火電廠計算機控制復習題

1、火電廠計算機控制（僅供參考）作者：super lc 5#2171.1（考試要求：會畫出計算機控制系統(tǒng)的原理方框圖）簡述過程計算機硬件都包括哪些，及其各部分作用1. 主機，作用：是過程控制計算機的核心，通過接口向系統(tǒng)各部分發(fā)出各種命令，同時對系統(tǒng)的各過程參數(shù)進行巡回檢測，數(shù)據(jù)計算，性能計算，報警分析等2. 通用外部設備，作用:常用外部設備可按功能分為輸入設備、輸出設備和外存儲器。常用的輸入設備是鍵盤，用來輸入程序、數(shù)據(jù)和操作命令，輸出設備是CRT顯示器、打印機、繪圖儀等，它們用來反映生產(chǎn)過程的工況和控制信息，常用的外部存儲器是磁盤，磁帶和光盤，它們兼有輸入和輸出兩種功能，用來存放程序和數(shù)據(jù)3.

2、過程輸入/輸出設備 作用：過程控制計算機與生產(chǎn)過程之間的信息傳遞是通過過程輸入/輸出PIO設備進行的，它在兩者之間起到橋梁和紐帶的作用，有時人們又把它們稱為過程輸入/輸出通道。4. 人機聯(lián)系設備（人機接口）作用：一、顯示生產(chǎn)過程的狀態(tài)，二是供生產(chǎn)操作人員操作，三是顯示操作結(jié)果5. 通信設備作用：分級完成控制和管理任務，設備之間需要通過通信設備進行信息交換。計算機控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式分為幾種？一、 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)DAS（開環(huán)控制系統(tǒng)）二、 直接數(shù)字控制系統(tǒng)DDC（閉環(huán)控制系統(tǒng)）三、 監(jiān)督控制系統(tǒng)SCC（閉環(huán)控制系統(tǒng)）四、 分散控制系統(tǒng)DCS（閉環(huán)控制系統(tǒng)）五、 現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)FCS（閉環(huán)控制系統(tǒng)）

3、20世紀80年代發(fā)展起來的DC S,其結(jié)構(gòu)模式為“操作站”-“控制站”-“現(xiàn)場儀表”三層結(jié)構(gòu)現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)是新一代分布式控制系統(tǒng)，它的結(jié)構(gòu)模式為“工作站-現(xiàn)場總線智能儀表”兩層結(jié)構(gòu)分散控制系統(tǒng)（DCS）中，分散的含義？1. 分散控制系統(tǒng)中所謂的“分散”，是強調(diào)由于各種生產(chǎn)過程各種設備地理位置的分散，相應地要求控制設備的地理位置的分散，2.整個控制系統(tǒng)本身具有數(shù)據(jù)采集、過程控制、監(jiān)控操作運行顯示等功能的分散，3.這種功能上的分散也可以說是使得系統(tǒng)的危險性分散。分散控制系統(tǒng)DCS與現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)FCS有何區(qū)別與聯(lián)系？(直接答如下幾點)1. 用一對通信線連接多臺數(shù)字儀表代替一對信號線只能連接一臺

4、儀表；2. 用多變量、雙向、數(shù)字通信方式代替單變量、單向模擬傳輸方式；3. 用多功能的現(xiàn)場數(shù)字儀表代替單功能的現(xiàn)場模擬儀表；4. 用分散式的虛擬控制站代替集中式的控制站；5. 變革傳統(tǒng)的信號標準、通信標準和系統(tǒng)標準；6. 變革傳統(tǒng)的自動化系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)、設計方法和安裝調(diào)試方法過程通道：進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和傳送的設備的總稱根據(jù)過程信號的類型，過程通道包括模擬量輸入通道、模擬量輸出通道、開關量輸入通道、開關量輸出通道。模擬量輸出通道作用：模擬量輸出通道是計算機控制系統(tǒng)實現(xiàn)控制輸出的關鍵，它的任務是把計算機輸出的數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬電壓或電流信號，以便驅(qū)動相應的執(zhí)行機構(gòu)，達到控制的目的香濃定理：香濃定理告訴人們

5、：設有連續(xù)信號X（t）存在一個最大頻率值是以采樣周期T采得的理想采樣信號，若采樣頻率時，那么一定可以有采樣信號唯一地確定原始連續(xù)信號X（t）。也就是說若，則可以完全地恢復出X（t）。模擬量輸入通道的組成結(jié)構(gòu)：常用的A/D轉(zhuǎn)換方式有逐位逼近式、雙斜積分式、電壓/頻率式等。特點：電壓/頻率式A/D轉(zhuǎn)換器電路簡單，轉(zhuǎn)換速度較慢，但精度較高，適合遠距離的數(shù)據(jù)傳送；雙斜積分式A/D轉(zhuǎn)換器的速度更慢，但轉(zhuǎn)換精度高，抗干擾能力較強，多用于數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；逐位逼近式A/D轉(zhuǎn)換器的速度快且精度也較高，但抗干擾能力差。26頁圖2-13計算，例A/D滿量程為12v，求當模擬量輸入為6v時，數(shù)字輸出D為多少4位 正確

