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分布式控制理论—应对考试工科

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分布式控制理论—应对考试工科_第1页
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问题总结:1、 方案一:环型+星型方案二:星型+星型方案三:环型+环型(主干环型+支线星型)试总结方案一至三的优缺点及适应环境?2、 “分布式控制理论与技术”发展过程经历了哪几个阶段?每个阶段有何特点?答:四个阶段第一阶段:人工控制、手工操作、凭经验控制;第二阶段: 古典控制理论的产生,为单入/单出和单台设备控制 ;第三阶段:现代控制理论,串级、比值、均匀和前馈控制;第四阶段: 预测控制、自适应、模糊控制等多参数控制3、 元器件、PLG计算机的发展对“分布式控制理论与技术” 有何促进作用?答:电子管元件出现,为控制提供了初级手段, 古典控制理论的产生; 控制方式为单入/单出 和单台设备控制;晶体管的出现 ;由古典控制理论到现代控制理论;控制结构改为串级、比 值、均匀和前馈控制;随着这些元器件的出现和发展出现大规模集成电路 器件,电路和控制理论综合应用于实践,出现了传统控制系统, PLC的应用出现了后来的 DCS PC特别是大型IPC的应用出现了 FCS是控制从一条生产线, 一个工厂到整个厂区, 控制理论相应也采用 预测控制、自适应、模糊控制等多参数控制 ;智能变送、智能调节4、 模拟系统与数字系统有何区别?答 :模拟系统:其中调节器多为气动或电动模拟单元组合仪表。

算法由硬件来实现数字系统:用数字调节器代替模拟调节器特别是计算机应用于控制系统中(计算机控制系 统),会使得数字系统较模拟系统有以下优点:1.—机多用:*缓慢,可用由于计算机运算速度快,向被控对象变化一般都比较一台计算机控制多个回路,节省设备费用甲2. 控制算法灵活=如田风大林算法、最优控制等w3. 可靠性髙:由于计算机控制算法是用软件实现的,因此比用硬件 组威的模拟调节器具有更高的可靠性,且系统维护简单二4•可改变调节品质,提高产品的产量和质量匸5安全生产,改善工人劳动条件它5、 监测与监控的内涵是什么?各自用在什么情况?答:监测:是利用传感器对现场信号进行采集,然后再进行线性化、滤波、放大、整形等处 理,再送往计算机中进行存取、分类、打印、报警、显示等应用于开环控制系统中监控:在监测的基础上,再在控制器中添加一定的算法, 即将输出信号与给定信号比较后进行PID控制等,充分保证系统的稳、准、快特性,然后才将信号输送给执行器作用于被控对 象6、 常规仪表与计算机混合系统的结构特点?特点:采集后的信号进行的运算和处理由计算机软件来完成, 整个系统软件与硬件相结合比单纯的由模拟器件组成的模拟系统更稳定, 可靠性更高。

同时可调节品质,提高生产的产量和质量7、计算机控制系统是硬件控制还是软件控制?答:计算机控制系统由工业控制机和生产过程两大部分组成工业控制机硬件指计算机本身及外围设备 硬件包括计算机、 过程输入输出接口、 人机接口、 外部存储器等软件系统是能完成各种功能计算机程序的总和,通常包括系统软件跟应用软件计算机控制系统的结构框图如上8、计算机控制系统组态单回路控制的流程? 答:单回路系统的组态举例流量控制系统图sv住丈11 '^59、 DCS的发展有那几个结合?答:(1)与PLC技术相融合传统的DCS是由回路仪表控制系统发展而来,在回路调节与模拟量控制等方面具有一定优势(2) 与现场总线技术相结合依据IEC61158规范和现场总线基金会 FF(Fieldbus Foundation)的定义:现场总线是一种服 务于生产现场、能够在微机化测量控制设备之间实现双向串行多节点数字通信的网络系统3) 与智能控制技术相结合专家系统、模糊逻辑和人工神经网络技术等10、 现场总线的In ternet 体系有哪几层?每层作用是什么?答:華于现场总线的Intranet体系拖丁•现場肠艸的misit侔乐町分为:现蛭总线检蒲屋、现场忌线竝制辰场绘线曾莹层和空竺空圧具体功能如卜匚"了现场总线松刮屋渥用偲场烷城妙能摸块給构.完成灶测、A/D转换、敷字俺波、汗戴' 溫阻压■力 曲、阀炖补悽第麻・可遗斤绡态设计;瞥感转换器对餐统乜测仪表的I5V. 4 ^20tnA^ 号咲尺趣电偶*热电開恬号谨行数字转掩并编出刘智能怏表:用于传毬器、传功酸賈与现场 歳爛世制层相连.(2)1见场总践控制层通过控制软件丸成对过母的务神运冇鞋憩的实対监桃*报畲、趋的分析「井完成连锁控 «.埶净轻跟境叵関蹬闿、址Lr设电点祚用等.貝及生處传榆动壶数蛊呼、供产订划機呈 和各抻犹化蚯理°O>现埼尊线竹浬屋将现场恳线控制层的实时週崔t(崔賤戒到Web脈野器n(暑现场总纯倍剧世璀控制过科、烷息晋理.讷盐网稔热为一悴"鞋攜共亨・实现卜体优化;采用盯枚掾作• 聲厢基于ISO开放耒辣互联标偿的全戴字优通借莎系结海・ a11、 现场总线仅仅是一对线吗?为什么?答:不是,因为,现场总线是应用于生产现场, 在微机化测量设备之间实现双向串行多节点数字通信的系统,又称为开放式、数字式、多点通信的底层控制网络。

