分散控制系统性能测试技术
一、填空题
1、分散控制系统是采用计算机、通信和屏幕显示技术，实现对生产过程的数据采集、控制和保护等功能，利用通信技术实现数据共享的多计算机监控系统。
2、CCS是将锅炉一汽轮发电机组作为一个整体进行控制的，通过控制回路协调锅炉与汽轮机组在自动状态的工作，给锅炉、汽轮机的自动控制系统发出指令，以适应负荷变化的需要，尽最大可能发挥机组调频、调峰的能力．
3、模拟量控制系统是实现锅炉、汽轮机及辅助系统参数自动控制的总称。 4、AGC是根据电网负荷指令控制发电功率的自动控制系统．
5、DCS抗射频干扰能力测试应选择功率为5W的步话机作为干扰源，以模拟较为严重的电磁辐射干扰，频率可在步话机厂用的400至500MHz段选择，测试时使步话机在距离敞开柜门的控制站机柜 1.5m处工作，观察系统是否正常工作。
6、DCS对屏蔽地与接地要求：信号电缆应采用屏蔽电缆，与动力电缆分开敷设；因测量回路信号为低频信号，故信号及屏蔽均应采用单点接地的方式
7、根据DCS性能测试的不同目的，可分为以下几类：验收测试、性能评价测试、定期维护测试 8、计算机控制系统按结构可分为管理操作应用工作站、现场控制站以及相关的网络设备． 9、DL/T774-2004规定模拟量和开关量控制器模件的处理周期，一般回路应满足：模拟量控制系统不大于250ms，专用开关量控制不大于100ms。快速处理回路中，模拟量控制系统不大于125ms。开关量控系统不大于50ms。
10、控制器站处理器的处理能力余量应大于50%，操作器站的余量应大于60%,内存余量应大于总内存容量的40%。外存余量应大于总存储器容量的60%。
11、DCS以管理集中、控制分散为设计思想，构成了分散控制的体系结构。 12、分散控制系统通过I/0模件，实现信号的数据采集和对目标对象的控制功能． 通过控制器现控制功能的分散。
13、DAS的采样周期应小于信号周期的1/2。
14、事件顺序记录系统SOE的功能是在发生事件时，记录开关动作的顺序，并按时间先后排列并打印出记录结果，用于辅助事件的分析判断。SOE信号是中断型开关量信号信号。 15、火力发电厂汽、水流量的测量，采用最多的是差压式流量计
16、分散控制系统通信网络，通常按层次分为多层各自独立的环形网络和总线型网络,这两种网络结构类型，信息传输方式．所采取的安全措施等方面都各有特点。
17、进行分散控制系统性能试验时，人为退出现场控制站中正在运行的主控制器，备用主控制器应自动无扰动、快速地投入工作。
18 继电器测试，其触点动作应可靠无抖动、接触电阻符合制造厂规定。
19、锅炉热态启动，高压旁路压力控制系统切至自动方式时，从汽机冲转、并网带负荷、直至机组
到额定负荷，旁路控制系统始终按机组热态启动的压力曲线，自动控制机前压力、旁路阀、减温调节阀以及减温水隔离阀的开启或关闭。
20、在PLC运行过程中，所有用户程序中的输入信号直接来自于输入映象区，输出信号直接作用于输出映象区。
21、除氧器水位三冲量调节系统中三冲量是指凝结水流量、给水流量、除氧器水位 三个信号。
二、论述分析题
1、分散控制统性能测试过程中使用的过程校验仪（如：FLUKE744/X519）有哪些输出信号？ 答：直流电压、交流电压、直流电流、电阻、频率、热电偶、热电阻。 2、火电厂常见DCS中I/O模件有哪些？
答：模拟量输入模件（AO）、模拟量输出模件（AI）（含RTD、TC等可接受模拟量输入信号模件）、数字量输入模件(DI)（含SOE）、数字量输出模件(DO)、脉冲量输入模件（PI）。 3、模拟量输入模件一般可接受的电信号有哪些？
