集散控制系统习题答案

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

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，BA TCH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。

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。

4、拓扑结构：所谓”拓扑结构”是指网络的节点和站实现互联的方式，局域网常见的拓扑结构有总线型结构，环形结构，星型结构。

三、简答题

1．典型的DCS系统由哪几层构成？各层功能如何？

答：典型的DCS系统的体系结构目前一般为四层结构：过程控制级，集中监控级，生产管理级，综合管理级。过程控制级是DCS 的基础，其主要任务有：（1）进行过程数据采集（2）进行直接数字的过程控制，（3）进行设备监测和系统的测试和诊断，（4）实施安全性﹑冗余化方面的措施；集中监控级主要是应付单元内的整体优化，并对其下层产生确切的命令，在这一层可完成的功能有:优化过程控制、自适应回路控制、优化单元内各装置、通过获取过程控制层的实时数据以进行单元内的活动监视﹑故障检测存档﹑历史数据的存档﹑状态报告和备用；生产管理级是产品规划和控制级完成一系列的功能；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。

2．DCS系统通信的拓扑结构有哪几种？DCS系统中常常用哪几种拓扑结构？

所谓”拓扑结构”是指网络的节点和站实现互联的方式，局域网常见的拓扑结构有总线型结构，环形结构，星型结构。

3．DCS系统网络与一般的计算机网络相比有哪些特点？

答：1》.具有快速的实时响应能力。DCS的通信网络是工业计算机局部网络，它应能及时地传输现场过程信息和操作管理信息，因此网络必须具有很好的实时性，一般办公自动化计算机的局域网络响应时间为2秒至6秒，而DCS网络要求的响应时间为0.01秒至0.5秒。

2》.具有极高的可靠性，须连续﹑准确运行，通信系统的任何中断和故障都可能造成停产，甚至引起设备和人身事故。数据传送误码率为10-11至10-8。系统利用率在99.999%以上。3》.适应于恶劣环境下工作。能抗电源干扰﹑雷击干扰﹑电磁干扰﹑和接地电位差干扰。为了克服各种干扰，现场通信系统采用了种种措施，比如对通信信号采用调制技术，以减少低频干扰；采用光电隔离技术，以避免雷击或接地电位差干扰对通信设备的损坏。4》.分层结构。为适应集散系统的分层结构，其通信网络也必须具分层

4.计算机网络中标准的通信协议有哪几种？DCS系统中广泛采用的又是哪几种通信协

议？

答：计算机网络中标准的通信协议：（1）Modus/TCP：Modus是MODICON公司在20世纪70年代提出的一种用于PLC之间通信协议。（2）Ethernet/IP：Ethernet/IP是美国Rockwell 公司提出的以太网协议，其原理与Modus/TCP相似，只是将ControlNET和DeviceNET使用

的CIP（Control Information Protocol）报文封装在TCP数据帧中，通过以太网实现数据通信。（3）FF HSE：HSE是IEC61158现场总线标准中的一种，HSE的1~4层分别是以太网和TCP/IP，用户层与FF HI相同，现场总线信息规范FMS在H1中定义了服务接口，在HSE 中采用相同的接口。（4）PROFInet：PROFInet是在PROFIBUS的基础上向纵向发展，形成的一种综合系统解决方案。PROFInet主要基于Microsoft的DCOM中间件，实现对象的实时通信，自动化对象以DCOM对象的形式在以太网交换数据。要实现一个统一的、具可操作性的工业以太网，还有相当长的路要走。从以上的讨论不难看出，大的自动化系统公司都把工业以太网使用在控制级及其以上的各级，为保护投资者利益，现场级仍采用现有现场总线，Modbus TCP/IP使用Modbus总线，Etherent/IP使用DeviceNet和ControlNet现场总线，FF HSE现场级FF H1现场总线，PROFlnet则完全保留已有的Profibus现场总线。这样一来，要使这些系统相互兼容看来需要走相当长的路。

5.请例举几种常见的DCS系统，试述其系统结构和系统特点。

和利时的hollias-mac系统，该系统基于Profibus 现场总线技术设计，其分布式数据库，属于C/S的体系结构。具有集成OPC技术，采用成熟的先进控制算法，对控制系统实现计算机监控，并且集成了DMS系统、RealMIS系统、EPR系统、SCM和CRM系统等。可在智能现场仪表设备、控制系统、企业资源管理系统之间进行无痕信息流传输，实现工厂智能化，管控一体化，为工厂自动控制和企业管理提供全面的解决方案。

FOXBORO公司的I/AS系统： I/AS系统（Intellegent Automation Series，I/A）是原来Spectrum系统的换代产品，是美国FOXBORO公司推出的新一代开放式智能DCS控制系统，是世界上第一种使用开放网络的工业控制系统。也是目前使用64位工作站和全冗余的高标准DCS控制系统。I/A Series 已经在全世界电力、石化、冶金、建材、轻工、纺织、食品等各个领域都有广泛应用的系统。现在是Invensys公司的下属公司，与Wonderware公司同属于一个集团公司。它走向开放也支持前面介绍的OPC标准，但又有AchestrA架构。现在新推出的系统是A2系统。Invensys公司提出一个构想，凡是满足ArchestrA架构的计算机都可以与它互连。一些回路控制器、Contrllogics等都可以成为他的控制器，既可以连接以太网，也可以连在Arcnet 上。

浙大中控 JX300XP系统：JX300XP系统网络结构为适应各种过程控制规模和现场要求，其通信系统对于不同结构层次分别采用了信息管理网、SCnet Ⅱ网络和SBUS 总线。信息管理网（Ethernet）采用以太网用于工厂级的信息传送和管理，是实现全厂综合管理的信息通道。该网络通过在多功能站MFS 上安装双重网络接口（信息管理和过程控制网络）转接的方法，获取集散控制系统中过程参数和系统运行信息，同时向下传送上层管理计算机的调度指令和生产指导信息。过程控制网络SCnet Ⅱ是双高速冗余工业以太网，它是在10Base Ethernet基础上开发的网络系统。它直接连接了系统的控制站、操作员站、工程师站、通信接口单元等，是传送过程控制实时信息的通道，具有很高的实时性和可靠性。通过挂接网桥，SCnet Ⅱ可以与上层的信息管理网或其它厂家设备连接。

西门子的SIMA TIC PCS 7系统

德国西门子公司的SIMA TIC PCS 7 —全集成自动化的过程控制系统，通过全集成自动化?（TIA），实现了基于单一平台提供用于所有过程自动化应用的统一自动化技术的目标，从输入物流，到生产或主要流程以及辅助流程，直到输出物流。这种统一的自动化技术还可用于优化一个企业的所有业务流程，从企业资源计划（ERP）级，到管理执行系统（MES）级和过程控制级，直到现场级。通过将自动化平台连接到IT 环境，可以将过程数据在整个公司范围内应用于设备运行、生产流程以及商务流程的评价、规划、协同和优化。同时，还可满足全球化公司的分布式生产的地域要求。

Advant OCS 是ABB公司的产品。AC800是原瑞典MASTER系统产品从AC400、AC500发展

起来的，它在我国轧制工艺中应用较多。如钢铁行业连轧、冷轧和造纸行业等，另外在水泥、石化行业也有应用。ABB公司的工业IT中仍然使用该系统的控制器和I/O卡件。网络部分变化比较多。

美国韦斯康星州密尔沃基市的罗克韦尔(Rockwell)是一家拥有百年历史的工业自

动化跨国公司，在全球工业自动化动力、控制与信息技术解决方案等领域占据领先地位，提供各种工业领域的专家支持,诸如采矿、水泥、起重机及船舶应用、地铁、半导体、水及污水处理、轮胎、石油及石化、冶金、汽车、食品与饮料、电力及能源等。罗克韦尔公司的ControlLogix系统网络采用三层结构：在信息层采用以太网，用于全厂的数据采集和程序维修。在自动化和控制层采用控制网、DH+、DH485和远程I/O，实现实时I/O控制，控制器互锁和报文传送。在设备层采用设备网，用于底层设备的低成本，高效率信息集成。

SunyPCC800 小型集散控制系统采用二层网络结构，分别是系统网络SNet、控制网络CNet。I/O 功能模板通过SmartBus 连接智能I/O 调理模块；CNet 连接各个功能模板；SNet 采用工业以太网，可连接多套控制站，或多台操作站/工程师站，并可无缝连接MIS/ERP。

第3章习题答案

一、填空题

1、现场控制站是整个集散控制系统的核心部件，现场信息的采集、各种控制策略的实现都在现场控制站上完成。

2、DCS的固有可靠性是在设计系统时就产生的。

3、智能调节器是一种数字化的过程控制仪表。

4、根据操作站本体的结构，操作站可分为台式和立式两种。

5、光缆的主要缺点是分支、连接比较困难和复杂。需要专门的连接工具。

二、名词解释

1、现场控制站（FCU）：又称I/O控制站，它位于系统的最底层，用于实现各种现场物理信号的输入和处理，实现各种实时控制的运算和输出等功能。

2、操作员站：是运行操作人员与DCS系统之间的一个人机界面，通常由一个大屏幕监视器(CRT)，一个控制计算机以及一个操作员键盘或／和一个鼠标组成。

3、工程师单元：是对DCS进行离线的配置、组态工作和在线的系统监督、控制、维护的网络节点。

4、系统组态功能：用来生成和变更操作员站和现场控制站的功能，其内容为填写工作单，由组态工具软件将工作单显示于屏幕上，用会话方式完成功能的生成和变更。

5、光缆：是一种光导纤维组成的利用内部全反射原理来传导光束的通信介质，数据以光脉冲发送，光纤本身并不导电。

三、简答题

1．集散控制系统的基本组件有哪些?

集散控制系统的基本组件包括现场控制单元、过程控制单元、操作员单元、工程师单元、通信网络单元、输入输出模件等。

2．请叙述现场控制级的功能及特点。

现场控制站具有采集、控制功能、信号的采集、转换功能、控制策略的实现功能、通信功能。现场控制站是整个集散控制系统的核心部件，现场信息的采集、各种控制策略的实现都在现场控制站上完成。为保证现场控制站的可靠运行，除了在硬件上采取一系列的保障措

施以外，在软件上也开发了相应的保障功能，如主控制器及I/O通道插件的故障诊断、冗余配置下的板级切换、故障恢复、定时数据保存等。

3．为提高现场控制站可靠性应考虑哪些问题?

