集散控制系统与现场总线试题和答案总结

一、填空题（20分，每空1分）1、离散的PID的两种基本算法形式是_______________和___________。2、世界上第一台DCS系统是美国HONEYWELL公司推出的，型号为TDC2000。3、数据通信中的三种传输介质是双绞线，同轴电缆和光缆。4、HS2000系统有三层网络组成，它们是管理协调网络、系统网络和控制网络。5、DCS发展是以4C技术为基础，4C指计算机技术(computer)，通信技术(communication)，图形显示技术(CRT)和控制技术(control)。7、常用的通信网络协议有：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。8、HS2000系统是我国信息产业部六部所设计研发的的产品，它的两个主要优点是________低和汉字化。9、DCS中对通信网络的存取控制技术包括：轮询(Poll)，令牌传送和带有碰撞检测的载波监听多重访问(CSMA/CD）。10、影响信道极限传输能力的三个因素是频带宽度，信道比和信号调制方式。11、通信的目的是传输信息，而常见的四种信息是模拟数据的模拟信号传送、模拟数据的数字信号传送、数字数据的模拟信号传送和数字数据的数字信号传送。12、在PID连续算法的离散过程中，对微分采用向后差分法，对积分采用矩形法进行近似计算。13、计算机网络的定义是将地理位置不同，而且具有独立功能的多个计算机系统，经通信设备和线路连接，由功能完善的网络软件实现网络资源共享。二、简答题（25分，每题5分）1、解释名词：SCC，DDC，DCS，FCS，DCS，RAM，ROM答：SCC：SupervisoryComputerControl计算机监督控制DDC：DirectDigitalControl直接数字控制DCS：DistributedControlSystem集散控制系统CIMS：ComputerIntegratedManufacturedSystem计算机集成制造系统FCS：FieldbusControlSystem现场总线控制系统CIPS：ComputerIntegratedProcessSystem计算机集成过程系统2、TDC3000系统的三种通讯网络分别是什么？答：TDC3000系统从结构上看主要由三种通信网络组成，它们是局域控制网络LCN、通用控制网络UCN、高速数据公路HW，其特点是每种网络上都挂有不同功能的模件，实现控制系统的分散控制、集中管理。3、HS2000系统的辅助组件和主控组件的区别是什么？答：HS2000系统的I/O组件分为两种，一种为主控组件；另一种为辅助组件，二者唯一区别：主控组件内包括主控制器CPU模板，而辅助组件内只包括I/O功能模板，不包括主控制器CPU模板。4、写出几种常用的现场总线？答：基金会现场总线（FF）、控制局域网络（CAN）、局域操作网络（LonWorks）、过程现场总线（Profibus）和HART协议等。5、简述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。6、何谓DCS的“三站一线”结构。答：DCS的三站指：工程师站、操作员站、现场控制站；一线指：网络。DCS就是通过网络将工程师站、操作员站、现场控制站联系起来，实现控制功能分散、危险分散，参数显示和管理集中等复杂控制。7、DCS的网络存取控制技术有哪些？答：在DCS中，常用的存取访问控制技术有：轮询(Poll)、令牌传送(TokenPassing)、带有碰撞检测的载波监听多重访问(CSMA/CD:CarrierSenseMultipleAccesswithCollisionDetection)。8、计算机过程控制的基本类型有哪些？答：计算机控制工业生产过程一般有五种类型：操作指导控制系统；直接数字控制系统；监督控制系统；集散控制系统；现场总线控制系统。9、HS2000系统的三层网络分别是什么？答：HS2000系统由三层网络组成，即管理协调网络、系统网络、控制网络。10、对于连续操作和不连续操作的CL程序分别在通用站或通用工作站中的哪里执行和驻留。（见62页、64页）5试述Smith预估补偿控制系统的设计思想是什么？答：Smith预估补偿控制系统的设计思想：在控制系统设计时，为了提高系统的控制质量，应尽量减少处于闭合回路中的时滞，克服大时间滞后对控制系统的影响。三、模型与控制算法（30分）1、试推导计算机控制系统的PD、PI、PID控制器算法的位置形式。（10分）（1）模拟PD控制算法为])()([)(dttdeTtektuDp其中，pk----比例增益,DT----微分时间常数.在采样周期相当短暂时，用后向差分法近似代替微分项Tkekedttde)1()()(，其中T为采样周期，k为采样序号。PD位置式算法为：xDpukekekkekku))1()(()()(（2）模拟PI控制算法为])(1)([)(0tIpdtteTtektu其中，pk----比例增益,IT----积分时间常数.在采样周期相当短暂时，用矩形法近似代替积分项kitiTedtte00)()(，其中T为采样周期，k为采样序号。PI位置式算法为：xkiIpuiekkekku0)()()(2、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BRCE000000010110110001101101当接收端的码元序列为01100011B时的差错码元序列为BRCE0000111001100011011011013、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NS，频带宽度为kHzH3。无噪声信道上理论极限传输能力为vHR2log22log103223k6bit/s噪声信道上理论极限传输能力为)1(log2NSHR)101(log10323k38.10bit/s双绞线噪声信道实际传输能力为9600bit/s65H转换为二进制是：01100101B5、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。四、系统组态与设备选择（25分）下图是夹套容器工作液温度控制系统的流程图。1说明设备1和2，TIC100，TC101的名称和功能。（10分）2说明系统控制功能。（5分）3按下列条件编写CL程序段。（10分）（1）手动设定TC101的输出为100%，等待TIC100过程变量达到200℃（2）把TC101切换到自动方式，取设定值为300℃，等待TC101偏差DV=0.5%，恒温保持5分钟。---------21蒸汽1．设定TIC101方式=MAN；2．设定TIC101的输出=100%；3．等待温度测量值TIC100=200℉；4．设定TIC101方式=AUTO；5．设定TIC101的给定值=300℉；6．等待30分钟；7．设定TIC101方式=CASC；答：夹套容器顺序控制的CL语言程序为：SETTIC101。MODE=MANSETTIC101。OP=100%TIC100TC101BAH转换为二进制是：10111010BWAITTIC100。PV=200℉SETTIC101。MODE=AUTOSETTIC101。SP=300℉WAIT30minSETTIC101。MODE=CASCEND五、系统组态与设备选择已知加热炉部分流程图如图1所示。1说明图1中TC，FC，AR，RC的名称和功能。（10分）2说明图1流程图中各种控制功能。（10分）3．简述图2相对于图1有哪些方面的改进（10分）图2图1