分布式控制試題答案總結(jié)

1、簡答題1、 典型的分布式控制系統(tǒng)主要包括哪幾個部分？一個典型的DCS系統(tǒng)包括四大部分組成：至少一個現(xiàn)場控制站(完成系統(tǒng)的運算處理控制)，至少一個操作員站(完成人機界面功能、供操作員操作監(jiān)視)，一臺工程師站（用于離線組態(tài)、。也可以利用一臺操作員站兼做工程師站）和一條通信系統(tǒng)2、 分布式都有哪幾種冗余結(jié)構(gòu)？各有什么優(yōu)缺點？為什么要采用冗余結(jié)構(gòu)？1) 分布式控制有兩種冗余結(jié)構(gòu)，一種是整體式冗余結(jié)構(gòu)，另一種是分離式冗余結(jié)構(gòu)。2) 整體式系統(tǒng)是由早期單回路調(diào)節(jié)器和PLC組成，因本身有操作器，常采用儀表盤備用方式；分離式冗余結(jié)構(gòu)常采用多重化冗余結(jié)構(gòu)：配備冷備用數(shù)據(jù)庫，操作器熱備用，CRT遠程遙控備用等。整

2、體式冗余結(jié)構(gòu)可以實現(xiàn)完全與系統(tǒng)分離備用，系統(tǒng)受干擾較小，但是系統(tǒng)成本較高，自動化水平較低；分離式冗余結(jié)構(gòu)可以選擇重要部件備用，投資較小。3) 分布式控制系統(tǒng)是實時在線控制系統(tǒng)，搞可靠性是評價分布式控制系統(tǒng)的主要指標，通常要求MTBF達到99.9999%以上，就必須對系統(tǒng)采用冷備用，熱備用等方式。通常通信系統(tǒng)全部冗余，控制站中主控部件熱備用，電源N+1:N熱備用，子模件和端子板N+1:N冷備用。3、簡述最小拍控制系統(tǒng)的特點。1) 若參數(shù)不變，可以實現(xiàn)時間最優(yōu)控制；2) 本質(zhì)是開環(huán)控制；3) 加反饋可實現(xiàn)閉環(huán)最優(yōu)控制。4、為什么說分布式控制是遞階控制系統(tǒng)？1) 分布式控制系統(tǒng)具有以下特點：2) 網(wǎng)

3、絡(luò)結(jié)構(gòu)，將各個子系統(tǒng)通過總線連接起來；3) 分層結(jié)構(gòu)，有工程師站，操作站和控制站等構(gòu)成；4) 主從結(jié)構(gòu)，集中操作、分散控制，控制站內(nèi)部又分主從部件。5) 基于以上三點，分布式控制系統(tǒng)是遞階控制系統(tǒng)。5、人機界面的要求主要包括哪些內(nèi)容？人機接口主要是CRT的操作站。對他們主要要求是環(huán)境要求，輸入特性和圖形特性的要求；1) 化境要求首先指人機接口設(shè)備對環(huán)境的要求：有耐沖擊和振動的特性；環(huán)境要求的第二部分是對供電的要求，它包括供電電壓等級、類型和容量及允許的極限值等，也涉及到供電方式，冗余配置等內(nèi)容；環(huán)境要求的第三部分是對互聯(lián)設(shè)備的通信距離限制；2) 輸入特性的改善使操作員的操作內(nèi)容和方式發(fā)生根本變

4、化；3) 圖形特性是人機接口的重要特性：采用圖形用戶界面（GUI）、圖形處理器（GP）和圖形緩沖（GB）使人機接口的圖形特性得到極大的提高。人機接口的性能取決于所采用的硬件設(shè)備和軟件系統(tǒng)。采用多任務(wù)操作系統(tǒng)、關(guān)系數(shù)據(jù)庫、高速數(shù)據(jù)查詢語言及X窗口技術(shù)，使得操作人員可以很方便的監(jiān)視和錯做生產(chǎn)過程，使得控制工程師可以方便的組態(tài)和編程，使維護工程師能及時發(fā)現(xiàn)故障并正確處理。6、報警的定義？答：7. 分布式控制系統(tǒng)為什么采用現(xiàn)場總線控制力式? 采用現(xiàn)場總線控制方式具有如下優(yōu)點： 消除模擬儀表通訊的瓶頸現(xiàn)象：將傳統(tǒng)的通訊是單向的模擬信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡p向的數(shù)字通訊： 降低現(xiàn)場安裝費用和減少相應(yīng)的設(shè)備；電纜和輸入輸

