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1、简答题1、典型的分布式控制系统主要包括哪几个部分？一个典型的 DCS 系统包括四大部分组成：至少一个现场控制站（完成系统的运算处理控 制），至少一个操作员站（完成人机界面功能、供操作员操作监视），一台工程师站（用于离线 组态、在线修改和操作系统开发。也可以利用一台操作员站兼做工程师站）和一条通信系统2、分布式都有哪几种冗余结构？各有什么优缺点？为什么要采用冗余结构？1）分布式控制有两种冗余结构，一种是整体式冗余结构，另一种是分离式冗余结构。2）整体式系统是由早期单回路调节器和PLC组成，因本身有操作器，常采用仪表盘 备用方式；分离式冗余结构常采用多重化冗余结构：配备冷备用数据库，操作器热 备用
2、， CRT 远程遥控备用等。整体式冗余结构可以实现完全与系统分离备用，系 统受干扰较小，但是系统成本较高，自动化水平较低；分离式冗余结构可以选择重 要部件备用，投资较小。3）分布式控制系统是实时在线控制系统，搞可靠性是评价分布式控制系统的主要指标，通常要求MTBF达到99.9999%以上，就必须对系统采用冷备用，热备用等方 式。通常通信系统全部冗余，控制站中主控部件热备用，电源N+1:N热备用，子 模件和端子板N+1:N冷备用。3、简述最小拍控制系统的特点。1）若参数不变，可以实现时间最优控制；2）本质是开环控制；3）加反馈可实现闭环最优控制。4、为什么说分布式控制是递阶控制系统？1）分布式控
3、制系统具有以下特点：2）网络结构，将各个子系统通过总线连接起来；3）分层结构，有工程师站，操作站和控制站等构成；4）主从结构，集中操作、分散控制，控制站内部又分主从部件。5）基于以上三点，分布式控制系统是递阶控制系统。5、人机界面的要求主要包括哪些内容？人机接口主要是CRT的操作站。对他们主要要求是环境要求，输入特性和图形特性的 要求；1）化境要求首先指人机接口设备对环境的要求：有耐冲击和振动的特性；环境要求的 第二部分是对供电的要求，它包括供电电压等级、类型和容量及允许的极限值等， 也涉及到供电方式，冗余配置等内容；环境要求的第三部分是对互联设备的通信距 离限制；2）输入特性的改善使操作员的
4、操作内容和方式发生根本变化；3）图形特性是人机接口的重要特性：采用图形用户界面（GUI）、图形处理器（GP） 和图形缓冲（GB）使人机接口的图形特性得到极大的提高。人机接口的性能取决于所采用的硬件设备和软件系统。采用多任务操作系统、关系数据 库、高速数据查询语言及 X 窗口技术，使得操作人员可以很方便的监视和错做生产过程， 使得控制工程师可以方便的组态和编程，使维护工程师能及时发现故障并正确处理。7. 分布式控制系统为什么采用现场总线控制力式? 采用现场总线控制方式具有如下优点： 消除4-20 mA模拟仪表通讯的瓶颈现象：将传统的通讯是单向的模拟信号转变为双向 的数字通讯： 降低现场安装费用和
5、减少相应的设备；电缆和输入输山卡可以大幅度减少； 增强了系统的自治性；采用现场总线标准智能仪表后，操作人员可以方便地在控制室刑 现场设备进行监控； 系统组态简单、安装、运行和维修方便。 8简述分布式控制系统的可扩展件、可移植性。随着产品的完善和控制规模的扩人，分布式控制系统的硬件和应用软件可以增加。硬件 包括通讯系统、控制器和操作站等，应刖软件包括操作界面、控制功能和数模开发等。 一 旦系统运行成功以后，可以被移植到任何相似的工艺过程中。9、简述分布式控制系统的组态工作内容。分布式控制系统的组态包括系统组态、画面组态和控制组态。系统组态完成组成系统的各设 备间的连接。画面组态完成操作站的各种画
6、面、画面间连接。控制组态完成各控制器、过程 控制装置的控制结构连接、参数设置等。趋势显示、历史数据压缩、数据报表打印及画面拷 贝等组态常作为画面组态或控制组态的一部分来完成。10、对人机接口的要求主要包括哪些内容？人机接口主要是CRT的操作站。对它们主要要求是环境要求、输入特性和图形特性要求： 环境要求首先指人机接口设备对环境条件的要求；有耐冲击和震动的特性；环境要求的第 二部分是对供电的要求；它包括供电电压等级、类型和容量及允许的极限值等，也涉及到供 电方式，冗余配置等内容；环境要求的第三部分是对互联设备的通信距离的限制； Q输入特性的改善使操作员的操作内容和方式发生根本变化；图形特性是人机
7、接口的重要特性；采用图形用户界面(GUI)、图形处理器(GP)和图形 缓冲(GB)使人机接口的图形特性得到极大的提高。人机接口的性能取决于所选用的硬件设备和软件系统。采用多任务操作系统、关系数据库、 高速数据查询语言及 X 窗口技术，使得操作人员可以很方便的监视和操作生产过程，使得 控制工程师可以方便的组态和编程，使维护工程师能及时发现故障并正确处理。11、什么叫动态显示？ 答：分布式控制系统对图形显示采用动态处理，得到动态的实感。具体有如下方法：a. 升降式动态处理方法b. 推进式动态显示流体流动的方法c. 色彩动态显示温度的方法d. 填色动态显示设备状态的方法e. POPUP动态操作的方法