答：应当考虑：(1)系统元器件。(2)系统单元级的可靠性设计。(3)系统的冗余措施。(4)系统故障隔离措施，(5)系统迅速排除故障措施。

4．简述工程师单元基本的硬件配置和功能

答：基本配置：(1)CPU Pentium4以上。(2)内存容量256MB以上。(3)硬盘容量40GB。

(4)软驱。(5)显示卡VGA。(6)显示单元19寸工业监视器，分辨率为1024×768，真彩色(可选触模屏）(7)键盘标淮键盘。(8)打印机如汉字行式打印机。功能：1)系统维护功能；2）系统管理功能；3）系统组态功能；4）系统测试功能。

5．请叙述操作员单元的功能。

1》．显示管理功能2》．操作功能3》．打印功能。

第4章习题答案

一、填空题

1、集散控制系统的控制层软件特指运行于现场控制站的控制器中的软件；

2、DCS的控制功能由现场控制站中的控制器实现；

3、DCS 的监督控制层集中了全部工艺过程的实时数据和历史数据；

4、人机界面是DCS 系统的信息窗口。

5、在数据通信系统中通常采用三种数据交换方式：线路交换方式、报文交换方式和报文分组交换方式。

二、名词解释

1、控制层软件：是运行在现场控制站上的软件，主要完成各种控制功能，包括PID 回路控制、逻辑控制、顺序控制，以及这些控制所必须针对现场设备连接的I/O 处理；

2、功能块图(FBD)：是一种图形化的控制编程语言，它通过调用函数和功能块来实现编程。所调用的函数和功能块可以是IEC 标准库当中的，也可以是用户自定义库当中的。

3、梯形图(LD)：是IEC61131-3 三种图形化编程语言的一种，是使用最多的PLC 编程语言，来源于美国，最初用于表示的继电器逻辑，简单易懂，很容易被电气人员掌握。

4、DCS通信网络系统：是传递住处所需的一切技术设备的总和，一般由信息源和信息接收者，发送、接收设备，传输媒介几部分组成。

5、高层协议：所谓高层协议，是指表示层和应用层协议，它们用来实现低层协议与用户之间接口所需要的一些内部操作。

三、简答题

1、控制系统组态软件应包括的内容？

答：一套控制系统组态软件应包括以下几方面内容。(1) 系统配置组态(完成 DCS 各站

设备信息的组态)。(2) 数据库组态(包括测点的量程上下限、单位及报警组态等信息)。 (3) 控制算法组态。 (4) 流程显示及操作画面组态。 (5) 报表组态。 (6) 编译和下装等。

2、在实时数据库组态时，应注意的问题?

答：(1) 在进行控制采集测点组态之前，先检查一下各点的地址分配是否合理。这里主要检查《测点清单》中的测点分配是否超出机柜的配置范围。 (2) 仔细阅读组态使用说明书，理解《测点清单》中每一项内容的实际含义，特别是物理信号的转换关系中每个系数的具体含义。 (3) 充分利用组态软件提供的编辑功能，如复制、修改等。(4) 关于中间计算点(中间量点、中间变量)的组态应注意，中间计算点往往是在进行控制算法组态和图形显示及报表组态时产生的，因此数量不断增加。在进行组态之前，一定要掌握每个站所支持的中间计算点的最大数目，而且要尽可能地优化中间计算点，适当地分配中间计算点，将中间计算点的数量控制在系统允许的范围内。

3、人机界面设计的原则?

答：(1) 一致性原则。由于DCS 系统通常有多人协作完成，在界面设计保持高度一致性，使其风格、术语都相同，用户不必进行过多的学习就可以掌握其共性，还可以把局部的知识和经验推广使用到其他场合。 (2) 提供完整的信息。对于工艺数据信息，在人机界面上都应该能完整的反映出来。同时，对用户的操作，在界面上也应该表现出来，如果系统没有反馈，用户就无法判断他的操作是否为计算机所接受、是否正确以及操作的效果是什么。

(3) 合理利用空间，保持界面的简洁。界面总体布局设计应合理，例如，应该把功能相近的按钮放在一起，并在样式上与其他功能的按钮相区别，这样用户使用起来将会更加方便。在界面的空间使用上，应当形成一种简洁明了的布局。界面设计最重要的就是遵循美学上的原则——简洁与明了。 (4) 操作流程简单快捷。调用系统各项功能的操作流程尽可能简单，使用户的工作量减小，工作效率提高。画面尽量做到一键出图，参数设置可以采用鼠标单击对象和键盘输入数据的方式，也可采用鼠标单击对象弹出计算器窗口的方式。总之，尽可能简化操作。 (5) 工作界面舒适性。例如，用什么样的界面主色调，才能够让用户在心情愉快的情况下，长时间工作而不感觉疲倦呢？

4、DCS的通信网络系统的特点？

答：(1) 具有快速的实时响应能力。一般办公室自动化计算机局部网络响应时间为2s～6s，而它要求的时间为0.01s～0.5s。 (2) 具有极高的可靠性。须连续、准确运行，数据传送误码率为10-11～10-8。系统利用率在99.999%以上。 (3) 适应于恶劣环境下工作。能抗电源干扰、雷击干扰、电磁干扰和接地电位差干扰。(4) 分层结构。为适应集散系统的分层结构，其通信网络也必须具有分层结构，例如分为现场总线、车间级网络系统和工厂级网络系统等不同层次。

5、数据通信的工作方式？

答：(1) 线路交换方式，所谓线路交换方式是在需要通信的两个节点之间事先建立起一条实际的物理连接，然后再在这条实际的物理连接上交换数据，数据交换完成之后再拆除物理连接。(2) 报文交换方式。报文交换方式不需要事先建立实际的物理连接，而是经由中间节点的存储转发功能来实现数据交换。因此，有时又将其称为存储转发方式。报文交换方式交换的基本数据单位是一个完整的报文。这个报文是由要发送的数据加上目的地址、源地址和控制信息所组成的。(3) 报文分组交换方式，报文分组交换方式交换的基本数据单位是一个报文分组。报文分组是一个完整的报文按顺序分割开来的比较短的数据组。

第5章习题答案

一、填空题

1、开放是指对相关标准的一致性、公开性，强调对标准的共识与遵从。

2、现场总线构成一种新的全分散式控制系统的体系结构。

3、而在现场总线中，由于通信能力的提高，现场总线系统可以将它们简单地串行在一起。

4、用户可以自由选择不同厂商所提供的设备来集成系统

5、最早称为国际标准的现场总线是CAN总线，

二、名词解释

1、现场总线控制系统：是20世纪80年代中后期随着控制、计算机、通信以及模块化集成等技术发展出现的工业控制系统，代表工业自动化的控制系统发展的最新阶段。

2、互用性：则意味着不同生产厂家的性能类似的设备可实现相互替换、现场设备的智能化与功能自治性，它将传感测量、补偿计算、工程量处理与控制等功能分散到现场设备中完成，仅靠现场设备即可完成自动控制的基本功能，并可随时诊断设备的运行状态。

3、现场总线的国际标准：长期以来，有关现场总线的标准问题争论不休，互连、互通、互操作以及实时性问题很难解决，不仅已有的50种现场总线没有走向统一，而且仍在不断推出新的标准，如FlexRay。从各种数字技术的发展经历来看。国际标准开发组织影响力较大。国际电工委员会制定的现场总线国际标准有IEC61158和IEC62026，国际标准化组织制定的现场总线国际标准有CAN。

三、简答题

1、现场总线系统的技术特点？

答：（1）系统的开放性，（2）互操作性与互用性，（3）系统结构的高度分散性，（4）对现场环境的适应性，（5）一对N结构，（6）可控状态，（7）互换性，（8）综合功能，（9）统一组态。

2、现场总线系统的结构特点？

答（1）现场设备具有智能和自治的特点，（2）提高了系统的精度和自诊断功能，（3）降低了费用支出，（4）组态和修改容量容易。

3、现场总线标准技术类型？

答：●IEC技术报告，●ControlNet;●PROFIBUS;●P-Net;●FF HSE;●SwiffNet;●WorldFIP;●Interbus;●FF Application Layer;●ProfiNet.

4、造成现场总线多个标准共存的原因？

答：产生多个现场总线标准的原因十分复杂主要是：A、某些大公司由于早期投入大量资金使得现场产品问世较早，一旦国际标准与其技术不符，其投入的大量资金则必然化为乌有，因此他们不得不尽力争取成为国际标准。B、各种现场总线开发组织都受到国际上一些处于垄断地位的跨国公司的支持，而他们所开发的却是打破垄断、全面开放的现场总线，这本身就是一对矛盾。为了从自己的专有技术（如DCS和PLC等）中取得更多、更大的利润，从某种程度上讲，这些跨国公司并不迫切希望看到统一的现场总线标准早日出现。而另一方面这些跨国公司为了他们的长远利益和保持他们的垄断地位又不得不去开发现场总线，以领导新潮流。C、IEC是多极化组织，其代表来自各个国家的一些大公司，国际IEC有关章程，统一的国家标准需要得到75%以上有投票资格的国家的赞成。一些小国家在技术和经济上很大程度地依赖于一些跨国公司，这些小国为了自己的利益，在IEC投票表决中常常发生摇摆而不能自主。D、统一的现场总线国际标准之所以难以制定，其技术原因在于使用一种

技术方案满足不同用户千差万别的需求，的确是件很难的事，更何况到目前为止，还没有哪种总线在技术上占绝对优势。既然现场总线是为了满足测量与控制技术发展的需要而产生的。不同领域的测量与控制需求又各有特点，因此在某个领域中产生的总线技术一般对这一特定领域的满足度高一些，适应性好一些，应用多一些。现场总线用户必须依赖设备制造商，才能确保设备和工厂的正常运行能力，只能被动地追随他们。