6、不正確 D 1 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1A/D性能轉(zhuǎn)換器的主要性能指標：分辨率：分辨率是衡量A/D轉(zhuǎn)換器分辨輸入模擬量最小化程度的性能指標。精度：有絕對精度和相對精度（計算精度：如果滿量程為10v，則A/D轉(zhuǎn)換器絕對精度為，（如精度為最低位的位），相對精度用滿量程的百分表示，即）轉(zhuǎn)換時間：只A/D轉(zhuǎn)換器完成一次模擬量輸入到數(shù)字量轉(zhuǎn)換所需要的時間。線性無差：在滿量程范圍內(nèi)，偏離理想轉(zhuǎn)換特性的最大誤差量程：即對能轉(zhuǎn)換的輸入電壓范圍對基準電源的要求：模擬量輸出通道一般由接口電路、D/A轉(zhuǎn)換器、多路開關、采樣保持器、V/I變換等組成模擬量輸出通道的結(jié)構(gòu)

7、形式：1. 一個通道設置一個D/A轉(zhuǎn)換器的形式2. 多個通路公用一個D/A轉(zhuǎn)換器的形式 會計算31頁圖2-22轉(zhuǎn)換結(jié)果=*D/A輸出方式：1.電壓輸出 2.電流輸出D/A輸出驅(qū)動電路主要輸出方式：開關量輸出過程通道是系統(tǒng)信息傳輸?shù)穆窂?，按干擾的作用方式不同，過程通道的干擾主要由串模干擾和共模干擾串模干擾：所謂串模干擾是指疊加在被測信號上的干擾噪聲。串模干擾的抑制方法：1. 采用硬件濾波器2. 用積分式A/D轉(zhuǎn)換器3. 進行前置放大4. 利用邏輯器件的特性5. 采用雙絞線信號做引線共模干擾：所謂共模干擾是指A/D轉(zhuǎn)換器兩個輸入端共有的干擾電壓共模干擾的抑制方法1. 采用雙端不對地差動輸入方式2.

8、 變壓器隔離第四章會計算PID算法位置式（82頁4-5），會寫出增量式82頁4-5：u(k)= 增量式(83頁4-7):增量式特點：1.累計誤差小2.控制精度實現(xiàn)手動自動之間無擾切換會寫出積分分離式，為什么要積分分離82頁4-9u(k)= 4-10為什么要積分分離:在標準PID控制算法中，當有較大的擾動或大幅度改變給定值時，由于短時間內(nèi)出現(xiàn)較大的偏差，加上系統(tǒng)本身的慣性和滯后，在積分作用下，往往會引起系統(tǒng)產(chǎn)生較大的超調(diào)和長時間的波動。特別是對于溫度、成分等變化緩慢的過程，這一現(xiàn)象更為嚴重，其主要原因是由于作用的相位滯后特性。為此，可采用積分分離措施來改變這種狀況積分飽和：在位置數(shù)字PID控制算

9、法中，如果執(zhí)行機構(gòu)已到極限位置或執(zhí)行元件已經(jīng)進入飽和區(qū)，仍然不能消除偏差時，由于積分作用，盡管計算PID位置算式，所得到的運算結(jié)果繼續(xù)增大，或減小，而執(zhí)行機構(gòu)已無相應的動作，這種由積分作用引起的飽和現(xiàn)象稱為積分飽和。會寫出實際微分數(shù)字PID算法86頁4-16U(k)=+數(shù)字PID控制程序一般由給定值處理、被調(diào)量處理、偏差處理、PID運算、控制量處理和自動/手動勿擾切換等幾部分組成怎樣實現(xiàn)無平衡無擾切換？1. 當PID控制功能處于手動方式時，盡管不進行PID計算，但在每個控制周期使應給定值（csv）跟蹤被調(diào)量（cpv）,同時也要使PID差分算式中的歷史數(shù)據(jù)E(n-1)、E(n-2)、等清零，并輸

10、出控制量COV賦給UC（n-1）2. 當PID控制塊處于自動方式時，為了實現(xiàn)從自動到手動的無平衡且無擾切換，在自動方式下，每個控制周期應將COV值賦給MOV如何選擇采樣周期根據(jù)以下因素：1. 對象的動態(tài)特性2. 作用于系統(tǒng)的擾動信號頻率3. 執(zhí)行機構(gòu)的特性4. 對象所要求的控制質(zhì)量5. 性能價格比6. 控制回路數(shù)工程實際中應用最多的整定方法是工程整定法數(shù)字PID控制器的參數(shù)整定方法1. 湊試法確定PID控制器參數(shù)2. 試驗經(jīng)驗法確定PID控制器參數(shù)簡述試驗經(jīng)驗法中的兩種方法（1.穩(wěn)定邊界法2.衰減曲線法）答：穩(wěn)定邊界法：首先將控制器設置為純比例模式，比例系數(shù)置于較小值，將控制系統(tǒng)投入閉環(huán)運行。

