集散控制作业.doc

第一章：1、与直接数字控制系统相比较，集散控制系统的优点是什么？答：（1）回路控制功能由现场控制站完成，系统可有多台现场控制站，每台控制一部分回路。 （2）人机界面由操作站实现，系统可有多台操作员站。 （3）系统中所有的现场控制站、操作员站均通过数字通信网络实现连续。2、集散控制系统的主要特点是什么？为什么集散控制系统要分散控制，集中管理？答：软连接：更改连接方便；显示方式内容丰富；数据存储量；分级递阶；控制分散；操作管理方便；功能分散；危险分散。分散控制为了分散危险；集中管理为了便于操作管理。3、集散控制系统的发展方向是什么？答：向上整合企业信息网，管控一体化；向下集成现场总线控制系统，全数字化控制，解决控制系统的“孤岛”现象。4、为什么说现场总线控制系统是集散控制系统对控制的彻底分散？答：FCS废弃了DCS的输入/输出单元和控制站，把DCS控制站的功能块分散的分配给现场仪表，从而构成就地控制站，实现了彻底的全数字式分散控制。5、推出集散控制系统的原因是什么？为什么集散控制系统能得到广泛应用和快速发展？答：集散控制系统能被广泛应用的原因是它具有优良的特性。与模拟电动仪表相比，它具有连接方便、采用软连接方法使控制策略更改容易、显示方式灵活、显示内容多样、数据存储量大等优点；与计算机集中控制系统比较，它具有操作监督方便、危险分散、功能分散等优点。6、开放系统的主要特点是什么？答：开放系统是以规范化与实际存在的接口标准为依据而建立的计算机系统、网络系统及相关的通信系统。这些标准可为各种应用系统的标准平台提供软件的可移植性、系统的互操作性、系统资源管理的灵活性和更大的用户可选择性。集散控制系统的开放性表现在下列方面：（1）可移植性（2）可操作性（3）可适宜性（4）可用性。第二章：1、试述集散控制系统的基本结构和各层的主要功能。答：1现场控制级 这一级主要指现场智能仪表控制层，主要功能是采集过程数据并进行转换，进行直接数字控制，与上层的通信，检测与自诊断。 2过程装置控制级 在这一级上，过程控制计算机直接与现场各类装置（如变送器、执行器、记录仪表等）相连，对所连接的装置实时监测、控制，同时它还向上与第三层的计算机相连，接受上层的管理信息，并向上传递装置的特性数据和采集到的实时数据。、 3车间操作管理层级 它综合监视过程各站的所有信息、集中显示操作，控制回路组态和参数修改，优化过程处理等。 4工厂优化和调动管理级 这一级居于中央计算机上，并与办公室自动化连接起来，担负起全厂的总体协调管理，包括各类经营活动、人事管理等。5、冗余化结构有什么优点和缺点？在集散控制系统中常采用哪些冗余方式？答：提高系统可靠性，减小故障对系统正常运行的影响；增加系统投资。同步运转；待机运转；后退运转；多级操作。第三章：1、试述可靠性的定义。广义可靠性和狭义可靠性的主要区别是什么？答：可靠性纸机器、零件或系统，在规定工作条件下，在规定时间内具有正常工作性能的能力。广义可靠性指可维修的对象，而狭义可靠性指一次性使用的对象。4、提高可靠性的途径有哪些？在硬件和软件方面各有什么措施？答：采用可靠性设计的准则：有效地利用以前的经验；尽可能减少零件件数；采用标准化的产品；检查、调试和互换容易实现；零件互换容易实现；零件互换性好；可靠性特殊设计。硬件：冗余结构设计；不易发生故障的硬件设计；迅速排除故障的硬件设计。软件：分散结构设计；容错技术；标准化。9、可组态性指什么？为什么集散控制系统中用功能模块或算法实现控制策略的组态？要完成一个单回路控制系统的组态至少要使用哪几类功能模块？画出组态框图。答：可组态性指用集散控制系统本身提供的功能模块或控制算法组成所需的系统结构，完成所需的功能。组态内容有系统组态、画面组态和控制组态。 集散控制系统中的功能模块或算法是控制系统结构的基本单元，是集散控制系统制造商提供的系统应用程序，由不同功能的子程序组成。要完成一个单回路控制系统的组态至少要使用输入输出类功能模块和控制算法类功能模块。 13、集散控制系统选型时为什么要考虑实时性性能指标？为了提高实时性，在集散控制系统中采用了哪些措施？答：集散控制系统的通信网络要求有快速的实时响应能力，响应时间常在几毫秒至几百毫秒。 