5、现场总线的共性？

答：对于世界范围内如此之多的现场总线规范，必须有一个统一的、全面的理解，IEC61158标准为工业网络通信提供了这种理解的公共基础：A、ISO/OSI参考模型作为通信任务分解参考；B、层规范化，各种类型的现场总线都由一个或多个层规范构成；C、服务和协议的差异处理；D、工程应用能力。

第6章习题答案

一、填空题

1、ControlNet非常适用于一些控制关系有复杂关联、要求控制信息同步、协调实时控制、数据传输速度要求较高的应用场合。

2、DeviceNet网络的数据通信具有突出的高可靠性、实时性及灵活性。

3、在DeviceNet中，预定义主从连接组提供了一组主从系统中常用的、方便的连接。

4、Profibus现在已是欧洲首屈一指的开放式现场总线系统，它的应用领域包括加工制造、过程和建筑自动化。

5、FF的协议规范建立在ISO/OSI层间通信模型之上。

二、名词解释

1、设备网（DeviceNet）网络：是20世纪90年代中期发展起来的一种基于CAN技术的开放型、符合全球工业标准的低成本、高性能的通信网络。

2、标识对象：包含各种属性，如供应商ID、设备类型、产品条码、状态、序列号；

3、参数对象：带有设备配置参数，提供访问所有参数的标准组态工具，参数对象包括数值、量程、文本等，该对象为任选项；

4、Profibus：是一种不依赖厂家的开放式现场总线标准，采用Profibus的标准系统后，不同厂商所生产的设备不需对其进行特别调整就可以通信。Profibus为多主从结构，可方便地构成集中式、集散式和分布式控制系统。

5、LNS：是LonWorks控制网络的操作系统。它采用多客户/多服务器结构，提供了功能强大的网络管理平台，完成一系列网络管理功能，包括节点地址分配、多广播地址组说明、路由器和网桥的定义、网络变量管理、通信服务修改、节点与网络的诊断等。

三、简答题。

1、ControlNet的优点？

答：①同一链路上满足I/O数据、实时互锁、端到端报文传输和编程/组态信息等应用的多样的通信要求；②是确定性的、可重复的控制网络，适合离散控制和过程控制；③同一链路上允许多个控制器同时共存；④输入数据和端到端信息的多路发送支持；⑤可选的介质冗余和本征安全；⑥安装和维护的简单性；⑦网络上节点居于对等地位，可以从任意节点实现网络存取；⑧灵活的拓朴结构（总线形、树形、星形等）和介质选择（同轴电缆、光纤和其它）。

2、DeviceNet的主要特点?

答：其主要特点可以概括如下：①采用基于CAN的多主方式工作，网络上任一节点均在任意时刻主动地向网络上其它节点发送信息，而不分主从，一个设备网产品既可作为“客户”，又可作为“服务器”，或者两者兼顾；②逐位仲裁模式的优先级对等通信建立了用于数据传

输的Producer-Consumer传输模型，任一设备网产品均可产生和应用报文，网络上的节点信息分为不同的优先级，可满足不同的实时要求；③ DeviceNet采用非破坏生总线仲裁讲述，当多个节点同时向总线发送信息时，优先级较低的节点会主动地退出发送，而最高优先级的节点可不受影响地继续传输数据，从而大大节省了总线冲突仲裁时间，尤其是在网络负载很重的情况下也不会出现网络瘫痪的情况；④ DeviceNe的直接通信距离最远为500m，通信速率最高可达500Kb/s；⑤ DeviceNet上可以容纳多达64个节点地址，每个节点支持的I/O 数量没有限制；⑥采用短帧结构，传输时间短，受干扰的概率低，具有极好的检错效果，每帧信息都有CRC校验及其它检错措施，保证了数据出错率级低；⑦ DeviceNet的通信介质为独立双绞总线，信号与电源承载于同一电缆；⑧ DeviceNet支持设备的热插拔，无需网络断电；⑨ DeviceNet的接入设备可选择光隔离设计，由外部供电的设备与由总线供电的设备共享总线电缆。

3、FF的优点？

答：①设备互操作性在具有互操作性条件下，同一现场总线网络中一个设备可以被来自不同供应商的具有增加功能的相似设备所取代，而仍保持规定的操作，这就允许用户“混合和搭配”不同供应商的现场设备和主系统；②改善的过程数据在FF现场总线上，从每个设备得到的多个参数可以传至车间控制系统，它们可被用作数据存档、趋势分析、过程优化研究和生成报表，其目的是增加产量和减少停工时间；③对进程更多的了解采用强大的、基于微控制器的通信功能的现场总线设备，可以更快、更准确的识别过程错误；④提高工厂设备安全性能，满足日益严格的控制设备安全要求；⑤提供预测性维护能力；⑥FF现场总线大大减少了网络安装费用，构建和运行启动时间大大减少，可以利用总线设备中的软件控制模块简化编程和控制功能。

4、Lon局部网络技术的控制系统的特点？

答：①系统具有无中心控制的真正分布式控制节点模式，使控制节点尽量靠近被控设备；②开放式系统结构，具有良好的互操作性；③系统组态灵活，重新构造或修改配置很容易，增加或减少控制节点不必改变网络的物理结构；④控制节点间可通过多种通信媒体连接，组网简单，成本大大降低；⑤系统整体可靠性高，控制节点故障只影响与其相连的设备，不会造成系统或子系统瘫痪；⑥网络通信协议已固化在控制节点内部，节点编程简单，应用开发周期大大缩短；⑦系统总体成本降低，升级改造费用低。

5、CAN总线的主要特点？

答：①通信介质可以是双绞线、同轴电缆和光纤，通信距离最远可达10km（5kb/s），最高速率可达1Mb/s(40m)；②用数据块编码方式代替传统的站地址编码方式，用一个11位或29位二进制数组成的标识码来定义211或1129个不同的数据块，让各节点通过滤波的方法分别接收指定标识码的数据，这种编码方式使得系统配置非常灵活；③网络上任意一个节点均可以主动地向其它节点发送数据，是一种多主总线，可以方便地构成多机备份系统；④网络上的节点可以定义成不同的优先级，利用接口电路中的“线与”功能，巧妙地实现了无破坏性的基于优先权的仲裁，当两个节点同时向网络发送数据时，优先级低的节点会主动停止数据发送，而优先级高的节点则不受影响地继续传送数据，大大节省了总线冲突裁决时间；⑤数据帧中的数据字段长度最多为8B，这样不仅可以满足工控领域中传送控制命令、工作状态和测量数据的一般要求，而且保证了通信的实时性；⑥在每一个帧中都有CRC校验及其它检错措施，数据差错率低；⑦网络上的节点在错误严重的情况下，具有自动关闭总线的功能，退出网络通信，保证总线上的其它操作不受影响。

第7章习题答案

一、填空题

1、提高系统可靠性的最直接的方法，就是在系统总体设计时加入可靠性设计环节。

2、要保证现场设备运行信息能够最快的到达操作站和保证操作员发布的命令最快地到达现场执行机构，就必须要求集散控制系统的通信网络具有极高的实时性。

3、接地设计是提高信号抗干扰性能的一个重要措施。

4、目前，正在推广使用的DCS种类繁多，为了能够选用符合要求的DCS，首先需要对典型系统进行性能评估，以便提出选型方案。

5、总的来说，招标是最公正的，经过招标得到的系统不仅价格低，并且系统的性能指标也很好。

二、名词解释

1、可靠性：是指机器、零件、系统在规定的工作条件下，在规定的时间内具有正常工作性能的能力。

2、可操作性：指集散控制系统所提供的操作环境能够被操作员接受，并且操作员能够根据所提供的信息对生产全过程进行操作。

3、环境适应性：是指集散控制系统对使用环境场所的适应能力，包括对环境场所的有害气体。温度、湿度等因素的适应能力，对环境中电磁干扰的适应能力，对生产过程本身性能变化的能力，以及对事故突发的适应能力。

4、经济性：包括初期投资费用、维修费用和扩展投资费用。

5、MTBF：（Mean Time Between Failures）平均故障时间是指可以边修理边使用的机器、零件、系统，相邻故障期间的正常工作时间的平均值。

三、简答题

1、试述集散控制系统的评价？

答：DCS的性能评估应考虑多种因素，首先要考虑软硬件技术性能、制造厂售后服务、设计工期等方面的因素能否达到过程控制与管理的实际要求；其次考虑系统的价格问题。应该看到，要正确评估一个控制系统的性能是比较困难的，因为有些要素相互矛盾，例如技术成熟于技术创新、性能与价格问题等。目前，对DCS的评估与选型还没有统一的标准。

2、试述集散控制系统的可靠性设计的准则？

答：日本横河公司对集散控制系统的可靠性设计提出了三个准则。

○1系统运行不受故障影响的准则

这条准则包括两方面的内容，一是冗余设计，可以使系统某一部件发生故障时能自动切换，二是多级操作，可以使系统某一部件发生故障时能够旁路或者降级使用。

○2系统不易发生故障的准则

这是非常重要的可靠性设计准则，就是要从系统的基本部件着手，提高系统的MTBF。

○3迅速排除故障的准则

这是一条很重要的维修性设计准则，包括故障诊断、系统运行状态监视、部件更换等设计，用于缩短系统的MTTR。

3、集散控制系统的选型应考虑哪些因素？

答：一般需要考虑以下因素。（１）随着DCS的使用越来越广泛，DCS的软件、硬件逐渐由专用型向通用型发展。从长远观点来看，选用新型系统更为有利；（２）选型时，应该针对所应用的行业、领域的具体实际来决定；（３）根据工艺流程当前需要的输入输出点数，

以及将来生产规模扩大以后系统扩容所能达到的最大规模，选择规模相匹配的DCS产品。（４）认真考察DCS产品的开放性、兼容性，尽量选择开放性较好的产品；（５）认真考察DCS产品的编程组态环境，尽量选择各种先进控制算法皆能够使用且容易编程实现的产品。

4 、试述集散控制系统抗干扰需要考虑的措施？

答：集散控制系统经常采用屏蔽、滤波、接地、合理布线、选择电缆等措施。为了减少电磁干扰的影响，可以采用电磁屏蔽和绞合线等方法。绞合线可使感应到线上的干扰电压按绞合的节距相互抵消，使信号线端子间不出现干扰电压。减小静电感应干扰的影响，可以采用加大信号线与电源动力线之间的距离，尽可能不采用平行敷设的方法。接地设计是提高信号抗干扰性能的一个重要措施。

