第2章 集散型控制系统习题及答案

第2章集散型控制系统（DCS）的导论

2.1 什么是集散型控制系统？它的主要特点是什么？

答：集散控制系统又称为分布式控制系统，是计算机技术(computer)、通信技术(communication)、图形显示技术(CRT)、控制技术(control)（简称4C技术）的

发展产物，它是一个通过通信网络将现场控制站、操作员站、工程师站联系起来，共同完成分级控制、集中管理的综合控制系统。

它的主要特点是：①可靠性高②灵活的扩展性③完善的自主控制性④完善的通

信网络。

2.2 集散型控制系统的设计思想是什么？

答：集散控制系统的设计思想是：危险分散、控制功能分散，而操作和管理集中。

2.3 集散型控制系统一般由哪几部分组成？各自主要功能是什么？

答：集散控制系统一般由过程控制单元、数据采集器、CRT显示操作站、管理计算机以及高速数据通路五部分组成。

过程控制单元：实现对DCS的一个或多个回路的较复杂闭环控制。

数据采集器：针对生产过程中非控制变量而言，实现数据采集、预处理以及实时数

据的进一步加工，供CRT操作站显示和打印，实现开环监视。

CRT显示操作站：它是DCS与外界联系的人机接口，具有显示控制过程中各种信

息、监视操作、输出报表，还对DCS的PCU和PIU进行组态，实

现系统的操作和管理。

高速数据通路：它将过程控制单元、操作站、管理计算机等设备连接成一个完整的

DCS，以一定速率在各单元之间完成数据、指令及其它信息的传输，

一般设置成冗余结构。

管理计算机：综合监视DCS的单元，管理DCS的所有信息，具有进行大型复杂运

算的能力以及多输入、多输出控制功能，以实现系统的最优控制和全

厂的优化管理。

2.4 什么是计算机网络？集散型控制系统的通信网络常采用什么类型的网络形式？

答：凡是将地理位置不同而且具有独立功能的各个计算机系统通过通信设备和线路将它们连接起来，由功能完善的网络软件（网络协议、信息交换方式、控制程序和网络

操作系统）实现网络资源（硬件、软件、信息）共享。集散控制系统常用总线网和

环形总线网络。

2.5 什么是通信网络协议？常用的通信网络协议有哪几种？

答：由网络全体“成员”共同遵守的一套“约定”，以实现彼此通信和共享资源，这就是网络协议。常见的网络协议有：

开放系统互连参考模型OSI；IEEE802标准局域网标准；MAP制造业自动化通信

协议；PROWAY过程数据高速公路。

2.6 试分别画出数字量：（1）65H和（2）BAH的不归零、归零及差分曼彻斯特编码的信号

波形图。

答：65H转换为二进制是：01100101B

BAH转换为二进制是：10111010B

2.7 已知数据传输中发送端的码元序列为01101101B ，试求接收端码元序列分别为

01101100B 和01100011B 时的差错码元序列。

答：当接收端的码元序列为01101100B 时的差错码元序列为

B R

C E 000000010110110001101101=⊕=⊕=

当接收端的码元序列为01100011B 时的差错码元序列为

B R

C E 000011100110001101101101=⊕=⊕=

2.8 已知信息码m =1011，要生成循环码（8，4），设采用的循环码生成多项式为：

1)(234+++=x x x x g ，求生成的循环码。

答：由题意，信息码为m =1011，对应的多项式为

1)(3++=x x x m

为了获得循环冗余码，将)(x m 两边乘以4x ，得

457344)1()(x x x x x x x m x ++=++⨯=⨯

利用余式定理，再除以生成多项式)(x g ，得余式)(x r 为

1)(3++=x x x r

于是，循环冗余码所对应的多项式为

1)(3457+++++=x x x x x x v

对应二进制循环冗余码为 10111011

2.9 已知数据传送的信噪比为10，频带宽度为3kHz ，试求

（1）无噪声信道上理论极限传输能力；

（2）噪声信道上理论极限传输能力；

（3）双绞线噪声信道实际传输能力。 答：由题意，信噪比为10=N

S ，频带宽度为kHz H 3=。 无噪声信道上理论极限传输能力为

v H R 2log 2=

2log 103223⨯⨯⨯=

k 6= bit/s

噪声信道上理论极限传输能力为

)1(log 2N

S H R += )101(log 10323+⨯⨯=

k 38.10= bit/s

双绞线噪声信道实际传输能力为

9600 bit/s

2.10 OSI 参考模型分为几层？各层的主要作用是什么？

答：OSI 参考模型分为七层，各层的主要作用如下表所示。

2.11 IEEE802标准包括哪些内容？

答：IEEE802标准的内容包括：

IEEE802.1：系统结构和网络互连；

IEEE802.2：逻辑链路控制；

IEEE802.3：CSMA/CD总线访问方法和物理层技术规范；

IEEE802.4：Token Passing Bus访问方法和物理层技术规范；

IEEE802.5：Token Passing Ring访问方法和物理层技术规范；

IEEE802.6：城市网络访问方法和物理层技术规范；

IEEE802.7：宽带网络标准；

IEEE802.8：光纤网络标准；

IEEE802.9：集成声音数据网络。

2.12 说明IEEE802.3，IEEE802.4 ，IEEE802.5通信协议主要解决网络通信哪一层的问题？

各有什么特点？

答：IEEE802.3、IEEE802.4、IEEE802.5通信协议主要解决网络通信中的数据链路层的问题。它们的特点为

IEEE802.3：用于CSMA/CD总线访问方法和物理层技术规范；

IEEE802.4：用于Token Passing Bus访问方法和物理层技术规范；

IEEE802.5：用于Token Passing Ring访问方法和物理层技术规范；

2.13 在DCS中，对通信网络访问的存取控制技术主要有哪几种？

答：在DCS中，常用的存取访问控制技术有：轮询(Poll)、令牌传送(Token Passing)、带有碰撞检测的载波监听多重访问(CSMA/CD: Carrier Sense Multiple Access