它还包含测量、通讯 和控制终端设备12、 请解释现场总线含义?答:现场总线是应用于生产现场, 在微机化测量设备之间实现双向串行多节点数字通信的系统,又称为开放式、数字式、多点通信的底层控制网络13、 请解释信息孤岛的含义?答:采用一对一连线,用电压或电流的模拟信号进行测量控制, 或采用自封闭式的集散系统,难以实现设备以及系统与外界之间的信息交换,致使自动化系统成为信息孤岛14、 计算机监控系统有何功能?答:计算机监控系统又称计算机监督系统( SCC实际是两级计算机控制系统,上一级为SCC,下一级为DDC对生产过程采集的数据经AI、DI送DDC的同时也送SCCSCC根据采集的数据, 经过计算后获得最佳设定值传送给DDC DDC对设定值和测量值进行比较,将比较后的结果经AO、DO送出, 对生产过程进行控制对计算机监督系统而言,要求SCC具有强大的数据处理能力, 存储容量大;DDC则需要实时性好,可靠性高,环境适应性好图15 计算机监巒眾统15、集散控制(DCS与现场总线控制各有什么特点?试画出两种系统的结构图答:DCS系统:DCS吉构图特点:(1)从上到下的树状拓扑大系统,其中通信( Communication )是关键。

2) 模拟信号,A/D — D/A、带微处理器的混合3) DCS是信息管理站、监控(工程师站)、控制站、现场级(现场测控站)的 4级结构4) 缺点,是成本高,各公司产品不能互换,不能互操作,大 DCS系统是各家不同的FCS系统:特点:(1)全数字化、智能、多功能取代模拟式单功能仪器、仪表、控制装置(2 )在总线上PID与仪器、仪表、控制装置都是平等的3)多变量、多节点、串行、数字通信系统取代单变量、单点、并行、模拟系统4 )是互联的、双向的、开放的取代单向的、封闭的5) 局域网,再可与 in ternet相通FCS系统结构图16、什么是单工通信?什么是双工通信?答:所谓单工通信,是指消息只能单方向传输的工作方式例如遥控、遥测,就是单工通信 方式单工通信信道是单向信道,发送端和接收端的身份是固定的,发送端只能发送信息, 不能接收信息;接收端只能接收信息,不能发送信息双工通信,包括全双工通信和半双工通信半双工:数据沿双向交替传送(同一时刻只能单项传送,并且应答公用一条信道 )数据倍道.A发送a ' B接受4应答信道心 ; 全双工:是指将两套半双工通信设备合二为一,有 4条独立信道数据应答17、什么是主站?什么是从站?答:笔记P16,主站:控制系统中能发送命令的叫主站,只能向操作站如 PLC发送参数和数据的叫从站。

18填空① 网络拓扑结构有总线型、星型、环型、树型_② 常用的通信方式有半双工、全双工③ 局域网常用信息交换方式报文交换、线路交换笔记 P2419、以太网协议时什么?与 TCP/IP协议怎么对接?答:传统以太网使用 CSMA/CD协议,而高速以太网则使用 IEEE802.3协议20用以太网交换机扩展局域网化成方框图?答:笔记P21万维兩 開奚器电子邮件略由器100 Mb/s至因轩网100 Mb/s100 Mh/s二系交換机集统器J10BASE-121、 用以太网交换机扩展局域网有哪几种连接几种方式? 答:有两种方式;树型和星型,如 20中即为星型22、 PROFIBUS专输技术有哪几种?分别说明;答:三种:PROFIBUS-DP用于分布式控制系统的高速数据传输, 采用优化的高速、廉价的通信连接, 适合于控制系统和设备级分散 I/O间的通信分布式外设)可取代(0~10mA 4~20mA 0~20mA 0~5VDC并行信号线)PROFIBUS-FMS:用于纺织、楼宇自动化、电气传动、 PLC传感器与执行器、低压电器设备等一般自动化控制可完成中等传输速度的循环和非循环通信任务, 为解决车间级(生产线)通信任务提供大量的通信服务。