5、山卡可以大幅度減少； 增強了系統(tǒng)的自治性；采用現(xiàn)場總線標準智能儀表后，操作人員可以方便地在控制室刑現(xiàn)場設(shè)備進行監(jiān)控； 系統(tǒng)組態(tài)簡單、安裝、運行和維修方便。8簡述分布式控制系統(tǒng)的可擴展件、可移植性。 隨著產(chǎn)品的完善和控制規(guī)模的擴人，分布式控制系統(tǒng)的硬件和應(yīng)用軟件可以增加。硬件包括通訊系統(tǒng)、控制器和操作站等，應(yīng)刖軟件包括操作界面、控制功能和數(shù)模開發(fā)等。 一旦系統(tǒng)運行成功以后，可以被移植到任何相似的工藝過程中。9、簡述分布式控制系統(tǒng)的組態(tài)工作內(nèi)容。分布式控制系統(tǒng)的組態(tài)包括系統(tǒng)組態(tài)、畫面組態(tài)和控制組態(tài)。系統(tǒng)組態(tài)完成組成系統(tǒng)的各設(shè)備間的連接。畫面組態(tài)完成操作站的各種畫面、畫面間連接。控制組態(tài)完成各控制器

6、、過程控制裝置的控制結(jié)構(gòu)連接、參數(shù)設(shè)置等。趨勢顯示、歷史數(shù)據(jù)壓縮、數(shù)據(jù)報表打印及畫面拷貝等組態(tài)常作為畫面組態(tài)或控制組態(tài)的一部分來完成。10、對人機接口的要求主要包括哪些內(nèi)容？人機接口主要是CRT的操作站。對它們主要要求是環(huán)境要求、輸入特性和圖形特性要求：環(huán)境要求首先指人機接口設(shè)備對環(huán)境條件的要求；有耐沖擊和震動的特性；環(huán)境要求的第二部分是對供電的要求；它包括供電電壓等級、類型和容量及允許的極限值等，也涉及到供電方式，冗余配置等內(nèi)容；環(huán)境要求的第三部分是對互聯(lián)設(shè)備的通信距離的限制；輸入特性的改善使操作員的操作內(nèi)容和方式發(fā)生根本變化；圖形特性是人機接口的重要特性；采用圖形用戶界面（GUI）、圖形處

7、理器（GP）和圖形緩沖（GB）使人機接口的圖形特性得到極大的提高。人機接口的性能取決于所選用的硬件設(shè)備和軟件系統(tǒng)。采用多任務(wù)操作系統(tǒng)、關(guān)系數(shù)據(jù)庫、高速數(shù)據(jù)查詢語言及X窗口技術(shù)，使得操作人員可以很方便的監(jiān)視和操作生產(chǎn)過程，使得控制工程師可以方便的組態(tài)和編程，使維護工程師能及時發(fā)現(xiàn)故障并正確處理。11.什么叫動態(tài)顯示？答：分布式控制系統(tǒng)對圖形顯示采用動態(tài)處理，得到動態(tài)的實感。具體有如下方法：a. 升降式動態(tài)處理方法b. 推進式動態(tài)顯示流體流動的方法c. 色彩動態(tài)顯示溫度的方法d. 填色動態(tài)顯示設(shè)備狀態(tài)的方法e. POPUP動態(tài)操作的方法12.畫出數(shù)字PID閉環(huán)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，并闡述各部分特點。答：

8、在生產(chǎn)過程計算機控制系統(tǒng)中，采用圖2.5所示的PID控制，其算式為或?qū)懗蓚鬟f函數(shù)形式其中，為比例增益，與比例帶成倒數(shù)關(guān)系，即，為積分時間，為微分時間，為控制量，為被控量與給定值的偏差。13、簡述選擇性控制的基本原理 ：1） 適應(yīng)不同的工況，即設(shè)備在不同狀態(tài)下，采用不同的控制方式。通常的自動控制系統(tǒng)在遇到不正常工況或特大擾動時，很可能無法適應(yīng)，只好從自動改為手動。2） 基于安全考慮。在手動操作的一段時間里，操作人員為確保生產(chǎn)安全，適應(yīng)特殊情況，有另一套操作規(guī)律，若將這一任務(wù)交給另一控制器來實現(xiàn)，那就可擴大自動化應(yīng)用范圍，使生產(chǎn)更加安全。3） 基于熱備用考慮，一臺控制器在線，另一臺控制器熱備用論述

