集散控制系统习题答案

周荣福、陈文英

第1章 习题答案

一、填空题

1．DDC系统由控制计算机取代常规的模拟调节仪表而直接对生产过程进行控制的系统

2．DCS 采用分散控制，集中操作，分级管理，分而自治和综合协调的设计原则

3．FCS用现场总线和现场设备组成的控制系统

4．一个最基本的DCS应包括四个大的组成部分：至少一台现场控制站，至少一台工程师站（也可利用一台操作员站兼作工程站），一条系统网络。

5．PLC具有了高速﹑中断技术﹑PID调节﹑数据处理和数据通信等功能

二、名词解释

1.DAS：数据采集系统（Data Acquisition System）是计算机应用于生产过程控制最早﹑也是最基本的一种类型。

2. CIPS：集常规控制﹑先进控制﹑在线优化﹑生产调度﹑企业管理﹑经营决策等功能于一体的综合自动化系统。

3. PLC：（Programmable Logical Controller）叫做可编程序逻辑控制器。

三、简答题

1、DDC系统的特点？

答：DDC系统具有如下特点：

（1） 进行数据采集﹑处理﹑报警，实现生产过程集中监视；

（2） 计算机直接参与控制，实现过程闭环控制；

（3） 一台计算机可以替代多台PID模拟控制器，实现多回路的控制，并易引入复杂控

制算法和方式，由软件编程实现即可，无需增加硬件设备；

（4） 显示﹑控制集中，危险也集中（一旦计算机出现故障，整个系统将瘫痪），对系统

的可靠性要求较高。

2、SCC的特点？

答：SCC的特点如下：

（1）DDC直接与过程相连，实现过程直接数字控制，要求DDC级实时性好﹑可靠性高﹑环境适应性强；

（2）SCC级计算机也称上位机，它根据DDC级提供的生产过程状况和已定的数学模型，进行优化分析﹑计算，输出最优设定值SP，交与DDC级执行。SCC计算机承担高级控制和管理任务，要求数据处理功能强﹑存储量大﹑运行速度快。

（3）SCC为两级控制，系统的可靠性较DDC高。即一旦SCC计算机出现故障，DDC计算机仍能独立完成任务；而DDC计算机出现故障，则由SCC计算机替代DDC计算机完成控制任务。

3. DCS系统的特点？

答：DCS系统具有如下特点：

（1） 采用分散控制﹑集中操作﹑分级管理﹑分而自治和综合协调的设计原则，大大提高

了系统的可靠性；

（2） 采用了4C技术：Computer﹑Control﹑Communication及CRT；

（3） 由下而上形成多级控制结构：过程控制级﹑集中监控级﹑生产管理级；

（4） 采用网络方式实现各级间的信息传递。

4．DCS的现阶段状况及发展方向?

答：随着网络技术﹑数据库技术﹑软件技术及现场总线技术的发展为开发系统提供了基础；各DCS厂家竞争的加剧，促进了细化分工与合作，各厂家放弃了原来自己独立开发

周荣福、陈文英

的工作模式，变成集成与合作的开发模式所以开发性自动实现了。第四代DCS全部支持某种程度的开放性。开放性体现在DCS可以从三个不同层面与第三方产品相互连接：在企业管理层支持各种管理软件平台连接；在工厂车间层支持第三方先进控制产品，SCADA平台，MES产品，BATCH处理软件，同时支持多种网络协议；在控制层可以支持DCS单元（系统）﹑PLC﹑各种智能控制单元及各种标准的现场总线仪表与执行机构。开放性的确有很多好处，但是在考虑开放性的同时，首先要充分考虑系统的安全性和可靠性。在选择设备时，先确定系统的要求，然后根据需求选择必要的设备。尽量不要装备一些不必要的功能，特别是网络功能和外设的选择一定要慎重。随着开放系统和平台技术的发展，产品的选择更加灵活，软件的组态功能越来越强大而灵活，但是每一个特定的应用都需要一个独特的解决方案，所以专业化的应用知识和经验是当今自动化厂商或系统集成商成功的关键因素。各DCS厂家在努力宣传各自DCS技术优势的同时，更是努力宣传自己的行业方案设计与实施能力。为不同的用户提供专业化的解决方案并实施专业化的服务，将是今后各DCS厂家和系统集成商竞争的焦点，同时也是各厂家盈利的主要来源。

