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总DCS试题资料
DCS试题
DCS集散控制系统复习题
一、填空题(每空2分,共30分)
1集散控制系统是以微处理器为基础的集中分散型控制系统。
集散控制系统的主要特点是集中管理和分散控制。
2集散控制系统基本构成由现场过程控制装置、操作管理装置、通信系统组成。
其中分散过程控制装置是DCS的核心,操作管理装置是人—机接口。
3分级递阶控制系统结构分为多层结构、多级结构、多重结构组成
4开放系统的标志是可移植性、可操作性、可适宜性和可用性。
5常用的冗余方式有同步运转方式、待机运转方式、和多级操作方式。
6现场总线可分为执行器传感器现场总线、设备现场总线和全服务现场总线。
7现场总线的特点是开放性、智能化、互操作性和分散控制。
8保证互操作性的措施有标准化、OPC技术和设备描述技术等。
9集散控制系统的性能评估指标有可靠性、易操作性、可组态性、可扩展性、开放性和经济性等。
10集散控制系统的可靠性指标有可靠度、平均无故障时间MTBF、到发生故障的平均时间MTTF、故障率等。
11集散控制系统可靠性设计三准则是系统运行不易发生故障的设计、系统运行不受故障影响的设计和能迅速排除故障的设计。
12集散控制系统的组态包括系统组态、控制组态和画面组态。
13功能模块按功能分类,通常可分为输入、输出类功能模块、控制算法类功能模块、运算类功能模块、转换类功能模块、信号发生器类功能模块和信号选择和状态类功能模块等类。
14趋势画面包括实时趋势和历史趋势两类。
15媒体存取控制指节点在向通信媒体存信息或从通信媒体取信息时的控制规则。
16香农(Shannon)定理规定采样频率应不小于原系统最高频率的两倍。
17软件滤波采用计算方法,常用软件滤波有一阶低通滤波、一阶高通滤波和递推平均(加权)滤波、程序判别滤波。
18用计算机控制装置实现比值控制时,不计算仪表比值系数,不进行仪表系数的转换,也没有K大于1等问题。
19过程检测和控制流程图用文字符号中,TRC-210、FO-103、LIC-101、PT-104分别表示温度记录控制功能、流量计算器和液位指示控制器、压力变送器功能。
20集散控制系统的操作方式分为仪表盘操作方式和显示屏操作方式。
21组态软件由系统开发环境和系统运行环境两大部分组成
22集散控制系统对人机交互系统的要求是实时性、易操作性、灵活性、可靠性和安全性等。
23集散控制系统的组态包括硬件组态和软件组态。
24从逻辑功能看,计算机网络分为资源子网和软件组态。
25常用的通信传输媒体有双绞线、同轴电缆和光纤。
26集散控制系统的控制网络具有实时性好、动态响应快、可靠性高、适应恶劣的工业现场环境、开放系统互连和互操作性特点。
27集散控制系统的特点:
系统结构上分级递阶控制,控制上分散控制,信息管理上信息管理与集成;系统各组成部分之间自适和协调。
总体而言,DCS的特点(基本思想)是集中管理,分散控制,其体系特征是层次化
28操作站包括操作员站和工程师站。
29按从低到高的层次,DCS系统分为现场控制级、过程控制级、过程管理级、经营管理级。
其中过程控制级是DCS的基础。
30现场总线是应用于现场智能设备间的一种通信总线,主用与过控的有HART、基金会总线、profibusPA等,主用与机械工业自动化的有DeviceNet、Modbus、controlNet、CAN、profibusDP等。
31控制管理级主要有服务器、操作站、工程师站、管理和外部设备组成。
32分散过程控制包括现场控制级和过程控制级,典型的现场控制设备是各类传感器变送器和执行器、监测开关。
过程控制级主要设备:
单(多)回路控制器、多功能控制器、可编程逻辑控制器和数据采集装置。
33PKS是霍尼威尔公司的,第一代是TDCS2000,PKS的分散控制装置是C200和C300控制器
34DCS的工程师站用于完成DCS的控制组态、系统组态、维护组态等工作。
35美国FOXboro公司的第三代DCS是I/AS,和时利的是MACS,ABB的是Industrial。
36输入输出卡件是分散过程控制装置的控制器与模拟器之间的桥梁,它将由模拟登记表输入的模拟信号转换为数字信号后送到控制器,也将控制器输出的数字信号转换为模拟信号后送到现场的模拟执行器
37在DCS施工设计中,仪表回路图用于控制算法组态,DCS监控数据表用于,工艺流程图用于操作监视画面组态,而DCSI/O表用于设备组态
三、简述题(每小题6分,共30分)
1、什么是集散控制系统,其基本设计思想是什么?
