集散控制系统试卷及答案(2012).doc

昆明理工大学 试 卷（ ） B5-1考试科目： 集散控制系统 考试日期： 命题教师：学院： 信自 专业班级： 自动化07、测控07 学生姓名： 学号：任课教师： 课序号： 考试座位号： 题 号一二三四五六七八九十总分评 分阅卷人一 、填空题 (共32 分，每空1分)1、DCS 设计思想是分散_、 集中_，设计原则是分而_ 、综合_。2、一个典型的DCS应该包括四大部分组成：至少一台_站，至少一台_站， 一台_站（也可以兼做）和一条通信系统。3、在DCS操作站的画面体系中有_、_及_这三种类型的显示画面。4、DCS 控制层软件的基本功能可以概括为_、 _、_、及I/O 数据的输出。5、现场总线是自动化领域的通信、网络技术, 也被称之为工厂的_。6、集散控制系统是_、_、_、_技术（简称四C技术）发展的产物。 B5-27、发送装置和接收装置之间的信息传输通路称为_，它包括_和有关的中间设备。8、DCS中报警优先级由高到底依次是：_、_、_、_和_。9、集散控制系统中，各种在组态中定义的回路控制算法、顺序控制算法、计算功能均在_中实现。10请列出主要DCS 生产厂家及产品厂家:_产品:_厂家:_产品:_厂家:_产品:_。二 、名词解释(12分,每题3分)1、实时 2、在线3、集散控制系统4、现场总线 B5-3三、简答 (共21分)1、DCS 控制系统硬件通电后的检查及试验有哪些项目？ (5分)2、现场控制站的通信功能分为哪三部分？(6分)3、请问数字滤波有哪五种方法？(5分) B5-44、DCS系统的选择一般应考虑哪些原则？(5分)四、综合运用 (共35分)1、下图为第三代DCS系统的基本结构图，其中OS、ES、AI、DO、CG、MMC分别代表什么环节？并在图中对应处标出DCS的三层结构。(12分) B5-52、某城市第二污水处理厂的设计规模为近期2.0万吨/日，远期5.0万吨/日，污水处理厂内设粗格栅及进水泵房、细格栅及旋泥沉砂池、ICEAS生物反应池、储污泥、浓缩脱水机房、紫外线消毒渠、配电房、机修车间、综合楼等。下图是该污水处理厂DCS系统图，根据工艺与运行需求，配置必要的检测仪表及控制器,构成可靠的监测、控制系统，其中PLC1站、PLC2站、PLC3站、PLC4站和中央控制室监控计算机采用光纤环网进行通讯，各PLC站与光纤环网通过以太网连接。本监控系统的软件主要包括：PLC监控软件、计算机组态软件及网络管理软件等。根据该污水处理厂的DCS系统图，回答以下问题。(1)、本DCS的控制方式主要分为就地手动控制、PLC自动控制及远程手动控制，请解释什么是地手动控制、PLC自动控制及远程手动控制？（9分）(2)、该污水处理厂采用PLC作为控制站，PLC能用于该厂的过程控制吗？为什么？（6分）(3)、DCS的现场控制站软件的功能有哪些？ （8分）参考答案1DCS 采用分散控制、集中操作、分级管理、分而自治和综合协调的设计原则，自下而上可以分为若干级，如过程控制级、控制管理级、生产管理级和经营管理级等。DCS 又称分布式或集散式控制系统。2、DCS的软件构成包括 控制层软件, 监控层软件，组态软件。 3、一个集散控制系统工程设计可分为方案论证、方案设计、工程设计。4、集散控制系统的控制软件模型符合IEC 61131-3标准。该标准规定了五种编程语言，它们是：梯形图语音，功能块图语言，顺序功能图语言，指令表语言，结构化文本语言。5、集散控制系统的回路控制功能是由现场控制站完成. 6、控制部分是集散控制系统的核心，其功能包括连续控制、 逻辑控制、顺序控制和批量控制7、常见的通信传输介质有： 同轴电缆 双绞线 光缆8、DCS中，一般可根据工艺报警要求设置一到四个报警限值，分别是报警上限、上上限或下限、下下限。9、集散控 制系统的验收分为_工厂_验收和_现场_验收。二 、名词解释(15分,每题3分)1组态：在使用工控软件中，我们经常提到组态一词，组态英文是“Configuration”,其意义究竟是什么呢？简单的讲，组态就是用应用软件中提供的工具、方法、完成工程中某一具体任务的过程。2冗余: 一个具有相同设备功能的备用设备系统。当主设备出现故障时，冗余设备是可以立刻使用的替代设备。在HMI系统中，冗余提供保证系统有效性的方法 3在线调试 : 生产设备处于工作状态，生产过程试运行时，逐个回路调试，4 数字滤波(digitalfilter)是由数字乘法器、加法器和延时单元组成的一种计算方法。其功能是对输入离散信号的数字代码进行运算处理，以达到改变信号频谱的目的。