集散控制系统期末考试Word文档格式.docx
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本安接地，是本安仪表或安全栅的接地。
这种接地除了抑制干扰外，还有使仪表和系统具有本质安全性质的措施之一。
本安接地会因为采用的设备的本实措施不同而不同。
8.影响总线通讯的因素是什么
在通信电缆中的信号反射。
在通信过程中，有两种信号因素导致信号反射：
阻抗不连续和阻抗不匹配。
第二个影响信号传输的因素是信号在电缆的传输过程中衰减。
第三个因素是纯阻性负载（也叫直流负载）的大小。
9.在实时控制中，一般要掌握控制周期，如何计算plc的控制周期
CPU运算时间
每条指令占用的时间
指令条数
T=读入一点时间*输入点数+运算速度*程序步数+输出一点时间*输出点数+通信时间+自诊断时间
10.plc有哪些主要特点
1）可靠性高，抗干扰能力强：
大量的开关动作是由无触点的半导体电路来完成；
在硬件设计上采用屏蔽、滤波、隔离等措施；
软件包括了故障诊断和检测程序；
一般设有WDT监视定时器。
2）功能完善，通用灵活：
现代PLC不仅具有逻辑运算、条件控制、计时、计数、步进等控制功能，而且还能完成A/D转换、D/A转换、数字运算和数据处理以及网络通信等功能。
3）编程简单、使用方便：
目前大多数PLC可采用梯形图语言的编程方式，既继承了继电器控制线路的清晰直观感。
此外还具有接线简单、系统设计周期短、体积小、重量轻、易于实现机电一体化等特点。
11.plc的循环扫描周期分哪几个阶段？
影响plc的扫描周期长短的因素有哪几个
当PLC投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。
完成上述三个阶段称作一个扫描周期。
在整个运行期间，PLC的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。
可以看出。
影响周期长短的主要因素就是用户程序的长短
PLC的整个扫描过程可以概括地归纳为上电初始化、一般处理扫描、数据I/O操作、用户程序的扫描、外设端口服务等五个阶段。
完成上述五个阶段称作一个扫描周期。
在整个运行期间，PLC的CPU以一定的扫描速度重复执行上述五个阶段。
PLC的扫描周期与PLC的硬件特性和用户程序的长短有关
12.plc控制系统设计的基本内容和步骤
内容为：
PLC软件功能的分析与设计；
I/O信号及数据结构分析与设计；
程序结构分析与设计；
软件设计规格说明书编制；
用编程语言、PLC指令进行程序设计；
软件测试；
程序使用说明书编制。
步骤为：
制定设备运行方案；
画控制流程图或系统转台转换图；
制定系统的抗干扰措施；
编写控制程序；
软件调试；
编制程序使用说明书。
13.阐述噪声的种类和产生的原因
按产生的原因分：
可分为放电噪声音、高频振荡噪声、浪涌噪声。
按传导方式分：
可分为共模噪声和串模噪声。
按波形分：
可分为持续正弦波、脉冲电压、脉冲序列。
PLC控制系统中电磁场干扰来自空间的辐射干扰；
来自系统外引线的干扰，主要通过电源和信号线引入和接地系统混乱时的干扰，通常称为传导干扰；
来自PLC系统内部的干扰。
1）电源干扰噪声
音响设备的外部干扰，除电磁车辐射方法外，电源部分引入干扰噪声将是另一个产生噪声的主要原因。
城市电网由于各种照明设备、动力设备、把持设备共同接入，形成了一个十分严重的干扰源。
