专业： 年级： 学区： 姓名： 学号： 考试日期： 装 订 线 计算机控制技术 试卷B 题 号 一 二 三 四 五 总 分 评卷人 复核人 分数 一、填空题（每空2分，共10空，总共 20 分）。 1．常用的AD 转换方法有： 计数法 、 双积分法 ， 逐次逼近法 。 2. 常用的AD 转换的启动信号有 脉冲方式 和 电平方式 方式。 3. 8051单片机IO 接口编码方式为 统一编址 ，INTEL8088的IO 编码方式为 独立编址。 4. I/O 通道的干扰类型包括： 串模干扰 和 共模干扰 。 5. 大林算法的设计原则是 以大林算法为模型的数字控制器，使闭环系统的特性为时间滞后的一阶惯性环节，且滞后时间与被控对象的滞后时间相同 。 二、选择题（每小题 2 分，共10题，总共20 分）。 1.防止抖动是能否正确读取键值的必要环节，实现方法是（ A ）。 A ．可以用硬件电路或软件程序实现 B ．只能用滤波电路或双稳态电路实现 C ．只能用软件程序实现 D ．只能用延时程序实现 2. LCD 显示的关键技术是解决驱动问题，正确的作法是（ D ）。 A ．采用固定的交流电压驱动 B ．采用直流电压驱动 C ．采用交变电压驱动 D ．采用固定的交变电压驱动 3. 小功率直流电机控制控制系统中，正确的作法是（ B ） A ．改变定子上的通电极性，以便改变电机的转向 B ．改变转子上的通电极性，以便改变电机的转向 C ．在定子上通以交流电，电机可周期性变换转向 D ．在转子上通以交流电，电机可周期性变换转向 4.在实际应用中，PID 调节可根据实际情况调整结构，但不能（ D ）。 A ．采用增量型PID 调节 B ．采用带死区的PID 调节 C ．采用PI 调节 D ．采用I D 调节 5. 若用4位共阳极LED 和74LS04构成光报警系统，使最高位发光其余位不发光的报警模型是（ A ）。 A ．1000 B B ．0001B C ．1111B D ．0000B 6. 关于ADC0809中EOC 信号的描述，不正确的说法是（ D ）。 A. EOC 呈高电平，说明转换已经结束 B. EOC 呈高电平，可以向CPU 申请中断 C. EOC 呈高电平，表明数据输出锁存器已被选通 D. EOC 呈低电平，处于转换过程中 7. 采样/保持器的逻辑端接+5V ，输入端从2.3V 变至2.6V,输出端为（ A ）。 A ．从2.3V 变至2.6V B ．从2.3V 变至2.45V 并维持不变 C ．维持在2.3V D ．快速升至2.6V 并维持不变 8. 计算机监督系统（SCC ）中，SCC 计算机的作用是（ B ） A ．接收测量值和管理命令并提供给DDC 计算机 B ．按照一定的数学模型计算给定植并提供给DDC 计算机 C ．当DDC 计算机出现故障时，SCC 计算机也无法工作 D ．SCC 计算机与控制无关
浅谈火电厂自动控制系统的重要性 张振明 (神华准能氧化铝中试厂设备维修部,内蒙古薛家湾 010300) 摘 要:热控保护系统是火力发电厂的一个不可缺少的重要组成部分,它对提高机组主辅设备的可靠性和安全性具有十分重要的作用。在主、辅设备发生某些可能引发严重后果的故障时,及时采取相应的措施加以保护,从而软化故障,停机待修,避免发生重大的设备损坏和人身伤亡事故。对故障的防范,关键是如何尽早检测、发现故障,然后预防、软化、控制和排除故障,避免故障的进一步扩大,使热工保护工作的精密性趋于高度完善,从而为电厂热力设备的安全运行把好最后的一道关。 关键词:火电厂;热工控制;保护 中图分类号:T M762 文献标识码:A 文章编号:1006—7981(2012)23—0033—01 1 高度重视火电厂热工自动化控制系统的保护工作 随着DCS控制系统的成熟发展,热工自动化程度越来越高,但热工保护误动和拒动的情况还时有发生。如何防止DCS系统失灵和热工保护误动、拒动成为火力发电厂日益关注的焦点。由于热控设备覆盖着热力系统和热力设备的所有参数,各系统相互联系,相互制约,任何一个环节的故障都有可能通过热工保护系统发出跳机停炉信号,从而造成不必要的经济损失。因此,如何提高保护系统的可靠性是一项十分重要而又迫切的工作。在主辅设备正常运行时,保护系统因自身故障而引起动作,造成主辅设备停运,称为保护误动,并因此造成不必要的经济损失;在主辅设备发生故障时,保护系统也发生故障而不动作,称为保护拒动,同样会造成重大事故和不可避免的经济损失。 2 热控自动化保护系统常见故障及成因 因DCS软、硬件故障而引起的保护误动也时有发生。主要原因是信号处理卡、输出模块、设定值模块、网络通讯等故障引起。热控元件故障是因热工元件故障(包括温度、压力、液位、流量、阀门位置元件、电磁阀等)误发信号而造成的主机、辅机保护误动、拒动占的比例也比较大,有些电厂因热工元件故障引起热工保护误动、拒动甚至占到了一半。主要原因是元件老化和质量不可靠,单元件工作,无冗余设置和识别。电缆接线断路、断路、虚接引起的保护误动主要原因是电缆老化绝缘破坏、接线柱进水、空气潮湿腐蚀等。设备电源故障是因为随着热控系统自动化程度的提高,热工保护中加入了DCS系统一些过程控制站电源故障停机保护。因热控设备电源故障引起的热工保护误动、拒动的次数也有上升的趋势。主要原因是热控设备电源接插件接触不良、电源系统设计不可靠。因人为因素引起的保护误动大多是由于操作失误引起。设计、安装、调试存在缺陷。