由于电子计算机技术和大规模集成电路的发展，数字滤波已可用计算机软件实现，也可用大规模集成数字硬件实时实现。5 实时数据库（RTDBReal Time DataBase）是数据库系统发展的一个分支，是数据库技术结合实时处理技术产生的。实时数据库可用于工厂过程的自动采集、存储和监视，可在线存储每个工艺过程点的多年数据，可以提供清晰、精确的操作情况画面，用户既可浏览工厂当前的生产情况，也可回顾过去的生产情况，可以说，实时数据库对于流程工厂来说就如同飞机上的“黑匣子”。三、简答1分布式控制系统的分散结构具体体现在哪些方面？(每个点1分)1)结构分散化。DCS的结构从纵向上看是分阶层的。管理计算机位于阶层的上层，对实时性要求较低；控制功能和现场I/O接口位于阶层的下层，对实时性要求较高。2）功能和地域分散化。从响应性、经济性角度考虑，控制功能和现场I/O接口在横向上进行分散配置。3）负荷分散化。主要将危险分散。4）数据库分散化。它包括分割型和重复型两种形式，以保证危险分散。2一套DCS控制系统的组态软件应包括哪几方面内容？(每个点1分)答：(1)系统配置组态(完成 DCS各站设备信息的组态)。(2)数据库组态(包括测点的量程上下限、单位及报警组态等信息)。(3)控制算法组态。(4)流程显示及操作画面组态。(5)报表组态。(6)编译和下装等。3、现场总线的特点是什么？请列举常用的三种工业现场总线(每个点1分)(1)现场控制设备具有通信功能，便于构成工厂底层控制网络。(2)通信标准的公开、一致，使系统具备开放性，设备间具有互可操作性。(3)功能块与结构的规范化使相同功能的设备间具有互换性。(4)控制功能下放到现场，使控制系统结构具备高度的分散性。(5)modbus总线 (6)can总线 (7)profibus总线4、DCS控制系统停电检修，硬件检查项目主要有哪些项目？(每个点1分)答 1 控制模块设置检查2I/O 模块设置检查3后备M/A操作站的联结和设置检查4终端板设置检查5通电前接地系统检查。5、请列出至少列出3个以上主要DCS 生产厂家及产品(厂家及产品每个点1分)Honeywell公司的TDC3000，Yokogawa公司的CENTUM-XL，Foxboro公司的I/A S，Rosemount公司的Delta V 和利时公司的HS2000 Emerson公司ABB公司西屋公司1、某DCS系统在对模拟输入信号进行处理时，设系统中1V的电压信号表示10，5V的电压信号表示200，求电压信号为4V时的规格化值及显示的工程量为多少。（已知：温度上限对应的规格化值为3847.0，温度下限对应的规格化值247.0） (每步4分)得： 根据工程量变换公式：得，1、 在一个典型的DCS体系结构中主要包含哪几个部分？并简要说明其功能。（8分）（1） 操作员站，操作员站主要完成人机界面的功能，一般采用桌面型通用计算机系统，如图形工作站或个人计算机等.（2） 现场控制站，现场控制站是DCS的核心，系统主要的控制功能由它来完成。（3）工程师站，工程师站是DCS 中的一个特殊功能站，其主要作用是对DCS 进行应用组态。应用组态是DCS 应用过程当中必不可少的一个环节，因为DCS 是一个通用的控制系统，在其上可实现各种各样的应用，关键是如何定义一个具体的系统完成什么样的控制，控制的输入/输出量是什么，控制回路的算法如何，在控制计算中选取什么样的参数，在系统中设置哪些人机界面来实现人对系统的管理与监控，还有诸如报警、报表及历史数据记录等各个方面功能的定义，所有这些都是组态所要完成的工作，只有完成了正确的组态，一个通用的DCS才能够成为一个针对一个具体控制应用的可运行系统。（4）系统网络，DCS 的另一个重要的组成部分是系统网络，它是连接系统各个站的桥梁。由于DCS是由各种不同功能的站组成的，这些站之间必须实现有效的数据传输，以实现系统总体的功能.2、 局域网的网络拓扑结构有哪些类型？其主要特点是什么？上图的污水处理厂的PLC，网络结构是什么？（8分）拓扑结构有总线型拓扑、星型拓扑、环型拓扑以及它们的混合型。总线型其实就是将文件服务器和工作站都连在称为总线的一条公共电缆上，且总线两端必须有终结器；星型拓扑则是以一台设备作为中央连接点，各工作站都与它直接相连形成星型；而环型拓扑就是将所有站点彼此串行连接，像链子一样构成一个环形回路；把这三种最基本的拓扑结构混合起来运用自然就是混合型了。 环型拓扑结构4、在污水处理厂DCS的控制站中，常用的I/O信号一般分为：AI、AO、DI和DO。AI、AO、DI和DO是什么？其中部分AI信号进行了近零死区处理，什么是模拟量近零死区处理？（6分）AI-模拟量输入信号AO-模拟量输出信号D