5. DCS和PLC二者关系如何？

答：A:DCS和PLC 之间有下列区别：（1）从发展的方面来说： DCS从传统的仪表盘监控系统发展而来。因此，DCS从先天性来说较为侧重仪表的控制，PLC从传统的继电器回路发展而来，最初的PLC甚至没有模拟量的处理能力，因此，PLC从开始就强调的是逻辑运算能力。

2）从系统的可扩展性和兼容性的方面来说： 市场上控制类产品繁多，无论DCS还是PLC，均有很多厂商在生产和销售。对于PLC系统来说，一般没有或很少有扩展的需求，因为PLC系统一般针对于设备来使用。但大部分的DCS系统，比如横河YOKOGAWA、霍尼维尔、ABB等等，虽说系统内部（过程级）的通讯协议不尽相同，但操作级的网络平台不约而同的选择了以太网络，采用标准或变形的TCP/IP协议。这样就提供了很方便的可扩展能力。（3）从数据库来说： DCS一般都提供统一的数据库。而PLC系统的数据库通常都不是统一的，组态软件和监控软件甚至归档软件都有自己的数据库。4）从时间调度上来说： PLC的程序一般不能按事先设定的循环周期运行，而DCS可以设定任务周期。（5）从网络结构发面来说： 一般来讲，DCS惯常使用两层网络结构，PLC系统的工作任务相对简单，因此需要传输的数据量一般不会太大，所以常见的PLC系统为一层网络结构。（6）从应用对象的规模上来说： PLC一般应用在小型自控场所，而大型的应用一般都是DCS。B:DCS和PLC 之间有下列相似:

（1）从功能来说： PLC已经具备了模拟量的控制功能，有的PLC系统模拟量处理能力甚至还相当强大，而DCS也具备相当强劲的逻辑处理能力（2）从系统结构来说: PLC与DCS的基本结构是一样的。PLC发展到今天，已经全面移植到计算机系统控制上了，传统的编程器早就被淘汰。小型应用的PLC一般使用触摸屏，大规模应用的PLC全面使用计算机系统。和DCS一样，控制器与IO站使用现场总线.（3）PLC和DCS的发展方向: 小型化的PLC将向更专业化的使用角度发展，比如功能更加有针对性、对应用的环境更有针对性等等。大型的PLC与DCS的界线逐步淡化，直至完全融和。 DCS将向FCS的方向继续发展。

第2章 习题答案

一、填空题

1、对于集中式计算机控制系统，其两大应用指标就是中央计算机的处理速度和计算机自身的可靠性。

2、目前，层次化已成为DCS的体系特点。

3、综合管理级居于自动化系统的最高层，它的管理范围很广，包括工程技术方面﹑经济方面﹑商业事务方面﹑人事活动方面以及其他方面的功能。

周荣福、陈文英

4、DCS的通信网络是DCS系统的重要组成部分，它是连接系统各个站的桥梁，是DCS系统的命脉。

5、在环形拓扑网络结构中，每一个节点都有输入端口和输出端口，节点间通过线路首尾连接，组成一个闭合回路。

二、名词解释

1、并行通信：并行数据通信是以字节或字为单位的数据传输方式，除了8根或16根数据线、一根公共线外，还需要通信双方联络用的控制线。

2、串行通信：串行数据通信是以二进制的位（bit）为单位的数据传输方式，每次只传送一位，最少只需要两根线（双绞线）就可以连接多台设备，组成控制网络。

3、单工与双工通信：单工通信方式只能沿单一方向传输数据，双工通信方式的信息可以沿两个方向传送，每一个站既可以发送数据，也可以接收数据。双工方式又分为全双工和半双工。