火电厂计算机控制复习题.

火电厂计算机控制（仅供参考）作者：super lc 5#2171.1（考试要求：会画出计算机控制系统的原理方框图）简述过程计算机硬件都包括哪些，及其各部分作用1.主机，作用：是过程控制计算机的核心，通过接口向系统各部分发出各种命令，同时对系统的各过程参数进行巡回检测，数据计算，性能计算，报警分析等2.通用外部设备，作用:常用外部设备可按功能分为输入设备、输出设备和外存储器。

常用的输入设备是键盘，用来输入程序、数据和操作命令，输出设备是CRT显示器、打印机、绘图仪等，它们用来反映生产过程的工况和控制信息，常用的外部存储器是磁盘，磁带和光盘，它们兼有输入和输出两种功能，用来存放程序和数据3.过程输入/输出设备作用：过程控制计算机与生产过程之间的信息传递是通过过程输入/输出PIO设备进行的，它在两者之间起到桥梁和纽带的作用，有时人们又把它们称为过程输入/输出通道。

4.人机联系设备（人机接口）作用：一、显示生产过程的状态，二是供生产操作人员操作，三是显示操作结果5.通信设备作用：分级完成控制和管理任务，设备之间需要通过通信设备进行信息交换。

计算机控制系统的结构形式分为几种？一、数据采集系统DAS（开环控制系统）二、直接数字控制系统DDC（闭环控制系统）三、监督控制系统SCC（闭环控制系统）四、分散控制系统DCS（闭环控制系统）五、现场总线控制系统FCS（闭环控制系统）20世纪80年代发展起来的DC S,其结构模式为“操作站”-“控制站”-“现场仪表”三层结构现场总线控制系统是新一代分布式控制系统，它的结构模式为“工作站-现场总线智能仪表”两层结构分散控制系统（DCS）中，分散的含义？1.分散控制系统中所谓的“分散”，是强调由于各种生产过程各种设备地理位置的分散，相应地要求控制设备的地理位置的分散，2.整个控制系统本身具有数据采集、过程控制、监控操作运行显示等功能的分散，3.这种功能上的分散也可以说是使得系统的危险性分散。

分散控制系统DCS与现场总线控制系统FCS有何区别与联系？(直接答如下几点)1.用一对通信线连接多台数字仪表代替一对信号线只能连接一台仪表；2.用多变量、双向、数字通信方式代替单变量、单向模拟传输方式；3.用多功能的现场数字仪表代替单功能的现场模拟仪表；4.用分散式的虚拟控制站代替集中式的控制站；5.变革传统的信号标准、通信标准和系统标准；6.变革传统的自动化系统体系结构、设计方法和安装调试方法过程通道：进行数据转换和传送的设备的总称根据过程信号的类型，过程通道包括模拟量输入通道、模拟量输出通道、开关量输入通道、开关量输出通道。

模拟量输出通道作用：模拟量输出通道是计算机控制系统实现控制输出的关键，它的任务是把计算机输出的数字量转换成模拟电压或电流信号，以便驱动相应的执行机构，达到控制的目的香浓定理：香浓定理告诉人们：设有连续信号X（t）存在一个最大频率值是以采样周期T采得的理想采样信号，若采样频率时，那么一定可以有采样信号唯一地确定原始连续信号X（t）。

也就是说若，则可以完全地恢复出X （t）。

模拟量输入通道的组成结构：常用的A/D转换方式有逐位逼近式、双斜积分式、电压/频率式等。

特点：电压/频率式A/D转换器电路简单，转换速度较慢，但精度较高，适合远距离的数据传送；双斜积分式A/D转换器的速度更慢，但转换精度高，抗干扰能力较强，多用于数据采集系统；逐位逼近式A/D 转换器的速度快且精度也较高，但抗干扰能力差。

