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 一、什么是分散控制系統(tǒng)？ 答：分散控制系統(tǒng)又叫集中分散控制系統(tǒng)（簡稱集散系統(tǒng)），也稱其為分布式控制系統(tǒng)。它是利用計算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)、通信技術(shù)、圖形顯示技術(shù)實現(xiàn)過程控制和過程管理的控制系統(tǒng)，它以多臺（數(shù)十臺，甚至數(shù)百臺）微處理機(jī)分散應(yīng)用于過程控制，通過通信總線、 CRT顯示器、鍵盤、打印機(jī)等又能高度集中地操作、顯示和報警。 分散控制系統(tǒng)兼有常規(guī)模擬儀表和計算機(jī)系統(tǒng)的優(yōu)點，克服了它們各自的不足。 1975年問世以來，發(fā)展十分迅速，已得到日益廣泛的應(yīng)用。 二、與常規(guī)模擬儀表相比，分散控制系統(tǒng)（DCS）具有哪些優(yōu)點？ 答：(1)功能豐富，可以完成從簡單的單回路控制到復(fù)雜的多變量模

2、型優(yōu)化控制，可以執(zhí)行從常規(guī)PID運算到Smith預(yù)估、矩陣乘法等各種運算，可以進(jìn)行反饋控制、順序控制、邏輯控制，可以實現(xiàn)監(jiān)控、顯示、打印、報警、歷史數(shù)據(jù)貯存等全部操作要求。 (2)實現(xiàn)了集中監(jiān)視、操作和管理。 (3)關(guān)鍵設(shè)備采用雙重或多重冗余，具有自診斷功能，可靠性很高，維護(hù)量小，平均無故障運行時間可達(dá)數(shù)十年乃至上百年。 (4)采用專用多芯電纜、標(biāo)準(zhǔn)化接插件和規(guī)格化端子板，可節(jié)省大量的儀表連線和布線工作量，接線效率高，不易出差錯。其安裝工作量僅為常規(guī)模擬儀表的二分之一到三分之一。 (5)調(diào)試采用專用的調(diào)試軟件，調(diào)試時間僅為常規(guī)模擬儀表的二分之一。 (6)改變控制方案容易，只須改變軟件組態(tài)即可實

3、現(xiàn)，而不用改變硬件接線。 (7)采用模塊式結(jié)構(gòu)，可以方便地擴(kuò)大或縮小系統(tǒng)的規(guī)模。(8)性能價格比高。三、 分散控制系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)有哪幾種結(jié)構(gòu)形式？ 答：1星形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；2環(huán)形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；3總線型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；4組合網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。四、 在拔下或插入DCS中的插卡時應(yīng)法意些什么？ 答：操作時必須戴上防靜電手套或其他靜電用具，以避免因靜電燒壞插卡上的電子元、器件。除此之外，應(yīng)嚴(yán)格按照技術(shù)資料的要求進(jìn)行操作。五、DCS的調(diào)試一般包括哪些內(nèi)容？ 答：1常規(guī)檢查。包括：核對全部接線，成連接無誤；檢查導(dǎo)線絕緣電阻和各接地系統(tǒng)的接地電阻，應(yīng)符合要求；緊固盤內(nèi)所有螺釘，以防運輸中有松動；檢查全部保險絲和電源電壓。2檢查每

4、個機(jī)柜（包括操作站）的供電單元，通電一周，做考核性試驗（帶假負(fù)載）。3操作站的調(diào)試。4輸入組態(tài)數(shù)據(jù)，并進(jìn)行工藝確認(rèn)，然后用磁盤復(fù)制保護(hù)。5控制單元、輸入輸出單元等的調(diào)試。6開通數(shù)據(jù)高速通路，在操作站上把有關(guān)的組態(tài)數(shù)據(jù)下行加載到對應(yīng)的功能單元。7在操作站的CRT上調(diào)出系統(tǒng)的自診斷畫面，檢查各單元的硬件狀態(tài)及通信情況，發(fā)現(xiàn)問題，可根據(jù)提示的故障代碼進(jìn)行處理。8對各種冗余配置的部分，人為模擬故障（如關(guān)閉電源），檢查后備自動切換功能是否正常。 9回路聯(lián)調(diào)。六、 回路聯(lián)調(diào)如何進(jìn)行？ 答：回路聯(lián)調(diào)應(yīng)在現(xiàn)場測量儀表、調(diào)節(jié)閥、聯(lián)鎖系統(tǒng)、有關(guān)電氣設(shè)備調(diào)試合格之后進(jìn)行。聯(lián)調(diào)時，習(xí)慣上先做監(jiān)視點，后做控制點。 1把