答:
以为微处理器为基础的集中分散型控制系统,是一类分散控制、集中管理的计算机控制系统。
其设计基本思想是危险分散、控制分散和管理集中。
3、集散控制系统的优点
答:
与模拟电动仪表系统比较,它具有连接方便、采用软连接方法使控制策略更容易更改容易、显示方式灵活、显示内容多样、数据存储量大等优点;与计算机集中控制比较,它具有操作监督方便、危险分散、功能分散等优点。
4、分散过程控制装置的功能及特点
答:
是集散控制系统与成产过程的接口,简称过程界面。
主要特点:
独立性和可靠性强、分散控制,控制见监视分离、环境适应性强、实时性强
5、集中操作和管理系统的功能和特点
答:
是人机界面,它集中各分散过程控制装置的信息,通过监视和操作,把操作命令下达各分散过程控制装置。
特点:
信息量大、具有很好的易操作性、容错性好,具有良好的人机界面。
6、在集散控制中,分散控制结构表现在哪些方面?
答:
功能的分散,组织人事分散,地域分散,负荷的分散
7、整体式分散过程控制装置的特点
答:
操作和控制功能合一,以回路控制器的形式为主,比如单/多回路控制器,可编程控制器等,常用于中小规模的应用。
8、分离式分散过程控制装置的特点
答:
分离式分散过程控制装置通常由多回路控制器和多回路操作器组成,二者是分离的,操作一般通过操作站的显示屏来进行。
可进行降级控制操作,常用于大规模应用。
9、集散系统的组态包括哪些?
答:
集散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
10、操作站的功能有哪些?
答:
操作站的基本功能主要表现为显示、操作、报警、组态、系统维护和报告生成等六个方面。
11、现场控制站有哪些基本功能?
答:
DCS现场控制站的基本功能包括反馈控制、逻辑控制、顺序控制、批量控制、数据采集与处理和数据通信等功能。
12、计算机控制系统输入输出通道各有什么作用?
答:
输入通道的作用:
将被控对象的各种测、控变量按要求的方式送入计算机,以便运算和处理。
被控对象所提供的信息是纷繁复杂的,其种类、性质及大小等各不相同,因此需要通过某种装置将生产过程中的各种被测变量转换成计算机能够接受的信号。
输出通道的作用:
将计算机运算处理后的各种数字控制信号变换成适合于对生产过程或装置进行控制的信号。
四、设计分析题
1.以下为一标准的DCS控制系统的模拟量数据处理过程,请对其数据处理过程进行详细的分析说明。
模拟量数据处理过程有以下几个步骤:
1:
采样过程用周期为Ts的脉冲信号对输入模拟信号y进行采样,得到时间离散的模拟信号y*。
(2分)
采样频率不应小于原系统最高频率的2倍。
(提及采样频率相关内容+1分)
2:
保持过程采用保持器使离散信号y*(t)按照一定的方式保持到下一采样时刻,得到保持信号y’(t)。
(2分)
保持器有零阶、一阶、三角保持器。
(提及保持器类型+1分)
3:
模数转换过程将保持信号y’(t)进行量化,转换成具有一定转换精度的数字信号yD的过程。
(2分)
常用转换方法有双积分法、电压逐次比较法定。
(提及相关内容+1)
4:
运算过程数字信号yD按一定控制规律进行运算,输出相应的数字信号uD。
(2分)
5:
采样和保持过程对运算得到的数字进行采样,得到离散输出信号u*,再经保持器得到数字的输出信号u’。
(2分)
6:
数模转换过程把数字信号转换成相对应的模拟信号。
(1分)
7:
信号滤波过程(1分)
2.某原料加热自动控制系统如下图所示,请指出该控制系统的被控变量和控制变量。
分析加热自动控制系统的控制流程,并画出该控制系统的控制框图。
控制变量:
加热媒介输入流量F被控变量:
原料输出的温度T(4分)
画出控制框图:
(5分)
分析:
1.温度传感器测量通过热交换器后的原料出口温度T。
2.温度测量值T与设定值Rs比较后得到误差值,Gc(s)通过对该误差值进行PID运算后得到比例开关控制量U对电磁阀进行比例控制,达到控制加热媒介输入流量的目的。
(6分)
3:
温度变送器输入量程是200-500℃,输出量程范围是4~20mA,模数转换精度是12位,计算温度是350℃时模数转换的输出。
M=20-4=16,N=12,q=M/2N=16/4096(4分)
