集散控制系统期末考试试题库及答案解析
一、填空
1. 1975 年，世界上第一套集散控制系统由 Honeywell 公司首先向市场推出，其型号是 TDC2000 。
2.操作站的基本功能包括 显示、操作、报警、系统组态、系统维护、报告生成 3. OSI参考模型的七层分别是 物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层。 4. TDC3000系统中，一条LCN网最多可连 40 个模块，通过扩大器可连64 个模块。 5. CS3000系统主要由 操作站、现场控制站、工程师站、通信总线、通信网关 等部分组成。 7.现场总线是一种 数字式、双向传输、多分支结构、计算机局部网络 的底层控制网络。 8.典型的现场总线有 Profibus、CAN、FF 等。
9.现场总线的基本设备有现场总线变送器、温度变送器、电流-现场总线转换器、现场总线-电流变换器等。
10. PROFIBUS现场总线的组态软件是 STEP7。 11.计算机控制系统由:工业控制机 生产过程 组成。
12.计算机控制系统按参与控制的计算机不同，可分为 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:计算机技术、控制技术、显示技术、通信技术 相结合的产物。 14.计算机网络的拓扑结构主要有总线型、星型、环型、树型、网状型 17.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、数据通信。
20. CS3000集散控制系统的FCS有 标准型、扩展型、紧凑型三种。 22.计算机控制系统按其结构不同可分为集中结构、分散结构大类。
23.集散控制系统由:工业控制机、通信网络、现场检测控制设备大部分组成。 24.常用的通信介质主要有双绞线、同轴电缆、光纤 。
25.集散控制系统又称为 分散控制系统 ，英文简称 DCS ，现场总线控制系统简称为 FCS 。
26.集散控制系统的设计思想为 .集中管理、分散控制 。
二、名词解释
数据采集系统：计算机只承担数据的采集和处理，而不直接参与控制。
直接数字控制系统：计算机既采集数据，又对数据进行处理，并按照一定的控制规律进行运算，其结果经输出通道作用到控制对象，使被控变量符合要求。 现场总线控制系统：利用现场总线将分布在工业现场的各种智能设备和I/O单元方便的连接在一起构成的系统。
实时控制：计算机在规定的时间内完成数据的采集、、计算和输出。
传输速率：单位时间内通信系统所传输的信息量，一般以每秒种能够传输的比特数来表示，其单位是bps。
计算机控制系统：利用计算机来实现工艺过程自动控制的系统。
集散控制系统：是一种操作显示集中、控制功能分散、采用分级分层结构形式、局部网络通信的计算机综合控制系统。
现场总线：连接智能现场设备和自动化系统的数字式、双向传输、多分支结构的通信网络。 组态：利用软件工具将计算机的软硬件及各种资源进行配置，使其按预定的功能实现特定的目的。
串行传输：把数据逐位依次在信道上进行传输的方式。
通信协议：通信双方共同遵守的规则，包括语法、语义、时序。
监督计算机控制系统：简称SCC系统，是一种两级微型计算机控制系统，其中DDC级计算机完成生产过程的直接数字控制。 分级控制系统：由多台计算机完成不同的控制功能和对多个设备的控制，其特点是控制分散、危险分散。
模拟通信：通信系统中所传输的是模拟信号，通常采用0-10m A DC或4-20m A DC电流信号传输信息。
数字通信：通信系统中所传输的是数字信号。
并行传输：把数据多位同时在信道上进行传输的方式。
开放系统互连参考模型：信息处理领域内最重要的标准之一，是一种框架模型，它将开发系统的通信功能分为七层，描述了各层的意义及各层的命名和功能。 六、问答题
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.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。 。
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 (Concurrent Time Domain Multiple Access)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，分散控制、分散危险。
9.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、多分支结构的计算机局域网络，其网络节点是以微处理器为基础的、具有检测、控制、通信能力的智能式仪表或控制设备。 现场总线的优点
(1)节省硬件数量与投资 由于现场总线系统中分散在设备前端的智能设备能直接实现多种测量、控制、报警和计算功能，因而可减少变送器的数量，不再需要单独的控制器、计算单元等，也不再需要DCS的信号调理、转换、隔离技术等功能单元及其复杂接线，还可以用工业PC机作为操作站，从而节省了大笔硬件投资。随着控制设备的减少，控制室的占地面积还可随之减少。
(2)节省安装费用 现 场总线系统的接线十分简单，一对双绞线或一条电缆可挂接多个设备，因而电缆、接线端子、槽盒、桥架的用量大大减少，连线设计与接头校对的工作量也大大减 少。当需要增加现场控制设备时，无需增设新的电缆，可就近连接在原有的电缆上，既节省了投资，也减少了设计、安装的工作量。据有关典型试验工程的测算资 料，安装费用可节约60%以上。
(3)节省维护开销 由于现场控制设备具有自诊断与简单故障处理的能力，并通过数字通信将
相关的诊断维护信息送往控制室，用户可以查询所有设备的运行，诊断维护信息，以便早期分析故障原因并快速排除。缩短了维护停工时间，同时由于系统结构简化，连线简单而减少了维护工作量。
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