385#集散控制系统.docx

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385#集散控制系统

（集散控制系统）模拟题1

第一部分：

1、工业自动化根据被控对象的特点主要分为哪两类？

并举出主要应用行业。

过程自动化：

石油化工、电力、造纸等；间歇过程工业：

冶金、食品、制药、纺织等

电气传动自动化：

机床、汽车制造等

2、常讲DCS是基于4C技术于一体的综合型控制系统，问4C指的是什么？

计算机技术；通信技术；控制技术；CRT显示技术

3、DCS的英文全称是什么？

DistributedControlSystem

4、说明PLC和DCS的主要异同。

PLC是一个可编程控制器，主要处理数字量，主要应用低压电器，全数字变频器，传动装置，数控设备；DCS是一个系统，主要处理模拟量，主要应用现场变送器，过程分析仪，回路调节器，执行机构。

5、在DCS的操作监视层常采用C/S结构，请问何谓C/S结构？

其主要特点是什么？

客户机和服务器结构；实时交互性好，安全的存取模式，主要用于点对点结构模式；客户机和服务器需要分别安装客户端应用程序和服务端管理程序。

参考答案：

1、工业自动化根据被控对象的特点主要分为哪两类？

并举出主要应用行业。

过程自动化：

石油化工、电力、造纸等；间歇过程工业：

冶金、食品、制药、纺织等

电气传动自动化：

机床、汽车制造等

2、常讲DCS是基于4C技术于一体的综合型控制系统，问4C指的是什么？

计算机技术；通信技术；控制技术；CRT显示技术

3、DCS的英文全称是什么？

DistributedControlSystem

4、说明PLC和DCS的主要异同。

PLC是一个可编程控制器，主要处理数字量，主要应用低压电器，全数字变频器，传动装置，数控设备；DCS是一个系统，主要处理模拟量，主要应用现场变送器，过程分析仪，回路调节器，执行机构。

5、在DCS的操作监视层常采用C/S结构，请问何谓C/S结构？

其主要特点是什么？

客户机和服务器结构；实时交互性好，安全的存取模式，主要用于点对点结构模式；客户机和服务器需要分别安装客户端应用程序和服务端管理程序。

第二部分：

综合应用题

制作方案书

某企业年产20万吨/年三元硫基复合肥的生产主要有以下4个工段完成：

磷酸工段、氢钾工段、制氨工段、复合工段，各工段的I/O点如下表：

磷酸工段

氢钾工段

制氨工段

复合工段

AI

4~20mA

120

150

70

160

AI

热电阻PT100

25

40

22

50

AO

4~20mA

14

13

9

21

DI

24V

170

220

60

220

DO

24V

100

160

40

180

请利用课中所学知识为该企业的复合肥生产配置一套DCS系统，要求集中控制室要配置1台ES、4台OS，报表、报警打印机各1台，每个工段配置1套AS，I/O可集中配置也可分布式配置，按15%余量。

并选用合适的通讯网络。

请写出较合理的方案配置书（包含以下内容：

1、配置方案说明2、系统配置图3、I/O模板数量计算说明4、软硬件配置清单）。

附：

可供选择的主要硬件

1、工控机

SIMATIC箱式PC

 MicroboxPC420（新产品新科技）

∙CPU：

Intel赛扬400MHz处理器,100MHzfrontsidebus/Intel赛扬650MHz处理器,100MHzfrontsidebus/Intel奔腾III933MHz处理器,133MHzfrontsidebus