许多机组因热控设备系统设计、安装、调试存在质量缺陷导致机组热工保护误动或拒动。 3 应对热控保护故障应采取的主要措施 3.1 技术性操作要逐步科学化 加强技术培训,提高热控人员的技术水平和故障处理能力至关重要。其中过程控制站的电源和CPU冗余设计已普遍,对一些保护执行设备(如跳闸电磁阀)的动作电源也应该监控起来。对一些重要热工信号也应进行冗余设置,并且对来自同一取样的测点信号进行有效的监控和判断,重要测点的测量通道应布置在不同的卡件以分散危险,提高其可靠性。重要测点就地取样孔也应该尽量采用多点并相互独立的方法取样,以提高其可靠性,并方便故障处理。一个取样,多点并列的方法有待考虑改进。尽量采用技术成熟、可靠的热控元件。在合理投资的情况下,一定要选用品质、运行业绩较好的就地热控设备,保护逻辑组态进行优化。优化保护逻辑组态,对提高保护系统的可靠性、安全性,降低热控保护系统的误动、拒动率具有十分重要的意义。 3.2 管理、制度、环境要趋于规范化 工作人员对设计、施工、调试、检修质量要严格把关。严格执行定期维护制度。做好机组的大、小修设备检修管理,及时发现设备隐患,使设备处于良好的工作状态;做好日常维护和试验;停机时,对保护系统检修彻底检修、检查,并进行严格的保护试验;提高和改善热控就地设备的工作环境条件。就地设备工作环境普遍十分恶劣,提高和改善就地设备的工作环境条件,对提高整个系统的可靠性有着十分重要的作用。必须严格控制电子间的环境条件,要明确认识温度、湿度、灰尘及振动对热控电子设备有 33 2012年第23期 内蒙古石油化工
《计算机控制系统》课程第1~4章思考题 第一章概述 1．计算机控制系统与连续控制系统之间有何异同？ 2．简要说明过程控制计算机的硬件和软件组成及其各部分作用。 3．按实现的功能分，计算机控制系统可分成哪几种？ 4．分散控制系统DCS与现场总线控制系统FCS有何区别与联系？ 5．大型火电机组应用计算机控制的主要功能系统包括哪些？各自的主要功能是什么？6．火电厂计算机控制的发展趋势是什么？ 第二章过程通道 1．香农采样定理的内容是什么？采样频率的选取对控制系统有什么影响？ 2．试结合采样定理和实际采样过程的要求分析选定采样电路的采样电容的方法。 3．简述模拟量输入通道的组成和任务。 4．在模入通道中，什么是数字滤波？什么是模拟滤波？两者能互相取代吗？为什么？5．模拟量输入通道的采样周期与哪些因素有关？分别分析如果要提高采样因素因如何处理？ 6．如果要实现模拟量输入通道的同步采样有几种常用方案？分别作简要分析。 7．简述逐位逼近式A/D转换器的工作原理。 8．简述D/A转换器的工作原理。 9．简述数字量输入通道的组成及各部分功能。 10．开关量输入信号的采集有哪两种常用方法？分别适用于什么情况？ 11．开关量输入通道的时间分辨率指什么？有什么意义？ 12．常用的数字量输出驱动电路有哪些？就其中一种作简要说明。 13．什么是串模干扰？如何抑制串模干扰？ 14．什么是共模干扰？如何抑制共模干扰？ 15．简述系统供电与接地的抗干扰措施。 16．在计算机控制系统中，敷设信号线时应注意哪些问题？ 第三章计算机控制系统的软件基础 1．计算机控制系统的软件系统包括哪些部分？ 2．简介操作系统的组成和主要功能软件。 3．试绘图分析说明进程的基本状态及转换方式。 4．什么是进程的抢占式调度和非抢占式调度？对于最高优先级进程两种方法最多相差多长时间？如何理解进程的抢占式调度具有更好的实时响应特性？ 5．试分析说明下图中iRAX86操作系统状态迁移图中各状态迁移的含义。
火电厂DCS控制系统维护探讨 发表时间：2019-07-16T15:41:34.073Z 来源：《电力设备》2019年第6期作者：郑怡慧 [导读] 摘要：伴随着社会的发展以及科技的进步，DCS控制系统不断升级完善，系统的可靠性、经济性、安全性均在持续的提升。 (山西漳泽电力侯马热电分公司山西 043008) 摘要：伴随着社会的发展以及科技的进步，DCS控制系统不断升级完善，系统的可靠性、经济性、安全性均在持续的提升。但是，DCS控制系统仍然存在一定的缺陷，仍然无法将故障彻底阻绝，这也一定程度影响着机组及相关工作人员的人生安全。同时，在火电厂DCS控制系统运行过程中，普遍因为缺乏故障的应急处理经验，在发生故障之后，大多数检修人员都凭借着自身的经验以及系统的操作经验来进行处理，导致故障不断扩大、升级。对此，研究火电厂DCS控制系统故障的应急处理和预防有着显著意义。 关键词：火电厂；DCS；控制系统 一 DCS电源 1.因UPS或保安电源故障后电源自动装置切换时间较长,导致DCS或ETS瞬间失电造成停机的事故时有发生,分散控制系统宜采用双路UPS 冗余方式供电,进线分别接在不同供电母线上。例如某电厂因UPS电源温度高报警,保安电源作为备用电源不能及时(ms级)由备用转为工作电源,使FSSS火检柜两路电源同时丧失,全炉膛无火MFT。 2.配置独立的UPS不与其它设备共用,一旦因其它设备原因导致UPS故障势必危及DCS的安全。 3.UPS旁路电源当受到外界干扰时,输出电压波动大。将UPS负载控制在30%～60%额定输出功率范围内是最佳工作方式,避免因负载突然加上或突然减载时,UPS电源的电压输出波动大,而使UPS电源无法正常工作。如某厂一机炉曾发生因UPS旁路电源输出电压波动大,造成其下属所接的重要系统无法正常工作,而引发机组跳闸的事故。 二 DCS的软硬件 1.