)表示；編程語言采用集散

型控制系統(tǒng)提供的語言或者通用的高級語言來編程。

第3章國產(chǎn)集散型控制系統(tǒng)一HS2000

3.1HS2000系統(tǒng)的基本恃點(diǎn)是什么？

答：可靠性高、方便、直現(xiàn)的操作，維護(hù)方便，系統(tǒng)開放。

3.2IIS2000系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成有何特點(diǎn)？

答：HS2000系統(tǒng)由三層網(wǎng)絡(luò)組成，即管理協(xié)調(diào)網(wǎng)絡(luò)、系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)、控制網(wǎng)絡(luò),

可根據(jù)不同的系統(tǒng)規(guī)模、靈便配置成HS2000系統(tǒng)的大型、中型和小型系

統(tǒng)。

3.3何謂DCS的“三站一線”結(jié)構(gòu)?

答：DCS的三站指：工程師站、操作員站、現(xiàn)場控制站；一線指：網(wǎng)絡(luò)。DCS

就是通過網(wǎng)絡(luò)將工程師站、操作員站、現(xiàn)場控制站聯(lián)系起來，實(shí)現(xiàn)控制功

能分散、危(wei)險(xiǎn)分散，參數(shù)顯示和管理集中等復(fù)雜控制。

3.4HS2000系統(tǒng)的I/O組件分為幾種？它們有何區(qū)別？

答：HS2000系統(tǒng)的I/O組件分為兩種，一種為主控組件；另一種為輔助組件,

二者惟一區(qū)別：主控組件內(nèi)包括主控制器CPU模板，而輔助組件內(nèi)只包括

I/O功能模板，不包括主控制器CPU模板。

3.5已知某IIS2000系統(tǒng)的I/O現(xiàn)場控制站的AI信號如下；

(1)控制回路：4?201nA,12路，供電型

(2)檢測回路：4?20mA,28路，供電型

(3)熱電阻回路：16路，隔離型

試選擇所需I/O功能模板的數(shù)量和型號，并配套選擇I/O調(diào)理模板及其端子模

板。

答：由教材第3章表3-1可知。

齷數(shù)據(jù)點(diǎn)參數(shù)功能模板類型調(diào)理模板類型端子模板類型冗余

及數(shù)量及數(shù)量及數(shù)量

AI

1控制回路，供電型2F40x12T42x12T30x1否

4?20mA,12路

AI

2檢測回路，供電型2F40x22T42x22T30x2否

4?20mA,28路

AI

3熱電阻回路，隔離2F40x12T41x22T30x1否

型，16路

3.6己知某HS2000系統(tǒng)的I/O現(xiàn)場控制站的A0信號為：4?20mA,18路。試選擇所

需I/O功能模板、調(diào)理模板及其端子模板。

林□?

類型數(shù)據(jù)點(diǎn)參數(shù)功能模板類型調(diào)理模板類型端子模板類型冗余

AO4?20mA,12路2F412T462T30否

3.7已知前題I/O現(xiàn)場控制站的開關(guān)量信號如下:

(1)DI：干結(jié)點(diǎn)輸入，38點(diǎn)

(2)D0：電平輸出，32點(diǎn)

試分別選擇所需I/O功能模板、調(diào)理模板及其端子模板。

生口?■

理數(shù)據(jù)點(diǎn)參數(shù)功能模板類型調(diào)理模板類型端子模板類型冗余

及數(shù)量及數(shù)量及數(shù)量

DI干結(jié)點(diǎn)，12路2F60x22T60x22T30x3否

DO電平輸出，28路2F60x12T61x12T30x2否

3.8某一中型IIS2000系統(tǒng)的DCS硬件配置如下圖所示。

已知各I/O現(xiàn)場控制站的信號如下表所示

信、

11#12#13#14#

AI控制4?20mA12路.4?201nA18路4?20mA16路.

AI檢測4?20mA28路4?20mA56路1?5v32路

AI熱電阻16路64路16

A0熱電偶20路8

A0控制4?20mA12路.4?20mA18路4?20M8路4?201nA16路，

A0檢測4?20mA16路1?5V32路

DI干結(jié)點(diǎn)48點(diǎn)干結(jié)點(diǎn)32點(diǎn)干結(jié)點(diǎn)16點(diǎn)

DO晶體管輸出32點(diǎn)