26页图2-13计算，例A/D满量程为12v，求当模拟量输入为6v时，数字输出D为多少4位正确不正确D1 0 0 0 00 1 0 0 10 1 1 0 10 1 1 1 1A/D性能转换器的主要性能指标：分辨率：分辨率是衡量A/D转换器分辨输入模拟量最小化程度的性能指标。

精度：有绝对精度和相对精度（计算精度：如果满量程为10v，则A/D转换器绝对精度为，（如精度为最低位的位），相对精度用满量程的百分表示，即）转换时间：只A/D转换器完成一次模拟量输入到数字量转换所需要的时间。

线性无差：在满量程范围内，偏离理想转换特性的最大误差量程：即对能转换的输入电压范围对基准电源的要求：模拟量输出通道一般由接口电路、D/A转换器、多路开关、采样保持器、V/I变换等组成模拟量输出通道的结构形式：1.一个通道设置一个D/A转换器的形式2.多个通路公用一个D/A转换器的形式会计算31页图2-22转换结果=*D/A输出方式：1.电压输出2.电流输出D/A输出驱动电路主要输出方式：开关量输出过程通道是系统信息传输的路径，按干扰的作用方式不同，过程通道的干扰主要由串模干扰和共模干扰串模干扰：所谓串模干扰是指叠加在被测信号上的干扰噪声。

串模干扰的抑制方法：1.采用硬件滤波器2.用积分式A/D转换器3.进行前置放大4.利用逻辑器件的特性5.采用双绞线信号做引线共模干扰：所谓共模干扰是指A/D转换器两个输入端共有的干扰电压共模干扰的抑制方法1.采用双端不对地差动输入方式2.变压器隔离第四章会计算PID算法位置式（82页4-5），会写出增量式82页4-5：u(k)=增量式(83页4-7):增量式特点：1.累计误差小2.控制精度实现手动自动之间无扰切换会写出积分分离式，为什么要积分分离82页4-9u(k)=4-10 为什么要积分分离:在标准PID控制算法中，当有较大的扰动或大幅度改变给定值时，由于短时间内出现较大的偏差，加上系统本身的惯性和滞后，在积分作用下，往往会引起系统产生较大的超调和长时间的波动。

特别是对于温度、成分等变化缓慢的过程，这一现象更为严重，其主要原因是由于作用的相位滞后特性。

为此，可采用积分分离措施来改变这种状况积分饱和：在位置数字PID控制算法中，如果执行机构已到极限位置或执行元件已经进入饱和区，仍然不能消除偏差时，由于积分作用，尽管计算PID位置算式，所得到的运算结果继续增大，或减小，而执行机构已无相应的动作，这种由积分作用引起的饱和现象称为积分饱和。

会写出实际微分数字PID算法86页4-16U(k)=++数字PID控制程序一般由给定值处理、被调量处理、偏差处理、PID运算、控制量处理和自动/手动勿扰切换等几部分组成怎样实现无平衡无扰切换？1.当PID控制功能处于手动方式时，尽管不进行PID 计算，但在每个控制周期使应给定值（csv）跟踪被调量（cpv）,同时也要使PID差分算式中的历史数据E(n-1)、E(n-2)、等清零，并输出控制量COV 赋给UC（n-1）2.当PID控制块处于自动方式时，为了实现从自动到手动的无平衡且无扰切换，在自动方式下，每个控制周期应将COV值赋给MOV如何选择采样周期根据以下因素：1.对象的动态特性2.作用于系统的扰动信号频率3.执行机构的特性4.对象所要求的控制质量5.性能价格比6.控制回路数工程实际中应用最多的整定方法是工程整定法数字PID控制器的参数整定方法1.凑试法确定PID控制器参数2.试验经验法确定PID控制器参数简述试验经验法中的两种方法（1.稳定边界法2.衰减曲线法）答：稳定边界法：首先将控制器设置为纯比例模式，比例系数置于较小值，将控制系统投入闭环运行。