如接在同一电网中的灯光调控设备、空调、马达等等设备会在电源线路上产生尖峰脉冲、浪涌电流，不同频率的纹波电压，通过电源线路窜入音响设备的供电电源，总会有一部分干扰噪声无法通过音响设备的电源电路有效的滤除，将必然会在设备内部形成噪声。
尤其是同一电网中的电磁兼容性不达要求的大功率设备，是干扰音响设备的主要原因
2）电磁辐射干扰噪声
环境的杂散电磁波辐射干扰，比如手机，对讲机等通讯设备的高频电磁波辐射干扰、周围环境的电梯、空调、汽车点火、电焊等电脉冲辐射、演播厅灯光把持采用可控硅整流把持设备所产生的辐射，都会通过音频传输线直接混入传输信号中形成噪声、或穿过屏蔽不良的机器设备的外壳干扰机内电路产生干扰噪声。
实践表明，在一些特殊的场合，如大量使用可控硅调光设备的演播厅等，如果没有采取可靠的屏蔽和接地措施，噪声将会很严重。
3）、接地回路噪声
在音响系统中，必须要求整个系统有良好的接地，接地电阻要求小于4欧姆。
否则，音响系统中设备由于各种辐射和电磁感应产生的感应电荷将不能够流入大地，从而形成噪声电压叠加在音频信号中。
如果在不同设备的地线之间由于接地电阻的不同而存在地电位差，或者在系统的内部接地存在回路时，则会引起接地噪声。
两个不同的音响系统互连时，也有可能产生噪声，噪声是由两个系统的地线直接相连造成的。
4）、设备内部的电路噪声
音响设备都有一项指标——信噪比。
由于内部电子元件产生的电噪声，在一台设备单独工作时，可以达到要求的指标，但是当多台设备级连时，噪声就会积聚增加。
实践应用中，有些低档次的民用音响设备会因为内部电源滤波不好，使得设备本身的交流噪声很大，在音响系统中有时会形成很严重的噪声
14.在工业现场设备中，可靠性是一个重要的指标之一，一般在电路板这一层次采用什么方法提高设备运行的可靠性，试阐述
首先，建立详细的设计规范和严密的设计管理流程。
其次，建立包括应力/应变、模态分析、温度/传热等的仿真分析和优化方法，充分利用实体样机修正仿真模型参数、验证仿真结果和完善设计规则。
最后，构建充分、严密和系统的批量实体样机测试和优化体系。
提高PCB设备可靠性的技术措施：
方案选择、电路设计、电路板设计、结构设计、元器件选用、制作工艺等多方面着手，具体措施如下：
1）简化方案设计：
方案设计时，在确保设备满足技术、性能指标的前提下，应尽量简化设计，简化电路和结构设计，使每个部件都成为最简设计。
模块化设计方法是提高设备可靠性的有效措施。
块功能相对单一，系统由模块组成，可以减少设计的复杂性，将设计标准化、规范化。
2）采用模块和标准部件：
模块和标准部件是经过大量试验和广泛使用后证明为高可靠性的产品，因而能充分消除设备的缺陷和隐患，也为出现问题之后的更换和修理带来了方便。
3）提高集成度：
选用各种功能强、集成度高的大规模、超大规模集成电路，尽量减少元器件的数量。
元器件越少，产生隐患的点也越少。
4）降额设计：
降额设计是指元器件在低于其额定应力的条件下工作，是降低元器件失效率的有效方法，因此，设汁时在确保技术性能指标的前提下，对元器件的工作电压范围、温度特性、电特性参数等都采取降额使用的方法，从而降低元器件在各种应力条件下的失效率。
5）选择优质器件：
元器件是设备的基本组成单元，其质量的好坏将直接影响到设备的可靠性。
6）充分利用软件资源：
由于软件编程的灵活性，在设计中应充分利用软件资源。
目前软件的调试手段和工具相对较多，对故障和设计问题容易定位，解决周期相对较短。
7）设计中，应尽量减少接插件、金属化孔的数量，电路器件和芯片尽量采用直接在印制板上焊接的方法，选用表面贴装器件，采用表面贴装技术，以避免接触不良，确保设备的可靠性。
