控制系統(tǒng)接口技術(shù)復(fù)習(xí)2015

.../控制系統(tǒng)接口技術(shù)復(fù)習(xí)一、填空2%×10=20%1、工業(yè)控制系統(tǒng)〔ICS主要由上位機(jī)、下位機(jī)和數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)組成。2、對(duì)于順序控制任務(wù)編程,更適合用SFC語言進(jìn)行涉及編程。3、在控制系統(tǒng)中,實(shí)現(xiàn)信號(hào)的隔離是在接口實(shí)現(xiàn)的。4、目前市場上主流的工控組態(tài)軟件有siemenswinCC、GEiFix、WonderwareinTouch、北京亞控組態(tài)王?！仓辽偃N,廠家及名稱5、在工業(yè)控制系統(tǒng)中,監(jiān)控設(shè)備越接近現(xiàn)場,通常對(duì)其實(shí)時(shí)性要求越高。2、在微機(jī)控制系統(tǒng)中,與傳感器連接并進(jìn)行數(shù)據(jù)采集是在I/O接口實(shí)現(xiàn)的?！步滩腜854、若OPC客戶端采用EXCEL,則應(yīng)該通過自動(dòng)化接口與OPC服務(wù)器通信?！步滩腜1326、微機(jī)控制系統(tǒng)中,過程I/O接口主要指A/D、D/A、DI/DO、AI/AO。7、功能安全中,安全完整性是指在規(guī)定的時(shí)間內(nèi),在規(guī)定的條件下安全相關(guān)系統(tǒng)成功執(zhí)行規(guī)定的安全功能的能力。8、電氣/電子/安全相關(guān)系統(tǒng)的功能安全國際標(biāo)準(zhǔn)是IEC61508。9、控制系統(tǒng)編程語言國際標(biāo)準(zhǔn)是IEC61131-3?！步滩腜18110、根據(jù)控制系統(tǒng)編程語言國際標(biāo)準(zhǔn),程序組織單元〔POU包括程序、功能和功能塊?！步滩腜19911、OPC數(shù)據(jù)項(xiàng)表示了與OPC服務(wù)器中數(shù)據(jù)的連接,包括值、質(zhì)量和時(shí)間戳三個(gè)基本屬性?！步滩腜13712、RS-232C、RS-422與RS-485標(biāo)準(zhǔn)只對(duì)接口的電氣特性做出規(guī)定,而不涉及接插件、電纜或協(xié)議。13、基于PC的控制中,PC是指工業(yè)計(jì)算機(jī),而不是可編程控制器?！步滩腜21814、OPC技術(shù)規(guī)范描述了OPC服務(wù)器需要實(shí)現(xiàn)的COM對(duì)象及其接口,共包括兩套接口,它們分別是自動(dòng)化接口與定制接口。〔教材P13215、在某SCADA系統(tǒng)中,若要用PLC控制步進(jìn)電機(jī),則應(yīng)該通過晶體管類型的輸出口?！步滩腜88二、判斷、改錯(cuò)2%×10=20%1、現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)中,由于控制器與現(xiàn)場儀表之間通過總線通信,因此總線儀表就沒有了輸入輸出接口,而只有通信接口?！病?、工業(yè)控制系統(tǒng)中,多數(shù)操作都可以賦予一定的操作權(quán)限,只有具有相應(yīng)權(quán)限的操作人員才具有操作能力?！病?、若某控制設(shè)備升級(jí),要對(duì)其OPC服務(wù)器的驅(qū)動(dòng)部分做修改,因此與該OPC服務(wù)器通信的OPC客戶程序也要修改其接口部分?！病?、基于PC的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中,A/D轉(zhuǎn)換可以不用CPU控制而自動(dòng)完成?！病?、所有組態(tài)軟件產(chǎn)品中的內(nèi)部變量都是指不與現(xiàn)場控制設(shè)備：如PLC、板卡等寄存器相關(guān)聯(lián)的變量。〔√6、與傳統(tǒng)儀器相比,虛擬儀器的核心是應(yīng)用軟件?！病?、采用"看門狗"〔watchdog技術(shù)可以有效防止系統(tǒng)"死鎖"?！