在选择DCS控制系统时要优先考虑有在类似机组上良好运行业绩的控制系统,这样的成套控制系统通过了工厂试验和实际投运,其可靠性得到了时间的检验。同时要尽可能多地了解不同DCS在其他电厂的使用情况,尤其是主要出现的重大问题,以便在招标中进行比对和取舍。 2.控制系统的硬件一定要具有高可靠性,在电子元器件上的生产工艺各环节上采用了成熟技术,电子模件最好能热拔插。控制器的运算和存储能力要足够,IO卡件具有很强的抗干扰能力。 3.控制系统从结构上要充分地采用了冗余技术。对于控制系统的控制器、网络通讯等必须冗余,且各冗余设备之间必须能实现无扰切换。采用冗余结构不仅能避免控制系统的局部故障扩大事故,保证机组安全稳定运行,同时也保证设备故障的在线排除,从而消除事故隐患。 4.控制系统软件的可维护性要好。尤其是以下几个方面:程序及软件的稳定性好,不会出现系统或单个控制器死机等问题;系统自诊断性好:控制器及IO信号有出错报警;人机交换友好:可以在线修改程序及下装;备品备件有可靠保证:在15年内采购容易且周期短,价格低;功能是否强大。控制系统的软件的可读性好,其组态功能块的种类是否能轻易实现DCS控制系统的各种工艺功能的需要。 另外,在DCS控制系统选型时,还要充分考虑到以下各个方面:为了确保控制系统的安全可靠性,控制器对数不能太低,以便于控制功能分配的合理分配;IO模块的数量要合理,以便在分配IO通道时既可以避免重要信号的过度集中,以确保各IO模件的余量合理等。 三 DCS网络 1.机组运行时在线调试实时通讯,因配置冲突导致网络故障。 2.为同其他系统通讯,在实时数据网上增加接口或更改网络结构,导致网络异常。 3.日常使用过程中,因经常对DPU修改或增加功能,导致DPU负荷率过高,影响网络正常工作。 4.制定完善的DCS系统操作制度,使用USB口的操作规定,以免外界的侵入控制系统。 5.热工专业平时要加强DCS系统的网络维护。如利用停机时间逐个复位DCS系统的DPU和MMI(操作员站),一般要求每隔半年要复位一次DPU和MMI,以消除计算机长期运行的累计误差;MMI站主机放置的地方,应定期检查工作环境和通风状况,避免通风散热不良导致的硬件故障或硬件加速老化;对于DCS系统和其他系统(比如MIS、SIS等)的接口,应该在其他系统侧的网关站上,加装病毒防火墙,并及时更新病毒库。同时及时更新操作系统的补丁,从而提高系统的安全性;定期检查系统风扇是否工作正常,以确保系统能长期可靠地运行;定期对DCS主系统及与主系统连接的所有相关系统(包括专用装置)的通信负荷率进行在线测试,确认在机组出现异常工况、高负荷运行、当DPU或通信总线产生冗余切换的同时出现负荷扰动时,网络负荷率控制在行业规定范围内。 四 DCS失灵后的后备操作 在《防止电力生严重大事故的二十五项重点要求》中规定了“操作员站及少数重要操作按钮的配置应能满足机组各种工况下的操作要求,特别是紧急故障处理的要求。紧急停机停炉按钮配置,应采用与DCS分开的单独操作回路”的要求,但目前仍有部分机组的手动停炉停机按钮没有直接接入跳闸驱动回路中,而是直接进入FSSS或ETS装置的输入卡件通道,参加逻辑运算后,再通过输出回路送至跳闸驱动回路。这样,在FSSS或ETS故障后,运行人员无法在集控室进行手动紧急停炉。关于MFT动作回路的设计目前有带电跳和失电跳两种方案。带电跳采用常开接点进行控制,采用常开接点进行控制的方案虽减少了误动的可能性,但增加了拒动的可能性,如DCS失电后MFT不能正常动作。失电跳采用常闭接点进行控制,即在DCS失电后,MFT仍能动作,比较来看,这种方案对机组是最安全的,减少了拒动的可能性,但却增加了误动的可能性。为了提高动作的可靠性和保证机组的安全性,部分机组采用了另一种方案,即在DCS正常的情况下,可通过DCS逻辑正常触发MFT继电器的常开接点来动作设备。同时为了保证DCS失电后MFT的正确动作,再引入一路220VDC直流电源,在DCS失电后,采用手动按钮直接动作直流继电器,去跳有关设备。但是这里仍然有一个设计观念问题,当DCS电源真正消失时,包括重要保护在内也不起作用了,此时机组处于不安全状态。按照《火力发电厂设计技术规程》(DL 5000-2000)中的要求,应设计炉膛安全监控系统失电后的紧急停炉保护。另外基于某电厂曾发生过DCS瘫痪机组停机后,因电气原因两台交流润滑油泵失电,由于润滑油压低联启直流油泵的联锁未做电气硬逻辑联锁,故直流油泵未自动联启,同时没有及时手动启动直流油泵,导致汽机化瓦事故的发生。因此系统设计上必须充分考虑安全原则,涉及机组安全停机和失电情况下的安全联锁功能,除在控制器逻辑内实现外,还应在就地硬逻辑中设计并实现。 五 DCS施工的可靠性 1.施工中要注意盘柜与地的可靠绝缘和盘柜母线的可靠接地,同时对孔洞等必须做防火处理,盘柜等要有防振动措施。 2.敷设电缆时尤其要注意强电弱电分开,屏蔽线的可靠接地和抗干扰,如果混淆,可能造成DCS板卡的烧毁。在布线过程中一定要按照设计