注：表中含有標(biāo)志的各項(xiàng)均為冗余結(jié)構(gòu)。

試選擇站所需I/O功能模板、調(diào)理模板及其端子模板。

答：依據(jù)題意，選擇14#現(xiàn)場控制站進(jìn)行配置。

I、選擇I/O功能模板型號及數(shù)量

類數(shù)據(jù)點(diǎn)參數(shù)功能模板型號及數(shù)調(diào)理模板型號及數(shù)量端子模板型號及數(shù)冗

型量量余

AI控制回路2F40xlx22T42xlx22T30xl是

1

4?20mA16路*

AI檢測回路2F40x22T42x22T30x2否

2

1?5V32路

AO控制回路2F41xlx22T46xlx22T30xl是

14?20mA16路*

AO檢測回路2F41x22T46x22T30x2否

21?5V32路

DI干結(jié)點(diǎn)16點(diǎn)2F60xl2T60xl2T30xl否

2、現(xiàn)場控制站機(jī)柜設(shè)備配置

HS2000系統(tǒng)規(guī)定：

站名：工程師站、操作員站、現(xiàn)場控制站。

站號：01尸09#為工程師站1個、操作員站1?8個。

10#?31#為現(xiàn)場控制站。*為冗余標(biāo)志。

站名：現(xiàn)場控制站站名：11#冗余標(biāo)志：*

機(jī)架槽號功能模板型號調(diào)理模板型號端子模板型號備注

現(xiàn)場02F71*現(xiàn)場電源冗余

電源12F71*

2

3

02F70*系統(tǒng)電源冗余

12F80*主控制器CPU模板冗余

22F80A

0#32F40*2T42*2T30控制回路4?20mA16路*

解42F462T42*

52F402T422T30檢測回路H5V32路

62F402T422T30

7

02F70*系統(tǒng)電源冗余

12F41*2T4&2T30控制回路4?20mA16路*

22F41*2T4&

1#32F412T462T30檢測回路H5V32路

解42F412T462T30

52F602T602T30干結(jié)點(diǎn)16點(diǎn)

6

7

3、I/O現(xiàn)場控制站模板表

型號規(guī)格說明數(shù)量單位

2F70

系統(tǒng)電源5VDC2塊

2F71

現(xiàn)場電源24VDC12A2臺

2F80

主空制器CPU模板2塊

2F40多點(diǎn)摹擬量輸入模板4塊

2F41多點(diǎn)摹擬量輸出模板4塊

2F60多點(diǎn)開關(guān)量輸入/輸出模板1塊

2T42多點(diǎn)摹擬量輸入調(diào)理模板4塊

2T46多點(diǎn)摹擬量輸出調(diào)理模板4塊

2T60觸點(diǎn)型開關(guān)量輸入轉(zhuǎn)換模板1塊

2T30通用外接量端子模板7塊

第4章大型集散型控制系統(tǒng)一TDC3000

4.1TDC3000系統(tǒng)結(jié)構(gòu)怎樣？特點(diǎn)是什么？

答：TDC3000系統(tǒng)從結(jié)構(gòu)上看主要由三種通信網(wǎng)絡(luò)組成，它們是局域控制網(wǎng)絡(luò)

LCN、通用控制網(wǎng)絡(luò)UCN、高速數(shù)據(jù)公路HW,其特點(diǎn)是每種網(wǎng)絡(luò)上都掛

有不同功能的模件，實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)的分散控制、集中管理。

4.2TDC3000系統(tǒng)有哪些冗余措施？

答：TDC3000系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上采用多級冗余措施，TDC3000的大多數(shù)關(guān)鍵性單

元都采用帶有自動切換的全冗余,局域控制網(wǎng)絡(luò)LCN、通用控制網(wǎng)絡(luò)UCN、

高速數(shù)據(jù)公路HW始終冗余；

TDC3000在結(jié)構(gòu)上還提供了歷史模件中的冗余盤和應(yīng)用模件冗余來

提高可靠性；

操作員控制臺至少由三個通用工作站組成，對一操作員控制臺，其冗

余度由其它任何通用控制站來保證；

對于過程控制級，其冗余是由過程管理機(jī)中的過程管理模件來實(shí)現(xiàn),

標(biāo)準(zhǔn)做法是采用三重冗余。

4.3CL程序與標(biāo)準(zhǔn)算法的關(guān)系怎樣？圖4.4中有幾處用CL程序，解決什么問題？

答：TDC3000系統(tǒng)所提供的標(biāo)準(zhǔn)算法，幾乎涉及所有操縱情況，但對一些用戶

提出的控制方案，則由TDC3000系統(tǒng)提供的一套高級控制語言(CL)來

完成，它是適合于過程的語言，用來實(shí)現(xiàn)特殊的控制策略。圖4。4中的幾

處CL程序，解決兩股燃料熱量的波動和穩(wěn)定煙道氣的氧含量。

4.4舉例說明TDC3000標(biāo)準(zhǔn)算法。

答：TDC3000提供了許多標(biāo)準(zhǔn)算法,諸如算術(shù)運(yùn)算、PID、上碎、超前/滯后、

選擇器等。這里以算術(shù)運(yùn)算為例，介紹標(biāo)準(zhǔn)算法和相應(yīng)的圖標(biāo)。TDC3000

的圖標(biāo)類型分為：檢測類、控制類、算術(shù)類、程序類等。

檢測類的圖標(biāo)為：@@

控制類的圖標(biāo)為：’一‘二「‘一’