K1=(500-200)/(20-4)=300/16,K2=200y'=350(4分)
yD=(y’-K2)/(K1q)=2048(5分)
模数转换输出2048表示成二进制数是:
100000000000(2分)
试题库
一、填空
1.年,世界上第一套集散控制系统由公司首先向市场推出,其型号是。
1.1975、Honeywell、TDC2000
2.显示、操作、报警、系统组态、系统维护、报告生成
3.物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层
2.操作站的基本功能包括、、、、和。
3.OSI参考模型的七层分别是、、、、、、。
4.TDC3000系统中,一条LCN网最多可连个模块,通过扩大器可连个模块。
5.CS3000系统主要由、、、和等部分组成。
6.MACS现场控制站由、、、、、、等部分组成。
4.40、64
5.操作站、现场控制站、工程师站、通信总线、通信网关
6.控制机笼、主控制器、电源模块、智能I/O模块、端子模块、通信网络、控制机柜
7.现场总线是一种、、和的底层控制网络。
8.典型的现场总线有、、等。
9.现场总线的基本设备有、、和等。
7.数字式、双向传输、多分支结构、计算机局部网络
8.Profibus、CAN、FF
9.现场总线变送器、温度变送器、电流-现场总线转换器、现场总线-电流变换器
10.PROFIBUS现场总线的组态软件是。
11.计算机控制系统由和两大部分组成。
12.计算机控制系统按参与控制的计算机不同,可分为、和。
10.STEP7
11.工业控制机生产过程
12.工业控制机控制系统、PLC控制、单片机控制
13.集散控制系统是、、和、相结合的产物。
14.计算机网络的拓扑结构主要有、、、和。
15.JX-300X集散控制系统控制站卡件有、和。
16.JX-300XDCS的基本组态软件是,实时监控软件是
17.现场控制站的基本功能包括、、、、和。
18.TPS集散控制系统的网络类型主要有、和。
19.TDC3000集散控制系统的万能控制网UCN上挂接着、、等。
20.CS3000集散控制系统的FCS有、和三种21.MACS通信网络主要分、和层次。
22.计算机控制系统按其结构不同可分为和两大类。
23.集散控制系统由、和三大部分组成。
24.常用的通信介质主要有、和。
25.集散控制系统又称为英文简称,现场总线控制系统简称为。
26.集散控制系统的设计思想为、。
27.JX-300XDCS的通信网络主要有、和三个层次。
28.TDC3000系统的三种通信网络主要是、和。
29.TPS集散控制系统中,一个HPMM最多能安装IOP和后备IOP。
30.CS3000系统RIO标准型FCS中,一个FCU最多连个节点,FIO标准型FCS中,一个FCU最多连个节点。
31.MACS系统主要由、、、、、、、等部分组成。
二、名词解释
数据采集系统
直接数字控制系统
现场总线控制系统
实时控制
传输速率
计算机控制系统
集散控制系统
现场总线
组态
串行传输
通信协议
监督计算机控制系统
分级控制系统
模拟通信
数字通信
并行传输
开放系统互连参考模型
三、单项选择题
1.TDC3000系统进行NCF组态时,每个系统可以定义( )个单元。
(A)24(B)100(C)36 (D)64
2.TDC3000系统进行NCF组态时,每个系统可以定义( )个区域(A)24 (B)10 (C)36 (D)64
3.TDC3000系统运行中,HM如出现故障,可能会影响( )。
(A)控制功能运行 (B)流程图操作 (C)键盘按键操作 (D)以上3种情况都有
4.TDC3000系统运行中,在HM不可以进行如下操作( )。
(A)格式化卡盘 (B)流程图文件复制 (C)删除系统文件 (D)删除用户文件
5.TDC3000系统中,HPMM主要完成以下功能( )。
(A)控制处理和通讯 (B)控制点运算 (C)数据采集处理 (D)逻辑控制
6.TDC3000系统中,每个HPM可以有( )卡笼箱(A)8个(B)6个(C)3个(D)没有数量限制
7.TDC3000系统中,当IOP卡件(如AI卡)的状态指示灯闪烁时,表示此卡件存在()。
(A)通信故障 (B)现场输入/输出参数超量程报警(C)软故障(D)硬件故障
