上海綜合項(xiàng)目工程關(guān)鍵技術(shù)大學(xué)分布式控制新版系統(tǒng)復(fù)習(xí)題

簡(jiǎn)答題經(jīng)典分布式控制系統(tǒng)關(guān)鍵包含哪多個(gè)部分？一個(gè)經(jīng)典DCS系統(tǒng)包含四大部分組成：最少一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)控制站(完成系統(tǒng)運(yùn)算處理控制)，最少一個(gè)操作員站(完成人機(jī)界面功效、供操作員操作監(jiān)視)，一臺(tái)工程師站（用于離線組態(tài)、在線修改和操作系統(tǒng)開(kāi)發(fā)。也能夠利用一臺(tái)操作員站兼做工程師站）和一條通信系統(tǒng)分布式全部有哪多個(gè)冗余結(jié)構(gòu)？各有什么優(yōu)缺點(diǎn)？為何要采取冗余結(jié)構(gòu)？分布式控制有兩種冗余結(jié)構(gòu)，一個(gè)是整體式冗余結(jié)構(gòu)，另一個(gè)是分離式冗余結(jié)構(gòu)。整體式系統(tǒng)是由早期單回路調(diào)整器和PLC組成，因本身有操作器，常采取儀表盤備用方法；分離式冗余結(jié)構(gòu)常采取多重化冗余結(jié)構(gòu)：配置冷備用數(shù)據(jù)庫(kù)，操作器熱備用，CRT遠(yuǎn)程遙控備用等。整體式冗余結(jié)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)完全和系統(tǒng)分離備用，系統(tǒng)受干擾較小，不過(guò)系統(tǒng)成本較高，自動(dòng)化水平較低；分離式冗余結(jié)構(gòu)能夠選擇關(guān)鍵部件備用，投資較小。分布式控制系統(tǒng)是實(shí)時(shí)在線控制系統(tǒng)，搞可靠性是評(píng)價(jià)分布式控制系統(tǒng)關(guān)鍵指標(biāo)，通常要求MTBF達(dá)成99.9999%以上，就必需對(duì)系統(tǒng)采取冷備用，熱備用等方法。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(jiǎn)述最小拍控制系統(tǒng)特點(diǎn)。若參數(shù)不變，能夠?qū)崿F(xiàn)時(shí)間最優(yōu)控制；本質(zhì)是開(kāi)環(huán)控制；加反饋可實(shí)現(xiàn)閉環(huán)最優(yōu)控制。4、為何說(shuō)分布式控制是遞階控制系統(tǒng)？分布式控制系統(tǒng)含有以下特點(diǎn)：網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，將各個(gè)子系統(tǒng)經(jīng)過(guò)總線連接起來(lái)；分層結(jié)構(gòu)，有工程師站，操作站和控制站等組成；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?；谝陨先c(diǎn)，分布式控制系統(tǒng)是遞階控制系統(tǒng)。5、人機(jī)界面要求關(guān)鍵包含哪些內(nèi)容？人機(jī)接口關(guān)鍵是CRT操作站。對(duì)她們關(guān)鍵要求是環(huán)境要求，輸入特征和圖形特征要求；化境要求首先指人機(jī)接口設(shè)備對(duì)環(huán)境要求：有耐沖擊和振動(dòng)特征；環(huán)境要求第二部分是對(duì)供電要求，它包含供電電壓等級(jí)、類型和容量及許可極限值等，也包含到供電方法，冗余配置等內(nèi)容；環(huán)境要求第三部分是對(duì)互聯(lián)設(shè)備通信距離限制；輸入特征改善使操作員操作內(nèi)容和方法發(fā)生根本改變；圖形特征是人機(jī)接口關(guān)鍵特征：采取圖形用戶界面（GUI）、圖形處理器（GP）和圖形緩沖（GB）使人機(jī)接口圖形特征得到極大提升。人機(jī)接口性能取決于所采取硬件設(shè)備和軟件系統(tǒng)。采取多任務(wù)操作系統(tǒng)、關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)、高速數(shù)據(jù)查詢語(yǔ)言及X窗口技術(shù)，使得操作人員能夠很方便監(jiān)視和錯(cuò)做生產(chǎn)過(guò)程，使得控制工程師能夠方便組態(tài)和編程，使維護(hù)工程師能立即發(fā)覺(jué)故障并正確處理。6、報(bào)警定義？答：7.分布式控制系統(tǒng)為何采取現(xiàn)場(chǎng)總線控制力式?采取現(xiàn)場(chǎng)總線控制方法含有以下優(yōu)點(diǎn)：①消除模擬儀表通訊瓶頸現(xiàn)象：將傳統(tǒng)通訊是單向模擬信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡p向數(shù)字通訊：②降低現(xiàn)場(chǎng)安裝費(fèi)用和降低對(duì)應(yīng)設(shè)備；電纜和輸入輸山卡能夠大幅度降低；③增強(qiáng)了系統(tǒng)自治性；采取現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)智能儀表后，操作人員能夠方便地在控制室刑現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控；④系統(tǒng)組態(tài)簡(jiǎn)單、安裝、運(yùn)行和維修方便。