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)可靠性設計三準則是系統(tǒng)運行不易發(fā)生故障的設計、系統(tǒng)運行不受故障影響的設計、能迅速排除故障的設計。

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，通常可分為輸入、輸出類功能模塊、控制算法類功能模塊、運算類功能模塊、信號發(fā)生器類功能模塊、轉換類功能模塊、信號選擇和狀態(tài)類功能模塊等類。

趨勢畫面包括實時趨勢和歷史趨勢兩類。

媒體存取控制指節(jié)點

在向通信媒體

存

信息或從通信媒體取信息時的控制規(guī)則。

香農（Shannon）定理規(guī)定采樣頻率應

采樣頻率應不小于原系統(tǒng)最高頻率的兩倍。

軟件濾波采用計算方法，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）濾波、程序判別濾波

等。

用計算機控制裝置實現(xiàn)比值控制時，不計算儀表比值系數(shù)，不進行儀表系數(shù)的轉換，也沒有K>1等問題。與模擬控制算法比較，數(shù)字控制算法對積分算法的改進有積分分離和削弱積分等。順序邏輯控制系統(tǒng)分為

時間順序控制系統(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)場總線設備的模塊分為三種類型，即資源模塊、轉換器模塊和功能模塊。

功能模塊參數(shù)的計算包括設定值計算、輸出計算和反饋回路中的輸出計算等。

功能圖描述符號Δ、>、≮和I/P分別表示差、大于、下限限幅和電信號轉換為氣信號等。

過程檢測和控制流程圖用文字符號中，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備之間和信息設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)運行環(huán)境兩大部分組成

集散控制系統(tǒng)對人機交互系統(tǒng)的要求是實時性、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)。

報警處理的操作包括確認和消聲操作操作。

數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)是對數(shù)據(jù)庫內數(shù)據(jù)進行存儲和管理的軟件系統(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、數(shù)據(jù)庫建立和維護。

從邏輯功能看，計算機網絡分為資源子網和通信子網。

通信鏈路傳輸二進制數(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有電路交換、報文交換、分組交換和快速分組交換等。

差錯控制中，只能檢測錯誤不能糾正差錯的抗干擾編碼稱為檢錯碼，具有自動糾正差錯功能的抗干擾編碼稱為糾錯碼。常用的校驗碼為奇偶校驗碼、縱向冗余校驗碼和循環(huán)冗余校驗碼等，集散控制系統(tǒng)提出采用循環(huán)冗余校驗碼。

集散控制系統(tǒng)的控制網絡具有實時性好，動態(tài)響應快、可靠性高、適應惡劣的工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境、開放系統(tǒng)互連和互操作性特點。

OPC規(guī)范為OPC服務器規(guī)定客戶接口和自動化接口

兩種接口。

第四頁，共十四頁，編輯于2023年，星期五EIA-485標準特點是用平衡驅動差分電路，接收器輸入電壓是輸入導線上電壓之差。它適用于

互連。最多可掛接32個站點。

以太網物理層采用

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，用模塊實現(xiàn)工程應用。每個模塊由資源模塊、轉換器模塊和功能模塊實現(xiàn)所需的控制和計算等功能名詞解釋：1分散控制分散控制是指系統(tǒng)中的控制部分表現(xiàn)為若干個分散的，有一定相對獨立性的子控制機構，這些機構在各自的范圍內各司其責，各行其是，互不干涉，各自完成自己的目標。當然這些目標是整個系統(tǒng)目標中的分目標。

2藍牙技術

藍牙技術是一種無線數(shù)據(jù)與通信的開放性標準，它是工作在2.4GHz頻段，使用調頻頻譜擴展的技術。

3現(xiàn)場總線設備現(xiàn)場總線設備指組成現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的內置處理器，具有數(shù)字計算、數(shù)字通信功能的設備。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轉換為數(shù)字信號后送到控制器，也將控制器輸出的數(shù)字信號轉換為模擬信號后送現(xiàn)場安裝的模擬執(zhí)行器。

輸入輸出卡件用于連接生產過程的輸入輸出信號。

5MTBF81(MeanTimeBetweenFailures)指可以邊修理邊使用的機器、零件或系統(tǒng)，相鄰故障期間正常工作時間的平均值。

6MTTF81(MeanTimeToFailures)指不能修理的機器、零件或系統(tǒng)，到發(fā)生故障為止的工作時間的平均值。它是不可修理產品的平均壽命。

7操作透明度88指生產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)結構，完成所需功能。

9總線型網絡結構99這種結構設有中繼節(jié)點，信道是共享的，任意兩個節(jié)點之間均可通信。第六頁，共十四頁，編輯于2023年，星期五10環(huán)形網絡結構環(huán)形網絡結構分為物理環(huán)網和總線環(huán)網。物理環(huán)網的各節(jié)點在物理上組成環(huán)形，每個節(jié)點都承擔中繼轉發(fā)工作，為增刪節(jié)點，必須把環(huán)的鏈接打開，因此，網絡通信終斷。總線環(huán)網是邏輯上各節(jié)點組成環(huán)形，物理連接是總線型的網絡。它與總線型網絡結類似，增刪節(jié)點比較方便，但由于通信是環(huán)形的，因此，增加節(jié)點時，除了把帶網絡接口的節(jié)點掛到總線上以外，還需停止網絡通信。11主從網絡結構為在星形網絡增加節(jié)點，必須建立一條主站到該新增節(jié)點的專用信道，主站接口也需擴充。此外，軟件也需相應更改，網絡通信必須中斷才能完成這些工作，工作量也較大。

