集散控制系統(tǒng)復(fù)習(xí)題

1、集散控制系統(tǒng)復(fù)習(xí)題v 1. 什么是集散控制系統(tǒng)？ 答：將微處理器作為核心的集中分散控制系統(tǒng)。利用控制技術(shù)（Control）、計(jì)算機(jī)技術(shù)（Computer）、通信技術(shù)（Communication）和陰極射線管（CRT）顯示技術(shù)4C技術(shù)，對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行集中監(jiān)視、操作、管理和分散控制的新型控制系統(tǒng)。主要特點(diǎn)：集中管理、分散控制。v 2. 簡(jiǎn)述DCS的發(fā)展階段及每個(gè)階段的主要特點(diǎn)。第一階段（初創(chuàng)期）（19751980年） DCS的雛形，三大組成部分：過(guò)程控制裝置，操作管理裝置，數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)?；咎攸c(diǎn)：集中管理、分散控制；融入4C技術(shù)，數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)為初級(jí)局域網(wǎng)。比較注重控制功能的實(shí)現(xiàn)，設(shè)計(jì)重點(diǎn)是現(xiàn)場(chǎng)控制

2、站，直接控制功能成熟可靠，人機(jī)界面功能相對(duì)較弱。各個(gè)廠家的系統(tǒng)均由專(zhuān)有產(chǎn)品構(gòu)成。第二階段（成熟期）（19801985年）特點(diǎn)：引入局域網(wǎng)作為系統(tǒng)骨干，使得系統(tǒng)的規(guī)模容量進(jìn)一步增加，并且有擴(kuò)充的余地。在功能上也逐步完善，除回路控制以外，增加了與順序控制、邏輯控制相結(jié)合。 加強(qiáng)管理站功能，可實(shí)現(xiàn)優(yōu)化控制和生產(chǎn)管理功能。人機(jī)界面功能也有顯著的改善，通過(guò)CRT的顯示能得到更多的生產(chǎn)和系統(tǒng)控制信息。系統(tǒng)的開(kāi)放性仍然很差。第三階段（擴(kuò)展期）（1985年以后）主要特征：開(kāi)放系統(tǒng)特點(diǎn)：增加了上層網(wǎng)絡(luò)，將生產(chǎn)的管理功能納入系統(tǒng)中。形成直接控制、監(jiān)督控制和協(xié)調(diào)優(yōu)化、上層管理的現(xiàn)代DCS的標(biāo)準(zhǔn)體系結(jié)構(gòu)。各種DCS的

3、差異體現(xiàn)在不同行業(yè)應(yīng)用的控制方法和高層管理功能上。 另外組態(tài)實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化，支持IEC 61131-3所定義的五種編程語(yǔ)言。系統(tǒng)的開(kāi)放性有很大的提高，構(gòu)成系統(tǒng)的產(chǎn)品不再專(zhuān)有化?，F(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)也開(kāi)始應(yīng)用到系統(tǒng)中。第四階段（新一代DCS）（90年代后期）管控一體化特點(diǎn)： 引入企業(yè)信息網(wǎng)，更加注重信息化和集成化；以實(shí)現(xiàn)管控一體化，采用C/S的結(jié)構(gòu)，可以直接連到Internet；FCS進(jìn)一步分散化；I/O處理單元小型化、智能化、低成本；平臺(tái)的開(kāi)放型與應(yīng)用的專(zhuān)業(yè)化。v 3. OSI通信參考模型和TCP/IP模型相同與不同點(diǎn)相同：它們都是基于獨(dú)立的協(xié)議棧的概念。而且，層的功能也大體相似。傳輸層及傳輸層以上的層都