病?、所謂"軟邏輯控制"是指控制系統(tǒng)中不需要獨(dú)立的硬件控制器?！病?、在微機(jī)控制系統(tǒng)中,若要實(shí)現(xiàn)同步數(shù)據(jù)采集,主要是通過軟件實(shí)現(xiàn)的?！病?0、在接口調(diào)理電路中采用模擬方式濾波時(shí),通常采用簡單的RC低通濾波器構(gòu)成。濾波器同時(shí)還做浪涌電壓保護(hù),防止浪涌電壓進(jìn)入通道內(nèi)部,破壞信息處理設(shè)備?！病?、通常情況下,一個(gè)OPC服務(wù)器只能與一個(gè)OPC客戶連接?！病?1、OPC服務(wù)器與上位機(jī)人機(jī)界面軟件之間的接口是開放的標(biāo)準(zhǔn)接口?！病?2、過程I/O接口通道上具有信號(hào)隔離和放大功能?！病?3、在控制系統(tǒng)中,若采用驅(qū)動(dòng)程序方式實(shí)現(xiàn)控制設(shè)備與上位機(jī)軟件通信,一個(gè)時(shí)刻能允許多個(gè)上位機(jī)應(yīng)用程序讀寫該設(shè)備?！病?4、若要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的同步采樣,在硬件上應(yīng)該配置相應(yīng)的采樣保持器?！病倘?、選擇題4%×5=20%1、以下〔D監(jiān)控系統(tǒng)開發(fā)通常不采用SCADA系統(tǒng),而采用DCS系統(tǒng)。A、油田采油設(shè)備B、無線通信基站C、城市自來水管網(wǎng)D、化工生產(chǎn)2、以下〔C功能通常由工業(yè)控制系統(tǒng)中的上位機(jī)完成。A、模數(shù)轉(zhuǎn)換B、PID控制C、報(bào)警記錄與應(yīng)答D、數(shù)模轉(zhuǎn)換3、與客戶機(jī)/服務(wù)器模式相比,瀏覽器/服務(wù)器模式的優(yōu)點(diǎn)是〔AA、維護(hù)簡單B、個(gè)性化程度高C、響應(yīng)速度快D、功能強(qiáng)4、與瀏覽器/服務(wù)器模式相比,客戶機(jī)/服務(wù)器模式的特點(diǎn)是〔B。A維護(hù)簡單；B個(gè)性化程度高；C響應(yīng)速度慢；D開發(fā)成本低。5、關(guān)于組態(tài)軟件,以下說法不正確的是<C>.A、是開發(fā)SCADA系統(tǒng)人機(jī)界面的主要應(yīng)用軟件B、多數(shù)組態(tài)軟件產(chǎn)品都具有相似性C、用組態(tài)軟件開發(fā)人機(jī)界面要用高級(jí)語言來編程實(shí)現(xiàn)；D、用組態(tài)軟件開發(fā)人機(jī)界面可以更好地實(shí)現(xiàn)軟件可重用5、以下〔A功能通常由SCADA系統(tǒng)中的下位機(jī)完成。A、回路控制B、實(shí)時(shí)趨勢顯示C、報(bào)警記錄與應(yīng)答D、數(shù)據(jù)報(bào)表6、〔D功能通常不屬于I/O接口應(yīng)該實(shí)現(xiàn)的功能A、隔離功能B、中斷管理C、驅(qū)動(dòng)功能D、運(yùn)行PID程序7、SCADA系統(tǒng)中,人機(jī)界面可以實(shí)現(xiàn)的功能不包括〔C。A數(shù)據(jù)記錄；B執(zhí)行腳本程序；C直接從傳感器采集數(shù)據(jù)；D用戶管理四、簡答題10%×4=40%1、試說明工控系統(tǒng)信息安全產(chǎn)生的背景及其防護(hù)技術(shù)。答：近年來由于震網(wǎng)病毒等一系列工控系統(tǒng)安全事件使得工控系統(tǒng)信息安全越來越受到重視,其原因在于以下幾點(diǎn)：①控制系統(tǒng)與管理系統(tǒng)的集成度越來越高。②控制系統(tǒng)由專用走向開放,大量利用現(xiàn)有的IT軟件、硬件和通用技術(shù)③工控系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)重視功能安全而忽略信息安全。④控制系統(tǒng)存在大量漏洞,客觀造成了可乘之機(jī)。