22春北理工集散控制系统期末试卷答案
一、 名词解释（10分）1、 集散控制系统 2、稳定度
二、 填空（25分）
1、集散控制系统中常对（ ）、（ ）、（ ）、（ ）、（ ）等设备进行冗余设计。
2、集散控制系统有一系列的优点和特点，主要表现在六个方面：（ ）、（ ）、（ ）、（ ）、（ ）、（ ）。
3、在工程师站上可以进行（ ）、（ ）、（ ）、（ ）等。
4、IEC61131-3的基本原则是工程设计者，可以自由的组合使用（ ）、（ ）、（ ）、（ ）、（ ）等五种控制语言编程，完成控制运算。
5、用于工业过程控制的基本AI设备有三类：（ ）、（ ）和（ ），他们都统称为AI 输入设备。
三、判断题（10分）
1、集散控制系统采用标准化、固定结构的设计思想进行设计。（ ）
答案：错误
2、集散控制系统的分散性不单是分散控制，还有地域分散、设备分散、功能分散和危险分散的含义。（ ）
正确
3、DCS的系统网络是连接系统中各现场控制站的桥梁，在现场控制站间实现有效的数据传输。（ ）
错误
4、一个主控制器性能是否优良，主要是看它在控制软件配合下，安全可靠的完成规定的任务。（ ）
正确
电路隔离的主要目的是通过隔离元器件把噪声干扰的路径切断，从而达到抑制噪声干扰的效果。（ ）
正确
四、简述题（40分）
1、 （15分）集散控制系统主要由哪些部分组成？请画出其体系结构图。各部分的主要功能是什么？
2、 （5分）详细叙述控制层软件主要完成的功能？
3、 （10分）监控系统主要完成哪些功能？报警监视内容包括哪些
4、 （10分）DCS方案设计包括哪些方面？
五、设计题（15分）：用梯形图方法设计三台电机启动、停止控制程序。具体要求为：正常工作情况下，两台电机工作，一台电机备用（三台电机的地位是相等的）；每台电机都可以采用本地或远程启停控制方式；当有急停信号时，所以电机都必须停止；当有两台电机启动时，第三台电机不能启动。
答案
1、 集散控制系统
计算机（Computer）、通信（Communication）、CRT显示和控制（Control）技术（简称4C技术）发展起来的产物。它采用危险分散、控制分散、而操作和管理集中的基本设计思想，以及分层、分级和合作自治的结构形式，适应现代的工业生产和管理要求。
2、 稳定度
稳定度分为短时间稳定度和长时间稳定度，短时间稳定度：在段时间内，对于同一个被测量值实施多次测量，测量值的波动范围与量程之比，以百分比表示。长时间稳定度：对于同一个被测量值，相隔较长时间用同一个测量装置进行测量，其引用误差漂移量与时间之比，单位为每年百万分之一。
二、 填空（25分）
1、集散控制系统中常对（电源）、（主控制器）、（重要I/O）、（系统网络）、（操作员站）等设备进行冗余设计。
2、集散控制系统有一系列的优点和特点，主要表现在六个方面：（分散性与集中性）、（自治性与协调性）、（灵活性和扩展性）、（先进性和继承性）、（可靠性和适应性）、（友好性和新颖性）。
3、在工程师站上可以进行（系统硬件组态）、（操作员站软件组态）、（现场控制站软件组态）、（系统维护）等。
4、IEC61131-3的基本原则是工程设计者，可以自由的组合使用（梯形图）、（功能块图）、（顺序功能图）、（指令表）、（结构化文本）等五种控制语言编程，完成控制运算。
5、用于工业过程控制的基本AI设备有三类：（热电阻）、（热电偶）和（变送器），他们都统称为AI 输入设备。
三、判断题（10分）
1、集散控制系统采用标准化、固定结构的设计思想进行设计。（X）
2、集散控制系统的分散性不单是分散控制，还有地域分散、设备分散、功能分散和危险分散的含义。（√）
3、DCS的系统网络是连接系统中各现场控制站的桥梁，在现场控制站间实现有效的数据传输。（X）
4、一个主控制器性能是否优良，主要是看它在控制软件配合下，安全可靠的完成规定的任务。（√）
5、电路隔离的主要目的是通过隔离元器件把噪声干扰的路径切断，从而达到抑制噪声干扰的效果。（√）
四、简述题（40分）
1、 （15分）集散控制系统主要由哪些部分构成？请画出其体系结构图。各部分的主要功能是什么？
集散控制系统主要由现场控制站、操作员站、工程师站、系统网络、控制网络（现场总线网络）、服务器。
操作员主要完成人机界面的功能，主要是操作、监视和管理各种生产设备；
工程师站主要是对DCS进行应用组态，包括系统硬件组态、操作员站软件组态、现场控制站软件组态、系统维护功能等；
现场控制站是DCS的核心，主要完成系统的控制功能，包括I/O数据的采集、数据预处理、数据组织管理、控制运算、及I/O数据的输出；现场控制站包括：主控制单元、输入输出设备、电源及转换设备、机柜等。
系统网络是连接系统各个站的桥梁，用于将操作员站、工程师站及系统服务器等操作层设备和控制层的主控制器连接起来；
控制网络也就是现场总线网络，主要用于将主控制与I/O设备连接起来，也用于将主控制器和智能仪表、PLC等设备连接；
服务器包括历史数据的历史站、共计控制运算的共计计算站、生产管理的管理站及网络管理服务器等；
体系结构图（略）
2、 （5分）详细叙述控制层软件主要完成的功能？
控制层软件其基本功能为I/O数据的采集、数据预处理、数据组织管理、控制运算及I/O数据的输出，另外，一般的集散控制系统控制层软件还要完成一些辅助功能，如控制器及重要I/O模块的冗余功能、网络通信功能、自诊断功能等。
控制层的功能由现场控制站中的控制器实现，在控制器中保存各种基本控制算法，如PID、微分、积分、加、减、乘、除等。
3、 （10分）监控系统主要完成哪些功能？报警监视内容包括哪些
监控系统运行于系统操作员站、工程师站或服务器中，它提供人机界面监视、远程控制操作、数据采集、信息存储和管理、及其他的应用功能。监控层软件一般包括人机操作界面、实时数据管理、历史数据管理、报警监视、日志管理、事故追忆及时间顺序记录等功能。
报警监视的内容包括工艺报警和DCS设备故障两类。工艺报警是指运行工艺参数或状态的报警，二DCS设备观是指DCS系统本身的硬件、软件和通信链路发生的故障。由于DCS设备故障期间可能导致相关的工艺参数采集、通信或操作受到影响，因此必须监视。
4、 （10分）DCS方案设计包括哪些方面？
在明确DCS基本任务后，可进行系统的方案设计，主要包括：
1） 硬件设计：包括……
2） 控制软件设计：包括……
3） 人机接口设计：包括……
五、设计题（15分）：用梯形图方法设计三台电机启动、停止控制程序。具体要求为：正常工作情况下，两台电机工作，一台电机备用（三台电机的地位是相等的）；每台电机都可以采用本地或远程启停控制方式；当有急停信号时，所以电机都必须停止；当有两台电机启动时，第三台电机不能启动。
设计说明：
1） 分析设计要求（相互之间的逻辑关系）
2） 设计变量
3） 设计梯形图
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