5、監(jiān)視點逐個從CRT上調(diào)出，核對工位號、信號、量程、工程單位等。在現(xiàn)場加模擬信號，觀察CRT上的顯示變化應(yīng)正確。對于有報警要求的點，則要做模擬報警試驗。 2對控制點，除完成監(jiān)視點的全部調(diào)試內(nèi)容外，還要檢查輸出的正反作用及執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動作是否正確。最后，在鍵盤上進(jìn)行手動輸出，復(fù)核執(zhí)行機(jī)構(gòu)零點、滿量程及死區(qū)是否符合有關(guān)要求。3對于聯(lián)鎖回路，應(yīng)模擬聯(lián)鎖的工藝條件（用改變信號的方法），檢查聯(lián)鎖動作是否正確。4對復(fù)雜的控制回路及高級控制方案進(jìn)行調(diào)試。 至此，整個儀表自控系統(tǒng)可以交付工藝進(jìn)行設(shè)備標(biāo)定和聯(lián)動試車。 七、分散控制系統(tǒng)（DCS）一般由哪幾個部分構(gòu)成？答：一般由四大部分構(gòu)成。1過程輸入輸出接口單元又叫

6、數(shù)據(jù)采集站、監(jiān)視站等，是為生產(chǎn)過程中的非控制變量設(shè)置的數(shù)據(jù)采集裝置，它不但能完成數(shù)據(jù)采集和預(yù)處理，還可以對實時數(shù)據(jù)作進(jìn)一步加工處理，供CRT操作站顯示和打印，實現(xiàn)開環(huán)監(jiān)視。2過程控制單元 又叫控制器、控制站等，是DCS的核心部分，對生產(chǎn)過程進(jìn)行閉環(huán)控制，可控制數(shù)個至數(shù)十個回路，還可進(jìn)行批量（順序）控制。3.CRT操作站 是DCS的人一機(jī)接口裝置，除監(jiān)視操作、打印報表外，系統(tǒng)的組態(tài)、編程也在操作站上進(jìn)行。 4高速數(shù)據(jù)通路 又叫高速通信總線、大道、公路等，是一種具有高速通信能力的信息總線，一般采用雙絞線、同軸電纜或光導(dǎo)纖維構(gòu)成。 八、操作站一般具有哪些功能？答：一般具有下述功能： 1對全部過程變量

7、進(jìn)行各種格式的顯示，并允許操作人員對過程進(jìn)行干預(yù)； 2對過程變量的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和存貯； 3顯示和打印過程報警； 4編制和調(diào)用各種用戶顯示畫面； 5編制和打印各種報表； 6組態(tài)和裝載監(jiān)視、控制和管理軟件； 7對通信總線上所連接的設(shè)備進(jìn)行組態(tài)，并將組態(tài)結(jié)果裝載到對應(yīng)設(shè)備； 8完成系統(tǒng)的診斷。九、操作員鍵盤和工程師鍵盤各有何用途？答：操作員鍵盤供操作人員用，可調(diào)出有關(guān)畫面，進(jìn)行有關(guān)操作，如修改某個回路的給定值，改變某個回路的運行狀態(tài)，對某回路進(jìn)行手動操作，確認(rèn)報警、打印報表等。 工程師鍵盤主要供技術(shù)人員組態(tài)用。所有的監(jiān)控點、控制回路、各種畫面、報警清單、工藝報表等均由技術(shù)人員通過工程師鍵盤進(jìn)行組

8、態(tài)。十、操作站配有哪些存貯器？各起什么作用？ 答：操作站一般配有溫氏硬盤存貯器和8英寸（或5英寸）軟盤存貯器，少數(shù)系統(tǒng)除硬盤外，還配有磁帶存貯器（如RS3）。硬盤主要存貯對操作站的組態(tài)軟件、系統(tǒng)組態(tài)軟件、趨勢記錄、過程數(shù)據(jù)、報表等。此外，DCS本身的系統(tǒng)軟件也存貯在硬件中。當(dāng)系統(tǒng)突然斷電時，硬盤存貯的信息不會丟失，再次上電時可保證系統(tǒng)正常裝載運行。軟盤和磁帶存貯器作為中間存貯器使用，當(dāng)信息存貯到軟盤或磁帶后，可以離機(jī)保存，以作備用。 十一、什么是環(huán)形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)？有何特和點？ 答：這種通信網(wǎng)絡(luò)首尾相連成環(huán)形，其結(jié)構(gòu)如圖所示。上位機(jī)CRT 操作站站站站站 環(huán)形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖環(huán)形網(wǎng)絡(luò)的特點是信息傳送從