⑤控制系統(tǒng)的特殊要求導(dǎo)致IT界常用的信息安全技術(shù)不能有效用于控制系統(tǒng)。對(duì)于在線的控制系統(tǒng)很難進(jìn)行安全測試和加固。⑥網(wǎng)絡(luò)戰(zhàn)爭的一種形式。⑦控制系統(tǒng)操作和管理不重視信息安全,這方面的經(jīng)驗(yàn)等缺乏。工控系統(tǒng)信息安全防護(hù)技術(shù)無外乎人防與技防兩方面：其一,采取加強(qiáng)管理的人防措施,如：建立完善工控系統(tǒng)安全標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、管理制度,企業(yè)加強(qiáng)外來人員管理,禁止外來人員隨意接觸工控系統(tǒng),加強(qiáng)工控系統(tǒng)系統(tǒng)密碼管理與保護(hù),嚴(yán)禁外部移動(dòng)存儲(chǔ)設(shè)備、電腦接入控制站及控制網(wǎng)等；其二,采取技防措施,如：在工廠管理網(wǎng)及控制網(wǎng)之間增加防火墻,在工廠管理網(wǎng)邊緣增設(shè)"網(wǎng)閘"等設(shè)備將互聯(lián)網(wǎng)與工廠管控網(wǎng)盡量隔絕等。2、舉例說明微機(jī)控制系統(tǒng)的主要接口及其功能。答：微機(jī)控制系統(tǒng)主要接口：IO接口〔與A/D、D/A、AI/AO、DI/DO的連接、人機(jī)接口〔與顯示器、鍵盤的連接、通信接口〔與其他系統(tǒng)連接、輔助接口。IO接口主要功能：I/O接口不僅實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)與監(jiān)控過程的信號(hào)傳輸,而且還解決了計(jì)算機(jī)與外部設(shè)備連接時(shí)存在的各種矛盾,如：輸入輸出信號(hào)形式的不同、速度的不匹配、串／并連轉(zhuǎn)換以及信號(hào)隔離等。I/O接口的功能歸納起來主要有：①數(shù)據(jù)緩沖功能——計(jì)算機(jī)的工作速度快,而外部設(shè)備的工作速度比較慢,為了避免因速度不一致導(dǎo)致的數(shù)據(jù)丟失,接口中一般都設(shè)置有數(shù)據(jù)寄存器或鎖存器。②信號(hào)轉(zhuǎn)換功能——由于外部設(shè)備所需要的控制信號(hào)和所能提供的狀態(tài)信號(hào)與計(jì)算機(jī)能識(shí)別的信號(hào)往往是不一致的,特別是連接不同公司生產(chǎn)的設(shè)備時(shí),進(jìn)行信號(hào)之間的轉(zhuǎn)換是不可避免的。信號(hào)的轉(zhuǎn)換包括時(shí)序的配合、電平的轉(zhuǎn)換、信號(hào)類型的轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)寬度的轉(zhuǎn)換〔并行變串行或串行變并行等。③驅(qū)動(dòng)功能——由于計(jì)算機(jī)總線的信號(hào)驅(qū)動(dòng)能力有線,當(dāng)要連接多臺(tái)外部設(shè)備時(shí),總線可能就會(huì)不堪重負(fù),因此,可以通過擴(kuò)展的接口來連接多臺(tái)外部設(shè)備。④中斷管理功能——當(dāng)外部設(shè)備需要及時(shí)得到計(jì)算機(jī)的服務(wù)時(shí),就要求接口設(shè)備具有中斷控制管理功能。⑤隔離功能——接口上的光電隔離或電氣隔離等各種隔離措施可以確保計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的安全。3、分析控制系統(tǒng)編程語言國際標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)生的背景及其特點(diǎn)?！步滩腜180-182答：IEC61131-3是第一個(gè)為工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)提供標(biāo)準(zhǔn)化編程語言的國際標(biāo)準(zhǔn)。