第一章计算机控制系统的特点及其应用领域。 1.计算机控制系统的控制过程是怎样的? 计算机控制系统的控制过程可归纳为以下三个步骤： (1)实时数据采集：对被控量的瞬时值进行检测，并输入给计算机。 (2)实时决策：对采集到的表征被控参数的状态量进行分析，并按已定的控制规律，决定下一步的控制过程。 (3)实时控制：根据决策，适时地对执行机构发出控制信号，完成控制任务。 2.实时、在线方式和离线方式的含义是什么？ (1)实时：所谓“实时”，是指信号的输入、计算和输出都是在一定时间范围内完成的，即计算机对输入信息以足够快的速度进行处理，并在一定的时间内作出反应并进行控制，超出了这个时间就会失去控制时机，控制也就失去了意义。 (2)“在线”方式：在计算机控制系统中，如果生产过程设备直接与计算机连接，生产过程直接受计算机的控制，就叫做“联机”方式或“在线”方式。 (3)“离线”方式：若生产过程设备不直接与计算机相连接，其工作不直接受计算机的控制，而是通过中间记录介质，靠人进行联系并作相应操作的方式，则叫做“脱机”方式或“离线”方式。 3.微型计算机控制系统的硬件由哪几部分组成？各部分的作用是什么？ 由四部分组成。 图1.1微机控制系统组成框图 (1)主机：这是微型计算机控制系统的核心，通过接口它可以向系统的各个部分发出各种命令，同时对被控对象的被控参数进行实时检测及处理。主机的主要功能是控制整个生产过程，按控制规律进行各种控制运算(如调节规律运算、最优化计算等)和操作，根据运算结果作出控制决策；对生产过程进行监督，使之处于最优工作状态；对事故进行预测和报警；编制生产技术报告，打印制表等等。 (2)输入输出通道：这是微机和生产对象之间进行信息交换的桥梁和纽带。过程输入通道把生产对象的被控参数转换成微机可以接收的数字代码。过程输出通道把微机输出的控制命令和数据，转换成可以对生产对象进行控制的信号。过程输入输出通道包括模拟量输入输出通道和数字量输入输出通道。 (3)外部设备：这是实现微机和外界进行信息交换的设备，简称外设，包括人机联系设备(操作台)、输入输出设备(磁盘驱动器、键盘、打印机、显示终端等)和外存贮器(磁盘)。其中操作台应具备显示功能，即根据操作人员的要求，能立即显示所要求的内容；还应有按钮，完成系统的启、停等功能；操作台还要保证即使操作错误也不会造成恶劣后果，
一、]t b 填空题 1.工业控制机是指按生产过程控制的特点和要求而设计的计算机，它包括硬件和软件两个组成部分。 2.计算机控制系统中常用的控制器有可编程序控制器、工控机、单片机、DSP、智能调节器等。 3.在计算机控制系统中，被测信号有单端对地输入和双端不对地输入两种输入方式。 4.ADC0809是一种带有8通道模拟开关的8位逐次逼近式A/D转换器。 5.模拟量输入通道的任务是把从系统中检测到的模拟信号，变成二进制数字信号，经接口送往计算机。 6.信号接地方式应采用一点接地方式，而不采用多点接地方式。 7.按极点配置设计的控制器通常有两部分组成，一部分是状态观测器，另一部分是控制规律。 8.模块化程序设计一般包括自顶向下和自底向上两种设计方法。 9.线性表、数组、堆栈和队列的共同特点是要求连续的存储单元来顺序存放数据元素。 10.计算机控制系统的输入变送器和输出执行机构的信号统一为0~10mA DC或4~20mA DC。 二、名词解释 1.采样过程按一定的时间间隔T，把时间上连续和幅值上也连续的模拟信号，变成在时刻0、T、2T、…kT的一连串脉冲输出信号的过程 2.地线”是信号电流流回信号源的地阻抗路径 3.数字程序控制就是计算机根据输入的指令和数据，控制生产机械(如各种加工机床)按规定的工作顺序、运动轨迹、运动距离和运动速度等规律自动地完成工作的自动控制 4.数据是描述客观事物的数、字符，以及所有能输入到计算机中并被计算机程序处理的符号的集合 5.积分饱和如果执行机构已到极限位置，仍然不能消除偏差时，由于积分作用，尽管计算PID差分方程式所得的运算结果继续增大或减小，但执行机构已无相应的动作 三、选择题（合计15分，每题3分） 1.下列不属于数字控制方式的是（C ） A、点位控制 B、直线控制 C、网格控制 D、轮廓控制 2.8位的A/D转换器分辨率为（ C ） A、0.01587 B、0.007874 C、0.003922 D、0.0009775 3.专家控制系统大致可以分为（D ） ①专家自整定控制②专家自适应控制③专家监督控制④混合型专家控制⑤仿人智能控制 A、①②③⑤ B、②④⑤ C、②③④⑤ D、①③④⑤ 4.一个8位的A/D转换器(量化精度0.1%)，孔径时间3.18μm，如果要求转换误差在转换精度内，则允许转换的正弦波模拟信号的最大频率为（B ） A、5Hz B、50Hz C、100Hz D、500Hz 5.某热处理炉温度变化范围为0~1350℃，经温度变送器变换为1~5V的电压送至ADC0809，ADC0809的输入范围为0~5V，当t=KT时，ADC0809的转换结果为6A，此时炉温为（C ） A、588.98℃ B、288.98℃ C、361.23℃ D、698.73℃ 四、简答题（合计20分，每题5分） 1.什么是干扰，干扰来源，抗干扰措施。 答：就是有用信号以外的噪声或造成计算机设备不能正常工作的破坏因素。外部干扰和内部干扰。硬件措施，软件措施，软硬结合的措施 2.逐点比较法插补原理。 答：所谓逐点比较法插补，就是刀具或绘图笔每走一步都要和给定轨迹上的坐标值进行比较，看这