9、始發(fā)站依次經(jīng)過從站，最后又回到始發(fā)站。數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆较蚩梢允菃蜗虻模部梢允请p向的。這種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡單，控制邏輯簡單，掛接或摘除處理設(shè)備也比較容易。但當(dāng)節(jié)點處理機(jī)出現(xiàn)故障時，會給整個系統(tǒng)造成威脅，雖可通過其他措施加以克服，但增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性。環(huán)形網(wǎng)絡(luò)目前采用較廣泛。十二、什么是總線型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)？有何特點？ 答：總線型網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)如圖所示。CRT操作站上位機(jī) 站站站 總線型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖總線型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡單，系統(tǒng)可大可小，擴(kuò)展方便，易設(shè)置備用部件，安裝費用也比較低。如某個處理設(shè)備發(fā)生故障，不會威脅整個系統(tǒng)，而可降級使用，繼續(xù)工作目前廣泛采用的一種網(wǎng)絡(luò)形式。 十三什么是通信網(wǎng)絡(luò)協(xié)議？常用的有哪幾種？答：通

10、信網(wǎng)絡(luò)協(xié)議是指通信網(wǎng)絡(luò)內(nèi)信息傳送的方式，常用的有廣播式和存貯轉(zhuǎn)發(fā)式兩種。 十四、試說明廣播式協(xié)議的工作原理。 答：廣播式協(xié)議的重要標(biāo)志是在同一時間內(nèi)，只有一個站發(fā)送信息，其他站都在收聽。在環(huán)形網(wǎng)絡(luò)和總線型網(wǎng)絡(luò)中采用廣播式協(xié)議的比較多。廣播式協(xié)議根據(jù)發(fā)送信息的方式不同又可分為自由競爭式、通行標(biāo)志（令牌）式和時間分槽（片）式。自由競爭式是各站自由競爭發(fā)送信息，當(dāng)發(fā)生沖突時，各站都退回，經(jīng)隨機(jī)延時后再重發(fā)信息。這種方式可靠性比較高，但軟件比較復(fù)雜。通行標(biāo)記式是接到通信標(biāo)記的站才發(fā)送信息，當(dāng)信息發(fā)送完以后，又把標(biāo)記交給下一個站。 時間分槽式是把一段時間分成若干時間槽，各站在相應(yīng)的時間槽內(nèi)發(fā)送信息。 十

11、五、試說明存貯轉(zhuǎn)發(fā)式協(xié)議的工作原理。 答：首先接收信息進(jìn)行存貯，然后再轉(zhuǎn)發(fā)出去，這就是存貯轉(zhuǎn)發(fā)式的含意。它多用于環(huán)形和星形網(wǎng)絡(luò)中。 在星形網(wǎng)絡(luò)中，“存貯轉(zhuǎn)發(fā)”常采用詢問形式，主站依次詢問從站，由從站發(fā)信息給主站，再由主站把信息轉(zhuǎn)發(fā)給其他從站，信息響應(yīng)較慢。環(huán)形網(wǎng)絡(luò)中，“存貯轉(zhuǎn)發(fā)”在每一個結(jié)點上發(fā)生，目標(biāo)結(jié)點在收到所需的信息后，在信息上加一個確認(rèn)碼，然后把信息放回環(huán)路，繼續(xù)傳送，當(dāng)源節(jié)點接到確認(rèn)碼后，才把信息取消。如果受到否認(rèn)碼，源結(jié)點啟動重發(fā)邏輯，信息重發(fā)。十六 分散控制系統(tǒng)中通信總線的冗余情況如？答：為了提高分散系統(tǒng)通訊的可靠性，大多數(shù)采用兩套相同通信網(wǎng)絡(luò)的冗余形式。但具體工作情況有所不同，

12、一種兩套平時按規(guī)定比例承擔(dān)通信負(fù)荷，當(dāng)其中一套出現(xiàn)故障時，另一套則承擔(dān)全部的通信負(fù)荷；另一種是兩套中的一套使用，另一套備用，當(dāng)使用的那套通信網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障時，則有后備來承擔(dān)系統(tǒng)的通信任務(wù)。RS-3采用前種方式。十七、安裝DCS時，對其接地有何要求？答：1接地電阻應(yīng)符合以下要求：基準(zhǔn)接地 5、 數(shù)據(jù)高速通路的屏蔽層接地1、過程計算機(jī)接地5 機(jī)框安全接地102 按規(guī)定進(jìn)行電源變壓器中線接地、防雷接地。3 各接地系統(tǒng)要相互獨立，各接地極之間的距離必須5m十八、DCS 中出現(xiàn)的干擾信號是怎樣產(chǎn)生的？ 答：一般來自下述三個方面： 1靜電感應(yīng)產(chǎn)生的干擾由信號口路周圍存在的靜電電容、分布電容引起，往往來自于電