11、給定值r做階躍變化，從小到大逐漸改變控制器的比例系數(shù)，直到被控量y出現(xiàn)等幅振蕩，根據(jù)此時的比例系數(shù)及振蕩周期按表4-2給出的經(jīng)驗公式確定控制器參數(shù) 衰減曲線法：衰減曲線法也是一種閉環(huán)整定的方法，試驗過程與穩(wěn)定邊界法相似。所不同的是要調(diào)整比例帶直到被控量y出現(xiàn)4:1的衰減震蕩。然后根據(jù)此時比例帶及振蕩周期按表給出的經(jīng)驗公式確定控制器的參數(shù)。采用串級控制系統(tǒng)需要滿足的條件：一、 對象可以分段；二是中間信號可測；三是副對象和主對象的時間常數(shù)相差較大。什么叫smith控制器 純滯后控制器，根據(jù)過程的動態(tài)特性建立一個模型加入到反饋控制系統(tǒng)中，使被延滯了的被控量提前反映到控制器，讓控制器提前動作，從而可以

12、明顯地減少超調(diào)量和加快調(diào)節(jié)過程。第六章什么叫DCS 分散控制系統(tǒng)DCS是以微處理器為基礎，全面融合計算機技術、測量控制技術、通信網(wǎng)絡技術、人機接口結(jié)束而形成的現(xiàn)代控制系統(tǒng) 列舉第三代分散控制系統(tǒng)的部分產(chǎn)品Foxboro公司的I/A Serious。西門子公司的Teleprem-XP，貝利公司的INFI-90,Open和Symphony，西屋公司的WDPF-和Ovatin分散控制系統(tǒng)的特點1. 分級性、自治性與協(xié)調(diào)性2. 分散性3. 靈活性4. 友好性5. 可靠性Symphony系統(tǒng)通信使用的技術。1. 例外報告技術2. 信息壓縮技術3. 確認重發(fā)技術現(xiàn)場控制單元HCU是控制網(wǎng)絡環(huán)路上的接點，它

13、主要由多功能處理器MFP、通信模件對、I/O子模件、電源模件、端子等組成在一個HCU機柜中，通過柜內(nèi)的控制總線CW可以掛接最多32個MFP，一個MFP有可以帶最多64個I/O子模件功能碼：過程控制站是對生產(chǎn)過程實現(xiàn)直接數(shù)字控制的設備。因此，它一般裝有一套功能較為完善的控制算法庫，其中的各種控制算法以模塊形式提供給用戶，在有些分散控制系統(tǒng)中，將控制模塊按某一編碼，這種編碼稱為功能碼！為實現(xiàn)一定功能所進行的系統(tǒng)硬件配置稱為“硬件組態(tài)”，而為硬件系統(tǒng)有關信息和形成所需功能的應用軟件被稱為“軟件組態(tài)”第七章DCS的選型應該考慮一下幾個方面1. 項目規(guī)模和投資預算2. DCS的性能評價3. DCS廠家及

14、承包方得技術力量4. 售后服務DCS在過程這個應用的步驟和方法1、DCS選型 2、系統(tǒng)設計3、DCS組態(tài)4、DCS調(diào)試模擬信號的預處理數(shù)字量在進行顯示、報警及控制計算之前，還必須根據(jù)需要進行一些加工處理，如數(shù)字濾波，標度變換、數(shù)值計算、邏輯判斷以及非線性補償?shù)龋詽M足各種系統(tǒng)的不同需要，這既是模擬量信號的預處理第八章現(xiàn)場總線技術：按照國際電工委員會IEC,標準和現(xiàn)場總線基金會FF的定義：現(xiàn)場總線是連接智能現(xiàn)場設備和自動化系統(tǒng)的數(shù)字式、雙向傳輸、多分枝結(jié)構(gòu)的通信網(wǎng)絡。由現(xiàn)場總線與現(xiàn)場智能設備組成的控制系統(tǒng)稱為現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)FCS。列舉幾種典型的現(xiàn)場總線1. CAN 2.Lon Works 3.ProFibus 4.WorldFIP 5.HART5. FF具有兩層結(jié)構(gòu)的FCS，適用于控制規(guī)模相對較小、控制回路相對獨立、不需要復雜協(xié)調(diào)控制功能的生產(chǎn)過程。具有三層結(jié)構(gòu)的FCS，主要用于生產(chǎn)過程的監(jiān)控以及控制系統(tǒng)的組態(tài)、維護、和檢修系統(tǒng)中其余各部分的功能同兩層