8）热设计：
过高的温度是引起设备性能和可靠性降低的重要因素之一，为此应采取热防护措施控制和降低设备工作时的温升，保证设定良好的散热，提高设备的热可靠性。
过低的温度，也会引起设备性能和可靠性降低，有的元器件在环境温度太低时不能正常工作。
所以在低温环境中使用的设备，也要进行低温测试。
在设计时必须考虑设备工作的温度条件和环境。
9）电磁兼容性设计：
设备工作时会受到许多电磁场的干扰，为此应采取有效的屏蔽、滤波等防干扰措施以防止噪声、干扰电磁场对设备的干扰，确保设备工作可靠。
10）抗振冲设计：
设备在使用、运输过程中会受到各种各样振动、冲击的影响，从而影响其可靠性，为此应提高设备的机械强度和刚度，并采取减振缓冲措施，以加强设备抗振动、冲击的能力，提高设备的可靠性。
11）采用故障指示装置：
设计故障检测电路及故障报警装置，以便及时发现故障，从而缩短设备的故障检修时间。
15.冗余方式及如何实现？
举例设计实例
在一些对系统可靠性要求很高的应用中，DCS的设计需要考虑热备份也就是系统冗余，这是指系统中一些关键模块或网络在设计上有一个或多个备份，当现在工作的部分出现问题时，系统可以通过特殊的软件或硬件自动切换到备份上，从而保证了系统不间断工作。
通常设计的冗余方式包括：
CPU冗余、网络冗余、电源冗余。
在极端情况下，一些系统会考虑全系统冗余，即还包括I/O冗余。
以火电厂的DCS系统的冗余设计为例：
如何选择DCS控制系统呢？
第一：
在选择DCS控制系统时要了解DCS在其他电厂使用时是否经常出现硬件损坏问题，如控制站经常脱离网络、开关量卡件经常损坏等缺陷极容易导致机组出现跳闸的可能，所以即使软件或系统功能再好，也不应该列为首选。
第二：
系统抗是否具有较强的抗干扰能力。
如果一个系统没有较强的抗干扰能力，就会在运行维护中出现信号因外界干扰导致系统误发信号，最终导致停机停炉事故发生。
第三、控制系统是否能够在线维修。
现在控制系统一般都要采用冗余方式，采用这种方式的好处在于既保证机组安全稳定运行同时也便于在线检修。
冗余一般都是指控制器的单元处理器以及网络通讯冗余，而且冗余的设备之间可以保证实现无扰切换，把机组出现的故障率降到最低。
第四、控制系统软件功能是否强大。
控制系统的软件组态的功能块的种类是否能够适用于DCS各种功能的需要。
同时也不会因为软件原因出现系统死机问题。
如果我们选择的DCS系统满足了上述四个基本要求，那样DCS系统基本可以列入考虑使用范围之内。
硬件冗余,冷备用冗余
温备用冗余
热备用冗余
软件冗余：
双模表决冗余
三模表决冗余
同构冗余和异构冗余
信息冗余,奇偶效验码，循环码
时间冗余指令复执方法，程序卷回方法
16.现场总线控制网络最基本的拓扑结构有哪几种？
说明其特点，画出示意图
现场总线控制网络最基本的拓扑结构包括环形、星型、总线型和树型拓扑。
环形拓扑：
通过网络节点的点对点链路连接，构成一个封闭的环路。
信号在环路上从一个设备到另一个设备单项传输，直到传输到目的地为止。
每个设备只与逻辑或空间上跟它相连的设备链接。
其特点是多个设备共享环路，需由某种访问控制方式来确定每个站何时能向环上插入本节点要放松的数据报文；
可以提供更大的吞吐量；
信号只能单项传输。
星型拓扑：
每个节点通过点对点连接到中央节点，任何两节点之间通信都通过中央节点进行。
总线拓扑：
一条主干电缆作为传输介质，各网络节点通过分支与总线相连。
所有节点共享一条传输链路，某一时刻只允许一个节点发信息。
