发布时间 : 星期四 文章DCS集散控制系统复习题更新完毕开始阅读7580348d680203d8ce2f246e
一、 填空题（每空2分，共30分）
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 分赛控制。
2集散控制系统基本构成由 现场过程控制装置、操作管理装置、通信系统 组成。其中分散过程控制装置是DCS的核心，操作管理装置是人—机接口。 3分级递阶控制系统结构分为 多层结构、多级结构、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、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、互操作性和分散控制。 8保证互操作性的措施有标准化、OPC技术和设备描述技术等。
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、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和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、控制组态和画面组态。
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、转换类功能模块、信号发生器类功能模块和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、一阶高通滤波和递推平均（加权）滤波、程序判别滤波。
18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。
19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、流量计算器和液位指示控制器、压力变送器功能。 20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。 21组态软件由系统开发环境和系统运行环境两大部分组成
22集散控制系统对人机交互系统的要求是实时性、易操作性、灵活性、可靠性和安全性等。
23集散控制系统的组态包括硬件组态和软件组态。 24从逻辑功能看，计算机网络分为资源子网和软件组态。 25常用的通信传输媒体有双绞线、同轴电缆和光纤。
26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、开放系统互连和互操作性特点。
27集散控制系统的特点：系统结构上分级递阶控制，控制上分散控制，信息管理上信息
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管理与集成；系统各组成部分之间自适和协调。总体而言，DCS的特点（基本思想）是集中管理，分散控制，其体系特征是层次化 28操作站包括操作员站和工程师站。 29按从低到高的层次，DCS系统分为现场控制级、过程控制级、过程管理级、经营管理级。其中过程控制级是DCS的基础。
30现场总线是应用于现场智能设备间的一种通信总线，主用与过控的有HART、基金会总线、profibus PA等，主用与机械工业自动化的有Device Net、Modbus、controlNet、CAN、profibus DP等。
31控制管理级主要有服务器、操作站、工程师站、管理和外部设备组成。 32分散过程控制包括现场控制级和过程控制级，典型的现场控制设备是各类传感器变送器和执行器、监测开关。过程控制级主要设备：单（多）回路控制器、多功能控制器、可编程逻辑控制器和数据采集装置。
33 PKS是霍尼威尔公司的，第一代是TDCS2000，PKS的分散控制装置是C200和C300控制器
34 DCS的工程师站用于完成DCS的控制组态、系统组态、维护组态等工作。
35 美国FOXboro公司的第三代DCS是I/A S，和时利的是MACS，ABB的是Industrial。 36输入输出卡件是分散过程控制装置的控制器与模拟器之间的桥梁，它将由模拟登记表输入的模拟信号转换为数字信号后送到控制器，也将控制器输出的数字信号转换为模拟信号后送到现场的模拟执行器
37在DCS施工设计中，仪表回路图用于控制算法组态，DCS监控数据表用于 ，工艺流程图用于操作监视画面组态，而DCS I/O表用于设备组态
三、简述题（每小题6分，共30分）
1、什么是集散控制系统，其基本设计思想是什么？
答：以为微处理器为基础的集中分散型控制系统，是一类分散控制、集中管理的计算机控制系统。其设计基本思想是危险分散、控制分散和管理集中。
3、集散控制系统的优点