13、源線；2電磁感應(yīng)產(chǎn)生的干擾由信號回路周圍的磁場引起，來自于電機(jī)、變壓器、接觸器等設(shè)備； 3多點接地或阻抗匹配產(chǎn)生的干擾（l）信號線有兩點以上接地，而這兩點之間又有其他設(shè)備的漏電流產(chǎn)生的電位差，信號回路就會因通過大地構(gòu)成閉合口路而產(chǎn)生干擾。（2）信號線的屏蔽層有兩點以上接地。（3）信號線對地絕緣差。（4）接受信號回路的阻抗低。 十九、安裝時，應(yīng)采取哪些抗干擾措施？ 答：1信號線應(yīng)采用屏蔽電纜（芯線lmm），其屏蔽層只能有一處接地（接地一般選在控制室，與信號基準(zhǔn)共用一個接地母排），其余部位對地都是絕緣的?，F(xiàn)場檢測儀表處，電纜屏蔽層不能接到表的外殼，而要“懸空”?，F(xiàn)場接線盒內(nèi)的接地母排，是用來匯集各

14、檢測儀表信號電纜的屏蔽層，然后經(jīng)多芯電纜的屏蔽層接到控制室的接地母排，所以其本身在現(xiàn)場不能另外接地。2用電纜橋架敷設(shè)電纜時，應(yīng)盡量避免不同電壓等級的電纜在同一槽內(nèi)敷設(shè)，迫不得已時，可用金屬隔板在植內(nèi)加以隔開。3當(dāng)選用過程計算機(jī)并且鄰近（10m有大容量的用電設(shè)備時，則需在控制室的墻內(nèi)設(shè)置法拉第屏蔽籠，且此屏蔽籠要有良好的接地。4數(shù)據(jù)高速通路一般應(yīng)設(shè)置兩條，一用一備，兩根電纜要沿不同的路徑敷設(shè)，如一條架空、一條埋地等。 5數(shù)據(jù)高速通路與電源線平行敷設(shè)時，其間距應(yīng)符合有關(guān)規(guī)定，對單電源線應(yīng)15mkV，對雙絞電源線應(yīng)3mkV，對套有金屬管的電源線應(yīng)30cmkV。 6為防止高壓雷電場通過電纜感應(yīng)進(jìn)入DC

15、S，應(yīng)在電源線和數(shù)據(jù)高速通路上設(shè)置浪涌吸收器（Surge absorber）。二十、 DCS的可靠性及可靠性指標(biāo)？ 答：DCS的可靠性指機(jī)器、零件或系統(tǒng)，在規(guī)定的工作條件下，在規(guī)定的時間內(nèi)具有正常工作性能的能力。集散系統(tǒng)的可靠性是指廣義的可靠性。它是可修復(fù)的機(jī)器、零件或系統(tǒng)，在使用中不發(fā)生故障，一旦發(fā)生故障又易修復(fù)，使之具有經(jīng)常使用的性能。因此，它還包含了可維修性。 衡量可靠性的指標(biāo)，常用的有可靠度、MTBF、MTTF及故障率，現(xiàn)分述如下。 可靠度（Reliability）：指機(jī)器：零件或系統(tǒng)，從開始工作起，在規(guī)定的使用條件下的工作周期內(nèi)，達(dá)到所規(guī)定的性能，即無故障正常狀態(tài)的概率。 MTBF（

16、Mean Time Between fuilures）：平均故障時間指可以邊修理邊使用的機(jī)器、零件或系統(tǒng)，相鄰故障期間的正常工作時間的平均值。 MTTF（Mean Time To Failures）：到發(fā)生故障的平均時間指不能修理的機(jī)器、零件或系統(tǒng)，至發(fā)生故障為止的工作時間的平均值，即指不可修理產(chǎn)品的平均壽命。 故障率（Failure Rate）：通常指瞬時故障率。它是指能工作到某個時間的機(jī)器、零件或系統(tǒng)，在連續(xù)單位時間內(nèi)發(fā)生故障的比例，又稱失效率、風(fēng)險率。二十一、填空1 集散控制系統(tǒng)的三個基本部分為（分散過程控制裝置）（操作管理裝置）（通信系統(tǒng)）2 開放系統(tǒng)的基本特征（可移植性）（互操作性）（可適宜性）（可得到性）3集散系統(tǒng)的組態(tài)包括（系統(tǒng)組態(tài)）（畫面組態(tài)）（控制組態(tài)）4 功能塊按功能分類，可分為（輸入輸出類）（控制算法類）（運算類）（信號發(fā)生器類）（轉(zhuǎn)換類）（信號選擇及狀態(tài)類）5 通常，整個組態(tài)的執(zhí)行負(fù)荷應(yīng)為CPU總負(fù)荷的（6080%）6 集散系統(tǒng)的采用（靜電隔離和屏蔽）（光電隔離、繼電器隔離和變壓器隔離）（硬件和軟件的濾波）（不易受電磁干擾影響的通信媒體和通信控制）（選用高抗干擾元器件）（盡可能減少外部敷設(shè)電線、電纜的整體設(shè)計）7 集散控