DCS与现场总线技术复习提纲

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一、填空、名词解释、问答题

1、世界上第一台DCS系统。DCS的设计思想

答:Honeywell的TDC-2000。设计思想:集中管理，分散控制

2、DCS的硬件主要包括哪几种设备？

答:CPU、电源卡件、数据库转发卡、I/O卡件、通讯电缆、机柜机笼等机械结构等。

3、4C技术

答:Computer, Communication, Control, CRT显示技术

4、模拟量输入模块的技术指标主要包括？

答:

指标一:1、精度;2、分辨率;3、稳定度;4、温度漂移

指标二:1、输入阻抗;2、电气隔离;3、抗干扰能力;4、采样率;

5、阶跃响应指标;

6、建立时间。

5、DCS的体系结构包括哪几层？在哪里？有什么？各层的基本功能？

答:

生产现场: 包括各种装置(仪表，变送器等)与控制计算机相连，对系统实施控制检测，接受上层的控制信息，向上层传递采集的数据。

现场控制层: 这一层主要由现场控制站(控制计算机)构成。主要完成控制功能，实现与现场构成闭环回路，向工业现场发出控制指令，向监控层传输采集到的数据。

生产监控层: 这一层主要有监控计算机，操作站，工程师站。实施综合监视过程各站所有信息集中显示操作，控制回路组态和参数修改和优化等功能。

生产管理层: 该层居于中央计算机之上并与办公自动化连接，负责全厂总体协调管理经营管理人事管理等

6、在DCS中应用较多的网络拓扑结构有哪四种？各自的特点？（P140）

7、IEC61131-3软件模型规定DCS/PLC使用哪五种编程语言

答:指令表、结构化文本、梯形图、功能块图、顺序功能图

8、DCS的主控制器的容量

答:主控制器容量指主控制器可以挂接的1/0数量和可装载的程序容量。

9、控制层软件、监督控制软件及组态软件分别安装和运行在DCS的什么硬件设备上？各完成什么功能？

答:控制层软件: 安装和运行在现场控制站。主要完成各种控制功能包括回路控制，逻辑控制，顺序控制以及这些控制所必须针对现场设备连接的I/O处理。

监控软件: 安装运行于操作员站或工程师站上的软件主要完成操作人员所发出的各个命令的执行，图形与画面的显示，报警信息的显示处理，对现场各类检测数据采集的集中处理。

组态软件: 安装在工程师站中，主要完成系统的控制层软件和监控软件的组态功能。

10、操作站/工程师站的基本功能

答:

操作员站: 主要完成人机界肉功能，其功能有四类，即与系统有关的功能、操作员功能、操作员应用功能以及系统维护保养功能。

工程师站: 其主要作用是对DCS进行应用组态，承担从系统开发到系统保养等工程技术工作。

11、工业中常用的现场总线包括哪几种？各有什么特点？

答:

ControlNet现场总线: 在单根电缆上支持两种信息传输，支持点对点通信，而

且允许同一时间向多个设备通信;可使用同轴电缆;安装简单、扩展方便及介质冗余、木质安全、良好诊断功能。

Profibus现场总线: 国际化、开放式、不依赖于设备生产商。

FF现场总线: 以ISO/OSI开发系统互连模型为基础，取其物理层、数据链路层、应用层为FF通信模型的相应层次，并在应用层上增加了用户层。

SwiftNET现场总线: 结构简单，实时性强、真正同步、高速数据总线。

Wor1dFTP现场总线: 实时性、同步性、可靠性。

LonWorks现场总线: 同时具备了通信与控制功能，并而固化了ISO/OSI的全部七层通信协议以及34中常见的工/0控制对象;改善了CSM;网络通信采用面向对象的设计方法;针对不同的通信介质有不同是收发器和路由器。

CAN现场总线: 采用短帧传输，传输时间短、具有较强的抗干扰能力、支持多主方式工作，支持点对点、一点对多点和全局广播方式接收/发送数据。

Interbus现场总线: 是一种开放的串行总线系统，具有强大的可靠性、可诊断性和易维护性。

12、温度漂移，时间漂移。

答:

温度漂移: 由温度变化所引起的仪器仪表参数的变化的现象

时间漂移: CPU时钟出现细微的误差，导致使用内部脉冲信一号的程序出现时间上的偏差

13、什么是冗余？DCS的冗余主要包括哪些冗余？

答:

冗余: 是指重复配置系统的一些部件当系统发生故障时，冗余配置的部件介入并承担故障部件工作以保证系统正常稳定运行。

冗余类别: CPU冗余(1:1)、数据转发卡冗余、网络冗余、电源冗余，现场控制站冗余。在特殊情况下，一些系统会考虑全系统冗余，即还包括I/O冗余。

14、什么是现场总线？现场总线的优点包括？

答:

现场总线: 是连接智能现场设备和自动化系统的数字式、双向传输和多分支结

构的通信网络。

优点是: 1、全数字化通信2、彻底的分散式控制3、增强了系统的可靠性可维护性4、降低系统工程成木。

15、三种离散PID算法及各自的优缺点，积分分离

答:1、位置算法;2、增量算法;3、速度算法;

积分分离: 常规PI、PID控制器会出现积分饱和现象，为了消除积分饱和，在e的值小于某一值时，即控制输出接近于设定值时，才把积分引入，在其余情况下，把积分去掉。只作微分和比例运算。从而减低了控制输出的超调，过度过程时间只有微分和比例时间缩短了。

16、JX-300X的三层网络结构

答:

第一层网络是信息管理层: 用于工厂级的信息传输和管理，是实现全常综合管理的信息通道，该网络通过在多功能站上安装双层网络接口转接的方法，实现企业信J自、管理网与过程控制网络之间的桥接，以获取JX-300X集散控制系统的过程参数和系统运行信息，同时也向下传送上层管理计算机的调度指令和生产指导意见。

第二层网络是过程控制网简称SCnet II: 它直接连接了系统的控制站，操作站，工程师站，通讯接口单元等是传送过程控制实时信息的通道，具有很高的实时性和可靠性，通过连接网桥SCnet II可以与上层信息管理网或其他厂家设备连接。

第三层网络是控制站内部I/O总线称为SBUS: 主控制卡，数据转发卡，I/O卡进行信息交互的通道。

17、ISO/OSI模型的7层协议的内容、作用（P136）

答：物理层: 物理层协议规定了通信介质、驭动电路和接收电路之间接口的电气特性和机械特性。例如.信号的表示方法、通信介质、传输速率、接插件的规格及使用规则等。

数据链路层: 通信链路是由许多节点共享的。这层协议的作用是确定在某一时刻由够一个节点控制链路，即链路使用权的分配。它的另一个作用是确定比特级的信息传愉结构，也就是说，这一级规定了信息每一位和每一个字节的格式.同时还确定了检错和纠错方式.以及每一帧信息的起始和停止标记的格式。祯是链路层传愉信息的基本单位.由若干字节组成，除了信息本身之外.它还包括表示帧开始与结束的标志段、地址段、控制段及校脸段等。

网络层: 在一个通信网络中，两个节点之间可能存在多条通信路径。网络层协议的主要功能就是处理信息的传转路径问题。在由多个子网组成的通信系统中.这层协议还负责处理一个子网与另一个子网之间的地址变换和路径选择。如果通信系统只由一个网络组成.节点之间只有唯一的一条路径，那么就不需要这层协议。

传输层: 传翰层协议的功能是确认两个节点之间的信息传输任务是否已经正确完成。其中包括信息的确认、误码的检测、信息的重发、信息的优先级调度等。

会话层: 会话层协议用来对两个节点之间的通信任务进行启动和停止调度。

表示层: 表示层协议的任务是进行信息格式的转换，它把通信系统所用的信息格式转换成它的上一层.即应用层所需的信息格式。

应用层: 严格地说，这一层不是通信协议结构中的内容，而是应用软件的一部分内容。它的作用是召唤低层协议为其服务。在高级语言程序中，它可能是向另一节点请求获得信息的语句，在功能块程序中可以是从控制单元中读取过程变量的愉人功能块.

18、常用的网络传输介质及各自的传输特性（P141）

答：

有限介质：

双绞线：简单、成本低、比较可靠，但高频时损耗较大，由于存在电容效应而引起信号衰减，其传输距离不宜太长。

同轴电缆：与双绞线相比，具有较高的传输频带、较低的传输损耗、较强的抗干扰能力和较稳定的一次参数(电阻、电感、电容、电导)等优点，在相同的传输距离内.它的数字传输速率高于双绞线。但它的结构较为复杂.造价较高。

光纤通信特点:

①传输信号的频带宽，通信容量大;信号衰减小，传输距离长;抗干扰能力强，应用范围广。