8簡(jiǎn)述分布式控制系統(tǒng)可擴(kuò)展件、可移植性。伴隨產(chǎn)品完善和控制規(guī)模擴(kuò)人，分布式控制系統(tǒng)硬件和應(yīng)用軟件能夠增加。硬件包含通訊系統(tǒng)、控制器和操作站等，應(yīng)刖軟件包含操作界面、控制功效和數(shù)模開(kāi)發(fā)等。一旦系統(tǒng)運(yùn)行成功以后，能夠被移植到任何相同工藝過(guò)程中。9、簡(jiǎn)述分布式控制系統(tǒng)組態(tài)工作內(nèi)容。分布式控制系統(tǒng)組態(tài)包含系統(tǒng)組態(tài)、畫(huà)面組態(tài)和控制組態(tài)。系統(tǒng)組態(tài)完成組成系統(tǒng)各設(shè)備間連接。畫(huà)面組態(tài)完成操作站多種畫(huà)面、畫(huà)面間連接?？刂平M態(tài)完成各控制器、過(guò)程控制裝置控制結(jié)構(gòu)連接、參數(shù)設(shè)置等。趨勢(shì)顯示、歷史數(shù)據(jù)壓縮、數(shù)據(jù)報(bào)表打印及畫(huà)面拷貝等組態(tài)常作為畫(huà)面組態(tài)或控制組態(tài)一部分來(lái)完成。10、對(duì)人機(jī)接口要求關(guān)鍵包含哪些內(nèi)容？人機(jī)接口關(guān)鍵是CRT操作站。對(duì)它們關(guān)鍵要求是環(huán)境要求、輸入特征和圖形特征要求：eq\o\ac(○,1)環(huán)境要求首先指人機(jī)接口設(shè)備對(duì)環(huán)境條件要求；有耐沖擊和震動(dòng)特征；環(huán)境要求第二部分是對(duì)供電要求；它包含供電電壓等級(jí)、類型和容量及許可極限值等，也包含到供電方法，冗余配置等內(nèi)容；環(huán)境要求第三部分是對(duì)互聯(lián)設(shè)備通信距離限制；eq\o\ac(○,2)輸入特征改善使操作員操作內(nèi)容和方法發(fā)生根本改變；eq\o\ac(○,3)圖形特征是人機(jī)接口關(guān)鍵特征；采取圖形用戶界面（GUI）、圖形處理器（GP）和圖形緩沖（GB）使人機(jī)接口圖形特征得到極大提升。人機(jī)接口性能取決于所選擇硬件設(shè)備和軟件系統(tǒng)。采取多任務(wù)操作系統(tǒng)、關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)、高速數(shù)據(jù)查詢語(yǔ)言及X窗口技術(shù)，使得操作人員能夠很方便監(jiān)視和操作生產(chǎn)過(guò)程，使得控制工程師能夠方便組態(tài)和編程，使維護(hù)工程師能立即發(fā)覺(jué)故障并正確處理。11.什么叫動(dòng)態(tài)顯示？答：分布式控制系統(tǒng)對(duì)圖形顯示采取動(dòng)態(tài)處理，得到動(dòng)態(tài)實(shí)感。具體有以下方法：升降式動(dòng)態(tài)處理方法推進(jìn)式動(dòng)態(tài)顯示流體流動(dòng)方法色彩動(dòng)態(tài)顯示溫度方法填色動(dòng)態(tài)顯示設(shè)備狀態(tài)方法POPUP動(dòng)態(tài)操作方法12.畫(huà)出數(shù)字PID閉環(huán)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，并敘述各部分特點(diǎn)。答：在生產(chǎn)過(guò)程計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，采取圖2.5所表示PID控制，其算式為或?qū)懗蓚鬏敽瘮?shù)形式其中，為百分比增益，和百分比帶成倒數(shù)關(guān)系，即，為積分時(shí)間，為微分時(shí)間，為控制量，為被控量和給定值偏差。13、簡(jiǎn)述選擇性控制基礎(chǔ)原理：適應(yīng)不一樣工況，即設(shè)備在不一樣狀態(tài)下，采取不一樣控制方法。通常自動(dòng)控制系統(tǒng)在碰到不正常工況或特大擾動(dòng)時(shí)，很可能無(wú)法適應(yīng)，只好從自動(dòng)改為手動(dòng)?；诎踩紤]。在手動(dòng)操作一段時(shí)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(lái)實(shí)現(xiàn)，那就可擴(kuò)大自動(dòng)化應(yīng)用范圍，使生產(chǎn)愈加安全。基于熱備用考慮，一臺(tái)控制器在線，另一臺(tái)控制器熱備用敘述題1.