8、12画出数字PID闭环控制系统结构图，并阐述各部分特点。答：在生产过程计算机控制系统中，采用图2.5所示的PID控制，其算式为u = K (e + I edt + T )c Td dti或写成传递函数形式U(s) = K (1 + 丄 + T s)E ( s )cT s di其中，K为比例增益，K与比例带成倒数关系，：即戒=5 , T.为积分时间，T为微 cccid分时间，u为控制量，e为被控量y与给定值r的偏差。13、简述选择性控制的基本原理 ：1) 适应不同的工况，即设备在不同状态下，采用不同的控制方式。通常的自动控制系统在 遇到不正常工况或特大扰动时，很可能无法适应，只好从自动改为手动。
9、2) 基于安全考虑。 在手动操作的一段时间里，操作人员为确保生产安全，适应特殊情况，有另一套操作规律， 若将这一任务交给另一控制器来实现，那就可扩大自动化应用范围，使生产更加安全。3) 基于热备用考虑，一台控制器在线，另一台控制器热备用论述题1. 国内常用的分布式控制系统构成：中国CONTEC公司的CONTEC-9000系统由管理级，监控级，控制级，和现场级组成。管理级：中央管理机支持1024 个站；监控级：操作站和工程师站；控制级：16个控制站， 320个回路， 6400个控制点；现场级：RS485现场总线，32个RTU;(附图 看下课本 P2)2、试描述在分布式控制系统中如何实现前馈控制与
10、反馈控制相结合的控制模式? 解：前馈控制实质是一种按扰动进行调节的开环控制系统，其作用是使被控制变量不受主要 扰动作用而产生偏差。其特点是当扰动产生后，被控制变量还未显示出变化以前，根据扰动 大小进行调节，以补偿扰动对被控对象的影响。而反馈控制是误差控制，其作用是克服其余 扰动以及前馈补偿不完全的部分。要实现完全补偿并非易事，因为要得到工业过程的精确数 学模型是十分困难的；同时扰动也不是特定的一种。为保证系统有更大的适应性，工业过程 的许多场合把前馈控制与反馈控制结合起来，实现前馈控制与反馈控制相结合的控制模式。3在数字PID控制中，为什么常采用增量算法？因为数字系统是在各个采样点上读入过程值
11、，而积分环节是将系统过去时刻符采样值(n个) 累加起来，即需要在系统中开辟n个存储空问，并在各个采样周期内完成累加工作。随着时 间的推移， n 值逐步增人，其存储空间运算量越来越大，直至系统瘫痪。为此，采样增量算 法，使系统存储空间和运算量变成固定的两步运算即：U = K e (k) + K 廿 e (i) + K e (k) e (k 1)(k )pIDi = 0变化为：口 U = K e (k ) e (k 1) + Ke (k ) + K 口 e (k 1) e (k 2)(k )pID4 绘制 PLC 的工作原理图并简述其工作过程工作原理目：:+EJl-JI.-=k -工作过程：PLC
12、作过程实际上周而复始地执行读输入、执行程序、处理通信请求、执行CPU自诊断和写输出地扫描过程。5设被控对象传递函数为Gp(s),其前后均有较强干扰，采用复式控制(前馈和反馈)，请画 出系统框图并给出调节器。解：因为被控对象前后均有较强干扰，所以在被控对象前后干扰通道的传递环节Gf和干扰 补偿环节 Gd。d被控对象的传递函数Gp(s )已给出，/. Gc可使用PID调节器；若Gp(s)含纯滞后环节，可用mith预估器。6判断该梯形图画法正确与否?消除耦合元素。 如对角线矩阵法：Y (S) = G (S )U (S)U (S) = D (S) P (S)G (S )0110 G (S)22Y (S
13、 ) = G (S ) D (S ) P (S ) 欲使系统间无关联，只需G(S)D(S)相乘后成为对角阵。 即G(S)D(S)=原理题1、某闪烁控制梯形图如图所示，试简述其控制过程并画出Q0.1的信号时序。答：当输入信号10.1接通后（10.1=1）,定时器T37开始计时，Is后使输出信号QO激励，同时定时 器T38开始计时；2s后，T37复位，Q0.1失励，定时器T38也复位；一个扫描周期后，T37又开/ 、/ / 、 /2sS2s 1S0,则M点在圆弧外；若F 0,则M点在圆弧内。 mmm对逆向第二象限圆弧插补（假设步长为1 ）：当F 0时，沿-Y方向移动一步, m即 X 二 X , Y
14、 二 Y 1m+1m m+1mF 二 F 2Y +1m+1mm2)算步数(以口 X =1)X 方向：N 二 X %汨X =5Y 方向：Ny= Y 卞=53）路径推断表步数Fm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、简述选择性控制的基本原理，并用流程图形式画出锅炉蒸汽系统中蒸汽流量变小时系统 调节过程TIn?实腑嶼口燃料旺 空先行” 漑少燃料时-燃料先行.I JSiS3、设计行车（正反转）控制逻辑图。图