∙内存：

128/256/512MBSDRAM133

∙Memory：

HD40GB或CF卡512MB/1GB

∙接口：

1*COM（RS232）,1*DVI-I（数字DVI+VGA）,ProfibusDP/MPI接口12MBit/s（CP5611）,CAN-bus总线可选

∙网络：

2*10/100Mbit独立控制

∙USB接口：

4*USBv2.0，高速480Mbit/s（2*highpower0.5A）

∙图形显示：

AGP,最高32MB显示内存

∙PC-Card：

最大3*PC/104/PC/104-Plus（扩展框架）

∙备份内存：

128KB

∙看门狗

∙LED：

5个状态显示灯（2个可被编程）

∙操作系统：

嵌入式WindowsXP/WindowsXPProfessionalMUI/RMOS3V3.30（实时操作系统）

∙软件：

WinAC

∙电源供电：

24VDC;20.4……28.8VDC并行

∙紧凑尺寸：

262mm*134mm*47mm

∙安装：

导轨安装或墙面安装

2、电源：

300系列（ET200）：

PS307电源

120/230VAC;24VDC;2A

6ES7307-1BA00-0AA0

120/230VAC;24VDC;5A

6ES7307-1EA00-0AA0

120/230VAC;24VDC;10A

6ES7307-1KA01-0AA0

400系列：

24VDC输入,5VDC输出,4A

6ES7405-0DA01-0AA0

24VDC输入,5VDC输出,10A

6ES7405-0KA01-0AA0

24VDC输入,5VDC输出,10A（可冗余）

6ES7405-0KR00-0AA0

24VDC输入,5VDC输出,20A

6ES7405-0RA01-0AA0

120/230VAC输入,5VDC输出,4A

6ES7407-0DA01-0AA0

120/230VAC输入,5VDC输出,10A

6ES7407-0KA01-0AA0

3、底板

9槽底板

ER2基板、9槽、仅可作扩展基板、可插冗余电源

6ES7403-1JA01-0AA0

UR2基板、9槽、可作中央基板或扩展基板、可插冗余电源

6ES7400-1JA01-0AA0

UR2-H基板、2*9槽、可作中央基板或扩展基板

6ES7400-2JA00-0AA0

18槽底板

UR1基板、18槽、可作中央基板或扩展基板、可插冗余电源

6ES7400-1TA01-0AA0

CR2基板、2段、18槽、可插冗余电源

6ES7401-2TA01-0AA0

ER1基板、18槽、仅可作扩展基板、可插冗余电源

6ES7403-1TA01-0AA0

4、CPU

400系列：

CPU412-2,144KBRAM（72KB程序,72KB数据块）最大扩展32KDI/DO,2KAI/AO1个MPI/DP接口,1个Profibus-DP接口16个控制回路

6ES7412-2XG04-0AB0

CPU414-2256KBRAM（128KB程序,128KB数据块）,最大扩展64KDI/DO4KAI/AO1个MPI/DP接口,1个Profibus-DP接口48个控制回路

6ES7414-2XG04-0AB0

CPU414H，冗余1个MPI/DP口，1个DP口和2个同步模块插槽其余同CPU414

6ES7414-4HJ04-0AB0

CPU416-21.6MBRAM（0.8MB程序,0.8MB数据块）,最大扩展128KDI/DO8KAI/AO1个MPI/DP接口,1个Profibus-DP接口96个控制回路

6ES7416-2XK04-0AB0

CPU417-4H4MBRAM（2MB程序,2MB数据块）,最大扩展128KDI/DO8KAI/AO1个MPI/DP接口,1个Profibus-DP接口,2个同步模块插槽