它易于安装比其它拓扑更节约电缆，给定长度上可连接的设备数量有限制。
树型拓扑：
可完成多点广播式通信，适应性很强的一种拓扑，对网络设备的数量、传输速率和数据类型等没有太多限制，非常适合于分主次、分等级的层次型管理系统。
17.在可靠性工艺流程中，需要有哪些试验保证电子产品的工作可靠
对于不同的产品，为了达到不同的目的，可以选择不同的可靠性试验方法。
可靠性试验有多种分类方法.1.如以环境条件来划分,可分为包括各种应力条件下的模拟试验和现场试验；
2.以试验项目划分，可分为环境试验、寿命试验、加速试验和各种特殊试验；
3.若按试验目的来划分，则可分为筛选试验、鉴定试验和验收试验；
4.若按试验性质来划分，也可分为破坏性试验和非破坏性试验两大类。
5.但通常惯用的分类法，是把它归纳为五大类:
A.环境试验B.寿命试验C.筛选试验D.现场使用试验E.鉴定试验
1.环境试验是考核产品在各种环境（振动、冲击、离心、温度、热冲击、潮热、盐雾、低气压等）条件下的适应能力，是评价产品可靠性的重要试验方法之一。
2.寿命试验是研究产品寿命特征的方法，这种方法可在实验室模拟各种使用条件来进行。
寿命试验是可靠性试验中最重要最基本的项目之一，它是将产品放在特定的试验条件下考察其失效（损坏）随时间变化规律。
通过寿命试验，可以了解产品的寿命特征、失效规律、失效率、平均寿命以及在寿命试验过程中可能出现的各种失效模式。
如结合失效分析，可进一步弄清导致产品失效的主要失效机理，作为可靠性设计、可靠性预测、改进新产品质量和确定合理的筛选、例行（批量保证）试验条件等的依据。
如果为了缩短试验时间可在不改变失效机理的条件下用加大应力的方法进行试验，这就是加速寿命试验。
通过寿命试验可以对产品的可靠性水平进行评价，并通过质量反馈来提高新产品可靠性水平。
3.筛选试验是一种对产品进行全数检验的非破坏性试验。
其目的是为选择具有一定特性的产品或剔早期失效的产品，以提高产品的使用可靠性。
产品在制造过程中，由于材料的缺陷，或由于工艺失控，使部分产品出现所谓早期缺陷或故障，这些缺陷或故障若能及早剔除，就可以保证在实际使用时产品的可靠性水平。
可靠性筛选试验的特点是：
A.这种试验不是抽样的，而是100%试验；
B.该试验可以提高合格品的总的可靠性水平，但不能提高产品的固有可靠性，即不能提高每个产品的寿命；
C.不能简单地以筛选淘汰率的高低来评价筛选效果。
淘汰率高，有可能是产品本身的设计、元件、工艺等方面存在严重缺陷，但也有可能是筛选应力强度太高。
淘汰率低，有可能产品缺陷少，但也可能是筛选应力的强度和试验时间不足造成的。
通常以筛选淘汰率Q和筛选效果β值来评价筛选方法的优劣：
合理的筛选方法应该是β值较大，而Q值适中。
上述各种试验都是通过模拟现场条件来进行的。
模拟试验由于受设备条件的限制，往往只能对产品施加单一应力，有时也可以施加双应力，这与实际使用环境条件有很大差异，因而未能如实地、全面地暴露产品的质量情况。
现场使用试验则不同，因为它是在使用现场进行，故最能真实地反映产品的可靠性问题，所获得的数据对于产品的可靠性预测、设计和保证有很高价值。
对制定可靠性试验计划、验证可靠性试验方法和评价试验精确性，现场使用试验的作用则更大。
鉴定试验是对产品的可靠性水平进行评价时而做的试验。
它是根据抽样理论制定出来的抽样方案。
在保证生产者不致使质量符合标准的产品被拒收的条件下进行鉴定试验。
18.容错技术方案中，时间冗余是如何实现的，注意什么环节
