《集散控制系统2》山东大学20春测试题
（集散控制系统）模拟题第一部分：
何为过程自动化和电气传动自动化，各自的特点是什么？
DCS的概念如何描述？
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？
以西门子PCS 7为例说明，系统中主要采用了那些通信协议？
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：
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。
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。
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
以西门子PCS 7为例说明，系统中主要采用了那些通信协议？
Mpi Profibus Industry-Etherent 232 485
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(OR 1000)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
工控机
SIMATIC箱式PC
?Microbox PC 420（新产品新科技）
CPU：Intel 赛扬 400MHz处理器,100MHz front side bus / Intel 赛扬650MHz处理器,100MHz front side bus / Intel 奔腾III 933MHz处理器, 133MHz front side bus
内存：128/256/512 MB SDRAM 133
Memory：HD 40GB 或 CF卡 512MB/1GB
接口：1*COM (RS232), 1*DVI-I(数字DVI + VGA), Profibus DP/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*USB v2.0，高速480Mbit/s（2*high power 0.5A）
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Windows XP/ Windows XP Professional MUI / RMOS3 V3.30(实时操作系统)
软件：WinAC
电源供电：24V DC; 20.4……28.8V DC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
6ES7 307-1BA00-0AA0
120/230VAC; 24VDC; 5A
6ES7 307-1EA00-0AA0
120/230VAC; 24VDC;10A
6ES7 307-1KA01-0AA0
400系列：
24V DC输入,5V DC输出,4A
6ES7 405-0DA01-0AA0
24V DC输入,5V DC输出,10A
6ES7 405-0KA01-0AA0
24V DC输入,5V DC输出,10A(可冗余）
6ES7 405-0KR00-0AA0
24V DC输入,5V DC输出,20A
6ES7 405-0RA01-0AA0
120/230V AC输入,5V DC输出,4A
6ES7 407-0DA01-0AA0
120/230V AC输入,5V DC输出,10A
6ES7 407-0KA01-0AA0
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
6ES7 403-1JA01-0AA0
UR2基板、9槽、可作中央基板或扩展基板、可插冗余电源
6ES7 400-1JA01-0AA0
UR2-H基板、2*9槽、可作中央基板或扩展基板
6ES7 400-2JA00-0AA0
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
6ES7 400-1TA01-0AA0
CR2基板、2段、18槽、可插冗余电源
6ES7 401-2TA01-0AA0
ER1基板、18槽、仅可作扩展基板、可插冗余电源
6ES7 403-1TA01-0AA0
4、CPU
400系列：
CPU412-2,144KB RAM(72KB程序,72KB数据块) 最大扩展32K DI/DO ,2KAI/AO 1个MPI/DP接口,1个Profibus-DP接口 16个控制回路
6ES7 412-2XG04-0AB0
CPU414-2 256KB RAM(128KB程序,128KB数据块),最大扩展64K DI/DO 4K AI/AO 1个MPI/DP接口,1个Profibus-DP接口 48个控制回路
6ES7 414-2XG04-0AB0
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
6ES7 414-4HJ04-0AB0
CPU416-2 1.6MB RAM(0.8MB程序,0.8MB数据块),最大扩展128K DI/DO 8K AI/AO 1个MPI/DP接口,1个Profibus-DP接口 96个控制回路
6ES7 416-2XK04-0AB0
CPU417-4H 4MB RAM(2MB程序,2MB数据块),最大扩展128K DI/DO 8K AI/AO 1个MPI/DP接口,1个Profibus-DP接口,2个同步模块插槽
6ES7 417-4HL04-0AB0
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
6ES7 321-1BH10-0AA0
16点输入, 24V，DC, NPN输入型
6ES7 321-1BH50-0AA0
32点输入, 24V，DC
6ES7 321-1BL00-0AA0
16点输入,交/直流24V~48V
6ES7 321-1CH00-0AA0
32点输入, 120V，AC
6ES7 321-1EL00-0AA0
8点输入, 120V/230V，AC
6ES7 321-1FF01-0AA0
16点输入，120V/230V，AC
6ES7 321-1FH00-0AA0
SM322数字输出模板
8点输出, 24V，DC; 2A
6ES7 322-1BF01-0AA0
16点输出, 24V，DC; 0.5A
6ES7 322-1BH01-0AA0
32点输出, 24V，DC; 0.5A
6ES7 322-1BL00-0AA0
8点输出, 120/230V，AC; 1A
6ES7 322-1FF01-0AA0
16点输出，120V/230V，AC，0.5A
6ES7 322-1FH00-0AA0
32点输出，120V/230V，AC，1A，双宽度
6ES7 322-1FL00-0AA0
8点继电器输出 24V DC,2A/230V AC,2A
6ES7 322-1HF01-0AA0
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
6ES7 331-7KF02-0AB0
8通道隔离输入,16位精度,+/-5/10V, 1-5V, +/-20mA, 0/4--20mA
6ES7 331-7NF00-0AB0
8通道隔离输入,16位精度;2/3/4线制电阻输入,40针
6ES7 331-7PF00-0AB0
8通道隔离输入,16位精度;热电偶输入,40针
6ES7 331-7PF10-0AB0
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
6ES7 332-5HD01-0AB0
400系列：
数字量输入模板
32点输入 24VDC
6ES7 421-1BL01-0AA0
32点输入 120VAC或DC
6ES7 421-1EL00-0AA0
16点输入 120/230VAC或DC
6ES7 421-1FH20-0AA0
数字量输出模板
16点输出 24VDC,2A
6ES7 422-1BH11-0AA0
32点输出 24VDC,0.5A
6ES7 422-1BL00-0AA0
16点输出 120/230V AC,2A
6ES7 422-1FH00-0AA0
模拟量输入模板
16路输入,非隔离,13 bits 电压和电流信号
6ES7 431-0HH00-0AB0
模拟量输出模板
8路输出,隔离,13bits,±10v,0-10v,1-5v;±20mA,0-0mA,4-20mA
6ES7 432-1HF00-0AB0
6、通讯模板
CP443-1TCP通讯处理器
6GK7 443-1EX11-0XE0
CP443-1高级以太网通讯处理器
6GK7 443-1EX40-0XE0
CP443-5 PROFIBUS通讯模板
6GK7 443-5DX03-0XE0
CP 444以太网通讯模块
6ES7 444-1MX00-0XE0
IM153-1? ET200M? 接口模块
6ES7 153-1AA03-0XB0
CP5611 profibus 用于有 PCI 插槽的编程器/工控机/便携式工控机
6GK1 561-1AA00
CP 1512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
6GK1 151-1AA00
CP 1612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
6GK1 161-1AA00
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
6ES7 460-0AA01-0AB0
IM461-0 接收接口板,带K-bus传送,最远距离3M
6ES7 461-0AA01-0AA0
IM460-1 发送接口板,不带K-bus传送,带5V电源,最远距离1.5M
6ES7 460-1BA01-0AB0
IM461-1 接收接口板,不带K-bus传送,带5V电源,最远距离1.5M
6ES7 461-1BA01-0AA0
8、软件：
Wincc server
Wincc client
STEP 7 Professional除由 STEP 7 识别的语言外，STEP 7 Professional 支持所有 IEC 语言， ? LAD ?? FBD 和 STL
Pcs7系统软件包，包括S7-SCL V5.1，DOCPRO V5.1，CFC V6.0 (2000)，SFC V6.0，IEA V6.0，WinCC V6.0 RC 64K，WinCC Advanced Process Control，SIMATIC NET BCE/WINDOWS 2000
www.ap5u.com
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