自动控制理论在火电厂热工自动化中的应用 摘要：随着计算机技术的不断发展，自动控制理论日趋成熟，自动化机械设备已广泛应用于人们日常生活的方方面面，尤其是在火电厂中的运用，对我国电力事业的现代化发展，做出了巨大的贡献。本文介绍了我国火电厂现阶段热工自动化应用现状，以及自动化控制理论在火电厂应用技术的最新进展，提出了今后自动控制理论在该领域的发展趋势，以期与同行交流。 关键词：自动控制火电厂热工自动化应用 近年来，我国在自动控制技术领域的研究取得了长足的进展，其研究成果不断被应用在生活生产的各个方面。火电厂热工自动化作为一种自动控制技术，其融合了热能工程技术、计算机信息技术以及智能仪表仪器等相关技术，可实现对火电厂生产过程的各类参数进行实时监控。这一技术的运用，将有助于提高该行业的生产效率，提高企业利润，有效降低人力物力成本，实现火电企业的现代化革新与可持续发展。 一、火电厂热工自动化发展现状 自动控制通常是指在企业生产过程中，采用自动化仪器设备代替部分甚至是全部人工操作，并依靠这些仪器设备进行自动生产，达到甚至超过人工操作的目的。自动控制理论早在上世纪前期就已经被提出，经过几十年的发展，其主要分为经典控制理论、现代控制理论和智能控制理论三个不同阶段。其中经典控制理论主要以传递函数理论为基础，通过建立系统的数学模型，研究系统运行的状态和规律，从而实现自动控制。而现代控制理论中，线性控制和优化估值是其理论基础，从而使得火电厂在发电过程中实现对过程的自控。智能控制综合了前两者的优势，主要以数值计算。逻辑运算为理论基础，实现对复杂系统的精确控制。 在我国火电企业中，自动化控制理论主要运用于热工自动化中，如图1所示。
计算机控制系统的硬件构成 1.主机 由中央处理器、时钟电路、内存等构成的计算机主机是组成计算机控制系统的核心部件。它通过接口电路对被控对象进行巡回检测并向系统发出各种控制指令，通过操作台、通用外部设备接收各种指令与参数并输出操作人员所需的信息，通过数据通信网络与其他主机相互交换信息与命令，使控制系统有条不紊地完成数据采集与处理、逻辑判断、控制量计算、超限报警、故障诊断等任务。 2.通用外部设备 通用外部设备包括打印机、记录仪、显示器、软盘、硬盘等，主要完成数据与状态的打印、记录、显示与储存等功能。 3.I/O 接口与通道 I/O 接口包括并行接口与串行接口。I/O 通道包括模拟量、数字量以及开关量通道，其中模拟量通道含有A-D、D-A 转换电路。I/O 接口和通道是计算机主机与被控对象系统之间连接的桥梁。 4.操作台 操作台是人机对话的联系纽带。操作人员通过操作台可向计算机输入或修改控制参数，发出各种操作指令，也可观察被控对象的状态。
5.数据通信网络 现代计算机控制系统通常包含数据通信网络，如含有RS-232、RS-485 等常规通信接口，CANBUS、PROFIBUS 等现场总线和工业以太网。 6.检测装置 为了对生产过程进行控制，必须先对各种参数（如温度、压力、液位等）进行检测。传感器的主要功能是将被检测的非电量参数转换成电量信号，如热电偶可以把温度转换成电压信号、压力传感器可以把压力转换成电信号等。变送器的作用是将传感器得到的电信号转换成统一的标准信号（0～5V 或4～20mA）。 7.执行机构 执行机构是一种能提供直线或旋转运动的驱动装置。它有电动、气动、液压传动等几种类型。例如，在水位控制系统中，阀门就是一种执行机构，通过控制阀门就能控制进入容器的水的流量。
山东科技大学2010-2011学年第二学期《计算机控制技术》考试试卷 一、简答题（每题4分，共40分） 1、简述计算机控制的典型形式有几种。 2、简述接口和过程通道的定义。 3、绘制计算机控制系统框图。 4、简要说明PID控制器的P、I、D作用。 5、简述数字滤波方法的种类。 6、简要回答DDC的含义。 7、简单说明模数转换和数模转换的物理意义。 8、简要说明采样定理的物理意义。 9、简要介绍采样保持器的作用，举一个例子。 10、采样周期的选定应注意什么问题？ 二、计算题（每题10分，共10分） 利用后向差分法和双线性变换法将下式进行离散化。并写出差分方程和绘制程序流程图。 三、计算题（每题20分，共20分） 将离散化，求取位置算法和增量算法表达式，并绘制实时性较高的程序编写流程图。 四、计算题（每题10分，共10分） 若加工第一象限OA，起点O（0，0），终点A（11,7）。要求： （1）按逐点比较法插补进行列表计算； （2）做出走步轨迹图，并标明进给方向和参数。 五、设计题 假设ADC0809的端口地址经编译器译码得到为FOH，画出8051与ADC0809的连接器，并写出从IN7路采集信号的程序。 六、计算题（每题10分，共10分） 已知模拟调节器的传递函数，采用数字PID算式实现，试分别写出相应的连续位置型PID和增量型PID算式及其各自的离散化方程。设采用周期T=0.2s。
详细答案 一、 1、计算机控制系统的典型形式: (1)操作指导控制系统。优点：结构简单，控制灵活和安全，缺点是由人工操作，速度受到限制，不能控 制多个对象。 （2）直接数字控制系统（DDC），实时性好，可靠性高和适应性强。 （3）监督控制系统（SSC），是生产过程始终处于最优工况。 （4）分型控制系统（DCS），分散控制，集中操作，分级管理。 （5）现场总线控制系统（FCS），降低成本，提高可靠性，可实现真正的开放式互连系统结构 2、接口定义：接口是连接通道与计算机的中间设备，经接口联系，通道便于接受微机的控制，使用它可 达到由微机从多个通道中选择特定通道的目的。 过程通道：过程通道是主机与工业生产过程之间信号的传递和转换的连接通道。 4、比例控制作用：对当前时刻的偏差信号e(t)进行放大或衰减，控制作用的强弱取决于比例 系数；特点：它能迅速反应误差，从而减小误差，加快响应速度。 