4、為希望通信的進(jìn)程提供端到端的、與網(wǎng)絡(luò)無(wú)關(guān)的傳輸服務(wù)。不同點(diǎn)：OSI模型有3個(gè)主要概念：（1）服務(wù)；（2）接口；（3）協(xié)議。可能OSI模型的最大貢獻(xiàn)就是使這3個(gè)概念之間的區(qū)別明確化了；TCP/IP參考模型最初沒(méi)有明確區(qū)分服務(wù)、接口和協(xié)議，例如，互聯(lián)網(wǎng)層提供的真正服務(wù)只是發(fā)送IP分組（SEND IP PACKET）和接收IP分組（RECEIVE IP PACKET）。因此，OSI模型中的協(xié)議比TCPIP參考模型的協(xié)議具有更好的隱藏性，在技術(shù)發(fā)生變化時(shí)能相對(duì)比較容易地替換掉。最初把協(xié)議分層的主要目的之一就是能做這樣的替換。 OSI參考模型產(chǎn)生在協(xié)議發(fā)明之前。這意味著該模型沒(méi)有偏向于任何特定的協(xié)議，因

5、此非常通用。不利的方面是設(shè)計(jì)者在協(xié)議方面沒(méi)有太多的經(jīng)驗(yàn)，因此不知道該把哪些功能放到哪一層最好；TCPIP卻正好相反。首先出現(xiàn)的是協(xié)議，模型實(shí)際上是對(duì)已有協(xié)議的描述。不會(huì)出現(xiàn)協(xié)議不能匹配模型的情況。唯一的問(wèn)題是該模型不適合于任何其它協(xié)議棧。 OSI模型有7層，而TCP/IP模型只有4層。OSI模型在網(wǎng)絡(luò)層支持無(wú)連接和面向連接的通信，但在傳輸層僅有面向連接的通信；TCPIP模型在網(wǎng)絡(luò)層僅有一種通信模式（無(wú)連接），但在傳輸層支持兩種模式，給了用戶選的機(jī)會(huì)。v 5. 工程師站的主要功能有哪些？答：工程師站主要功能包括：1）系統(tǒng)維護(hù)功能。系統(tǒng)維護(hù)是對(duì)系統(tǒng)做定期檢查和維護(hù)。2）系統(tǒng)管理功能。主要用來(lái)管理系

6、統(tǒng)文件：一是將組態(tài)文件自動(dòng)加上信息，生成規(guī)定格式的文件，便于保存、檢索和傳送；二是對(duì)這些文件進(jìn)行復(fù)制、對(duì)照、列表、初始化或重新建立等。3）系統(tǒng)組態(tài)功能。系統(tǒng)組態(tài)功能用來(lái)生成和變更操作員站和現(xiàn)場(chǎng)控制站的功能。4）系統(tǒng)測(cè)試功能。系統(tǒng)測(cè)試功能用來(lái)檢查組態(tài)后系統(tǒng)的工作情況，包括對(duì)反饋控制回路的測(cè)試核對(duì)順序控制狀態(tài)的測(cè)試。v 6. 控制系統(tǒng)組態(tài)應(yīng)包括的內(nèi)容有哪些？硬件組態(tài)：控制器、輸入（輸出）卡件、安全柵、繼電器、端子排、空開(kāi)、信號(hào)線、電纜線3 k: A. V' a7 z: x軟件組態(tài)：系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)、變量定義、控制策略組態(tài)、靜態(tài)畫(huà)面、動(dòng)態(tài)鏈接、實(shí)時(shí)趨勢(shì)、歷史趨勢(shì)、PID參數(shù)整定、通訊組態(tài)1系統(tǒng)組

7、態(tài) 主要是硬件的分配 根據(jù)系統(tǒng)的大小 完成系統(tǒng)的構(gòu)成 多由廠家完成& Z4 Q, p; J8 a2應(yīng)用組態(tài) 系統(tǒng)點(diǎn)的分配 控制回路的組態(tài) 畫(huà)面的組態(tài) 歷史報(bào)警的組態(tài)等待等v 7. DCS的通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的特點(diǎn)有哪些？(1) 傳輸速率具有快速的實(shí)時(shí)響應(yīng)能力。一般辦公室自動(dòng)化計(jì)算機(jī)局部網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)時(shí)間為2s6s，而它要求的時(shí)間為0.01s0.5s。(2) 誤碼率具有極高的可靠性。須連續(xù)、準(zhǔn)確運(yùn)行。(3) 開(kāi)放性適應(yīng)于惡劣環(huán)境下工作。能抗電源干擾、雷擊干擾、電磁干擾和接地電位差干擾。(4) 互操作性分層結(jié)構(gòu)。例如分為現(xiàn)場(chǎng)總線、車(chē)間級(jí)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和工廠級(jí)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)等不同層次。v 8.為提高現(xiàn)場(chǎng)控制站可靠性