8.TDC3000系统中,若有一组AO卡为冗余配置,当其中一个AO卡状态指示灯灭时,其对应FTA的输出应为( )。
(A)输出为100,对应现场为20mA(B)正常通信 (C)输出为设定的安全值 (D)输出为0,对应现场为4mA
9.TDC3000系统中,HLAI为高电平模拟量输入卡,不可以接收( )信号。
(A)24VDC信号(B)4-20mA信号(C)1-5V信号 (D)0-100mv信号
10.TDC3000系统中,若有一组DI卡为冗余配置,则其对应的FTA应为( )。
(A)不冗余配置(B)冗余配置(C)由工艺重要性确定是否冗余配置(D)由控制工程师确定是否冗余配置
11.TDC3000/TPS系统中,每个LCN系统可以定义()个AREA区域(A)36(B100(C)20(D)10
12.TDC3000/TPS系统中,操作员的操作权限是通过( )的划分来限制的。
(A)UNIT单元(B)HPM硬件 (C)AREA区域 (D)由工艺流程岗位
13.TDC3000/TPS系统中,每个AREA区域可以定义()个操作组(A)390(B)400(C)450(D)20
14.TDC3000/TPS系统中,操作员在操作组画面上不可以进行下列( )操作。
(A)将过程点ACTIVE(B)修改SP值 (C)修改控制模式MODE(D)查看趋势画面
15.TDC3000/TPS系统中,若节点US的状态描述信息为黄色POWERON,则表示该US()(A)不能正常工作(B)上电状态可以加载属性软件(C)提示该节点电源故障(D)正在加载属性软件
16.TDC3000/TPS系统中,系统状态画面显示设备信息为黄色描述时,表示该设备( )。
(A)有故障,但能工作(B)有故障,不能工作(C)硬件故障,不能工作(D)软件故障,不能工作
四、多项选择题(每题4个选项,其中有两个或两个以上是正确的,将正确的选项填入括
1.TDC3000/TPS系统中,以下可以冗余配置的节点是( )。
(A)NIM (B)GUS/US(C)HM (D)HPM
2.TDC3000/TPS系统中,HM可以保存过程事件(PROCESSEVENT)记录,过程事件包括以下()事件记录。
A)PV参数报警(B)IOP卡件软件故障信息(C)打印机维护信息(D)操作员修改SP数值3.TDC3000/TPS系统中,HPM由以下卡件组成()。
(A)HPMM(B)IOP(C) TAP (D)FTA
4.TDC3000/TPS系统中,如IOP卡件能工作,则状态维护显示画面上此卡件指示应为( )。
(A)黄色(B) 红色(C) 绿色(D)蓝色
5.TDC3000/TPS系统中,以下可以冗余配置的IOP卡件为()。
(A)AI(B)DO(C)PI(D)LLMUX
6.TDC3000/TPS系统中,区域数据库的内容包含( )。
(A)操作组的划分(B单元的划分定义和分配(C)标准报表的定义(D)流程图路径的定义
7.TDC3000/TPS系统中,在操作组画面上,你可以看到以下内容( )。
(A)操作组中各点控制模式(B)点是否处于报警(C) 点是否处于ACTIVE状态(D)点所在单元
8.TDC3000/TPS系统中,在控制台CONSOLE画面上,你可以看到以下内容( )。
(A)属于该控制台的所有US状态(B) 打印机状态(C) 单元报警状态(D)US节点地址
五、判断题
1.UCN网络上允许定义64个非冗余设备,节点地址为1-64。
()
2.LCN网络节点设备中,只有HM历史模件具备存储历史数据的功能。
()
3.HPM即是LCN网络节点设备,又是UCN网络节点设备,具有双重节点地址。
()
4.在硬件设计时,HPM的IOP卡件全部可以设置为冗余配置。
()
5.IOP卡件LLMUX是低电平多路模拟输入卡,同一卡件上可以同时接收热电偶和热电阻的信号。
()6.区域报警综合画面中,包含了属于本区域输入输出点所在IOP卡件的硬件故障信息。
()7.在1号GUS操作站组态临时组,在换区操作后,临时组的组态信息不变。
()8.在1号GUS操作站查看GUS节点状态,可以选择按[CONSSTATS]控制台状态键。
()
六、问答题
1.简述DCS的操作员站、工程师站、监控计算机站的主要功能?