所谓容错是指在出现一个或者几个硬件或软件方面的故障或错误的情况下，计算机系统能够检测出故障的存在并采取措施容忍故障，不影响正常工作，或者在能够完成规定的任务的情况下降级运行。
容错最基本的的方法是冗余技术，所谓冗余就是超过系统实现正常功能的额外资源。
冗余包括硬件冗余、软件冗余、时间冗余和信息冗余。
在非硬件冗余、非强实时系统中，可是使用时间冗余技术来达到容错的目的。
时间冗余工作方式有2种。
在同一硬件上对同一数据在不同时间片执行同一指令集；
使用数据延迟设备及表决电路结合，将一次数据处理的输出结果通过设置不同的延迟大小而复制成多个版本并在表决器处进行比较。
结构如图：
时间冗余容错技术的关键问题在于延迟时间
大小的选择，即如果延迟时间选择过大则造成时间开销增大，从而失去了使用容错方法来避免发生过大延迟的意义；
若延迟时间选择过小且小于单粒子翻转的一个脉冲宽度，则表决器的输入的大部分可能是错误信息，从而达不到容错的目的。
19.在供水系统中，测量水的热量的方法
方案：
楼栋安装热计量总表，户内安装热计量用户分表，按照用户消耗的热能收费。
此种方式是在楼栋采暖进水总管上安装热量总表，然后在每个用户采暖总管上安装分户热量表，然后将楼栋热表与分户热表总和的差值分摊个个用户，最终以分户表和分配值的和做为交费单位基数。
20.叙述CAN的应用范围，其特点细节
CAN的应用范围：
1）运输：
CAN最初开发用于客车的车载联网。
现在，CAN用于各种车辆中。
2）制造：
在各种制造业中广泛使用，主要用于嵌入式机器控制。
3）建筑：
在建筑机械中作为嵌入式网络使用，它还可用于楼宇自动化。
4）农业：
在固定农业设备及农业和林业车辆中都有使用。
5）卫生保健：
作为医疗设备、重病监护室和其它卫生保健设备中的嵌入式控制网络使用。
6）通讯：
用于邮政和包裹及电信设备中的嵌入式控制。
7）零售和金融：
用于自动售货机内的嵌入式控制，包括加油站设备和自动取款机。
8）娱乐：
在演播室和舞台控制系统中使用。
它还在赌博机和玩具中使用。
特点：
1）CAN网络上的任一节点均可在任意时刻主动向网络上其他节点发起通信，节点部分主从。
2）CAN网络上的节点信息分成不同的优先级，可满足不同级别的实时要求。
3）CAN采用非破坏性总线仲裁技术。
4）CAN通过报文滤波即可实现点对点、一点对多点及全局广播等几种方式传送接收数据。
5）CAN直接通信距离最远达10Km；
通信速率最高可达1Mbps。
6）采用短帧结构，传输时间短，受干扰概率低，具有极好的检错效果。
7）CAN节点中均设有错误检测、标定和自检等措施。
8）CAN的通信介质可谓双绞线、同轴电缆或光纤，选择灵活。
9）CAN器件可被置于无任何内部活动的睡眠方式，可降低系统功耗。
10）CAN节点在错误严重的情况下具有自动关闭输出的功能。
21.BATCH控制标准S88.01
主要特点是用同一种生产设备，生产多个品种的产品，适应社会对品种、小批量的生产需求。
在化工厂、制药厂及食品饮料厂使用非常普遍。
批量生产需要为每一个批次的生产，准备一个描述该批次的产品及生产的批次使用说明书，称为配方（recipe）配方由设备资源的操作流程和步骤组成。
设备资源指的是反映釜、容器或设备单元。
设备之间通过阀门和泵传输。
88.01定义了模型和术语，为用户、生产商和集成商提供交流的语言基础。
定义了：
过程模型
物理模型
配方模型
批量控制模型
工艺控制模型
22.plc网络通信协议配置规律
1）PLC网络通常采用3级或4级子网构成的复合型拓扑结构，各级子网中配置不同的通信协议，以适应不同的通信要求。