第8章习题答案

一、填空题

1、确定系统自动控制水平是系统设计的前提，

2、为使各专业之间设计内容互相衔接，避免错、漏、碰、缺，各专业之间还应对有关设计文件认真会签。

3、自控专业与工艺专业有着十分密切的关系。

4、对集散控制系统的供电宜采用三相不间断电源供电。

5、DCS的调试分三个部分：工厂调试、用户现场离线调试和在线调试。

二、名词解释

1、施工图：是进行施工用的技术文件。它从施工的角度出发，解决设计中的细节部分。

2、工厂凋试：是集散系统调试的基础，它是在生产厂专业人员的指导下，用户对硬件、系统软件和应用软件(向厂方购买的应用软件包)进行应用性调试。

3、现场调试：是在工厂调试的基础上进行的真正的在线调试．不允许有任何错误与疏漏。特别对于危险性极大的化工生产装置，任何差错都会带来意想不到的后果。

4、系统的安全性：包含三方面的内容：功能安全、人身安全和信息安全。

5、信息安全：是要保证信息的完整性、可用性和保密性。

三、简答题

1、为什么自控专业与工艺专业有着十分密切的关系？

答：主要表现在以下几方面①自控专业设计人员应与工艺专业设计人员共同研究，确定工艺控制流程图(PCD)、确定工程的自动化水平和自控设计的总投资。确定集散控制系统中画面的帧、分组；回路和趋势的分组，各显示画面中检测、控制点的显示位置、显示精度、显示数据的大小、刷新时间等。②自控专业设计人员应该了解工艺流程、车间布置和环境特征．热悉工艺过程对控制的要求和操作规程。③工艺专业设计人员应该向自控专业设计人员提供工艺流程图（PFD）、工艺说明书和物性参数表；物料平衡表；工艺数据表(包括容器、塔器、换热器、工业炉和特殊设备)和设备简图；主要控制系统和特殊检测要求(联锁条件)和条件表(包括节流装置和执行器计算条件)；安全备忘录；建议的设备布置图。④工艺专业设计人员应该了解集散控制系统、节流装置、执行机构及检出仪表、元件等的安装尺寸，对工艺的要求。应了解并掌握集散控制系统的操作方法．与自控专业设计人员共同商讨操作规程。

2、安全性与可靠性的关系？

答：安全性强调的是系统在承诺的正常工作条件或指明的故障情况下，不对财产和生命带来危害的性能。可靠性则侧重于考虑系统连续正常工作的能力。安全性注重于考虑系统故障的防范和处理措施，并不会为了连续工作而冒风险。可靠性高并不意味着安全性肯定高。安全性总是要依靠一些永恒的物理外力作为最后一道屏障，比如，重力不会因停电而消失，往往用于紧急情况下关闭设备。当然，在一些情况下，停机就意味着危险的降临，比如飞机发动

机停止工作。在这种情况下，几乎可以认为可靠性就是安全性。

3、信息安全主要采用的技术？

答：①防火墙。防火墙在某种意义上可以说是一种访问控制产品。它在内部网络与不安全的外部网络之间设障碍，阻止外界对内部资源的非法访问，防止内部对外部的不安全访问。②虚拟专有网。虚拟专有网VPN是在公共数据网络上，通过采用数据加密技术和访问控制技术，实现两个或多个可信内部网之间的互联。③安全服务器。安全服务器主要针对一个局域网内部信息存储、传输的安全保密问题，其实现功能包括对局域网资源的管理和控制，对局域网内用户的管理，以及局域网中所有安全相关事件的审计和跟踪。④电子签证机构。电子签证机构(CA)作为通信的第三方，为各种服务提供可信任的认证服务。⑤用户认证产品。由于IC卡技术的日益成熟和完善，IC卡被更为广泛地用于用户认证产品中，用来存储用户的个人私钥，并与其他技术如动态口令相结合，对用户身份进行有效地识别。⑥安全管理中心。⑦安全操作系统。给系统中的关键服务器提供安全运行平台，构成安全WWW服务、安全FTP服务、安全SMTP服务等，并作为各类网络安全产品的坚实底座，确保这些安全产品的自身安全。

4、工厂电缆在敷设时，要注意哪些问题？

采用电磁屏蔽和绞合线等方法可以减小电磁干扰的影响。绞合线可使感应到线上的干扰电压按绞合的节距相互抵消。对含有磁性媒体的材料和动力线等都要采取屏蔽措施。减小静电感应干扰的影响，可采用加大信号线与电源动力线之间的距离，尽可能不采用平行敷设的方法。采用以金属导体为屏蔽层的电缆可以使信号线与动力线之间的静电电容减至接近于零，从而抑制静电感应干扰。为了防止电源布线引入噪声，集散控制系统的供电应通过分电盘与其他电源完全分隔，在布线中途，也不允许向系统外部设备供电。应尽量把信号线和动力线的接线端于分开，以防止由于高温高湿或者长期使用造成接线端子的绝缘下降，从而引人耦合干扰。电缆进入控制室时，宜先由低标高处抬高后进入控制室，防止雨水顺电缆流入控制室。控制室地坪标高应高出室外地坪300mm，最大落差可在0.7m。

最新电力拖动自动控制系统--运动控制系统第四版复习题考试题目1精编版

2020年电力拖动自动控制系统--运动控制系统第四版复习题考试题目1精编版

1弱磁控制时电动机的电磁转矩属于恒功率性质只能拖动恒功率负载而不能拖动恒转矩负载。（Ⅹ） 2采用光电式旋转编码器的数字测速方法中，M法适用于测高速，T法适用于测低速。（√） 3只有一组桥式晶闸管变流器供电的直流电动机调速系统在位能式负载下能实现制动。（√） 4直流电动机变压调速和降磁调速都可做到无级调速。（√） 5静差率和机械特性硬度是一回事。（Ⅹ） 6带电流截止负反馈的转速闭环系统不是单闭环系统。（Ⅹ） 的大小并非仅取决7电流—转速双闭环无静差可逆调速系统稳态时控制电压U k 于速度定 U g*的大小。（√） 8双闭环调速系统在起动过程中，速度调节器总是处于饱和状态。 （Ⅹ） 9逻辑无环流可逆调速系统任何时候都不会出现两组晶闸管同时封锁的情况。（Ⅹ） 10可逆脉宽调速系统中电动机的转动方向（正或反）由驱动脉冲的宽窄决定。（√） 11双闭环可逆系统中，电流调节器的作用之一是对负载扰动起抗扰作用。（Ⅹ） 与开环系统相比，单闭环调速系统的稳态速降减小了。（Ⅹ） 12α=β配合工作制的可逆调速系统的制动过程分为本组逆变和它组制动两阶段（√）

13转速电流双闭环速度控制系统中转速调节为PID调节器时转速总有超调。（Ⅹ） 14 电压闭环相当于电流变化率闭环。（√） 15 闭环系统可以改造控制对象。（√） 16闭环系统电动机转速与负载电流（或转矩）的稳态关系，即静特性，它在形式上与开环机械特性相似，但本质上却有很大的不同。 17直流电动机弱磁升速的前提条件是恒定电动势反电势不变。（√） 18 直流电动机弱磁升速的前提条件是恒定电枢电压不变。（Ⅹ） 19电压闭环会给闭环系统带来谐波干扰，严重时会造成系统振荡。（√） 20对电网电压波动来说，电压环比电流环更快。（√） 二选择题 1直流双闭环调速系统中出现电源电压波动和负载转矩波动时，（ A）。 A ACR抑制电网电压波动，ASR抑制转矩波动 B ACR抑制转矩波动，ASR抑制电压波动 C ACR 放大转矩波动，ASR抑制电压波动 D ACR放大电网电压波动，ASR抑制转矩波动 3与机组相比，相控整流方式的优点是（A、B、C、D ），缺点是（ E、F ）。 A 功率放大倍数小于1000倍 B 可逆运行容易实现 C 控制作用的快速性是毫秒级 D 占地面积小，噪音小 E 高次谐波丰富 F 高速时功率因数低 4系统的静态速降△ned一定时，静差率S越小，则（C ）。 A 调速范围D越小 B 额定转速?Skip Record If...?越大

集散控制系统试卷及答案(2012)

昆明理工大学试卷（）B5-1 考试科目：集散控制系统考试日期：命题教师： 学院：信自专业班级：自动化07、测控07 学生姓名：学号： 任课教师：课序号：考试座位号： 一、填空题(共32 分，每空1分) 1、DCS 设计思想是分散________、集中________，设计原则是分而 ________、综合________。 2、一个典型的DCS应该包括四大部分组成：至少一台___________站，至少一台___________站，一台___________站（也可以兼做）和一条通信系统。 3、在DCS操作站的画面体系中有___________、____________及______________这三种类型的显示画面。 4、DCS 控制层软件的基本功能可以概括为__________________、____________、____________、及I/O 数据的输出。 5、现场总线是自动化领域的通信、网络技术, 也被称之为工厂的____________。 6、集散控制系统是___________、___________、___________、___________技术（简称四C技术）发展的产物。

B5-2 7、发送装置和接收装置之间的信息传输通路称为___________，它包括 ___________和有关的中间设备。 8、DCS中报警优先级由高到底依次是：___________、___________、___________、___________和___________。 9、集散控制系统中，各种在组态中定义的回路控制算法、顺序控制算法、计算功能均在____________中实现。 10请列出主要DCS 生产厂家及产品①厂家:____________产品:____________ ②厂家:____________产品:____________③厂家:____________产 品:____________。 二、名词解释(12分,每题3分) 1、实时 2、在线 3、集散控制系统