缺点：不能消除静态误差，过大甚至造成系统不稳定。 积分控制作用：通过对误差累积的作用影响控制量，并通过系统的负反馈作用减小偏差； 特点：与e(t)存在全部时段有关，只要有足够的时间,积分控制将能够消除稳态误差。 缺点：不能及时地克服扰动的影响 微分控制作用：反应e(t) 变化的速度，在偏差刚刚出现时产生很大的控制作用，具有超前控制作用； 作用：有助于减小超调和调整时间，改善系统的动态品质; 缺点：不能消除系统的稳态误差。 5、数字滤波方法的种类： 1、限幅滤波法（又称程序判断滤波法） 优点：能有效克服因偶然因素引起的脉冲干扰 缺点：无法抑制那种周期性的干扰平滑度差 2、中位值滤波法 优点：能有效克服因偶然因素引起的波动干扰；对温度、液位的变化缓慢的被测参数有良好的滤波效果缺点：对流量、速度等快速变化的参数不宜 3、算术平均滤波法 优点：适用于对一般具有随机干扰的信号进行滤波。这样信号的特点是有一个平均值，信号在某一数值范围附近上下波动 缺点：对于测量速度较慢或要求数据计算速度较快的实时控制不适用，比较浪费RAM 4、递推平均滤波法（又称滑动平均滤波法） 优点：对周期性干扰有良好的抑制作用，平滑度高，适用于高频振荡的系统 缺点：灵敏度低，对偶然出现的脉冲性干扰的抑制作用较差，不易消除由于脉冲干扰所引起的采样值偏差，不适用于脉冲干扰比较严重的场合，比较浪费RAM 5、中位值平均滤波法（又称防脉冲干扰平均滤波法） 优点：融合了两种滤波法的优点，对于偶然出现的脉冲性干扰，可消除由于脉冲干扰所引起的采样值偏差缺点：测量速度较慢，和算术平均滤波法一样，比较浪费RAM 6、限幅平均滤波法 优点：融合了两种滤波法的优点，对于偶然出现的脉冲性干扰，可消除由于脉冲干扰所引起的采样值偏差
大型火电厂锅炉-汽轮机组协调控制系统的分析 上海发电设备成套设计研究所杨景祺 目前我国火电站领域的技术具有快速的发展，单元机组的容量已从300MW 发展到600MW，外高桥电厂单元机组容量已达到900MW。DCS系统在火电站的成功应用，大大提高了电站控制领域的自动化投入水平。本文主要对大型火电机组的两种主要炉型—汽包炉和直流炉机组的协调控制系统的设计机理进行概要性的说明。 1.协调控制系统的功能和主要含义 协调控制系统是我国在80年代引进的火电站控制理念，主要设计思想是将锅炉和汽机作为一个整体，完成对机组负荷、锅炉主汽压力的控制，达到锅炉风、水、煤的协调动作。对于协调控制系统而言包含三层含义：机组与电网需求的协调、锅炉汽轮机协调以及锅炉风、水、煤子系统的协调。 1.1.机组与电网需求的协调 机组与电网需求的协调主要是机组最快的响应电网负荷的要求，包括了电网AGC控制和电网一次调频控制两个方面。目前华东电网已实现了电网调度对电厂机组的负荷调度和一次调频控制。 1.2.锅炉汽轮机的协调 锅炉汽轮机的协调被认为是机组的协调，主要是协调控制锅炉与汽轮机，提高机组对电网负荷调度的响应性和机组运行的稳定性。从协调控制系统而言，对汽包锅炉和直流锅炉都具有相同的控制概念，但由于两种炉型在汽水循环上有很大的差别，导致控制系统具有很大的差别。 1.3.锅炉协调 锅炉协调主要考虑锅炉风、水、煤之间的协调。 2.汽包锅炉机组的协调控制系统 汽轮机、锅炉协调控制系统概念的引出，主要在于汽轮机和锅炉对于机组的负荷与压力具有完全不同的控制特性，汽轮机以控制调门开度实现对压力、负荷的调节，具有很快的调节特性，而锅炉利用燃料的燃烧产生的热量使给水流量变为蒸汽，其控制燃料的过程取决于磨煤机、给煤机、风机
目次 前言 1范围 2规范性引用文件 3术语和定义 4计算机控制系统 4.1基本检修项目及质量要求 4.2试验项目与技术标准 4.3计算机控制系统运行维护 5检测仪表及装置 5.1基本检修与校准 5.2通用检测仪表检修与校准 5.3温度检测仪表检修与校准 5.4压力测量仪表检修与校准 5.5液位测量仪表检修与校准 5.6流量测量仪表检修与校准 5.7分析仪表检修与校准 5.8机械量仪表检修与校准 5.9特殊仪表及装置检修与校准 5.10称重仪表检修与校准 6过程控制仪表及设备 6.1控制器单元检修与校准 6.2计算单元检修与校准 6.3操作和执行单元检修与校准 7共用系统、电气线路与测量管路 7.1共用系统检修与试验 7.2取源部件检修 7.3机柜、电气线路、测量管路检修与试验 8数据采集系统 8.1基本检修项目与质量要求 8.2校准项目与技术标准 8.3运行维护 9模拟量控制系统 9.1基本检修项目及要求 9.2给水控制系统 9.3汽温控制系统 9.4燃烧控制系统 9.5辅助设备控制系统 9.6机炉协调控制系统 10炉膛安全监控系统 10.1基本检修项目与质量要求 10.2系统试验项目与要求 10.3检修验收与运行维护 11热工信号与热工保护系统 11.1系统检查、测试及一般要求 11.2系统试验项目与要求 11.3运行维护 12顺序控制系统 12.1基本检修项目及要求 12.2热力系统试验项目与要求 12.3发电机变压器组和厂用电系统试验项目与要求