6ES7417-4HL04-0AB0

5、I/O模板

300系列/ET200：

SM321数字输入模板

16点输入,24V，DC,0.05毫秒延迟

6ES7321-1BH10-0AA0

16点输入,24V，DC,NPN输入型

6ES7321-1BH50-0AA0

32点输入,24V，DC

6ES7321-1BL00-0AA0

16点输入,交/直流24V~48V

6ES7321-1CH00-0AA0

32点输入,120V，AC

6ES7321-1EL00-0AA0

8点输入,120V/230V，AC

6ES7321-1FF01-0AA0

16点输入，120V/230V，AC

6ES7321-1FH00-0AA0

SM322数字输出模板

8点输出,24V，DC;2A

6ES7322-1BF01-0AA0

16点输出,24V，DC;0.5A

6ES7322-1BH01-0AA0

32点输出,24V，DC;0.5A

6ES7322-1BL00-0AA0

8点输出,120/230V，AC;1A

6ES7322-1FF01-0AA0

16点输出，120V/230V，AC，0.5A

6ES7322-1FH00-0AA0

32点输出，120V/230V，AC，1A，双宽度

6ES7322-1FL00-0AA0

8点继电器输出24VDC,2A/230VAC,2A

6ES7322-1HF01-0AA0

SM331模拟量输入模板

8通道隔离输入,10到14位精度（不含符号位）;0--10V,+10V,        +20mA,4--mA,+1V

6ES7331-7KF02-0AB0

8通道隔离输入,16位精度,+/-5/10V,1-5V,+/-20mA,0/4--20mA

6ES7331-7NF00-0AB0

8通道隔离输入,16位精度;2/3/4线制电阻输入,40针

6ES7331-7PF00-0AB0

8通道隔离输入,16位精度;热电偶输入,40针

6ES7331-7PF10-0AB0

SM332模拟量输出模板

4通道隔离输出,12位精度;0--10V,+10V,+20mA,4--20mA

6ES7332-5HD01-0AB0

400系列：

数字量输入模板

32点输入24VDC

6ES7421-1BL01-0AA0

32点输入120VAC或DC

6ES7421-1EL00-0AA0

16点输入120/230VAC或DC

6ES7421-1FH20-0AA0

数字量输出模板

16点输出24VDC,2A

6ES7422-1BH11-0AA0

32点输出24VDC,0.5A

6ES7422-1BL00-0AA0

16点输出120/230VAC,2A

6ES7422-1FH00-0AA0

模拟量输入模板

16路输入,非隔离,13bits电压和电流信号

6ES7431-0HH00-0AB0

模拟量输出模板

8路输出,隔离,13bits,±10v,0-10v,1-5v;±20mA,0-0mA,4-20mA

6ES7432-1HF00-0AB0

6、通讯模板

CP443-1TCP通讯处理器

6GK7443-1EX11-0XE0

CP443-1高级以太网通讯处理器

6GK7443-1EX40-0XE0

CP443-5PROFIBUS通讯模板

6GK7443-5DX03-0XE0

CP444以太网通讯模块

6ES7444-1MX00-0XE0

IM153-1 ET200M 接口模块

6ES7153-1AA03-0XB0

CP5611profibus用于有PCI插槽的编程器/工控机/便携式工控机

6GK1561-1AA00

CP1512连接工控机到工业以太网，用于带有PCMCIA插槽的编程器/工控机/便携式工控机

6GK1151-1AA00

CP1612连接工控机到工业以太网，用于有PCI插槽的编程器/工控机/便携式工控机

6GK1161-1AA00

7、扩展模板：

400系列：

IM460-0发送接口板,带K-bus传送,最远距离3M

6ES7460-0AA01-0AB0

IM461-0接收接口板,带K-bus传送,最远距离3M

6ES7461-0AA01-0AA0

IM460-1发送接口板,不带K-bus传送,带5V电源,最远距离1.5M

6ES7460-1BA01-0AB0

IM461-1接收接口板,不带K-bus传送,带5V电源,最远距离1.5M

6ES7461-1BA01-0AA0

8、软件：

Winccserver

Winccclient

STEP7Professional除由STEP7识别的语言外，STEP7Professional支持所有IEC语言，•LAD •FBD和STL

Pcs7系统软件包，包括S7-SCLV5.1，DOCPROV5.1，CFCV6.0（2000），SFCV6.0，IEAV6.0，WinCCV6.0RC64K，WinCCAdvancedProcessControl，SIMATICNETBCE/WINDOWS2000