运动控制系统思考题课后习题答案完整版

思考题答案 1.1直流电动机有哪几种调速方式？各有那些特点？ 答：a改变电枢回路电阻调速法外加电阻Radd的阻值越大，机械特性的斜率就越大，相同转矩下电动机的转速越低b减弱磁通调速法减弱磁通只能在额定转速以上的范围内调节转速c调节电枢电压调速法调节电枢电压调速所得的人为机械特性与电动机的固有机械特性平行，转速的稳定性好，能在基速以下实现平滑调速。 1.2为什么直流PWM变换器-电动机系统比相控整流器-电动机系统能够获得更好的动态性能？ 答：a PWM变换器简单来讲调节的是脉冲串的宽度，直流成分没有受到破坏，也就是说其最大值=峰值是不变的，变的是平均值； b 相控整流，是由交流整流得到的直流，虽然也是平均值在变，但是其最大值、峰值也是随着导通角的大小时刻在变，且导通角越小波形的畸变越严重。从而影响了电机的输出特性。 答：直流PWM变换器和晶闸管整流装置均可看作是一阶惯性环节。其中直流PWM变换器的时间常数Ts 等于其IGBT控制脉冲周期（1/fc），晶闸管整流装置的时间常数Ts通常取其最大失控时间的一半（1/（2mf）。因fc通常为kHz级，而f通常为工频（50或60Hz）为一周内），m整流电压的脉波数，通常也不会超过20直流PWM变换器间常数通常比晶闸管整流装置时间常数更小，从而响应更快，动态性能更好。 1.4简述直流PWM 变换器电路的基本结构。 答：直流PWM 变换器基本结构如图，包括IGBT 和续流二极管。三相交流电经过整流滤波后送往直流PWM 变换器，通过改变直流PWM 变换器中IGBT的控制脉冲占空比，来调节直流PWM 变换器输出电压大小，二极管起续流作用。 1.5 答：不会

电力拖动自动控制系统期末考试复习资料

电力拖动自动控制系统复习（14电气工程本） 一．题型 填空（20）、选择（10）、简答（30）、计算（40） 二．各章节内容提要 （一）绪论——基本概念 1.运动控制系统的组成（电动机、功率放大与变换装置、控制器、相应的传感器）【P1】【填空】 2.直流电机的数学模型简单，转矩易于控制。交流电机具有结构简单等优点，但其动态数学模 型具有非线性多变量强耦合的性质。【P3】【填空】 3.转矩控制是运动控制的根本问题，磁链控制与转矩控制同样重要。【P5】【填空】 4.典型的生产机械负载转矩特性主要包含恒转矩负载特性、恒功率负载特性、风机与泵类负载 特性。【P5】【填空】 （二）第2章 1．基本概念 （1）直流调速转速公式、方法。【P7】【填空】 公式：方法：1）调节电枢供电电压U； 2）减弱励磁磁通； 3）改变电枢回路电阻R （2）可控直流电源（G-M系统、V-M系统、PWM变换器）【P9】【填空】 （3）增设平波电抗器来抑制电流脉动，总电感量的计算。【P12】【选择题】 三相桥式 三相半波 单相桥式 （4）失控时间的选择【p15】【选择题】 整流电路形式最大失控时间 单相半波20 10 单相桥式（全波）10 5 三相半波 6.67 3.33 三相桥式 3.33 1.67 ★★★★（5）PWM调速系统的优越性表现【p16】【简答题】 ○1主电路简单，需要的电力电子器件少；

○2开关频率高，电路容易连续，谐波少，电动机损耗及发热都较小； ○3低速性能好，稳速精度高，调速范围宽； ○4若与快速响应的电动机配合，则系统频带宽，动态响应快，动态抗扰能力强； ○5电力电子器件工作在开关状态，导通损耗小，当开关频率适当时，开关损耗也不大，因而装置效率较高； ○6直流电源采用不控整流时，电网功率因数比相控整流器高 （6）不可逆PWM系统中，γ与ρ的关系。【P17】 γ=ρ （7）泵升电压【P20】【填空题】 对滤波电容充电的结果造成直流侧电压升高 （8）调速系统的稳态性能指标S与D及相互之间的关系。【P21-22】【填空题】 ○1——额定负载时的最高和最低转速 => ○2最低速 => 空载转速 ○3例： ★★★★（9）开环系统与闭环系统比较（4点结论）【P29-30】【简答题】 ○1闭环系统静特性可以比开环系统机械特性硬得多。 ○2闭环系统的静差率要比开环系统小得多。 ○3当要求的静差率一定时，闭环系统可以大大提高调速范围。 ○4要取得上述三项优势，闭环系统必须设置放大器。 ★★★★（10）闭环系统能减少稳态转速降的实质问题是什么？结合图形分析【P31】【简答题】闭环系统能够减少稳态速降的实质在于它的自动调节作用，在于它能随着负载的变化而相应地改变电枢电压，以补偿电枢回路电阻压降。 （11）反馈控制规律（3点）【P31】【简答题】 ○1比例控制的反馈控制系统是被调量有静差的控制系统 ○2反馈控制系统的作用是：抵抗扰动，服从给定 ○3系统的精度依赖于给定和反馈检测的精度

集散控制系统的设计

前言 计算机控制技术在通信、遥感、无损检测、智能仪器、工业自动控制等工程领域有着广泛的应用。在开发计算机控制系统时，程序设计是很多技术人员要面临的问题。在高校和科研院所，有众多的研究人员在使用各种计算机控制系统，他们都迫切需要相关的书籍来学习相关的编程技术。 组态软件是标准化、规模化、商品化的通用工控开发软件，只需进行标准功能模块的软件组态和简单的编程，就可以设计出标准化、专业化、通用性强、可靠性高的上位机人机界面工控程序，且工作量较小，开发调试周期短，对程序设计员要求低，因此，组态软件是性能优良的软件产品，成为开发上位机工控程序的主流开发工具。 近几年来，随着计算机软件技术的发展，组态软件技术的发展也非常迅速，可以说是到了令人目不暇接的地步，特别是图形界面技术、面向对象编程技术，组件技术的出现，使原来单调、呆板、操作麻烦的人机界面变得耳目一新，因此，除了一些小型的工控系统需要开发者自己编写应用程序，凡属于大中型的工控系统，最明智的办法应该是选择一个合格的组态软件。 然而，集散控制系统则是一个很好的选择。分布式集散控制系统是由多台计算机分别控制生产过程中多个控制回路，同时又可集中获取数据集中管理和集中控制的自动控制系统。分布式集散控制系统采用微处理机分别控制各个回路，而用中小型工业控制计算机或高性能的微处理机实施上一级的控制，各回路之间和上下级之间通过高速数据通道交换信息。分布式集散控制系统具有数据获取直接，数字控制人机交互以及监控和管理等功能。分布式集散控制系统是在计算机监督控制系统直接数字控制系统和计算机多级控制系统的基础上发展起来的，是生产过程的一种比较完善的控制与管理系统。在分布式集散控制系统中，按地区把微处理机安装在测量装置与控制执行机构附近，将控制功能尽可能分散，管理功能相对集中。这种分散化的控制方式能改善控制的可靠性不会由于计算机的故障而使整个系统失去控制，当管理级发生故障时过程控制级控制回路仍具有独立控制能力，个别控制回路发生故障时也不致影响全局与计算机多级控制系统。相比，分布式控制系统在结构上更加灵活，布局更为合理和成本更低。因此，以后的发展用途将会更广泛。

运动控制系统思考题和课后习题答案

第2章 2-1 直流电动机有哪几种调速方法？各有哪些特点？ 答：调压调速，弱磁调速，转子回路串电阻调速，变频调速。特点略。 2-2 简述直流 PWM 变换器电路的基本结构。 答：直流 PWM 变换器基本结构如图，包括 IGBT 和续流二极管。三相交流电经过整流滤波后送往直流 PWM 变换器，通过改变直流 PWM 变换器中 IGBT 的控制脉冲占空比，来调节直流 PWM 变换器输出电压大小，二极管起续流作用。 2-3 直流 PWM 变换器输出电压的特征是什么？ 答：脉动直流电压。 2=4 为什么直流 PWM 变换器-电动机系统比 V-M 系统能够获得更好的动态性能？ 答：直流 PWM 变换器和晶闸管整流装置均可看作是一阶惯性环节。其中直流 PWM 变换器的时间常数 Ts 等于其 IGBT 控制脉冲周期（1/fc），而晶闸管整流装置的时间常数 Ts 通常取其最大失控时间的一半（1/（2mf）。因 fc 通常为 kHz 级，而 f 通常为工频（50 或60Hz）为一周内），m 整流电压的脉波数，通常也不会超过 20，故直流 PWM 变换器时间常数通常比晶闸管整流装置时间常数更小，从而响应更快，动态性能更好。 2=5 在直流脉宽调速系统中，当电动机停止不动时，电枢两端是否还有电压？电路中是否还有电流？为什么？ 答：电枢两端还有电压，因为在直流脉宽调速系统中，电动机电枢两端电压仅取决于直流 PWM 变换器的输出。电枢回路中还有电流，因为电枢电压和电枢电阻的存在。 2-6 直流 PWM 变换器主电路中反并联二极管有何作用？如果二极管断路会产生什么后果？答：为电动机提供续流通道。若二极管断路则会使电动机在电枢电压瞬时值为零时产生过电压。 2-7 直流 PWM 变换器的开关频率是否越高越好？为什么？ 答：不是。因为若开关频率非常高，当给直流电动机供电时，有可能导致电枢电流还未上升至负载电流时，就已经开始下降了，从而导致平均电流总小于负载电流，电机无法运转。2-8 泵升电压是怎样产生的？对系统有何影响？如何抑制？ 答：泵升电压是当电动机工作于回馈制动状态时，由于二极管整流器的单向导电性，使得电动机由动能转变为的电能不能通过整流装置反馈回交流电网，而只能向滤波电容充电，造成电容两端电压升高。泵升电压过大将导致电力电子开关器件被击穿。应合理选择滤波电容的容量，或采用泵升电压限制电路。 2-9 在晶闸管整流器-电动机开环调速系统中，为什么转速随负载增加而降低？答：负载增加意味着负载转矩变大，电机减速，并且在减速过程中，反电动势减小，于是电枢电流增大，从而使电磁转矩增加，达到与负载转矩平衡，电机不再减速，保持稳定。故负载增加，稳态时，电机转速会较增加之前降低。 2-10 静差率和调速范围有何关系？静差率和机械特性硬度是一回事吗？举个例子。 答：D=（nN/△n）（s/（1-s）。静差率是用来衡量调速系统在负载变化下转速的稳定度的，）而机械特性硬度是用来衡量调速系统在负载变化下转速的降落的。 2-11 调速范围与静态速降和最小静差率之间有何关系？为什么必须同时提才有意义？ 答：D=（nN/△n）（s/（1-s）。因为若只考虑减小最小静差率，则在一定静态速降下，允许）的调速范围就小得不能满足要求；而若只考虑增大调速范围，则在一定静态速降下，允许的最小转差率又大得不能满足要求。因此必须同时提才有意义。 2-12 转速单闭环调速系统有哪些特点？改变给定电压能否改变电动机的转速？为什么？如果给定电压不变，调节转速反馈系数是否能够改变转速？为什么？如果测速发电机的励磁