答：与模拟电动仪表系统比较，它具有连接方便、采用软连接方法使控制策略更容易更改容易、显示方式灵活、显示内容多样、数据存储量大等优点；与计算机集中控制比较，它具有操作监督方便、危险分散、功能分散等优点。 4、分散过程控制装置的功能及特点
答：是集散控制系统与成产过程的接口，简称过程界面。
主要特点：独立性和可靠性强、分散控制，控制见监视分离、环境适应性强、实时性强 5、集中操作和管理系统的功能和特点
答：是人机界面，它集中各分散过程控制装置的信息，通过监视和操作，把操作命令下达各分散过程控制装置。
特点：信息量大、具有很好的易操作性、容错性好，具有良好的人机界面。 6、在集散控制中，分散控制结构表现在哪些方面？ 答：功能的分散，组织人事分散，地域分散，负荷的分散 7、整体式分散过程控制装置的特点
答：操作和控制功能合一，以回路控制器的形式为主，比如单/多回路控制器，可编程控制器等，常用于中小规模的应用。
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8、分离式分散过程控制装置的特点
答：分离式分散过程控制装置通常由多回路控制器和多回路操作器组成，二者是分离的，操作一般通过操作站的显示屏来进行。可进行降级控制操作，常用于大规模应用。 9、集散系统的组态包括哪些？
答：集散系统的组态包括系统组态、画面组态和控制组态。 系统组态完成组成系统的各设备间的连接。
画面组态完成操作站的各种画面、画面间连接。
控制组态完成各控制器、过程控制装置的控制结构连接、参数设置等 10、操作站的功能有哪些？
答：操作站的基本功能主要表现为显示、操作、报警、组态、系统维护和报告生成等六个方面。 11、现场控制站有哪些基本功能？
答：DCS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等功能。
12、计算机控制系统输入输出通道各有什么作用？
答：输入通道的作用：将被控对象的各种测、控变量按要求的方式送入计算机，以便运算和处理。被控对象所提供的信息是纷繁复杂的，其种类、性质及大小等各不相同，因此需要通过某种装置将生产过程中的各种被测变量转换成计算机能够接受的信号。输出通道的作用：将计算机运算处理后的各种数字控制信号变换成适合于对生产过程或装置进行控制的信号。
4：设计分析题
1. 以下为一标准的DCS控制系统的模拟量数据处理过程，请对其数据处理过程
进行详细的分析说明。
模拟量数据处理过程有以下几个步骤：
1：采样过程 用周期为Ts的脉冲信号对输入模拟信号y进行采样，得到时间离散的模拟信号y*。（2分）
采样频率不应小于原系统最高频率的2倍。（提及采样频率相关内容+1分）
2：保持过程 采用保持器使离散信号y*(t)按照一定的方式保持到下一采样时刻，得到保持信号y’(t)。（2分）
保持器有零阶、一阶、三角保持器。（提及保持器类型+1分） 3：模数转换过程 将保持信号y’(t)进行量化，转换成具有一定转换精度的数字信号yD的过程。（2分）
常用转换方法有双积分法、电压逐次比较法定。（提及相关内容+1）
4：运算过程 数字信号yD按一定控制规律进行运算，输出相应的数字信号uD。（2分）
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5：采样和保持过程 对运算得到的数字进行采样，得到离散输出信号u*，再经保持器得到数字的输出信号u’。 （2分）
6：数模转换过程 把数字信号转换成相对应的模拟信号。（1分） 7：信号滤波过程 （1分）
2. 某原料加热自动控制系统如下图所示，请指出该控制系统的被控变量和控制
变量。分析加热自动控制系统的控制流程，并画出该控制系统的控制框图。
加热媒质输入PID控制器温度传感器原料输入原料输出电磁阀热交换器加热媒质输出
控制变量：加热媒介输入流量F 被控变量：原料输出的温度T （4分）
Rs Gc(s) - U Gp(s) T
画出控制框图：（5分）
分析： 1. 温度传感器测量通过热交换器后的原料出口温度T。
2. 温度测量值T与设定值Rs比较后得到误差值，Gc(s)通过对该误差值进行PID运算后得到比例开关控制量U对电磁阀进行比例控制，达到控制加热媒介输入流量的目的。
（6分）
3：温度变送器输入量程是200-500℃，输出量程范围是4~20mA，模数转换精度是12位，计算温度是350℃时模数转换的输出。
M=20-4=16， N=12，q=M/2N=16/4096 （4分） K1=(500-200)/(20-4)=300/16, K2=200 y'=350 （4分） yD=(y’-K2)/(K1q)=2048 （5分） 模数转换输出2048表示成二进制数是：1000 0000 0000 （2分）
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