2）在PLC网络中配置的通信协议分两类：
一类是通用协议，一类是公司专用协议。
3）在PLC网络的高层子网中配置的通用协议主要有两种，一种是MAP规约（全MAP3．0），一种是Ethernet协议，这反映PLC网络标准化与通用化的趋势。
PLC网的互联，PLC网与其它局域网的互联将通过高层进行。
4）在PLC网络的低层子网及中间层子网采用公司专用协议。
其最底层由于传递过程数据及控制命令，这种信息很短，对实时性要求又较高，常采用周期I/O方式通信；
中间层负责传送监控信息，信息长度居于过程数据及管理信息之间，对实时性要求也比较高，其通信协议常用令牌方式控制通信，也有采用主从方式控制通信的。
5）PC加入不同级别的子网，必须按所连入的子网配置通信模板，并按该级子网
配置的通信协议编制用户程序，一般在PLC中不需编制程序。
对于协议比较复杂的干网，可购置厂家供应的通信软件装入PC中，将使用户通信程序编制变得比较简单方便。
6）PLC网络低层子网对实时性要求较高，其采用的协议大多为塌缩结构，只有物理层、链路层及应用层；
而高层子网传送管理信息，与普通网络性质接近，又要考虑异种网互联，因此高层子网的通信协议大多为7层。
23.DCS设备调试过程中，你认为容易产生哪些故障，试分析故障产生的原因，按故障发生的概率排序
DCS调试中的主要问题
2.1DCS的静态调试
2.1.1在DCS调试过程中首先要做的是DCS的受电工作。
如果受电工作做得不够仔细，可能造成模件、CPU，甚至主机的损坏。
受电前应主要注意的事项：
（1）检查电源回路的绝缘；
（2）系统的接地电阻是否满足要求；
（3）各分路电源开关应在断开位置；
（4）全部功能模件应在拔出位置；
（5）必要时应对供电电源波形进行检查。
受电中应主要注意的事项：
（1）受电顺序应从总电源开关，机柜电源开关，到模件和子模件逐级进行；
（2）受电应逐机柜、逐系统进行，待一个机柜／系统受电测度完毕且恢复正常后，方可给下一机柜/系统受电；
（3）受电过程中如遇问题发生，应立即停止受电工作，待分析查明原因，排除故障后再行恢复受电。
2.1.2在调试过程中经常遇到烧损模件的情况。
虽然烧损模件的原因很多，但最主要的还是由于接线错误或就地一些原因导致外回路强电窜入。
为防止模件烧损，应注意以下事项：
（1）模件I／O通道测试前，先将模件的外部接线断开，松开模件的电源保险，再插入模件，送上电源保险。
模件测试工作完成后，必须将模件推出。
（2）DCS与外接设备传动试验前，先检查端子柜与外回路的接线应正确无误，用万用表检查该设备对应模件所有背针的接地情况以及对地交、直流电压，不应有强电窜入。
检查无问题后再插入模件进行试验，试验结束后将模件推出。
如该模件上另一设备需要传动时重复上述工作。
只有该模件上的所有设备均做过传动试验后方可将模件置于插入位置。
（3）对于未做传动或系统调试的模件，不应在插入位置。
（4）尽量不要带电插拔模件。
（5）加强安装与调试的协调工作，避免同一系统的交叉作业。
2.2DCS的动态试运
2.2.1计算机死机的问题
在国华准格尔发电有限责任公司1号机组和宁夏国电石嘴山发电有限责任公司1号机组调试过程中，均遇到SIEMENSTXP系统中的AP死机问题。
其主要原因是：
（1）在调试过程中做了大量修改，使得AP内积存了大量垃圾；
（2）某些功能区分配不合理，计算机负荷过
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