(完整版)运动控制考试复习题

一、填空题 1、控制系统的动态性能指标是指跟随指标和抗扰指标，而调速系 统的动态指标通常以抗扰性能指标为主 2、直流电机调速方法有变压调速、电枢串电阻调速和弱磁调速。异 步电动机调速方式常见有6种分别是：降压调速、差离合调速、转子串电阻调速、串级调速和双馈电动机调速、变级调速、变压变频调速。其中转差率不变型有：变级调速、变压变频调速，只有变压变频应用最广，可以构成高动态性能的交流调速系统。 同步电动机按频率控制方式不同分为：他控式变频调速和自控式变频调速。（变电阻调速：有级调速。变转差率调速：无级调速。调压调速：调节供电电压进行调速） 按按转差功率可以怎么划分电动机:转差功率消耗型、转差功率不变型、转差功率馈送型 3、对于异步电动机变压变频调速，在基频以下，希望维持气隙磁 通不变，需按比例同时控制定子电压和定子频率，低频时还应当抬高电压以补偿阻抗压降，基频以下调速属于恒转矩调速； 而基频以上，由于电压无法升高，只好仅提高定子频率而迫使磁通减弱，相当直流电动机弱磁升速情况，基频以上调速属于恒功率调速。 4、对于SPWM型逆变器，SPWM的含义为正弦波脉宽调制，以正弦波 作为逆变器输出的期望波形，SPWM波调制时，调制波为频率和期望波相同的正弦波，载波为频率比期望波高得多的等腰三角波，SPWM型逆变器控制方式有同步调制、异步调制、混合调制。

SPWM 型逆变器的输出的基波频率取决于正弦波。SPWM 控制技术 包括单极性控制和双极性控制两种方式。 5、调速系统的稳定性能指标包括调速范围和静差率 6、供变压调速使用的可控直流电源有：旋转交流机组（G-M 系统）、静止式可控整流器（V-M 系统）与直流斩波器（PWM-M 系统）或脉宽调制变换器。 7、典型 I 型系统与典型 II 型系统相比, 前者跟随性能好、超调小，但抗扰性能差。 典型I 型系统和典型Ⅱ型系统在稳态误差和动态性能上有什么区别？ 答：稳态误差：对于典型I 型系统，在阶跃输入下，稳态时是无差的；但在斜坡输入下则有恒值稳态误差，且与K 值成反比；在加速度输入下稳态误差为∞ 。对于典型II 型系统，在阶跃和斜坡输入下，稳态时均无差；加速度输入下稳态误差与开环增益K 成反比。 动态性能：典型 I 型系统在跟随性能上可以做到超调小，但抗扰性能稍差；典型Ⅱ型系统的超调量相对较大，抗扰性能却比较好。 8、数字测速中,T 法测速适用于低速,M 法测速适用于高速。 9、PI 调节器的双重作用是指：一是比例部分加快动态进程；二是积 分部分最终消除偏差。 10、 直流调速系统的理论依据φ e n C R I U d d -= ，交流调速系统的理论依据)1(60n s p f -=。 11、交-直-交电压型变频器的主要电路基本组成为整流器、直流平滑电路、逆变器。 12、在交-直-交逆变器中，直流侧所用滤波元件为大电容，因而直流电压波形比较平直，在理想情况下是一个内阻为零的恒压源，成

运动控制系统期末复习题(直流部分)

运动控制直流部分复习题 一、填空： 1. 调速系统的稳态性能指标主要是指和静差率。 2. 采用V-M系统，当系统处于深调速状态时，功率因数将较。 3. 直流调速系统中，晶闸管触发和整流装置的传递函数可近似成环节， 时间常数称为。 4. 晶闸管-电动机转速、电流双闭环调速系统中，环为内环，环为 外环。 5. 双惯性环节校正成典型Ⅰ型系统，引入的调节器是调节器。 6 直流调速的方法包括改变电枢回路电阻调速、调速和减弱磁通调速。7．闭环调速系统对于_ 的扰动具有抑制作用，而对于_ _的扰动则无能为力。 8．转速、电流双闭环调速系统中，调节_ _的限幅值可以调节系统最大电流；调节_ _的限幅值可以调节UPE的最大输出电压。 9．双极性直流PWM变换器的占空比，当时，输出平均电压为正，要使输出平均电压为负，应使。 二、选择题 1.下列说法正确的是（） A 积分调节器的输出决定于输入偏差量的历史过程。 B 比例控制可以使系统在偏差电压为零时保持恒速运行。 C 比例调节器可以实现无静差。 D 采用积分调节器动态相应快。 2.双闭环调速系统中电流调节器具备的作用为（） A 对负载变化起抗扰作用。 B 对电网电压波动起及时抗扰作用。 C 输出限幅决定允许的最大电流。 D 使转速跟随转速给定电压变化。 3.双闭环调速系统中转速调节器不具备的作用为（） A 对负载变化起抗扰作用。 B 对电网电压波动起及时抗扰作用。 C 输出限幅决定允许的最大电流。 D 使转速跟随给定电压变化。 4.在工程设计中，如果将系统校正成典型Ⅰ型系统的过程，KT值取为（）时为无超调。

A B C D 5. 采用工程设计法的双闭环直流调速系统中，电流环设计成典型（）型系统，引入的电流调节器为（）调节器。 A ⅠPI B ⅡPI C ⅠP D ⅡP 6. G-M直流调速系统中的G指的是哪一种直流电源（）。 A 直流发电机； B 静止整流器； C 脉宽调制电源； D 以上情况均可能。 三、分析与简答 1.在调速系统中，为什么在开环系统中晶闸管整流装置的控制电压前面没有加放大器，而在闭环之后要添加放大器？ 2. 双闭环调速系统中，电流调节器的作用各是什么？ 3.采用双极型PWM变换器的调速系统，当电动机停止时，电枢电流是否等于零，为什么？ 4. 假设某转速单闭环调速系统的电源电压突然降低，则该调速系统将如何进行 调节，请结合稳态结构图加以说明。 5. 转速、电流双闭环直流调速系统设计后，ASR限幅对应倍额定电流，但是在空 载额定励磁稳速运行时突加额定转矩负载，转速不能回到给定转速，请分析原因？ 6. 在转速、电流双闭环直流调速系统中，两个调节器均采用PI调节器。当系统带 额定负载运行时，转速反馈线突然断线，试分析系统进入稳态后调节器、转速、电枢电流的情况。 7. 写出直流电动机反馈闭环调速系统的临界放大系数表达式，并请说明表达式中各个参数含义。 8. 请写出双闭环调速系统起动过程的三个特点。 9. 请简述H型双极式PWM变换器的缺点。 四、设计题 1、某晶闸管供电的双闭环直流调速系统，整流装置采用三相桥式电路，基本数据如下： 直流电动机220V、136A、1460r/min，C e=r，允许过载倍数λ=。 晶闸管装置放大系数40。 电枢回路总电阻Ω。 时间常数T l=，T m=。 电流反馈系数β=A（≈10V/），转速反馈系数α=r（≈10V/n N）。 将电流环校正成典型Ⅰ型系统，取KT=；将转速环校正成典型Ⅱ型系统，取h=5。电流环滤波时间常数；转速环滤波时间常数。 请选择并设计各调节器参数。 2、有一转速、电流双闭环调速系统,已知电动机参数为：P N =，U N =220V， I N=28A，n N=1490 r/min，电枢回路电阻R=Ω,允许电流过载倍数λ=，电 磁时间常数T L=，机电时间常数T m=，主电路采用三相桥式整流电路，触 发整流环节的放大倍数Ks=35，整流电装置内阻R res=Ω，平均失控时间常

集散控制系统期末考试试题库及答案解析(1)

集散控制系统期末考试试题库及答案解析 一、填空 4. TDC3000系统中，一条LCN网最多可连40 个模块，通过扩大器可连64 个模块。 5. CS3000系统主要由操作站、现场控制站、工程师站、通信总线、通信网关等部分组成。 7.现场总线是一种数字式、双向传输、多分支结构、计算机局部网络的底层控制网络。 9.现场总线的基本设备有现场总线变送器、温度变送器、电流-现场总线转换器、现场总线-电流变换器等。 10. PROFIBUS现场总线的组态软件是STEP7。 11.计算机控制系统由:工业控制机生产过程组成。 12.计算机控制系统按参与控制的计算机不同，可分为工业控制机控制系统、PLC控制、单片机控制 20. CS3000集散控制系统的FCS有标准型、扩展型、紧凑型三种。 22.计算机控制系统按其结构不同可分为集中结构、分散结构大类。 23.集散控制系统由:工业控制机、通信网络、现场检测控制设备大部分组成。 25.集散控制系统又称为分散控制系统，英文简称DCS ，现场总线控制系统简称为FCS 。