1.操作站的主要功能:
为过程显示和控制、系统生成与诊断、现场数据的采集和恢复显示等。
工程师站的主要功能:
控制系统组态的修改、控制参数的调试
监控计算机的主要功能:
在车间管理级与过程优化级之间起到信息传递的作用,同时可对信息进行优化计算,为系统决策提供参考。
2.简述组态设计的基本步骤。
2.组态设计的一般步骤如下:
(1)组态软件的安装按照要求正确安装组态软件,并将外围设备的驱动程序、通信协议等安装就绪。
(2)工程项目系统分析首先要了解控制系统的构成和工艺流程,弄清被控对象的特征,明确技术要求,然后再进行工程的整体规划,包括系统应实现哪些功能、需要怎样的用户界面窗口和哪些动态数据显示、数据库中如何定义及定义哪些数据变量等。
(3)设计用户操作菜单为便于控制和监视系统的运行,通常应根据实际需要建立用户自己的菜单以方便操作,例如设立一按钮来控制电动机的起/停。
(4)画面设计与编辑画面设计分为画面建立、画面编辑和动画编辑与链接几个步骤。
画面由用户根据实际工艺流程编辑制作,然后需要将画面与已定义的变量关联起来,以便使画面上的内容随生产过程的运行而实时变化。
(5)编写程序进行调试程序由用户编写好之后需进行调试,调试前一般要借助于一些模拟手段进行初调,检查工艺流程、动态数据、动画效果等是否正确。
(6)综合调试对系统进行全面的调试后,经验收方可投入试运行,在运行过程中及时完善系统的设计。
3.什么是PROFIBUS总线?
PROFIBUS总线有什么特点?
4.DCS的层次结构一般分为几层,并说明每层的功能?
5.简述现场控制站的基本功能。
6.典型的现场总线有哪些?
各有什么特点?
(至少写3种)
7.计算机控制系统与常规仪表控制系统的主要异同点是什么?
8.概述DCS的产生过程,并分析其设计思想。
9.什么是现场总线?
与集散控制系统比较有哪些优点?
10.简述NCF组态的主要内容。
11.简述TPS系统中半点和全点地区别。
12.请你列出5种TPS系统中常用的IOP卡件类型及名称。
3.PROFIBUS是一种国际性的开放式现场总线标准,是唯一的全集成H1(过程)和H2(工厂自动化)现场总线解决方案[12],它不依赖于产品制造商,不同厂商生产的设备无须对其接口进行特别调整就可通信,因此它广泛应用于制造加工、楼宇和过程自动化等自动控制领域。
PROFIBUS现场总线系统的技术特点:
①容易安装,节省成本。
②集中组态,建立系统简单。
③提高可靠性,工厂生产更安全、有效。
④减少维护,节省成本。
⑤符合国际标准,工厂投资安全。
4.集散控制系统分为四个层次,每个层次由多个计算机组成,分别行使不同的功能,自下而上分别是:
现场控制级、过程控制级、过程管理级和经营管理级。
与这四层结构相对应的四层局部网络分别是现场网络、控制网络、监控网络和管理网络。
现场控制级的功能:
一是完成过程数据采集与处理。
二是直接输出操作命令、实现分散控制。
三是完成与上级设备的数据通信,实现网络数据库共享。
四是完成对现场控制级智能设备的监测、诊断和组态等。
过程控制级功能:
一是采集过程数据,进行数据转换与处理;二是对生产过程进行监测和控制,输出控制信号,实现反馈控制、逻辑控制、顺序控制和批量控制功能;三是现场设备及I/O卡件的自诊断;四是与过程操作管理级进行数据通信。
过程管理级功能:
一是监视和控制生产过程;二是控制方式的无扰动切换,修改设定值,调整控制信号,操控现场设备,以实现对生产过程的干预;三是打印各种报表,复制屏幕上的画面和曲线等。
5.现场控制站是多功能型的,其基本功能包括反馈控制、逻辑控制、顺序控制、批量控制、数据采集与处理和数据通信等功能。
6.PROFIBUS现场总线系统的技术特点:
①容易安装,节省成本。
②集中组态,建立系统简单。
③提高可靠性,工厂生产更安全、有效。
④减少维护,节省成本。
⑤符合国际标准,工厂投资安全。
基金会现场总线是一种全数字式的串行双向通信系统,它可以将现场仪表、阀门定位器等智能设备连接在一起,其自身可向整个网络提供应用程序。
它以ISO/OSI参考模型为基础,采用物理层、数据链路层和应用层为FF通信模型的相应层次,并在应用层上增加用户层。
ControlNet现场总线采用并行时间域多路存取CTDMA(ConcurrentTimeDomainMultipleAccess)技术,它不采用主从式通信,而采用广播或一点到多点的通信方式,使多个节点可精确同步获得发送方数据。
7.计算机控制系统的控制器由计算机来实现,是模拟、数字混合系统。
8.早期计算机参与到控制中,采用的集中式结构,即由一个计算机完成所有的控制功能和对所有设备的控制,但这种集中式计算机控制系统危险集中、控制集中,且对中央节点的可靠性要求很高,因此逐渐被淘汰,后来随着通信网络技术的发展,出现了分散控制系统,由多个计算机分别完成多个控制功能和对多个生产设备的控制,其特点是集中操作、集中显示,
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