（集散控制系统）模拟题2

第一部分：

1、何为过程自动化和电气传动自动化，各自的特点是什么？

2、DCS的概念如何描述？

3、要理解和掌握DCS，最好站在设计者的角度。

DCS的设计指导思想应是什么？

4、以西门子PCS7为例说明，系统中主要采用了那些通信协议？

5、工业以太网最多可连接多少个站点？

其通讯率是多少？

参考答案：

1、何为过程自动化和电气传动自动化，各自的特点是什么？

过程自动化：

流程过程工业；间歇过程工业；特点：

流程工业过程自动化以选用DCS为主，间歇过程工业以选用DCS+PLC混合使用为主。

电气传动自动化：

离散制造工业；特点：

以PLC为主。

2、DCS的概念如何描述？

DCS是在分散的仪表控制系统和集中型计算机控制系统的基础上，吸收了两者的优点，综合计算机技术、通讯技术、控制技术、CRT显示技术于一体的综合型控制系统。

DCS的结构是分布式的，从整体逻辑结构上讲是一个分支树结构。

系统结构垂直分为生产管理级、控制管理级和过程控制级，各级即相互独立又相互联系，纵向分散又集中；每一级又分为既独立又有联系的子站，即横向分散。

集中管理分散控制，整个系统始终贯穿着既集中又分散的原则。

3、要理解和掌握DCS，最好站在设计者的角度。

DCS的设计指导思想应是什么？

系统是否一目了然/系统发生故障时会出现什么情况/系统发生故障时如何处理系统出现故障时是否影响最小/系统是否出现故障时可以及时修复/系统需要哪些安全可靠措施/操作人员应具备哪些条件/系统是否可以灵活地进行扩展或根据环境变化方便地变更

4、以西门子PCS7为例说明，系统中主要采用了那些通信协议？

1）PROFIBUS-FMS通信协议运行于WindowsJNT环境，用于上位机与控制器间的实时通

　　2）MPI通信协议运行于WindowsLNT环境，用于上位机与控制器间的编程组态通讯；

　　3）PROFIBUS-DP通信协议运行于WindowsNT环境，用于控制器与ET-200扩展I/O间的实时通讯，速度可达12M，距离可达9.6公里（电缆）或90公里（光缆）。

MpiProfibusIndustry-Etherent232485

5、工业以太网最多可连接多少个站点？

其通讯率是多少？

1024点；10（OR1000）MBit/s

第二部分：

综合应用题

制作方案书

某企业年产20万吨/年三元硫基复合肥的生产主要有以下4个工段完成：

磷酸工段、氢钾工段、制氨工段、复合工段，各工段的I/O点如下表：

磷酸工段

氢钾工段

制氨工段

复合工段

AI

4~20mA

120

150

70

160

AI

热电阻PT100

25

40

22

50

AO

4~20mA

14

13

9

21

DI

24V

170

220

60

220

DO

24V

100

160

40

180

请利用课中所学知识为该企业的复合肥生产配置一套DCS系统，要求集中控制室要配置1台ES、4台OS，报表、报警打印机各1台，每个工段配置1套AS，I/O可集中配置也可分布式配置，按15%余量。

并选用合适的通讯网络。

请写出较合理的方案配置书（包含以下内容：

1、配置方案说明2、系统配置图3、I/O模板数量计算说明4、软硬件配置清单）。

附：

可供选择的主要硬件

1、工控机

SIMATIC箱式PC

 MicroboxPC420（新产品新科技）

∙CPU：

Intel赛扬400MHz处理器,100MHzfrontsidebus/Intel赛扬650MHz处理器,100MHzfrontsidebus/Intel奔腾III933MHz处理器,133MHzfrontsidebus

