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集散控制系统复习总结资料
试题库
一、填空
1. 1975 年，世界上第一套集散控制系统由 美国霍尼韦尔 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 和 报告生成 。
3. OSI参考模型的七层分别是 物理层 、 链路层 、 网络层 、 传送层 、 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 645 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 和 通信网关 等部分组成。
6 .MACS现场控制站由 控制机笼 、 主控制器 、 电源模块 、 智能I/O模块 、 端子模块 、 通信网络 、 控制机柜 等部分组成。
7. 现场总线是一种 数字式 、 双向传输 、 多分支机构 和 计算机局域网络 的底层控制网络。
8. 典型的现场总线有 FF现场总线 、 Profibus现场总线 、 ControlNet现场总线 、 CAN现场总线 、 HART现场总线
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 和 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 和 生产过程 两大部分组成。
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 和 单片机控制 。
13. 集散控制系统是 计算机技术 、 显示技术 、 通信技术 和 、 控制技术 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 和 网状型 。
15. JX-300X集散控制系统控制站卡件有 主控制卡 、 数据转发卡 和 I/O卡 。
16. JX-300X DCS的基本组态软件是 Sckey ，实时监控软件是 Advantrol/Advantrol-Pro
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 、 和 数据采集与处理 、数据通信。
18. TPS集散控制系统的网络类型主要有工厂信息网络PIN、TPS过程控制网络TPN和万能控制网络。
19. TDC3000集散控制系统的万能控制网UCN上挂接着过程管理站PM、先进过程管理站APM、逻辑管理站LM等。
20. CS3000集散控制系统的FCS有 标准型、扩展型、紧凑型 三种
21. MACS通信网络主要分 系统网络SNET、监控网络MNET、企业管理网ENET 层次。
22. 计算机控制系统按其结构不同可分为 集中结构 和 分散结构 两大类。
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 三大部分组成。
24. 常用的通信介质主要有 双绞线 、 同轴电缆 和 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 。
27. JX-300X DCS的通信网络主要有SBUS总线、过程控制网SC netⅡ、信息管理网ETHERNET 三个层次。
28.TDC3000系统的三种通信网络主要是局部控制网LCN、万能控制网UCN、数据高速通道DHW。
29. TPS集散控制系统中，一个HPMM最多能安装 40块 IOP和 40块 后备IOP。
30. CS3000系统RIO标准型FCS中，一个FCU最多连 8 个节点，FIO标准型FCS中，一个FCU最多连 10 个节点。
31. MACS系统主要由网络、工程师站、操作员站、高级计算站、管理网网关、系统服务器、现场控制站、通信控制站等部分组成。
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；SCC级计算机则根据生产过程的工况和已定的数学模型，进行优化分析计算，产生最优化设定值，送给DDC级计算机执行。
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。
三、单项选择题
1. TDC3000系统进行NCF组态时，每个系统可以定义（ B ）个单元。(A)24(B)100 (C)36 (D)64
2.TDC3000系统进行NCF组态时，每个系统可以定义（B ）个区域(A)24  (B)10  (C)36  (D)64
3. TDC3000系统运行中，HM 如出现故障，可能会影响（ B ）。
(A) 控制功能运行  (B) 流程图操作    (C) 键盘按键操作  (D) 以上3种情况都有
4. TDC3000系统运行中，在HM 不可以进行如下操作（ C     ）。
(A) 格式化卡盘    (B) 流程图文件复制   (C) 删除系统文件  (D) 删除用户文件
5. TDC3000系统中，HPMM 主要完成以下功能（    A   ）。
(A) 控制处理和通讯   (B) 控制点运算    (C) 数据采集处理  (D) 逻辑控制
6. TDC3000系统中，每个HPM 可以有（A ）卡笼箱(A) 8个(B)6个(C)3个(D)没有数量限制
7. TDC3000系统中，当IOP卡件（如AI卡）的状态指示灯闪烁时，表示此卡件存在（ C ）。
(A) 通信故障  (B) 现场输入/输出参数超量程报警 (C) 软故障 (D) 硬件故障
8. TDC3000系统中，若有一组AO卡为冗余配置，当其中一个AO卡状态指示灯灭时，其对应FTA的输出应为（  B ）。(A) 输出为100，对应现场为20mA (B) 正常通信   (C) 输出为设定的安全值   (D) 输出为0，对应现场为4mA
9.TDC3000系统中，HLAI为高电平模拟量输入卡，不可以接收（     A     ）信号。
(A) 24VDC信号 (B) 4-20mA信号 (C) 1-5V信号   (D) 0-100mv信号
10. TDC3000系统中，若有一组DI卡为冗余配置，则其对应的FTA应为（ A ）。(A) 不冗余配置(B) 冗余配置(C)由工艺重要性确定是否冗余配置(D) 由控制工程师确定是否冗余配置
11. TDC3000/TPS系统中，每个LCN系统可以定义（D）个AREA区域(A)36 (B 100(C)20(D) 10
12.TDC3000/TPS系统中，操作员的操作权限是通过（    C   ）的划分来限制的。
(A) UNIT单元 (B) HPM硬件   (C) AREA区域  (D) 由工艺流程岗位
13. TDC3000/TPS系统中，每个AREA区域可以定义（B）个操作组(A) 390(B)400(C)450(D) 20
14. TDC3000/TPS系统中，操作员在操作组画面上不可以进行下列（   A    ）操作。
(A) 将过程点ACTIVE (B) 修改SP值   (C) 修改控制模式MODE (D) 查看趋势画面
15.TDC3000/TPS系统中，若节点US的状态描述信息为黄色POWER ON，则表示该US（B）(A) 不能正常工作(B)上电状态可以加载属性软件(C)提示该节点电源故障(D)正在加载属性软件
16. TDC3000/TPS系统中，系统状态画面显示设备信息为黄色描述时，表示该设备（ A   ）。
(A)有故障，但能工作(B)有故障，不能工作(C)硬件故障，不能工作(D)软件故障，不能工作
四、多项选择题（每题4个选项，其中有两个或两个以上是正确的，将正确的选项填入括
1.TDC3000/TPS系统中，以下可以冗余配置的节点是（AD ）。(A)NIM (B) GUS/US(C)HM (D) HPM
2.TDC3000/TPS系统中，HM可以保存过程事件（PROCESS EVENT）记录，过程事件包括以下（AD）事件记录。A)PV参数报警(B)IOP卡件软件故障信息(C)打印机维护信息(D) 操作员修改SP数值
3.TDC3000/TPS系统中，HPM由以下卡件组成（ABD）。(A)HPMM (B)IOP(C) TAP  (D) FTA  
4.TDC3000/TPS系统中，如IOP卡件能工作，则状态维护显示画面上此卡件指示应为（ AC   ）。
(A)黄色 (B)  红色 (C)  绿色 (D) 蓝色  
5.TDC3000/TPS系统中，以下可以冗余配置的IOP卡件为（AB）。(A)AI (B)DO (C)PI(D) LLMUX   
6. TDC3000/TPS系统中，区域数据库的内容包含（  ACD     ）。
(A)操作组的划分(B单元的划分定义和分配 (C)标准报表的定义(D) 流程图路径的定义   
7. TDC3000/TPS系统中，在操作组画面上，你可以看到以下内容（   ABC     ）。
(A)操作组中各点控制模式(B)点是否处于报警(C) 点是否处于ACTIVE状态(D) 点所在单元
8.TDC3000/TPS系统中，在控制台CONSOLE画面上，你可以看到以下内容（ ABD     ）。
(A)属于该控制台的所有US状态 (B)  打印机状态 (C) 单元报警状态 (D) US节点地址   
五、判断题
1.UCN网络上允许定义64个非冗余设备，节点地址为1-64。（ 错 ）
2.LCN网络节点设备中，只有HM历史模件具备存储历史数据的功能。（ 对 ）
3. HPM即是LCN网络节点设备，又是UCN网络节点设备，具有双重节点地址。（ 错 ）
4.在硬件设计时，HPM的IOP卡件全部可以设置为冗余配置。 （ 错 ）
5.IOP卡件LLMUX是低电平多路模拟输入卡，同一卡件上可以同时接收热电偶和热电阻的信号。 （ 对 ）6.区域报警综合画面中，包含了属于本区域输入输出点所在IOP卡件的硬件故障信息。（错） 7.在1号GUS操作站组态临时组，在换区操作后，临时组的组态信息不变。（ 错 ） 8.在1号GUS操作站查看GUS节点状态，可以选择按[CONS STATS]控制台状态键。（ 对 ）
六、问答题
1. 简述DCS的操作员站、工程师站、监控计算机站的主要功能？
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. 简述组态设计的基本步骤。
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。