12.4运行维护 13汽机数字电液控制系统 13.1基本检修项目与质量要求 13.2系统投运前的试验项目及质量要求 13.3系统各功能投运过程及质量要求 13.4系统的动态特性试验与质量指标 13.5DEH系统运行维护 14汽动给水泵控制系统 14.1基本检修项目与质量要求 14.2系统投运前的试验项目及质量要求 14.3系统功能投运过程试验与质量要求 14.4系统动态特性试验与质量指标 14.5汽动给水泵控制系统运行维护 15高低压旁路控制系统 15.1基本检修项目和质量要求 15.2试验项目与技术要求 15.3系统运行维护 16热工技术管理 16.1热工自动化系统检修运行管理 16.2计算机控制系统软件、硬件管理 16.3技术规程、制度与技术档案管理 16.4热工指标考核、统计指标 16.5备品备件的保存与管理 附录A（规范性附录）热工设备检修项目管理 附录B（规范性附录）考核项目、误差定义与计算、名词解释附录C（资料性附录）抗共模差模干扰能力测试 附录D（资料性附录）热工技术管理表格
循环流化床锅炉是被国际公认的高效、低污染的清洁燃烧技术，是国家重点鼓励和发展的环保节能项目。该锅炉具有燃烧效率高，负荷调节范围大，无需加装脱硫、脱硝装置即可实现90%脱硫率，满足环保要求，以经济的方式解决大气污染问题，而且煤种适应性广，排出的灰渣活性好，容易实现综合利用。 目前国内300MW等级循环流化床锅炉消化引进阿尔斯通技术，和常规煤粉锅炉相比主要在燃烧系统方面存在差异其具有如下特点： ?通常锅炉四角分别布置4个返料器和4个外置流化床，外置床中布置了中温过热器，低 温过热器和高温再热器等锅炉受热面。 ?锅炉左右两侧配有风道燃烧器，每侧风道燃烧器含有两支油枪，床上左右两侧各配有 4支床上油枪。 ?风烟系统中一次风作为主要流化风，二次风分上中下分级送风助燃，多路流化风对返 料器、外置床等受热室起到流化作用。 ?风烟系统中灰循环的合理建立是锅炉稳定燃烧的重要前提，也是控制床温、再热汽温 的基础。 ?由于循环流化床锅炉的复杂性，锅炉炉膛安全监测系统和常规煤粉炉有较大差别，包 含锅炉跳闸BT、送风跳闸AT和主燃料跳闸MFT三个主要跳闸信号。 ?由于循环流化床锅炉的大滞后特性，自动控制难点在协调控制，床温控制、床压控制、 过热汽温控制和再热汽温控制。 ?对于循环配套直接空冷系统，直接空冷的控制关键在于风机转速主指令控制，即如何 设定好背压是一个关键，既能够考虑到汽轮机效率，又能考虑到风机电耗率，达到一个最佳经济性指标，同时兼顾到低温防冻保护。 图1?1 循环流化床机组示意图 1.2配置方案 蒙西DCS项目由DAS、FSSS、SCS、MCS、DEH、ECS、ACC等部分组成，总点数约20000点，采用TPS系统，总配置单元机组配置控制器18×2对,公用系统配置控制器2对，ACC
一、填空题（合计20分，每题2分） 1.工业控制机是指按生产过程控制的特点和要求而设计的计算机，它包括硬件和软件两个组成部分。 2.计算机控制系统中常用的控制器有可编程序控制器、工控机、单片机、DSP、智能调节器等。 3.在计算机控制系统中，被测信号有单端对地输入和双端不对地输入两种输入方式。 4.ADC0809是一种带有8通道模拟开关的8位逐次逼近式A/D转换器。 5.模拟量输入通道的任务是把从系统中检测到的模拟信号，变成二进制数字信号，经接口送往计算机。 6.信号接地方式应采用一点接地方式，而不采用多点接地方式。 7.按极点配置设计的控制器通常有两部分组成，一部分是状态观测器，另一部分是控制规律。 8.模块化程序设计一般包括自顶向下和自底向上两种设计方法。 9.线性表、数组、堆栈和队列的共同特点是要求连续的存储单元来顺序存放数据元素。 10.计算机控制系统的输入变送器和输出执行机构的信号统一为0~10mA DC或4~20mA DC。 二、名词解释（合计30分，每题5分） 1.采样过程按一定的时间间隔T，把时间上连续和幅值上也连续的模拟信号，变成在时刻0、T、2T、…kT的一连串脉冲输出信号的过程。 2.地线是信号电流流回信号源的地阻抗路径。” 3.数字程序控制就是计算机根据输入的指令和数据，控制生产机械(如各种加工机床)按规定的工作顺序、运动轨迹、运动距离和运动速度等规律自动地完成工作的自动控制 4.数据是描述客观事物的数、字符，以及所有能输入到计算机中并被计算机程序处理的符号的集合。 5.积分饱和如果执行机构已到极限位置，仍然不能消除偏差时，由于积分作用，尽管计算PID差分方程式所得的运算结果继续增大或减小，但执行机构已无相应的动作 三、选择题（合计15分，每题3分） 1.下列不属于数字控制方式的是（ C ） A、点位控制 B、直线控制 C、网格控制 D、轮廓控制 2.8位的A/D转换器分辨率为（ C ） A、0.01587 B、0.007874 C、0.003922 D、0.0009775 3.专家控制系统大致可以分为（D ） ①专家自整定控制②专家自适应控制③专家监督控制④混合型专家控制⑤仿人智能控制 A、①②③⑤ B、②④⑤ C、②③④⑤ D、①③④⑤ 4.一个8位的A/D转换器(量化精度0.1%)，孔径时间3.18μm，如果要求转换误差在转换精度内，则允许转换的正弦波模拟信号的最大频率为（ B ） A、5Hz B、50Hz C、100Hz D、500Hz 5.某热处理炉温度变化范围为0~1350℃，经温度变送器变换为1~5V的电压送至ADC0809，ADC0809的输入范围为0~5V，当t=KT时，ADC0809的转换结果为6A，此时炉温为（C ） A、588.98℃ B、288.98℃ C、361.23℃ D、698.73℃ 四、简答题（合计20分，每题5分） 1.什么是干扰，干扰来源，抗干扰措施。答：就是有用信号以外的噪声或造成计算机设备不能正常工作的破坏因素。外部干扰和内部干扰。硬件措施，软件措施，软硬结合的措施。 2.逐点比较法插补原理。答：所谓逐点比较法插补，就是刀具或绘图笔每走一步都要和给定轨迹上的坐标值进行比较，看这点在给定轨迹的上方或下方，或是给定轨迹的里面或外面，从而决定下一步的进给方向。 3.简述数字滤波技术，其算法有哪些?答：所谓数字滤波，就是通过一定的计算或判断程序减少干