9、題1.國內(nèi)常用的分布式控制系統(tǒng)構(gòu)成：中國CONTEC公司的CONTEC-9000系統(tǒng)由管理級，監(jiān)控級，控制級，和現(xiàn)場級組成。管理級：中央管理機支持1024個站；監(jiān)控級：操作站和工程師站；控制級：16個控制站，320個回路，6400個控制點；現(xiàn)場級：RS485現(xiàn)場總線，32個RTU;（附圖 看下課本P2）2、試描述在分布式控制系統(tǒng)中如何實現(xiàn)前饋控制與反饋控制相結(jié)合的控制模式? 解：前饋控制實質(zhì)是一種按擾動進行調(diào)節(jié)的開環(huán)控制系統(tǒng)，其作用是使被控制變量不受主要擾動作用而產(chǎn)生偏差。其特點是當擾動產(chǎn)生后，被控制變量還未顯示出變化以前，根據(jù)擾動大小進行調(diào)節(jié)，以補償擾動對被控對象的影響。而反饋控制是誤差控制

10、，其作用是克服其余擾動以及前饋補償不完全的部分。要實現(xiàn)完全補償并非易事，因為要得到工業(yè)過程的精確數(shù)學(xué)模型是十分困難的；同時擾動也不是特定的一種。為保證系統(tǒng)有更大的適應(yīng)性，工業(yè)過程的許多場合把前饋控制與反饋控制結(jié)合起來，實現(xiàn)前饋控制與反饋控制相結(jié)合的控制模式。 3在數(shù)字PID控制中，為什么常采用增量算法?因為數(shù)字系統(tǒng)是在各個采樣點上讀入過程值，而積分環(huán)節(jié)是將系統(tǒng)過去時刻符采樣值(n個)累加起來，即需要在系統(tǒng)中開辟n個存儲空問，并在各個采樣周期內(nèi)完成累加工作。隨著時間的推移，n值逐步增人，其存儲空間運算量越來越大，直至系統(tǒng)癱瘓。為此，采樣增量算法，使系統(tǒng)存儲空間和運算量變成固定的兩步運算即：變化為

11、：4繪制PLC的工作原理圖并簡述其工作過程工作原理目： 工作過程： PLC作過程實際上周而復(fù)始地執(zhí)行讀輸入、執(zhí)行程序、處理通信請求、執(zhí)行CPU自診斷和寫輸出地掃描過程。5.設(shè)被控對象傳遞函數(shù)為Gp(s),其前后均有較強干擾，采用復(fù)式控制（前饋和反饋），請畫出系統(tǒng)框圖并給出調(diào)節(jié)器。解：因為被控對象前后均有較強干擾，所以在被控對象前后干擾通道的傳遞環(huán)節(jié)Gf和干擾補償環(huán)節(jié)Gd。6.判斷該梯形圖畫法正確與否？7、如何在分布式控制系統(tǒng)中實施解耦控制方式？這類耦合可以轉(zhuǎn)化為串級耦合，對這類串級解耦，可以用對角線、單位矩陣法，消除耦合元素。如對角線矩陣法：欲使系統(tǒng)間無關(guān)聯(lián)，只需G(S)D(S)相乘后成為對角

12、陣。即原理題設(shè)計題1.圓弧插補法1）M點偏差若=0，則M點在圓弧上；若0，則M點在圓弧外；若0，則M點在圓弧內(nèi)。對逆向第二象限圓弧插補（假設(shè)步長為1）：當時，沿-X方向移動一步，即當時，沿-Y方向移動一步，即2）算步數(shù)（以=1）X方向：=5Y方向：=53）路徑推斷表步數(shù)原（x,y）新（ x,y）10(0,5)(-1,5)21(-1,5)(-1,4)3-8(-1,4)(-2,4)4-5(-2,4)(-3,4)50(-3,4)(-4,4)67(-4,4)(-4,3)70(-4,3)(-5,3)89(-5,3)(-5,2)94(-5,2)(-5,1)101(-5,1)(-5,0)2、簡述選擇性控制的

13、基本原理，并用流程圖形式畫出鍋爐蒸汽系統(tǒng)中蒸汽流量變小時系統(tǒng)調(diào)節(jié)過程3、設(shè)計行車（正反轉(zhuǎn)）控制邏輯圖。符號說明：QF：空氣開關(guān)；KH：熱繼電器；KM1，KM2：正反轉(zhuǎn)接觸器；SB2，SB3：正反轉(zhuǎn)按鈕；SB1：停止按鈕梯形圖；SB1接I0.0；SB2接I0.1；SB3接I0.2；KH接Q0.1；KM1接Q0.0；KM2接Q0.1。Q0.0I0.2I0.1Q0.1I0.0I0.3Q0.0I0.2I0.1Q0.0I0.0I0.3Q0.1Q0.1綜合題1、信號燈循環(huán)點亮1）硬件選擇本系統(tǒng)對PLC的I/O總要求為：2個開關(guān)量輸入點，3個開關(guān)量輸出點。綜合考慮各方面因素及進一步發(fā)展的要求，設(shè)計選擇西門子S7