《DCS试题及答案》由会员分享，可在线阅读，更多相关《DCS试题及答案（5页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、、DCS 简答题1、DCS 基本含义是什么？试述其基本结构及各层结构的基本功能。答：集散控制系统DCS（Distributed Control System）,又称为分布式控制系统是利用 计算机技术对生产过程进行集中监测、操作、管理和分散控制的一种新型控制技术。 是由计算机技术、信号处理技术、测量控制技术、通讯网络技术、CRT技术、图形 显示技术及人机接口技术相互渗透发展而产生的。DCS既不同于分散的仪表控制， 又不同于集中式计算机控制系统,而是克服了二者的缺陷而集中了二者的优势。它 具有通用性强、系统组态灵活、控制功能完善、数据处理方便、显示操作集中、人 机界面友好、安装简单规范化、调试方便
2、、运行安全可靠的特点，适用于石油、化 工、冶金、轻工、造纸等各种生产过程，能提高生产自动化水平和管理水平，提高产 品质量，降低能源消耗和原材料消耗，提高劳动生产率，保证生产的安全，促进工业 技术发展，创造最佳的经济效益和社会效益。DCS按功能分层结构充分体现呢其分散控制和集中管理的设计思想。DCS从下至上 依次分为直接控制层、操作监控层、生产管理层和决策管理层。1）直接控制层是DCS的基础，其主要设备试过程控制站（PCS）,PCS主要由输入输 出单元（I0U）和过程控制单元（PCU）两部分组成。输入输出单元（I0U）直接与生 产过程的信号传感器、变送器和执行器连接，其功能一是采集反映生产状况的
3、过程 变量（如温度、压力、流量、料位、成分）和状态变量（如开关或按钮的通或断， 设备的启或停），并进行数据处理；二是向生产现场的执行器传送模拟量操作信号（4mA20mADC）和数字量操作信号（开或关、启或停）。过程控制单元下于I0U连 接，上与控制网络（CNET）连接，其功能一是直接数字控制（DDC），即连续控制、 逻辑控制、顺序控制和批量控制等；二是与控制网络通信，以便操作监控层对生产 过程进行检测和操作；三是进行安全冗余处理，一旦发PCS硬件和软件故障，就立 即切换到备用件，保证系统不间断地安全运行。2）DCS的操作监控层是DCS的中心，其主要设备是操作员站QS）、工程师站（ES）、 监控
4、计算机站（SCS）和计算机网关（CG1）。操作员站为32位（或64位）微处理机或 小型机，并配置彩色CRT、操作员专用键盘和打印机等外部设备，供工艺操作员对 生产过程进行监视、操作和管理，具备图文并茂、形象逼真、动态效应的人机界面（MMI）。工程师站为32位（或64位）微处理机，或由操作员站兼用。供计算机工 程师对 DCS 进行系统生成和诊断维护；供控制工程师进行控制回路组态、人机界面 绘制、报表制作和特殊应用软件编制。监控计算机站为32 位或 64 位小型机，用来 建立生产过程的数学模型，实施高等过程控制策略，实现装置级的优化控制和协调 控制；并对生产过程进行故障诊断、预报和分析，保证安全生
5、产。计算机网关用作 控制网络（CNET）和生产管理网络（MNET）之间相互通信。3）生产管理层的主要设备是生产管理计算机（manufactorymanagement computer, MMC）, 一般由一台中型机和若干台微型机组成。改层处于工厂级，根据订货量、 库存量、生产能力、生产原料和能源供应情况及时指定全厂的生产计划，并分解落 实到生产车间或装置；另外还要根据生产状况及时协调全厂的生产，进行生产调度 和科学管理，使全厂的生产始终处于最佳状态，并能应付不可预测的事件。计算机 网关（CG2）用作生产管理网络（MNET）和决策管理网络（DNET）之间相互通信。4）决策管理层的主要设备是决策管
6、理计算机（decisionmanagement computerDMC）, 一般由一台大型机、几台中型机、若干台微型机组成。改成处于公司级，管理公司 的生产、供应、销售、技术、计划、市场、财务、人事、后勤等部门。通过收集各 部门的信息，进行综合分析，实时作出决策，协助各级管理人员指挥调度，使公司各部门处于最佳运行状态。另外还协助公司经理指定中长期生产计划和远景规划。计算机网关(CG3)用作决策管理网络(DNET)和其他网络之间相互通信，即企业 网和公共网络之间的信息通道。2、DCS 的发展状况及代表性产品。答：DCS分为三个发展阶段：1) 第一代DCS (1975-1980)。具有多微处理器的
7、集中分散控制系统，实现了集中 监视、操作和管理，以及分散输入、输出、运算和控制，从而分散危险，克服了计 算机集中控制系统的一个致命弱点。产生背景：微处理技术的发展,CRT技术的发 展，冗余通信系统的发展。典型产品有： TDC2000(Honeywell) , MOD3(Taylor), SPECTRUM( Foxboro), TELEPERMM(Siemens).2) 第二代DCS (1980-1985)。产生背景：多功能过程控制单元，优化和质量管理 能力的提高，控制系统规模系列化，通信网络功能进一步增强。典型产品有： TDC3000(Honeywell), MOD300(Taylor), I