二、名词解释 数据采集系统：计算机只承担数据的采集和处理，而不直接参与控制。 直接数字控制系统：计算机既采集数据，又对数据进行处理，并按照一定的控制规律进行运算，其结果经输出通道作用到控制对象，使被控变量符合要求。 现场总线控制系统：利用现场总线将分布在工业现场的各种智能设备和I/O单元方便的连接在一起构成的系统。 实时控制：计算机在规定的时间内完成数据的采集、、计算和输出。 传输速率：单位时间内通信系统所传输的信息量，一般以每秒种能够传输的比特数来表示，其单位是bps。 计算机控制系统：利用计算机来实现工艺过程自动控制的系统。 集散控制系统：是一种操作显示集中、控制功能分散、采用分级分层结构形式、局部网络通信的计算机综合控制系统。 现场总线：连接智能现场设备和自动化系统的数字式、双向传输、多分支结构的通信网络。组态：利用软件工具将计算机的软硬件及各种资源进行配置，使其按预定的功能实现特定的目的。 串行传输：把数据逐位依次在信道上进行传输的方式。 通信协议：通信双方共同遵守的规则，包括语法、语义、时序。 监督计算机控制系统：简称SCC系统，是一种两级微型计算机控制系统，其中DDC级计算机完成生产过程的直接数字控制。 分级控制系统：由多台计算机完成不同的控制功能和对多个设备的控制，其特点是控制分散、危险分散。 模拟通信：通信系统中所传输的是模拟信号，通常采用0-10m A DC或4-20m A DC电流信号传输信息。 数字通信：通信系统中所传输的是数字信号。 并行传输：把数据多位同时在信道上进行传输的方式。 开放系统互连参考模型：信息处理领域内最重要的标准之一，是一种框架模型，它将开发系统的通信功能分为七层，描述了各层的意义及各层的命名和功能。 六、问答题 1.操作站的主要功能：为过程显示和控制、系统生成与诊断、现场数据的采集和恢复显示等。工程师站的主要功能：控制系统组态的修改、控制参数的调试 监控计算机的主要功能：在车间管理级与过程优化级之间起到信息传递的作用，同时可对信息进行优化计算，为系统决策提供参考。 2.组态设计的一般步骤如下： （1）组态软件的安装按照要求正确安装组态软件，并将外围设备的驱动程序、通信协议等安装就绪。 （2）工程项目系统分析首先要了解控制系统的构成和工艺流程，弄清被控对象的特征，明确技术要求，然后再进行工程的整体规划，包括系统应实现哪些功能、需要怎样的用户界面窗口和哪些动态数据显示、数据库中如何定义及定义哪些数据变量等。

运动控制系统课后习题答案

运动控制系统 课后习题答案 系统的调速范围是1000~100min r ，要求静差率s=2%，那么系统允许的静差转速降是多少 解：10000.02(100.98) 2.04(1) n n s n rpm D s ?==??=- 系统允许的静态速降为2.04rpm 某一调速系统，在额定负载下，最高转速特性为0max 1500min n r =，最低转速特性为 0min 150min n r =，带额定负载时的速度降落15min N n r ?=，且在不同转速下额定速降 不变， 试问系统能够达到的调速范围有多大系统允许的静差率是多少 解：1）调速范围 max min D n n =(均指额定负载情况下） max 0max 1500151485N n n n =-?=-= min 0min 15015135N n n n =-?=-= max min 148513511D n n === 2) 静差率 01515010%N s n n =?== 直流电动机为P N =74kW,UN=220V ，I N =378A ，n N =1430r/min ，Ra=Ω。相控整流器内阻Rrec=Ω。采用降压调速。当生产机械要求s=20%时，求系统的调速范围。如果s=30%时，则系统的调速范围又为多少 解：()(2203780.023)14300.1478N N a N Ce U I R n V rpm =-=-?= 378(0.0230.022)0.1478115N n I R rpm ?==?+= [(1)]14300.2[115(10.2)] 3.1N D n S n s =?-=??-= [(1)]14300.3[115(10.3)] 5.33N D n S n s =?-=??-= 某龙门刨床工作台采用 V-M 调速系统。已知直流电动机

运动控制系统练习题

判断题 1弱磁控制时电动机的电磁转矩属于恒功率性质只能拖动恒功率负载而不能拖动恒转矩负载。（Ⅹ） 3只有一组桥式晶闸管变流器供电的直流电动机调速系统在位能式负载下能实现制动。（√）4直流电动机变压调速和降磁调速都可做到无级调速。（√） 5静差率和机械特性硬度是一回事。（Ⅹ） 6带电流截止负反馈的转速闭环系统不是单闭环系统。（Ⅹ） 7电流—转速双闭环无静差可逆调速系统稳态时控制电压U k的大小并非仅取决于速度定 U g*的大小。（√） 8双闭环调速系统在起动过程中，速度调节器总是处于饱和状态。（Ⅹ） 9逻辑无环流可逆调速系统任何时候都不会出现两组晶闸管同时封锁的情况。（Ⅹ） 10可逆脉宽调速系统中电动机的转动方向（正或反）由驱动脉冲的宽窄决定。（√） 11双闭环可逆系统中，电流调节器的作用之一是对负载扰动起抗扰作用。（Ⅹ） 与开环系统相比，单闭环调速系统的稳态速降减小了。（Ⅹ） 12α=β配合工作制的可逆调速系统的制动过程分为本组逆变和它组制动两阶段（√） 13转速电流双闭环速度控制系统中转速调节为PID调节器时转速总有超调。（Ⅹ） 14 电压闭环相当于电流变化率闭环。（√） 15 闭环系统可以改造控制对象。（√） 16闭环系统电动机转速与负载电流（或转矩）的稳态关系，即静特性，它在形式上与开环机械特性相似，但本质上却有很大的不同。 17直流电动机弱磁升速的前提条件是恒定电动势反电势不变。（√） 18 直流电动机弱磁升速的前提条件是恒定电枢电压不变。（Ⅹ） 19电压闭环会给闭环系统带来谐波干扰，严重时会造成系统振荡。（√） 20对电网电压波动来说，电压环比电流环更快。（√） 选择题 1．转速电流双闭环调速系统中的两个调速器通常采用的控制方式是 A．PID B．PI C．P D．PD 2．静差率和机械特性的硬度有关,当理想空载转速一定时,特性越硬,静差率A．越小B．越大C．不变D．不确定3．下列异步电动机调速方法属于转差功率不变型的调速系统是 A．降电压调速B．串级调速C．变极调速D．变压变频调速4．可以使系统在无静差的情况下保持恒速运行，实现无静差调速的是 A．比例控制B．积分控制C．微分控制D．比例微分控制5．控制系统能够正常运行的首要条件是 A．抗扰性B．稳定性C．快速性D．准确性6．在定性的分析闭环系统性能时，截止频率ωc越低,则系统的稳态精度 A．越高B．越低C．不变D．不确定8．转速电流双闭环调速系统中电流调节器的英文缩写是 A．ACR B．AVR C．ASR D．ATR 9．双闭环直流调速系统的起动过程中不包括 A.转速调节阶段 B.电流上升阶段 C.恒流升速阶段 D.电流下降阶段

交直流调速系统期末考试(运动控制系统)资料

交直流调速系统期末考试(运动控制系统)

一．判断题（正确的打√，错误的打×，答案填在题号的前面） 1. （dui ）交 - 直 - 交电压型变频器采用电容滤波，输出交流电压波形是规则矩形波。 2. （错）变频调速效率高，调速范围大，但转速不能平滑调节，是有级调速。 3. （对）有静差调速系统是依靠偏差进行调节的，而无静差调速系统则是依靠偏差对作用时间的积累进行调节的 4. （错）电动机的机械特性愈硬，则静差度愈大，转速的相对稳定性就愈高。 5. （dui ）转速负反馈调速系统能够有效抑制一切被包围在负反馈环内的扰动作用。 6. （ dui）SPWM 即正弦脉宽调制波形，是指与正弦波等效的一系列等幅不等宽的矩形脉冲列。 7. （cuo ）在一些交流供电的场合，可以采用斩波器来实现交流电动机的调压调速。 8. （错）转速负反馈单闭环无静差调速系统采用比例调节器。 9. （dui ） PWM 型变频器中的逆变器件采用高频、大功率的半控器件。 10. （对）矢量变换控制的实质是利用数学变换把三相交流电动机的定子电流分解成两个分量，一个是用来产生旋转磁动势的励磁电流分量，一个是用来产生电磁转矩的转矩分量。 __________________________________________________

二．填空题 1. 根据公式，交流异步电动机有三种调速方法： ① _调压 __ 调速、②__ 串电阻 __ 调速、③ ___变励 磁磁通 _ 调速。 3. IGBT 全称为 __绝缘栅双极晶闸管__ ，GTO 全称为 _门极可关断晶体管__ ， GTR 全称为 _电力晶体管 ______________ 。 4. 异步电动机的变频调速装置，其功能是将电网的恒压恒频交流电变换成变压变频的交流电，对交流电动机供电，实现交流无级调速。 三、选择题 1、变频调速中的变频电源是（C ）之间的接口。 （A）市电电源（B）交流电机（C）市电电源与交流电机 （D）市电电源与交流电源 2、调速系统的调速范围和静差率这两个指标（ B ）。（A）互不相关（B）相互制约（C）相互补充（D）相互平等 3、电压型逆变器的直流端（ D ）。 （A）串联大感器（B）串联大电容 __________________________________________________

电力拖动自动控制系统-运动控制系统习题解答第2-5章

习题解答（供参考） 2.1试分析有制动电流通路的不可逆PWM变换器进行制动时，两个VT是如何工作的？ 解：减小控制电压，使U g1 得正脉冲变窄，负脉冲变宽，从而使平均电枢电压U d 降低，使得E>U d，电机流过反向电流，电机进入制动状态。0 t< t on 时，通过二极管VD1续流，在t on t

2.4 直流电动机为P N =74kW, U N =220V，I N =378A，n N =1430r/min， Ra=0.023Ω 。相控整流器内阻Rrec=0.022Ω。采用降压调速。当生产机械要求s=20%时，求系统的调速范围。如果s=30%时，则系统的调速范围又为多少？？ 0.1478 当s=20%时 D n N s 1430 0.2 3.1 n(1 s) 115 (1 0.2) 当s=30%时 D n N s 1430 0.3 5.33 n(1 s) 115 (1 0.3) 2.5 某龙门刨床工作台采用V-M 调速系统。已知直流电动机 P N 60kW,U N 220V , I N 305 A, n N 1000r min ，主电路总电阻R=0.18 Ω ,Ce=0.2V?min/r,求： 1) 当电流连续时，在额定负载下的转速降落n N 为多少？ 2) 开环系统机械特性连续段在额定转速时的静差率S N 多少？ 3) 若要满足D=20,s≤5%的要求，额定负载下的转速降落n N 又为多少? 解：(1) n N I N R 305 0.18 C e 0.2 274.5rpm (2) s N n N 274.5 n 1000 274.5 21.5%