措施：通信速率要高；选用合理的媒体存取控制方式；减少无效通信量；采用实时控制的数据结构和多任务应用软件。14、用C语言写出增量式数字PID的控制程序。答：float Ke,Ti,Td;/pid的参数float Ts;/采样周期，float ek;/当前偏差，float deltU,U;/控制量增量和控制量，float setpoint,PV;/设定值和实际测量值，float ek_1=0; /上一次偏差（初值为0）float ek_2=0; /上上一次偏差（初值为0）main()ek=setpoint-PV; deltU=Kc*(ek-ek_1)+Kc*Ts/Ti*ek+Kc*Kd/Ts*(ek-2*ek_1+ek_2); U=U+deltU; ek_2=ek_1; ek_1=ek;第六章6-5、集散控制系统对人机交互系统有什么要求？答：（1）环境要求：人机接口设备对环境条件的要求，对供电的要求、对互连设备的通信距离的限制。 （2）输入要求：操作人员对数据输入的需要而定，涉及输入设备的类型、设备对输入的相应的类型。 （3）图形要求：有关图形的色彩、闪烁、现实的分辨率、内存要求以及就地的数据存储和处理能力。6-9、操作画面是如何分层的？它们有什么联系？答：集散控制系统提供了大量的画面显示信息，为了有效的管理和操作，就需要分层。 一般分四层：区域显示，单元显示，分组显示和细目显示；这四层操作画面从左到右进行逐级细化，使用户可以从中了解过程的全局、局部直到细节。第七章：1、说明循环冗余码纠错的工作原理。P252答：循环冗余校验码是最常用的纠错码。编码规则是在数据单元后面附加一组成为循环冗余码的比特，是组成的整个数据码元可以被另一个预定的二进制数整除。接收端用同样的数去除接受到的数据码元，如果没有余数表示传递正确，有余数表示传输不正确。标准循环冗余码的生成器和校验器已有专用集成电路芯片可以直接使用。2、ISO/OSI参考模型分哪些层？说明各层的功能。P255答：（1）物理层：有关在物理链路上传输非结构的比特流，包括的参数有信号电压幅度和比特宽度，涉及建立、维修和拆除物理链路所需的机械、电气、功能和规程的特性。 （2）数据链路层：把一条不可靠传输通道转变为可靠通道，发送带校验序列的数据帧，使用差错检验和帧确认。 （3）网络层：通过网络传输数据分组，分组可采用数据报或虚电路传输，负责路由选择和拥塞控制。 （4）传输层：在端点之间提供可靠、透明的数据传输，提供端到端的错误恢复和流控制，实现分组和重新组装。 （5）会话层：提供两个进程之间建立、维护和结束连接手段，提供检查点和再启动服务、隔离服务、通信同步、错误恢复和事务操作等。 （6）表示层：完成数据格式转换，提供标准应用接口和公用通信服务，例如加密、文件压缩和重新格式化。 （7）应用层：实现各应用进程之间的信息交换，为开放系统互连环境的用户提供服务。例如事务服务程序、文件传送协议、电子邮件等。3、说明载波侦听多路访问和冲突检测控制协议是如何工作的？P268答：（1）载波侦听。想发送信息包的站要确保现在没有其他节点和站在使用通信媒体，所以，该站先侦听信道上的动静。 （2）如信道在一定时段内寂静无声，该站就开始发送。 （3）如信道一直很忙，就监视信道，直到出现最小IFB时段，该站才开始发送它的数据。 （4）冲突检测。如果两个站或多个站都在侦听和等待发送，然后在信道空时同时决定开始发送数据，就会发生碰撞，并导致冲突，是双方信息包都受损坏。以太网在传输过程中不断侦听信道，检测碰撞冲突。 （5）如一个站在传输期间检测到碰撞冲突，则立刻停止该次传输，并向信道发出一个“阻塞”信号，确保所有其他站也发现该冲突，从而防止可能一直在接收受损数据。 （6）多路存取。在等待一定时间后，想发送的站试图进行新的发送。用二进制指数后退算法决定不同的站在试图再发数据前要等待的时间。 （7）序列回到第（1）步。4、令牌总线媒体存取控制协议的令牌是如何传递的？主要的操作有哪些？P270答：令牌总线网上传递的令牌是一个特殊帧，当总线上的站点获得令牌时，如果该站点有数据要发送，它就可以在指定时间段内发送一个或多个信息帧到网上，也可