8、應(yīng)考慮哪些問(wèn)題？答：現(xiàn)場(chǎng)控制站是直接與生產(chǎn)過(guò)程相聯(lián)系的單元，自然對(duì)它提出了很高的可靠性要求。DCS的固有可靠性是在設(shè)計(jì)系統(tǒng)式就產(chǎn)生的，設(shè)計(jì)時(shí)將系統(tǒng)的可靠性指標(biāo)分解到各個(gè)單元。 系統(tǒng)元器件。構(gòu)成DCS的最小單位是元器件，任何一個(gè)元器件的故障都可能影響系統(tǒng)完成規(guī)定的功能，因此在元器件級(jí)采取以下主要措施，以確保元器件的高可靠性：選用CMOS電路與專(zhuān)用集成電路，提高可靠性；對(duì)各個(gè)模塊全部進(jìn)行高溫老化和高低溫沖擊試驗(yàn)，用以發(fā)現(xiàn)印制電路板與焊接的缺陷，保證無(wú)故障平均工作時(shí)間達(dá)數(shù)十萬(wàn)小時(shí)。 系統(tǒng)單元級(jí)的可靠性設(shè)計(jì)。為了保證整個(gè)系統(tǒng)的可靠性，必須提高系統(tǒng)各組單元的在內(nèi)的可靠性和系統(tǒng)抵抗外部故障因素的能力。 系

9、統(tǒng)的冗余措施。冗余即是在系統(tǒng)關(guān)鍵環(huán)節(jié)配備了并聯(lián)的備份模件，采用在線并聯(lián)或離線熱備份方式工作。 系統(tǒng)故障隔離措施。系統(tǒng)在設(shè)計(jì)中充分考慮了危險(xiǎn)分散及危險(xiǎn)隔離原則。系統(tǒng)迅速排除故障措施。DCS本身是可修復(fù)性系統(tǒng)，又放在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，且長(zhǎng)期不停機(jī)運(yùn)行，因此故障是難免的，就要求設(shè)計(jì)的DCS盡量減 少平均故障修復(fù)時(shí)間，以保證系統(tǒng)故障影響最小。v 9. 試述集散控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)和各層主要功能?；緲?gòu)成：分散過(guò)程控制裝置部分；集中操作和管理系統(tǒng)部分；通信系統(tǒng)部分集散控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特征：遞階控制 結(jié)構(gòu)；分散控制 結(jié)構(gòu)；冗余控制 結(jié)構(gòu)1、 現(xiàn)場(chǎng)控制級(jí)的功能，部分或完全完成過(guò)程控制級(jí)的功能：采集過(guò)程數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換；輸出過(guò)程操作命令；進(jìn)行直接數(shù)字控制；完成與過(guò)程裝置控制級(jí)的數(shù)據(jù)通信；對(duì)現(xiàn)場(chǎng)控制級(jí)的設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)和診斷。2、 過(guò)程裝置控制級(jí)的功能：采集過(guò)程數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和處理；數(shù)據(jù)的監(jiān)視和存儲(chǔ)；實(shí)施連續(xù)、批量或順序控制的運(yùn)算和輸出控制作用；數(shù)據(jù)和設(shè)備的自診斷；數(shù)據(jù)通信。3、 車(chē)間操作管理級(jí)的功能：數(shù)據(jù)顯示與記錄；過(guò)程操作（含組態(tài)操作