3. 什么是PROFIBUS总线？PROFIBUS总线有什么特点？
PROFIBUS是一种国际性的开放式现场总线标准，是唯一的全集成H1（过程）和H2（工厂自动化）现场总线解决方案[12]，它不依赖于产品制造商，不同厂商生产的设备无须对其接口进行特别调整就可通信，因此它广泛应用于制造加工、楼宇和过程自动化等自动控制领域。
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。
4. DCS的层次结构一般分为几层，并说明每层的功能？
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. 简述现场控制站的基本功能。
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. 典型的现场总线有哪些？各有什么特点？（至少写3种）
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. 计算机控制系统与常规仪表控制系统的主要异同点是什么？
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. 概述DCS的产生过程，并分析其设计思想。
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. 什么是现场总线？与集散控制系统比较有哪些优点？
(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。
(4)用户具有高度的系统集成主动权 用户可以自由选择不同厂商所提供的设备来实现系统集成。突破了选择某一品牌产品的种种限制，不会为系统集成中不兼容的协议和接口而一筹莫展，使系统集成过程中的主动权完全掌握在用户手中。
(5)提高了系统的准确性与可靠性 现场总线设备的智能化、数字化，从根本上提高了仪表的测量与控制的准确度，减少了传送误差。同时，由于系统的结构简化，设备与连线减少，现场仪表内部功能加强，减少了信号的往返传输，提高了系统工作的可靠性。此外，由于设备标准化和功能模块化，因此还具有系统设计简单、构建灵活等优点。
现场总线控制系统具有信号传输全数字化、控制功能分散化、现场设备具有互操作性、通信网络全互连式、技术和标准全开放式等特点。

10.简述NCF组态的主要内容。
NCF即网络组态文件，Network Configuration File,主要内容包括：
1、单元名称；2、区域名称； 3、LCN网络节点地址和类型；4、操作台名称；
 5、系统宽域值；
 6、HM卷组态信息。  

11.简述TPS系统中半点和全点地区别。
全点包含了全部建点地内容，如点描述，报警功能和控制模式，操作员需要监视和控制的点都要建立为全点。
       半点和全点的区别有3点：1、不包含报警信息；2、没有控制模式；3、没有PV源选择。

12.请你列出5种TPS系统中常用的IOP卡件类型及名称。
HLAI   高电平模拟量输入卡
       LLAI   低电平模拟量输入卡      AO     模拟量输出卡
       DI    开关量输入卡        DO     开关量输出卡
       PI    脉冲量输入卡        LLMUX   多路低电平模拟量输入卡
       STI    智能变送器接口卡        SDI     串行设备接口卡
       SI    串行信号接口卡        DISOE   SOE开关量输入卡

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