12人機交互指人與計算機之間使用某種對話語言，以一定的交互方式，完成確定任務的人機之間的信息交換過程。

13流量控制

流量控制室一種限制網絡訪問的機制，例如，它設置交換機緩沖區(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，或對發(fā)送端暫時關閉一個預定時間等。

14集散控制系統(tǒng)

集散控制系統(tǒng)是以微處理器為基礎的集中分散型控制系統(tǒng)。

15OPC技術OPC以Windows的對象鏈接和嵌入、組件對象模型和分布式技術為基礎，定義了一套標準接口，在這個接口上，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串級控制系統(tǒng)115串級控制系統(tǒng)是由其結構上的特征而得名的。它是由主、副兩個控制器串接工作的。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，以實現(xiàn)對變量的定值控制。

17現(xiàn)場總線20現(xiàn)場總線是在過程自動化和制造自動化中，實現(xiàn)智能化現(xiàn)場設備與高層設備之間互連的，全數(shù)字、串行、雙向傳輸?shù)?、多分支結構的通信系統(tǒng)。簡述題1集散控制系統(tǒng)的優(yōu)點4與模擬電動儀表比較，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、顯示內容多樣、數(shù)據(jù)存儲量大等優(yōu)點。與計算機集中控制系統(tǒng)比較，它具有操作監(jiān)督方便、危險分散、功能分散等優(yōu)點。

2分散過程控制裝置的功能及特點3生產過程的各種過程變量通過分散過程哦能告知裝置轉換為操作監(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)行機構。分散過程控制裝置中實現(xiàn)模擬量與數(shù)字量的相互轉換，完成控制算法的各種運算，并對輸入輸出量進行有關的信號處理和運算。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16功能：是人機界面。它集中各分散過程控制裝置的信息，通過監(jiān)視和操作，把操作命令下達各分散過程控制裝置。特點：①信息量大

②易操作性，應具有良好的操作性

③容錯性好，良好的人機界面

4在集散控制中，分散控制結構表現(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負荷的分散5整體式分散過程控制裝置的特點74

特點是自成系統(tǒng)，獨立完成控制功能，不需要外部接口設備，系統(tǒng)可靠性較高，成本較低。但系統(tǒng)規(guī)模較小，系統(tǒng)擴展的靈活性較差。

6分離式分散過程控制裝置的特點75該裝置采用分散控制結構，既有垂直的功能分層，又有水平的負荷分散的分層。雖然操作器與控制器分離，但可實現(xiàn)降級操作，提高了系統(tǒng)可靠性。此外，可通過操作站對系統(tǒng)操作，因此，系統(tǒng)靈活性較大，分離的結構也有利于系統(tǒng)的擴展。但這種構成方式增加系統(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可靠性指機器、零件或系統(tǒng)，在規(guī)定工作條件下，在規(guī)定時間內具有正常工作性能的能力。

狹義可靠性指一次性使用的機器、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的機器、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，使之具有經常使用的性能，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)中通常對哪些部件要采用冗余結構？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柜或機架內有足夠空間增加輸入輸出卡件。這些卡件是同一系統(tǒng)產品。此外，CPU應有能力對增加的卡件和相應的控制算法進行處理。②集散控制系統(tǒng)的許多設備通過通信網絡進行聯(lián)系，在生產發(fā)展需要時應能方便地增加設備或刪除設備。③集散控制系統(tǒng)通信網絡可隨生產的發(fā)展或聯(lián)網的要求而擴展延伸。④集散控制系統(tǒng)是全開放結構，它允許符合開放系統(tǒng)互聯(lián)網絡協(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)實現(xiàn)前饋控制系統(tǒng)時，為什么可以不設置偏置值？116采用集散控制系統(tǒng)或計算機控制系統(tǒng)時，如果存在積分作用，PID控制算法的初始輸出可抵消靜態(tài)時前饋控制信號，因此，增量算法課不設置偏置值。

？12現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)中，要實現(xiàn)一個單回路控制至少要哪些現(xiàn)場總線設備？現(xiàn)場總線設備內應含有哪些功能模塊？①智能輸入輸出設備

②顯示控制設備

13集散控制系統(tǒng)設計時，對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；安全保護接地連接電阻和交流工作地電阻≤4Ω；防雷保護接地連接電阻≤10Ω。

14集散控制系統(tǒng)主要的電磁干擾源有哪些？185①傳導

②靜電

③電磁

④信號線耦合

⑤接地不當

⑥連接電勢

15在功能圖設計中，圖形符號的相切表示什么？160圖形符號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網絡層④傳輸層⑤會話層⑥表示層⑦應用層

18ISASP100規(guī)范將自動化應用分為幾類，目前主要應用的是哪幾類？294第0類（安全類）：恒為關鍵的緊急行動第1類（控制類）：關鍵的閉環(huán)控制第2類（控制類）：經常的非關鍵控制、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）：標記產生短期操作結果，即通過無線傳輸在短時間內產生操作結果的數(shù)據(jù)消息。第5類（監(jiān)測監(jiān)控類）：記錄和下載上傳不產生直接操作結果的數(shù)據(jù)和信息。

第十二頁，共十四頁，編輯于2023年，星期五19以太網分為幾層，物理層有什么功能？265以太網的網絡結構分為物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和高級用戶層三層。物理層的功能：采用曼徹斯特的編碼方式對數(shù)據(jù)進行編碼發(fā)送同步和時鐘信號。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