其制定的背景：PLC在標(biāo)準(zhǔn)的制定過程中正處在其發(fā)展和推廣應(yīng)用的鼎盛時(shí)期,而編程語言越來越成為其進(jìn)一步發(fā)展和應(yīng)用的瓶頸之一。大量廠商在PLC的生產(chǎn)、開發(fā)上各自為戰(zhàn),造成PLC產(chǎn)品從軟件到硬件的兼容性很差。雖然一些中、高端PLC還支持其他一些編程語言,但從總體上來講,傳統(tǒng)的以梯形圖為代表的PLC編程語言存在許多不足之處,主要表現(xiàn)在以下方面。梯形圖語言規(guī)范不一致；程序可復(fù)用性差；缺乏足夠的程序封裝能力；不支持?jǐn)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；程序執(zhí)行具有局限性；難以實(shí)現(xiàn)選擇或并行等復(fù)雜順控操作；傳統(tǒng)的梯形圖編程在算術(shù)運(yùn)算處理、字符串或文字處理等方面均不能提供強(qiáng)有力的支持。IEC61131-3標(biāo)準(zhǔn)的特點(diǎn)：IEC61131-3允許在同一個(gè)PLC中使用多種編程語言；允許程序開發(fā)人員對(duì)每一個(gè)特定的任務(wù)選擇最合適的編程語言；允許在同一個(gè)控制程序中不同的軟件模塊用不同的編程語言編制,以充分發(fā)揮不同編程語言的應(yīng)用特點(diǎn)。標(biāo)準(zhǔn)中的多語言包容性很好地正視了PLC發(fā)展歷史中形成的編程語言多樣化的現(xiàn)實(shí),為PLC軟件技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展提供了足夠的技術(shù)空間和自由度。4、IEC61131-3在制定中吸收了現(xiàn)代軟件工程中哪些內(nèi)容？〔教材P182-183答：IEC61131-3編程語言標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)勢在于成功的將現(xiàn)代軟件的概念和現(xiàn)代軟件工程的機(jī)制和成果用于PLC傳統(tǒng)編程語言,主要表現(xiàn)在以下幾方面。①采用現(xiàn)代軟件模塊化原則：編程語言支持模塊化,將常用程序功能分塊封裝,構(gòu)成編程基礎(chǔ)；模塊化時(shí)只設(shè)置必要、盡可能少的輸入輸出參數(shù),盡量減少交互作用和內(nèi)部數(shù)據(jù)交換；模塊化接口之間交互作用均采用顯性定義；將信息隱藏于模塊內(nèi),對(duì)使用者來說只需了解該模塊的外部特性〔即功能、輸入和輸出參數(shù),而無需了解模塊內(nèi)算法的具體實(shí)現(xiàn)方法。②支持自頂而下〔TopDown和自底而上〔BottomUp的程序開發(fā)方法。③所規(guī)范的編程系統(tǒng)獨(dú)立于任一個(gè)具體的目標(biāo)系統(tǒng),可以最大限度地在不同的PLC目標(biāo)系統(tǒng)中運(yùn)行。不僅奠定了PLC編程開放性基礎(chǔ),還體現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)公正性。④將現(xiàn)代軟件概念濃縮,并加以運(yùn)用。⑤完善的數(shù)據(jù)類型定義和運(yùn)算限制。⑥對(duì)程序執(zhí)行具有完全的控制能力。允許程序的不同部分、在不同的條件下、以不同比率并行執(zhí)行。⑦結(jié)構(gòu)化編程。對(duì)于循環(huán)執(zhí)行的程序、中斷執(zhí)行的程序、初始化執(zhí)行的程序等可以分開設(shè)計(jì)。此外,循環(huán)執(zhí)行的程序還可以根據(jù)執(zhí)行的周期分開設(shè)計(jì)。5、比較常規(guī)控制系統(tǒng)〔如DCS離散控制系統(tǒng)與SIS〔安全儀表系統(tǒng)的異同。答：常規(guī)控制系統(tǒng)〔如DCS與SIS的主要區(qū)別見下表。