8、NFI-90(Bailey), CENTUM-XL(Yokogawa).3) 第三代DCS (1985-)。产生背景：开放系统网络互连，中小规模DCS的推广， windows 视窗技术，系统软件的丰富和完美。 TPS(Honeywell) , CENTUM-CS(Yokogawa), Delta V(Rosemount).3、DCS常采用哪些通信网络？试述TCP/IP七层网络协议各子层的基本功能。答：1) DCS输入输出总线(IOBUS), 般选用RS-323, RS-422, RS-485等通信标准， 也可以选用现场总线，如FF, PROFIBUS, LON,和CAN等。2) DCS的控制网
9、络(CNET)，控制网络选用局域网，符合国际标准化组织(ISO) 提出的开放互连(OSI)7层参考模型，以及电气电子工程协会(IEEE)提出的IEEE802 局域网标准，如 IEEE802.3(CSMA/CD)、IEEE802.4(令牌总线)、IEEE802.5(令牌环)。 控制网络选用国际流行的局域网协议，如Ethernet(以太网)、MAP(制造自动化协议) 和TCP/IP等，工业Ethernet或MAP尤其使用于DCS。3) DCS的生产管理网络(MNET)，一般选用局域网(LAN),采用国际流行的局 域网协议(如 Ethernet, TCP/IP)。4) DCS决策管理网络(DNET)
10、，一般选用局域网(LAN)或区域网(metropolitan area network),采用国际流行的局域网(如Ethernet, TCP/IP)或光缆分布数据接口 FDDI( fiber distributed data interface)TCP/IP七层模型为：物理层，数据链路层，网络层，传达层，会晤层，表示层，应 用层。(其他略)、SIMATIC简答题1、Siemens S7-PLC大致有几个系列产品？试论述各系列的适用场合。答： SIEMENS 公司的 S7 系列可编程控制器可分为： S7-200, S7-300, 和 S7-400 三 类，分别为小、中、大系列。1) S7-200
11、小型可编程控制器分为CPU212,CPU214,CPU215和CPU216等品种， 应用与小型系统，其操作采用欧洲制式，不利于使用。2) S7-300中型可编程控制器分为CPU312,CPU313,CPU314和CPU315等品种， 应用最广，主要用与中大型控制中，采用美国标准。3) S7-400大型可编程控制器，主要应用于大型或超大型系统中，其各方面投资都 很大，不适合中型以下的使用。2、S7-300PLC有哪些基本模块？试论述各模块的基本特征和主要作用。答：S7-300采用模块式结构，按功能分为电源模块(PS)、主机模块(CPU)、机架结口模块（IM）、信号模块（SM）、专用功能模块（FM
12、）等。其中，信号模块（SM） 包括模拟量输入模块（AI）、模拟量输出模块（A0）、数字量输入模块（DI）、数字 量输出模块（DO）。（其他略）3、采用Step7进行应用软件编程时，常用的编程语言有哪几种？ Step7指令寻址方式有 哪几种，试举例说明。答：S7编程LAD（梯形图）、STL（语句表）、SCL（标准控制语言）、GRAPH（顺序控制）、 HiGraph（状态图）、CFC（连续功能图）、C for S7（c语言）等。Step7有四种指令寻址方式，分别是：立即寻址、存储器直接寻址、存储器间接寻 址和寄存器间接寻址。（其他略）三、设计题试以S7-300PLC为核心，设计一小型DCS系统，实
13、现对下述生产过程的自动控制。基 本控制要求可描述如下：1对 15 个浆池液位，调节电动阀开度，使液位保持恒定。其中，对电动阀的控制方式是DOX2 （开阀信号和关阀信号）+DIX2 （阀门全开状态反馈 信号和全关状态反馈信号）；2对 5 个上浆流量位进行控制：检测上浆流量，控制上浆泵变频器，使上浆流量保持恒定。其中，对变频器的控制方式使AOX1 （变频器输出频率调 节信号）+DOXl （变频器启动/停止信号）+DIXl （变频器工作状态反 馈信号）；3对 5 个上浆浓度进行回路控制：检测上浆浓度，调节启动白水阀开度，使上浆浓度保持恒定。其中，对气动阀的控制方式使AOX1 （阀门开度调节 信号）；
14、4. 对40台电机的启停控制：控制方式使DOX2 （电机启动和停止信号）+ DIX2 （电机运行状态反馈信号和远程/就地控制切换信号）。要求完成如下设计任务：1. 统计本系统实际所需要的I/O点数目：2. 考虑一定的I/O设计余量，分配I/O模块（其中，AI模块，8路/块；AO模块，4 路/块； DI 模块， 32 路/块； DO 模块， 32 路/块）3. 设计S7-300PLC硬件系统，并对每路信号按SIMATIC默认方式进行变量的地址分 配，建立变量地址分配表。4. 若采用2面控制柜，（1面为主控制柜，放在主控制室，进行回路控制；I面为远程 I/O柜，放在马达控制中心MCC室里，进行电机
15、控制），2台上位工控机（用做操 作站），一台稳压电源， 1 台 UPS 电源（不间断电源）， 1 台打印机，试画出 DCS 系统组成结构示意图。类型个数AIAODIDO浆池液位151X15 = 152X15 = 302X15 = 30上浆流量51X5=51X5=51X5=51X5=5上浆浓度51X5=51X5=5电机启/停402X40=802X40=80合计2510115115265I/O模块8路/块4路/块32路/块32路/块432+32+3PSCPUIMAIAIAIAIAOAOAODI256127212881304132013361352128.01|271|287|303|319|335|351|367|31.71rIMDIDODO32.0136.0140.01|35.7|39.7|43.71rIMDIDIDIDOD