给定值r做阶跃变化，从小到大逐渐改变控制器的比例系数，直到被控量y出现等幅振荡，根据此时的比例系数及振荡周期按表4-2给出的经验公式确定控制器参数衰减曲线法：衰减曲线法也是一种闭环整定的方法，试验过程与稳定边界法相似。

所不同的是要调整比例带直到被控量y出现4:1的衰减震荡。

然后根据此时比例带及振荡周期按表给出的经验公式确定控制器的参数。

采用串级控制系统需要满足的条件：一、对象可以分段；二是中间信号可测；三是副对象和主对象的时间常数相差较大。

什么叫smith控制器纯滞后控制器，根据过程的动态特性建立一个模型加入到反馈控制系统中，使被延滞了的被控量提前反映到控制器，让控制器提前动作，从而可以明显地减少超调量和加快调节过程。

第六章什么叫DCS分散控制系统DCS是以微处理器为基础，全面融合计算机技术、测量控制技术、通信网络技术、人机接口结束而形成的现代控制系统列举第三代分散控制系统的部分产品Foxboro公司的I/A Serious。

西门子公司的Teleprem-XP，贝利公司的INFI-90,Open和Symphony，西屋公司的WDPF-Ⅲ和Ovatin分散控制系统的特点1.分级性、自治性与协调性2.分散性3.灵活性4.友好性5.可靠性Symphony系统通信使用的技术。

1.例外报告技术2.信息压缩技术3.确认重发技术现场控制单元HCU是控制网络环路上的接点，它主要由多功能处理器MFP、通信模件对、I/O子模件、电源模件、端子等组成在一个HCU机柜中，通过柜内的控制总线CW可以挂接最多32个MFP，一个MFP有可以带最多64个I/O子模件功能码：过程控制站是对生产过程实现直接数字控制的设备。

因此，它一般装有一套功能较为完善的控制算法库，其中的各种控制算法以模块形式提供给用户，在有些分散控制系统中，将控制模块按某一编码，这种编码称为功能码！为实现一定功能所进行的系统硬件配置称为“硬件组态”，而为硬件系统有关信息和形成所需功能的应用软件被称为“软件组态”第七章DCS的选型应该考虑一下几个方面1.项目规模和投资预算2.DCS的性能评价3.DCS厂家及承包方得技术力量4.售后服务DCS在过程这个应用的步骤和方法1、DCS选型2、系统设计3、DCS组态4、DCS 调试模拟信号的预处理数字量在进行显示、报警及控制计算之前，还必须根据需要进行一些加工处理，如数字滤波，标度变换、数值计算、逻辑判断以及非线性补偿等，以满足各种系统的不同需要，这既是模拟量信号的预处理第八章现场总线技术：按照国际电工委员会IEC,标准和现场总线基金会FF的定义：现场总线是连接智能现场设备和自动化系统的数字式、双向传输、多分枝结构的通信网络。

由现场总线与现场智能设备组成的控制系统称为现场总线控制系统 FCS。

列举几种典型的现场总线1.CAN2.Lon Works3.ProFibus4.WorldFIP5.HART5.FF具有两层结构的FCS，适用于控制规模相对较小、控制回路相对独立、不需要复杂协调控制功能的生产过程。

具有三层结构的FCS，主要用于生产过程的监控以及控制系统的组态、维护、和检修系统中其余各部分的功能同两层FCS现场总线设备是连接在现场总线上的各种设备。

这些设备按其功能可分为：变送器类设备、执行器类设备、转换类设备、接口类设备、电源类设备和附件类设备现场总线差压变送器是现场总线产品之一，它是用于测量差压、绝对压力、表压力、液位和流量的一种变压器现场总线温度变送器，现场总线温度变送器与热电阻或热电偶配合使用，主要用于温度测量现场总线-气压转换器，现场总线-气压转换器接受来自现场总线的控制信号，并将其转换为20-100kpa气压信号，以控制阀门或执行机构。