算術(shù)類的圖標(biāo)為：0S0

程序類的圖標(biāo)為：令

算術(shù)算法分為：加法、乘法、除法，它們的表達(dá)式和圖標(biāo)分別為

力口法：c=kx+kx

1122

其中k,k為刻度系數(shù)，工程單位。

12

乘法：c=kxx

12

其中k二kk為刻度系數(shù)，工程單位。

12

除法：c=kx/x

12

其中k=k/k為刻度系數(shù)，工程單位。

12

4.5TDC3000的LCN系統(tǒng)由哪兒部份構(gòu)成？簡述各部份的作用。

答：TDC3000的LCN系統(tǒng)包括：局域控制網(wǎng)絡(luò)UCN、高速通道接口HG、通

用操作站US、應(yīng)用模塊AM、歷史模塊HM、計(jì)算機(jī)接口CG、LCN擴(kuò)展

器接口NIM、通用工作站UWS、工廠信息網(wǎng)絡(luò)接口PINM、可編程控制

器接口PLCG。

LCN網(wǎng)是TDC3000的主干網(wǎng)，是短程高速通信鏈，采用冗余結(jié)構(gòu)，令牌

存取通信控制方式，符合正EE802。4,傳輸速率為5Mbit/s，總線拓

撲結(jié)構(gòu)，傳輸距離不大于300m。其功能就是聯(lián)接一系列內(nèi)部模件。

通用操作站是TDC3000的主要人機(jī)接口。由操作員、工程師或者維護(hù)人

員用來完成不同的任務(wù)，例如生成全系統(tǒng)的管理調(diào)度圖表畫面，生

成歷史畫面和趨勢畫面等等。

通用工作站是TDC3000的又一個人機(jī)接口,具有US的半部功能。它主要

是為工廠辦公室管理設(shè)計(jì)的，用做模塊標(biāo)準(zhǔn)控制臺或者專門用戶控制臺，

對生產(chǎn)過程進(jìn)行集中監(jiān)視、操作和管理，具有"觸摸屏幕〃和〃開窗

口”功能。

應(yīng)用模塊是用控制語言(CL:ControlLanguage)來完成UCN和HW網(wǎng)

絡(luò)上所連接的模件不能完成的高級控制功能、復(fù)雜及多變量運(yùn)算功能,

提高過程控制及管理水平。

歷史模塊是TDC3000的存儲單元，可以用來存儲過程報(bào)警、操作員狀態(tài)

改變、操作員信息、系統(tǒng)狀態(tài)改變、系統(tǒng)維護(hù)及提示信息、連續(xù)過程

歷史數(shù)據(jù)等。

NIM網(wǎng)絡(luò)接口模塊提供了UCN與LCN網(wǎng)絡(luò)的通訊指標(biāo)及協(xié)議間相互轉(zhuǎn)

換,它使LCN網(wǎng)上模塊能訪問UCN設(shè)備的數(shù)據(jù)，并將LCN上的程序

與數(shù)據(jù)庫裝載到APM等UCN設(shè)備上;也可將NIM設(shè)備的報(bào)警及信

息傳遞到LCN網(wǎng)絡(luò)。

HG高速通道接口是HW網(wǎng)與LCN網(wǎng)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸和格式變換的雙向

接口，主要作用是信息交換、匹配、診斷、報(bào)警和時(shí)間同步。

CG計(jì)算機(jī)接口提供了諸如DEC、IBM、HP等上位機(jī)與LCN網(wǎng)絡(luò)相連接

的接口。

PLCG可編程控制器接口是LCN網(wǎng)絡(luò)與PLC可編程控制器進(jìn)行通信的接口

模件。

PINM工廠信息網(wǎng)絡(luò)接口：是LCN與PIN(全廠信息網(wǎng)絡(luò)：Plant

InformationNetworkModule)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信的接口模件。

4.6TDC3000的UCN系統(tǒng)由哪幾部份構(gòu)成？簡述冬部份的作用。

答：TDC3000的UCN系統(tǒng)包括：通用控制網(wǎng)絡(luò)UCN、邏輯控制站LM、過程

管理機(jī)PM、先進(jìn)過程管