中國(guó)常見(jiàn)分布式控制系統(tǒng)組成：中國(guó)CONTEC企業(yè)CONTEC-9000系統(tǒng)由管理級(jí)，監(jiān)控級(jí)，控制級(jí)，和現(xiàn)場(chǎng)級(jí)組成。管理級(jí)：中央管理機(jī)支持1024個(gè)站；監(jiān)控級(jí)：操作站和工程師站；控制級(jí)：16個(gè)控制站，320個(gè)回路，6400個(gè)控制點(diǎn)；現(xiàn)場(chǎng)級(jí)：RS—485現(xiàn)場(chǎng)總線，32個(gè)RTU;（附圖看下書(shū)本P2）2、試描述在分布式控制系統(tǒng)中怎樣實(shí)現(xiàn)前饋控制和反饋控制相結(jié)合控制模式?解：前饋控制實(shí)質(zhì)是一個(gè)按擾動(dòng)進(jìn)行調(diào)整開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)，其作用是使被控制變量不受關(guān)鍵擾動(dòng)作用而產(chǎn)生偏差。其特點(diǎn)是當(dāng)擾動(dòng)產(chǎn)生后，被控制變量還未顯示出改變以前，依據(jù)擾動(dòng)大小進(jìn)行調(diào)整，以賠償擾動(dòng)對(duì)被控對(duì)象影響。而反饋控制是誤差控制，其作用是克服其它擾動(dòng)和前饋賠償不完全部分。要實(shí)現(xiàn)完全賠償并非易事，因?yàn)橐玫焦I(yè)過(guò)程正確數(shù)學(xué)模型是十分困難；同時(shí)擾動(dòng)也不是特定一個(gè)。為確保系統(tǒng)有更大適應(yīng)性，工業(yè)過(guò)程很多場(chǎng)所把前饋控制和反饋控制結(jié)合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)前饋控制和反饋控制相結(jié)合控制模式。3在數(shù)字PID控制中，為何常采取增量算法?因?yàn)閿?shù)字系統(tǒng)是在各個(gè)采樣點(diǎn)上讀入過(guò)程值，而積分步驟是將系統(tǒng)過(guò)去時(shí)刻符采樣值(n個(gè))累加起來(lái)，即需要在系統(tǒng)中開(kāi)辟n個(gè)存放空問(wèn)，并在各個(gè)采樣周期內(nèi)完成累加工作。伴隨時(shí)間推移，n值逐步增人，其存放空間運(yùn)算量越來(lái)越大，直至系統(tǒng)癱瘓。為此，采樣增量算法，使系統(tǒng)存放空間和運(yùn)算量變成固定兩步運(yùn)算即：改變?yōu)椋?繪制PLC工作原理圖并簡(jiǎn)述其工作過(guò)程工作原理目：工作過(guò)程：PLC作過(guò)程實(shí)際上周而復(fù)始地實(shí)施讀輸入、實(shí)施程序、處理通信請(qǐng)求、實(shí)施CPU自診療和寫(xiě)輸出地掃描過(guò)程。5.設(shè)被控對(duì)象傳輸函數(shù)為Gp(s),其前后全部有較強(qiáng)干擾，采取復(fù)式控制（前饋和反饋），請(qǐng)畫(huà)出系統(tǒng)框圖并給出調(diào)整器。解：因?yàn)楸豢貙?duì)象前后全部有較強(qiáng)干擾，所以在被控對(duì)象前后干擾通道傳輸步驟Gf和干擾賠償步驟Gd。6.判定該梯形圖畫(huà)法正確是否？7、怎樣在分布式控制系統(tǒng)中實(shí)施解耦控制方法？這類耦合能夠轉(zhuǎn)化為串級(jí)耦合，對(duì)這類串級(jí)解耦，能夠用對(duì)角線、單位矩陣法，消除耦合元素。如對(duì)角線矩陣法：欲使系統(tǒng)間無(wú)關(guān)聯(lián)，只需G(S)D(S)相乘后成為對(duì)角陣。即原理題設(shè)計(jì)題1.圓弧插補(bǔ)法1）M點(diǎn)偏差若=0，則M點(diǎn)在圓弧上；若>0，則M點(diǎn)在圓弧外；若<0，則M點(diǎn)在圓弧內(nèi)。對(duì)逆向第二象限圓弧插補(bǔ)（假設(shè)步長(zhǎng)為1）：當(dāng)初，沿-X方向移動(dòng)一步，即當(dāng)初，沿-Y方向移動(dòng)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(jiǎn)述選擇性控制基礎(chǔ)原理，并用步驟圖形式畫(huà)出鍋爐蒸汽系統(tǒng)中蒸汽流量變小時(shí)系統(tǒng)調(diào)整過(guò)程3、設(shè)計(jì)行車（正反轉(zhuǎn)）控制邏輯圖。符號(hào)說(shuō)明：QF：空氣開(kāi)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。Q0.0Q0.0I0.2I0.1Q0.1I0.0I0.3Q0.0I0.2I0.1Q0.0I0.0I0.3Q0.1Q0.1綜合題1、信號(hào)燈循環(huán)點(diǎn)亮1）硬件選擇本系統(tǒng)對(duì)PLCI/O總要求為：2個(gè)開(kāi)關(guān)量輸入點(diǎn)，3個(gè)開(kāi)關(guān)量輸出點(diǎn)。綜合考慮各方面原因及深入發(fā)展要求，設(shè)計(jì)選擇西門子S7—300系列PLC為控制關(guān)