火电厂自动控制系统 火电厂控制系统总体分为两部分：第一部分是主控部分，第二部分是副控部分。下面就这两部分具体内容做个介绍。 一、火电厂主控系统 火电厂主控系统是保证火电厂安全、稳定生产的关键，随着控制技术、网络技术、计算机技术和Web技术的飞跃发展，火电厂主控系统的控制水平和工程方案也在不断进步，火电厂的管理信息系统和主控系统的一体化无缝连接必将成为未来火电厂管控系统的发展趋势，传统火电厂的DCS系统也必将向这一趋势靠拢。火电厂主控系统以控制方式分类可分为：DAS、MCS、SCS、BMS及DEH等系统。 下面分别加以阐述： 1.数据采集系统-DAS： 火电厂的主控系统中的DAS(数据采集系统)主要是连续采集和处理机组工艺模拟量信号和设备状态的开关量信号，并实时监视,保证机组安全可靠地运行。 ■数据采集：对现场的模拟量、开关量的实时数据采集、扫描、处理。 ■信息显示：包括工艺系统的模拟图和设备状态显示、实时数据显示、棒图显示、历史趋势显示、报警显示等。 ■事件记录和报表制作/ 打印：包括SOE 顺序事件记录、工艺数据信息记录、设备运行记录、报警记录与查询等。 ■历史数据存储和检索 ■设备故障诊断 2.模拟量调节系统-MCS系统： ■机、炉协调控制系统(CCS) ● 送风控制，引风控制 ● 主汽温度控制 ● 给水控制 ● 主蒸汽母管压力控制 ● 除氧器水位控制，除氧器压力控制 ● 磨煤机入口负压自动调节，磨煤机出口温度自动调节 ■高加水位控制，低加水位控制 ■轴封压力控制 ■凝汽器水位控制 ■消防水泵出口母管压力控制 ■快减压力调节，快减温度调节 ■汽包水位自动调节
3.炉膛安全保护监控系统-BMS系统： BMS（炉膛安全保护监控系统）保证锅炉燃烧系统中各设备按规定的操作顺序和条件安全起停、切投，并能在危急情况下迅速切断进入锅炉炉膛的全部燃料，保证锅炉安全。包括BCS（燃烧器控制系统）和FSSS（炉膛安全系统）。 ■锅炉点火前和MFT 后的炉膛吹扫 ■油系统和油层的启停控制 ■制粉系统和煤层的启停控制 ■炉膛火焰监测 ■辅机（一次风机、密封风机、冷却风机、循环泵等）启、停和联锁保护 ■主燃料跳闸（MFT） ■油燃料跳闸（OFT） ■机组快速甩负荷（FCB） ■辅机故障减负荷（RB） ■机组运行监视和自动报警 4.顺序控制系统—SCS： ■制粉系统顺控 ■锅炉二次风门顺控 ■锅炉定排顺控 ■射水泵顺控 ■给水程控 ■励磁开关 ■整流装置开关 ■发电机灭磁开关 ■发电机感应调压器 ■备用励磁机手动调节励磁 ■发电机组断路器同期回路 ■其他设备起停顺控 5.电液调节系统—DEH： 该系统完成对汽机的转速调节、功率调节和机炉协调控制。包括：转速和功率控制；阀门试验和阀门管理；运行参数监视；超速保护；手动控制等功能。 ■转速和负荷的自动控制 ■汽轮机自启动（ATC） ■主汽压力控制（TPC） ■自动减负荷（RB） ■超速保护（OPC） ■阀门测试
火力发电厂分散控制系统(DCS)基本知识 1.分散控制系统（DCS） 分散控制系统，英文名称distributed control system，简称DCS。可以理解为：集中监视，分散控制的计算机系统。 DCS系统按照功能可以分为：数据采集系统（DAS）、模拟量控制系统（MCS）、炉膛安全监控系统（FSSS）、顺序控制系统（简称SCS，有时旁路控制系统BTC和电气控制系统ECS作为SCS的子功能）、数字电液控制系统（DEH）、汽机保护系统（ETS）。部分火力发电厂汽机保护系统ETS用PLC来实现、旁路控制系统BTC使用专用控制系统（不包含在DCS系统内）。 DCS系统也可以按照工艺系统来划分。比如某电厂的DCS系统按工艺系统划分为：一号锅炉控制系统、一号汽机控制系统、二号锅炉控制系统、二号汽机控制系统。 2.数据采集系统（DAS） 数据采集系统，英文名称data acquisition system，简称DAS。采用数字计算机系统对工艺系统和设备的运行参数进行测量，对测量结果进行处理、记录、显示和报警，对机组的运行情况进行计算和分析，并提出运行指导的监视系统。 DAS至少有下列功能： ●显示：包括操作显示、成组显示、棒状图显示、趋势显示、报警显示等。 ●制表记录：包括定期记录、事故顺序记录（SOE，毫秒级扫描周期，信号类型为开关量输入DI）、跳闸一览记录等。 ●历史数据存储和检索。 注：操作员站相应时间测试。 3.模拟量控制系统（MCS） 模拟量控制系统，英文名称modulating control system，简称MCS。是指系统的控制作用由被控变量通过反馈通路引向控制系统输入端所形成的控制系统，也称闭环控制或反馈控制。其输出量为输入量的连续函数。火力发电厂模拟量控制系统，是锅炉、汽轮机及其辅助运行参数自动控制系统的总称。 火力发电厂主要自动一般有：协调控制系统、给水控制（汽包水位控制）、炉膛负压控制、送风控制(包含氧量校正)、燃料控制、过热器减温水控制、再热器减温水控制、除氧器水位控制、凝汽器水位控制等。