2010期末考试4616

1、£海工双位木火老勤奋、求是、创新、奉献2022学年第一学期期末测试试卷主考教师：程武山学院 班级 姓名 学号«分布式限制系统?课程试卷A本卷测试时间分钟题号一一三四五总得分题分3014162020100得分一、概念题此题共 6小题,每题 5分,共30分1、简述分布式限制系统集散限制系统的结构组成及其各自功能答：它由过程限制单元、数据采集器、CTR操作站、监控计算机以及高速数据通路等五局部组成：1过程限制单元,又称现场限制站或根本限制器.它是DCS的核心局部,对生产过程可进行较复杂的闭环限制,可以完成一个或多个回路的限制,可实现顺序限制、逻辑限制和批量限制；2数据采集器,又称

2、过程接口单元.它是为生产过程中存在的非限制变量设置的采集装置,它不但 可以完成数据的采集及预处理,还可以对实时数据进行进一步技工处理,供CRT操作站显示和打ER,以实现开环监视；3） CRT操作立式DCS与外界联系的人机接口装置.4监控计算机,又称治理计算机,也称上位机是 DCS的主机.5高速数据通路,使一种具有高速通信水平的信息总线.它将过程限制单元、操作站、监控计算机 等设备连接成一个完整的 DCS62、简述分布式限制系统的可扩展性、可移植性.随着产品的完善和限制规模的扩大,分布式限制系统的硬件和应用软件可以增加.硬件包括 通讯系统、限制器和操作站等,应用软件包括操作界面、限制功能和数模开

3、发等.一旦系统运行 成功以后,可以被移植到任何相同的工艺过程中.3、分布式限制系统中有哪些冗余结构？各有什么优缺点?分布式限制系统有两种冗余结构,一种是整体式冗余结构,另一种是别离式冗余结构.整体式系统由早期的单回路调节器和 PLC组成,因本身有操作器,常采用仪表盘备用方式；别离式冗余结构常采用多重化冗余结构：配备冷备用数据库,限制器热备用,CRT远程遥控备用等.整体式冗余结构可以实现完全与系统别离备用,系统受干扰较小,但本钱较高,自动化水平较低；别离 式冗余结构可以选择重要部件备用,投资较少.4、数字PID闭环系统结构图,各局部特点.数字PID闭环系统结构图如图 1:限制器包括P、I及D环节

4、几部 分,其中：P调节：加大K,可减小静差,但易造成动态特性变差,甚至不稳定.I调节：积分器的输出值大小取决于对误差的累积结果,虽然误差不变,但积分器的输出还在增加,直至使误差e=0o积分器的参加相当于能自动调节限制常量u0,消除静差,使系统趋于稳定.D调节：积分环节调节可消除静差,但代价是 降低了响应速度,为了加快响应速度,有必要在偏差出 现的瞬间,不但对偏差量做出即时反响即比例调节作用 ,而且对偏差量的变化做出反响,或者说按 偏差变化的趋向进行限制,使偏差消灭在萌芽状态.这就是微分作用的结果5、简述分布式限制系统的组态工作内容.分布式限制系统的组态包括系统组态、画面组态和限制组态.系统组态

5、完成组成系统的各设 备间的连接.画面组态完成操作站的各种画面、画面间连接.限制组态完成各限制器、过程限制 装置的 限制结构连接、参数设置等.趋势显示、历史数据压缩、数据报表打印及画面拷贝等组 态常作为画面组态或限制组态的一局部来完成.6、常用的顺序限制系统编程方法有哪几种？其功能是什么？答：集散限制系统中顺序限制系统的编程方法很多,如梯形图、功能模块、助记符及编程语言等.通 常,集散型限制系统提供一种或几种编程方法.梯形图法是采用梯形图来描述顺序限制系统的逻 辑顺序关系；功能模块法是把逻辑运算作为功能模块处理,按功能块组态的方法,将其连接起来 完成编程；助记符方法在可编程逻辑限制器编程时经常采

6、用,它通常由操作码、标识符和元素参 数表示；编程语言采用集散型限制系统提供的语言或同用的高级语言来编程.二、论述题此题共 2小题,每题 7分,共14分1、简述直流输入单元的根本原理.滤波一CPU内部2、分布式限制系统为什么采用现场总线限制方式？答：采用现场总线限制方式具有如下优点：消除420mA模拟仪表通讯的瓶颈现象,将传统的通讯是单向的模拟信号转变为双向的数字通 讯；降低现场安装费用和减少相应的设备；电缆和输入输出卡可以大幅度减少；增强了系统的自治性；采用现场总线标准智能仪表后,操作人员可以方便地在限制室对现场设 备进行监控；系统组态简单、安装、运行和维修方便.三、根据要求给出限制原理图和限

7、制电路图(此题共2小题,每题8分,共16分)T37 Tn tonPT1、试画出定时扩展的波形图.10.0T37T H / I*600T37OJ CTURPVT I10 2 T > I+ G0-匚 4Gjau10.|Q0.0* 1.定时范围的扩展图1定时扩展图C4为计数器,CU为输入,当CU自动加1,直至到达PV时,输出为高电平,R为复位端.2、设被控对象的传递函数为Gp(s),其前后均有较强干扰,经采用复式限制(前馈和反响),请画出系统框图并给出调节点.解：由于被控对象前后均有较强干扰,所以在被控对象前后干扰通道的传递环节Gf和干扰补偿环节Gd被控对象的传递函数 Gp (s)已给出,Gc

8、可使用PID调节器；假设Gp (s)含纯滞后环节,可用 smith预估器.四、设计题此题共 2小题,每题10分,共20分15s后装料停止,小车右行.右1 .运料小车运行示意图如下图.系统启动后首先在原位进行装料.行至行程开关 SQ2处右行停止,进行卸料.10s后,卸料停止,小车左行.左行至行程开关SQ1处,左行停止,进行装料.如此循环一直进行下去,直至停止工作.试设计运料小车的限制逻辑图.装料卸料二 SQ1图运料小车运行示意图解：输入、输出分配表如表 1所示,输入信号输出信号起动按钮SB1I0.0装料YV1Q0.0停止按钮SB2I0.1左行KM2Q0.1SQ1I0.2卸料YV2Q0.2SQ2I

9、0.3右行KM1Q0.3Q0.1S0.1Q0.2Q0.3表1输入、输出信号分配表42、利用状态方程的方法,说明最小拍限制是时间最优限制同一系统对不同输入的响应,取系统为的=2/_厂当输入为单位阶跃=1,其Z变换为五仁二1二1 -1-z-1用长除法：门二二制二卜用“二.二7 -二-3特点;两拍跟踪上 抽调100 % 稳态误爰为Cldt)-0 1T 2T 3T 4T*当输入为斜坡时:rO = 其Z变换为止=用长除法行:口匚仁或刁,招力二2二7一E7-1(i-7=2c+ 3iz'十 4忆-' + , - , 两拍跟踪上力量小扣 稳态误差为00 1T加速度输入时:苴Z变换为Ak)=IT2T 3T 4T特点:输曲跟踪输入始终有稳态误差川长除法仃；Cz =次二卜尺£ 二0丁 一丁,1'J= r3r-2 十 3.5一工常十 7产工7 十五、综合题20分现有四台电动机 M1、M2、M3、M4,要求四台电动机顺序起动和顺序停车.起、停的顺序均为M1一 M2 一 M3- M4.要求顺序起动时的时间间隔为1min,顺序停车时的时间间隔为30s.试给出输入、输出分配表,并画出I/O接线图和四台电动机顺序起、停限制的顺序功能图.解：输入信号停止按钮SB1I0.0起动按钮S