比較項(xiàng)目DCSSIS構(gòu)成不含檢測、執(zhí)行單元含檢測、執(zhí)行單元作用〔功能使生產(chǎn)過程在正常情況下運(yùn)行乃至最佳工況超限安全停車工作動(dòng)態(tài)、連續(xù)靜態(tài)、間斷安全級(jí)別低,不需要認(rèn)證高,需認(rèn)證〔以下五號(hào)字體內(nèi)容為擴(kuò)展內(nèi)容,幫助記憶理解,可忽略?系統(tǒng)的組成：DCS一般是由人機(jī)界面操作站、通信總線及現(xiàn)場控制站組成；而SIS系統(tǒng)是由傳感器、邏輯解算器和最終元件三部分組成。及DCS不含檢測執(zhí)行部分。?實(shí)現(xiàn)功能：DCS用于過程連續(xù)測量、常規(guī)控制〔連續(xù)、順序、間歇等操作控制管理使生產(chǎn)過程在正常情況下運(yùn)行至最佳工況；而SIS是超越極限安全即將工藝、設(shè)備轉(zhuǎn)至安全狀態(tài)。?工作狀態(tài)：DCS是主動(dòng)的、動(dòng)態(tài)的,它始終對(duì)過程變量連續(xù)進(jìn)行檢測、運(yùn)算和控制,對(duì)生產(chǎn)過程動(dòng)態(tài)控制確保產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量。而SIS系統(tǒng)是被動(dòng)的、休眠的。?安全級(jí)別：DCS安全級(jí)別低,不需要安全認(rèn)證；而SIS系統(tǒng)級(jí)別高,需要安全認(rèn)證。?應(yīng)對(duì)失效方式：DCS系統(tǒng)大部分失效都是顯而易見的,其失效會(huì)在生產(chǎn)的動(dòng)態(tài)過程中自行顯現(xiàn),很少存在隱性失效；SIS失效就沒那么明顯了,因此確定這種休眠系統(tǒng)是否還能正常工作的唯一方法,就是對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行周期性的診斷或測試。因此安全儀表系統(tǒng)需要人為的進(jìn)行周期性的離線或在線檢驗(yàn)測試,而有些安全系統(tǒng)則帶有內(nèi)部自診斷。1、試分析控制系統(tǒng)信息安全與IT信息安全的不同?！舱f明：以下答案為老師解答時(shí)所述,后面兩張表格為ppt完整內(nèi)容答：〔1IT信息安全首先是保密性,數(shù)據(jù)完整性,然后是可用性,而控制系統(tǒng)信息安全首先是可用性,然后是完整性,最后是保密性。〔2控制系統(tǒng)生命周期〔一般為15~20年遠(yuǎn)大于IT系統(tǒng)〔一般為3~5年。7、什么是功能安全的"洋蔥頭"模型？安全生命周期實(shí)施中在確定保護(hù)功能及保護(hù)層階段,建立"洋蔥頭"模型,該模型由里到外,分別是：〔1工藝過程設(shè)計(jì)；〔2工藝控制/報(bào)警〔BPCS；〔3重要報(bào)警及人員干預(yù)/調(diào)整；〔4安全儀表系統(tǒng)；〔5釋放設(shè)備；〔6物理保護(hù)；〔7應(yīng)急響應(yīng)。模型圖如下圖所示。8、試分析SCADA系統(tǒng)與DCS的異同點(diǎn)。答：SCADA系統(tǒng)與DCS的異同點(diǎn)見下表。序號(hào)SCADA系統(tǒng)DCS1開放的系統(tǒng)封閉的系統(tǒng)2適合測控點(diǎn)分散,控制要求不高的場合。適用于測控點(diǎn)數(shù)多,相對(duì)集中的場合3控制實(shí)時(shí)性要求不高控制實(shí)時(shí)性要求更高4通信復(fù)雜,形式多樣網(wǎng)絡(luò)/通信結(jié)構(gòu)簡單5可以集成不同廠家的測控產(chǎn)品用于成套產(chǎn)品,多為同廠家固定型號(hào),是完整方案?！沧ⅲ簜€(gè)人感覺按表格中記憶答案即可,以下五號(hào)字內(nèi)容為完整描述,幫助記憶SCADA系統(tǒng)與DCS的異同點(diǎn)如下：〔1SCADA系統(tǒng)集中了PLC系統(tǒng)的現(xiàn)場測控功能強(qiáng)和DCS系統(tǒng)的組網(wǎng)通訊能力的兩大優(yōu)點(diǎn),性能價(jià)格比較高,特別適合測控點(diǎn)極為分散,對(duì)控制的要求不是特別高