∙内存：

128/256/512MBSDRAM133

∙Memory：

HD40GB或CF卡512MB/1GB

∙接口：

1*COM（RS232）,1*DVI-I（数字DVI+VGA）,ProfibusDP/MPI接口12MBit/s（CP5611）,CAN-bus总线可选

∙网络：

2*10/100Mbit独立控制

∙USB接口：

4*USBv2.0，高速480Mbit/s（2*highpower0.5A）

∙图形显示：

AGP,最高32MB显示内存

∙PC-Card：

最大3*PC/104/PC/104-Plus（扩展框架）

∙备份内存：

128KB

∙看门狗

∙LED：

5个状态显示灯（2个可被编程）

∙操作系统：

嵌入式WindowsXP/WindowsXPProfessionalMUI/RMOS3V3.30（实时操作系统）

∙软件：

WinAC

∙电源供电：

24VDC;20.4……28.8VDC并行

∙紧凑尺寸：

262mm*134mm*47mm

∙安装：

导轨安装或墙面安装

2、电源：

300系列（ET200）：

PS307电源

120/230VAC;24VDC;2A

6ES7307-1BA00-0AA0

120/230VAC;24VDC;5A

6ES7307-1EA00-0AA0

120/230VAC;24VDC;10A

6ES7307-1KA01-0AA0

400系列：

24VDC输入,5VDC输出,4A

6ES7405-0DA01-0AA0

24VDC输入,5VDC输出,10A

6ES7405-0KA01-0AA0

24VDC输入,5VDC输出,10A（可冗余）

6ES7405-0KR00-0AA0

24VDC输入,5VDC输出,20A

6ES7405-0RA01-0AA0

120/230VAC输入,5VDC输出,4A

6ES7407-0DA01-0AA0

120/230VAC输入,5VDC输出,10A

6ES7407-0KA01-0AA0

3、底板

9槽底板

ER2基板、9槽、仅可作扩展基板、可插冗余电源

6ES7403-1JA01-0AA0

UR2基板、9槽、可作中央基板或扩展基板、可插冗余电源

6ES7400-1JA01-0AA0

UR2-H基板、2*9槽、可作中央基板或扩展基板

6ES7400-2JA00-0AA0

18槽底板

UR1基板、18槽、可作中央基板或扩展基板、可插冗余电源

6ES7400-1TA01-0AA0

CR2基板、2段、18槽、可插冗余电源

6ES7401-2TA01-0AA0

ER1基板、18槽、仅可作扩展基板、可插冗余电源

6ES7403-1TA01-0AA0

4、CPU

400系列：

CPU412-2,144KBRAM（72KB程序,72KB数据块）最大扩展32KDI/DO,2KAI/AO1个MPI/DP接口,1个Profibus-DP接口16个控制回路

6ES7412-2XG04-0AB0

CPU414-2256KBRAM（128KB程序,128KB数据块）,最大扩展64KDI/DO4KAI/AO1个MPI/DP接口,1个Profibus-DP接口48个控制回路

6ES7414-2XG04-0AB0

CPU414H，冗余1个MPI/DP口，1个DP口和2个同步模块插槽其余同CPU414

6ES7414-4HJ04-0AB0

CPU416-21.6MBRAM（0.8MB程序,0.8MB数据块）,最大扩展128KDI/DO8KAI/AO1个MPI/DP接口,1个Profibus-DP接口96个控制回路

6ES7416-2XK04-0AB0

CPU417-4H4MBRAM（2MB程序,2MB数据块）,最大扩展128KDI/DO8KAI/AO1个MPI/DP接口,1个Profibus-DP接口,2个同步模块插槽

6ES7417-4HL04-0AB0

5、I/O模板

300系列/ET200：

SM321数字输入模板

16点输入,24V，DC,0.05毫秒延迟

6ES7321-1BH10-0AA0

16点输入,24V，DC,NPN输入型

6ES7321-1BH50-0AA0

32点输入,24V，DC

6ES7321-1BL00-0AA0

16点输入,交/直流24V~48V

6ES7321-1CH00-0AA0

32点输入,120V，AC

6ES7321-1EL00-0AA0

8点输入,120V/230V，AC

6ES7321-1FF01-0AA0

16点输入，120V/230V，AC

6ES7321-1FH00-0AA0

SM322数字输出模板

8点输出,24V，DC;2A

6ES7322-1BF01-0AA0

16点输出,24V，DC;0.5A

6ES7322-1BH01-0AA0

32点输出,24V，DC;0.5A

6ES7322-1BL00-0AA0

8点输出,120/230V，AC;1A

6ES7322-1FF01-0AA0

16点输出，120V/230V，AC，0.5A

6ES7322-1FH00-0AA0

32点输出，120V/230V，AC，1A，双宽度

6ES7322-1FL00-0AA0

8点继电器输出24VDC,2A/230VAC,2A

6ES7322-1HF01-0AA0

SM331模拟量输入模板

8通道隔离输入,10到14位精度（不含符号位）;0--10V,+10V,        +20mA,4--mA,+1V

6ES7331-7KF02-0AB0

8通道隔离输入,16位精度,+/-5/10V,1-5V,+/-20mA,0/4--20mA

6ES7