电力拖动自动控制系统--运动控制系统 第四版 复习题 考试题目

考试题型及分数分配 1 判断题（20分，10~20小题）范围广， 2 选择题（20分，10~20小题）内容深，细节区分 3 填空题（10分，10小题） 4 设计题（10分，2小题） 5 简述题（10分，2小题） 6 无传感器算法：磁链、转矩的计算算法 异步电动机转子磁链和定子磁链的估算、转矩的估算 7 分析计算题（20分，3小题） 直流调速系统 一判断题 1弱磁控制时电动机的电磁转矩属于恒功率性质只能拖动恒功率负载而不能拖 动恒转矩负载。（Ⅹ） 2采用光电式旋转编码器的数字测速方法中，M法适用于测高速，T法适用于测低速。（√） 3只有一组桥式晶闸管变流器供电的直流电动机调速系统在位能式负载下能实 现制动。（√） 4直流电动机变压调速和降磁调速都可做到无级调速。（√） 5静差率和机械特性硬度是一回事。（Ⅹ） 6带电流截止负反馈的转速闭环系统不是单闭环系统。（Ⅹ） 的大小并非仅取决于7电流—转速双闭环无静差可逆调速系统稳态时控制电压U k *的大小。（√） 速度定 U g 8双闭环调速系统在起动过程中，速度调节器总是处于饱和状态。（Ⅹ）9逻辑无环流可逆调速系统任何时候都不会出现两组晶闸管同时封锁的情况。（Ⅹ） 10可逆脉宽调速系统中电动机的转动方向（正或反）由驱动脉冲的宽窄决定。（√） 11双闭环可逆系统中，电流调节器的作用之一是对负载扰动起抗扰作用。（Ⅹ）与开环系统相比，单闭环调速系统的稳态速降减小了。（Ⅹ） 12α=β配合工作制的可逆调速系统的制动过程分为本组逆变和它组制动两阶段（√） 13转速电流双闭环速度控制系统中转速调节为PID调节器时转速总有超调。（Ⅹ）14 电压闭环相当于电流变化率闭环。（√）

运动控制系统课后答案

习题解答（供参考） 习题二 2.2 系统的调速范围是1000~100min r ，要求静差率s=2%，那么系统允许的静差转速降是多少？ 解：10000.02(100.98) 2.04(1)n n s n rpm D s ?==??=- 系统允许的静态速降为2.04rpm 。 2.3 某一调速系统，在额定负载下，最高转速特性为0max 1500min n r =，最低转速特性为 0min 150min n r =，带额定负载时的速度降落 15min N n r ?=，且在不同转速下额定速降 不变， 统允许的静差率是多少？ 解：1）调速范围 max min D n n =(均指额定负载情况下） max 0max 1500151485N n n n =-?=-= min 0min 15015135N n n n =-?=-= max min 148513511 D n n === 2) 静差率 01515010%N s n n =?==

2.4 直流电动机为P N =74kW,UN=220V ，I N =378A ，n N =1430r/min ，Ra=0.023Ω。相控整流器内阻Rrec=0.022Ω。采用降压调速。当生产机械要求s=20%时，求系统的调速范围。如果s=30%时，则系统的调速范围又为多少？？ 解：()(2203780.023)14300.1478N N a N Ce U I R n V rpm =-=-?= 378(0.0230.022)0.1478115N n I R rpm ?==?+= [(1)]14300.2[115(10.2)] 3.1N D n S n s =?-=??-= [(1)]14300.3[115(10.3)] 5.33N D n S n s =?-=??-= 2.5 某龙门刨床工作台采用V-M 调速系统。已知直流电动机，主电路总电阻R=0.18Ω,Ce=0.2V ?min/r,求： （1）当电流连续时，在额定负载下的转速降落N n ?为多少？ （2）开环系统机械特性连续段在额定转速时的静差率N S 多少？ （3）若要满足D=20,s ≤5%的要求，额定负载下的转速降落N n ?又为多少? 解：(1)3050.180.2274.5/min N N n I R Ce r ?=?=?=

运动控制系统考试资料

问答题部分 1、试述交流调速系统要获得工业应用的条件，为什么 条件：（1）使用高转子电阻电动机 （2）系统工作点只是沿着极限开环特性变化 原因：能够在恒转矩负载下扩大调整范围，并使电动机能够在较低转速下运行而不致过热。 2、简述交流软启动器的作用。 定义：软启动器是一种集软停车、轻载节能和多种保护功能于一体的新颖电机控制装置，它的主要构成是串接于电源与被控电极之间的三相反并联晶闸管及其电子控制电路。 作用：防止电动机启动电流过大损坏电机，或造成电网电压下降过大，使电机无法正常启动。 3、简述恒压频比控制方式。 绕组中的感应电动势是难以直接控制的，当电动势较高时，可以忽略定子绕组的漏磁阻抗压降，而认为定子相电压s g U E ≈，则得：1 s U f =常值 这是恒压频比的控制方式。但是，在低频时s U 和g E 都比 较小，定子阻抗压降所占的分量就比较显著，不再能忽略。这时，需要人为地把电压s U 抬高一些，以便近似地补偿定子压降。 4、交流电机矢量控制的基本思想是什么 基本思路：将异步电动机经过坐标变换等效在直流电动机，模仿直流电动机的控制策略，得到直流电动机的控制量，再经过相应的坐标反变换，控制异步电机。（关键词：坐标变换） 5、试分析矢量控制系统与直接转矩控制系统的优缺点。 VC 系统强调c T 与r ψ的解耦，有利于分别设计转速与磁链调节器，实现连续调节，可以获得较宽的调速范围，但是按 定向受电动机转子参数的影响，降低了系统的鲁棒性。DTC 系统则实行e T 与r ψ的砰-砰控制，避开了旋转坐标变换，简化了控制结构，控制定子磁链而不是转子磁链，不受转子参数变化的影响，但不可避免的产生转矩脉动，低速性能较差，调速范围受到限制。 6、试分析什么是转差频率控制转差频率控制的规律是什么（P188、189） 定义：控制转差频率就代表控制转矩，这就是转差频率控制的基本概念。 控制规律：（1）在s sm w w ≤的范围内，转矩e T 基本上与s w 成正比，条件是气隙磁通不变。 （2）在不同的定子电流值时，按下图的1s s U f w I =（）函数关系控制定子电压和频率，就能 保持气隙磁通m Φ恒定。

集散控制系统DCS简介

集散控制系统DCS简介 DCS是以微型计算机为基础，将分散型控制装置，通信系统，集中操作与信息管理系统综合在一起的新型过程控制系统。 它是一个由过程控制级和过程监控级组成的以通信网络为纽带的多级计算机系统，综合了计算机(Computer)、通讯(Communication)、显示(CRT)和控制(Control)等4C技术，其基本思想是分散控制、集中操作、分级管理、配置灵活、组态方便。采用了多层分级的结构，适用现代化生产的控制与管理需求，目前已成为工业过程控制的主流系统。 集散控制系统把计算机、仪表和电控技术融合在一起，结合相应的软件，可以实现数据自动采集、处理、工艺画面显示、参数超限报警、设备故障报警和报表打印等功能，并对主要工艺参数形成了历史趋势记录，随时查看，并设置了安全操作级别，既方便了管理，又使系统运行更加安全可靠。其特点有： 1、基于现场总线思想的I/O总线技术 2、先进的冗余技术、带电插拔技术po 3、完备的I/O信号处理 4、基于客户/服务器应用结构 5、WindowsNT平台,以太网,TCP/IP协议 6、OPC服务器提供互连 7、Web浏览器风格,ActiveX控件支持 8、ODBC,OLE技术,实现信息,资源共享 9、高性能的过程控制单元。 10、支持标准现场总线 11、Internet/Intranet应用支持 (1)高可靠性 由于DCS将系统控制功能分散在各台计算机上实现，系统结构采用容错设计，因此某一台计算机出现的故障不会导致系统其它功能的丧失。此外，由于系统中各台计算机所承担的任务比较单一，可以针对需要实现的功能采用具有特定结构

和软件的专用计算机，从而使系统中每台计算机的可靠性也得到提高。 (2)开放性DCS采用开放式、标准化、模块化和系列化设计，系统中各台计算机采用局域网方式通信，实现信息传输，当需要改变或扩充系统功能时，可将新增计算机方便地连入系统通信网络或从网络中卸下，几乎不影响系统其他计算机的工作。 (3)灵活性 通过组态软件根据不同的流程应用对象进行软硬件组态，即确定测量与控制信号及相互间连接关系、从控制算法库选择适用的控制规律以及从图形库调用基本图形组成所需的各种监控和报警画面，从而方便地构成所需的控制系统。 (4)易于维护 功能单一的小型或微型专用计算机，具有维护简单、方便的特点，当某一局部或某个计算机出现故障时，可以在不影响整个系统运行的情况下在线更换，迅速排除故障。 (5)协调性 各工作站之间通过通信网络传送各种数据，整个系统信息共享，协调工作，以完成控制系统的总体功能和优化处理。 (6)控制功能齐全 控制算法丰富，集连续控制、顺序控制和批处理控制于一体，可实现串级、前馈、解耦、自适应和预测控制等先进控制，并可方便地加入所需的特殊控制算法。DCS的构成方式十分灵活，可由专用的管理计算机站、操作员站、工程师站、记录站、现场控制站和数据采集站等组成，也可由通用的服务器、工业控制计算机和可编程控制器构成。 处于底层的过程控制级一般由分散的现场控制站、数据采集站等就地实现数据采集和控制，并通过数据通信网络传送到生产监控级计算机。生产监控级对来自过程控制级的数据进行集中操作管理，如各种优化计算、统计报表、故障诊断、显示报警等。随着计算机技术的发展，DCS可以按照需要与更高性能的计算机设备通过网络连接来实现更高级的集中管理功能，如计划调度、仓储管理、能源管理等。