PROFIBUS-PA用于过程自动化(如温度、压力、流量成分… ..),采用标准的本质安全传输技术可用于对安全性要求高的场合以及由总分布供电的站点23、 串并通信的区别是什么?答 :栩通启一牖料叭W帰劄诙过-榊晚!捕鯨姊解也JEIBI耿次弋卜勰时址并斤連攜一跚界贴M 廖遐箭雑継娴跚 般皓丽时斷㈱勤郦剜的井打W>仅歸1/HM1/Q豁却赫嫌(询鬧是井触常机 就歸CPU i 悻LU囘臨醴就并b■眦撤棘晞般酬,味懈牋娉財怡可柳规訓肺手辭脯徵备豁于廿制甌頤角牺酯的輔臥縱备財舫适汕胡■询鋼冰24、 FCS的传输技术在应用于过程自动化时要求数据和电源的传输在不同的电缆上进行吗?答:不是,过程自动化过程中只能使用 PROFIBUS-PA总线,该传输采用同步协议,实现无流连续传输,现场设备通过总线供电25、 多级分布式结构特点是什么? 一般一用于那些场合?答:基于IPC+PLCh现场总线的分布式控制系统特点:通过直接利用PLC的CPU上内置的现场总线接口或通过在 PLC背板总线上安装现场总线通讯接口模块来扩展出现场总线;挂接各种支持该现场总线的传感器、 执行器、驱动装置、智能仪表等,PLC负责完成协调功能和更高层次的控制算法26、 PROFIBUS使用什么存取协议?通过模型第几层实现?答:PROFIBUS

可使 IEC1158-2信号与 RS485/光纤信号相适配② PROFIBUS总线提供3种传输技术,其中DP/FMS的网络拓扑结构为树型而 PA的网络拓扑结构为总线型28、 基于PLC的分布式结构与基于IPC的分布式结构各有什么不同?答:从器件角度:基于 PLC的分布式结构是一种模块式的结构,根据需要灵活组态,进行光 电隔离,可靠性高而基于 IPC的分布式结构式插卡式结构,可靠性低,易死机从分布式总线角度:29、 用户所有的组态配置过程都是在组态环境中进行的30、 模糊控制算法和模糊 PID控制算法属于传统控制算法吗?◎ PID替制算法 PJD调声的实贯就提粗攜输入的憐姥值.按比倩、肌分、微分的函数关康*答:不是传统的控制算法如 I ■ ' - '!,■:-''::-所以传统的控制算法必须已知被控对象,且被控对象必须能建立精确的数学模型,常用于线性定常系统中PID控制器不能整定参数;并且,常规 PID控制器对于非线性、时变的系统和模型不 清楚的系统就不能很好的控制传统的控制算法均不能实现参数自整定而模糊控制算法:是通过计算机完成人们用自然语言所描述的控制活动, 主要是对复杂的和模型不清楚的系统都能进行简单而有效的控制, 所以其不需要知道对象的数学模型, 具有系统响应快,超调小,过渡过程时间短等优点,这是其区别于传统控制算法的特点。

模糊PID控制算法:是将传统PID控制算法与模糊控制算法相结合, 组成兼有着两者优点的模 糊PID(Fuzzy-PID)控制算法,可以实现参数自整定对非线性、 时变的系统和模型不清楚 的系统更好地满足系统对稳、准、快的设计要求附录:题目大全1、 方案一:环型+星型方案二:星型+星型方案三:环型+环型(主干环型+支线星型)试总结方案一至三的优缺点及适应环境?2、 “分布式控制理论与技术”发展过程经历了哪几个阶段?每个阶段有何特点?答:四个阶段3、 元器件、PLG计算机的发展对“分布式控制理论与技术” 有何促进作用?4、 模拟系统与数字系统有何区别?5、 监测与监控的内涵是什么?各自用在什么情况?象6、 常规仪表与计算机混合系统的结构特点?7、 计算机控制系统是硬件控制还是软件控制?8、 计算机控制系统组态单回路控制的流程?9、 DCS勺发展有那几个结合?10、 现场总线的In ternet体系有哪几层?每层作用是什么?11、 现场总线仅仅是一对线吗?为什么?12、 请解释现场总线含义?13、 请解释信息孤岛的含义?14、 计算机监控系统有何功能?15、 集散控制(DCS与现场总线控制各有什么特点?试画出两种系统的结构图。

16、 什么是单工通信?什么是双工通信?17、 什么是主站?什么是从站?18填空① 网络拓扑结构有总线型、星型、环型、树型② 常用的通信方式有半双工、全双工③ 局域网常用信息交换方式报文交换、线路交换19、以太网协议时什么?与 TCP/IP协议怎么对接20用以太网交换机扩展局域网化成方框图?21、 用以太网交换机扩展局域网有哪几种连接几种方式?22、 PROFIBU传输技术有哪几种?分别说明;23、 串并通信的区别是什么?24、 FCS勺传输技术在应用于过程自动化时要求数据和电源的传输在不同的电缆上进行吗?25、 多级分布式结构特点是什么?一般一用于那些场合?26、 PROFIBU使用什么存取协议?通过模型第几层实现?27、 填空:① 分段耦合器可以将PROFIBUS-P传输技术的总线段与PROFIBUS-D总线段相连接可使 IEC1158-2信号与RS485/光纤信号相适配② PROFIBUS总线提供3种传输技术,其中DP/FMS勺网络拓扑结构为树型而 PA的网络拓扑结构 为总线型28、 基于PLC的分布式结构与基于IPC的分布式结构各有什么不同?29、 用户所有的组态配置过程都是在组态环境中进行的。

30、 模糊控制算法和模糊 PID控制算法属于传统控制算法吗?。

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