答：直流电流信号、直流电压信号、毫伏级热电势信号、电阻信号。
4、AI模件（电流输入）供电方式分为内供电和外供电两种方式，请简述两种供电方式的区别？ 答：外供电即现场供电方式，由现场外部设备提供回路电源；内供电即本地供电方式，由模件本身提供电源。
5、结合DCS系统构成及工作原理，针对DCS实时性，简述可以进行的测试内容有哪些？ 答：①采集实时性，AI、DI模件采集实时性，SOE记录分辨力测试等 ②显示实时性：CRT画面响应时间和数据刷新时间测试等。 ③运算实时性：控制器运处理周期测试 ④控制实时性：控制指令发送与接收时间测试 ⑤数据传输实时性：网络传输性能测试 ⑥时间同步精度测试
6、在控制系统中常见GPS时钟信号输出有哪几种方式？
答：①同步脉冲信号输出；②IRIG-B时间码输出；③串口报文输出；④网络时间同步方式（NTP、SNTP、IEEE1588与PTP）。
7、局域网系统基本性能指标包括哪些？
答：包括连通性、传输速率、吞吐率、丢包率、传输延迟、广播率、错误率、线路利用率、碰撞率等。
8、请叙述标准节流装置的适用条件。
答：标准节流装置适用于：①圆形管道中的单相、均质流体的流量；②流体充满管道，在节流件前、
后一定距离内不发生相变或析出杂质，流速小于音速；③流动属于非脉动流，流体在流过节流件前的流束与管道轴线平行，不得有旋转流；④流动状况为典型发展的紊流。 9、自动调节系统由哪两部分组成？组成自动调节系统最常见的基本环节有哪些？ 答：（1）自动调节系统由调节对象和调节装置两部分组成。
（2）组成自动调节系统最常见的基本环节有：一阶惯性环节、比例环节、积分环节、微分环节、迟延环节。
10、什么叫变压运行方式？
答：变压运行方式，是指由控制系统给出的主汽压给定值随负荷而变，即高负荷时，汽压给定值高；低负荷时，汽压给定值低，运行中控制系统保持住汽压等于其给定值，即也是随负荷而变化的。 11、评定调节系统的性能指标有哪些？
答：为了衡量和比较调节系统的工作品质，通常可以以过渡曲线上的几个特征数值作为性能指标，它们是被调量的稳态误差y(∞)、最大动态误差ymax、调节过程时间ts及调节量的超调量σp。 12、串级调节系统有哪些特点？串级调节系统中用临界比例度法决定副调节器的整定参数δa1的步骤有哪些？
答：串级调节系统有如下特点：①串级调节系统可以等效为单回路调节系统，而串级调节系统的副回路成为等效调节对象的一部分，因此串级调节系统被看成是改善了调节对象动态特性的单回路调节系统。②由于副回路的存在，调节系统的工作频率有了较大的提高。③提高了对于进入副回路的干扰的抑制能力。④由于副回路是一个快速随动系统，使串级调节系统一定的适应能力。
步骤如下：①主、副回路投入闭环，主调节器参数放置于δa2=100%，Ti=，Td=0，副调节器参数放置于任意值。②改变副调节器的比例带δa1，使副回路产生不衰减振荡，记下此时的比例带δa1*。③副调节器的整定值δa1=2δa1*。 13、请说出电涡流传感器的结构和工作原理。
答：当线圈通过高频电流i时，线圈周围产生高频磁场，该磁场作用于金属体，但由于趋肤效应，不能透过具有一定厚度的金属体，而仅作用于金属表面的薄层内。在交流磁场的作用下金属表面产生了感应电流ie，即为涡流。感应电流也产生一个交变磁场并反作用于线圈上，其方向与线圈原磁场的方向相反。这两个磁场相互叠加，就改变了原线圈的阻抗Z(改变其电感的大小)，Z的变化仅与金属导体的电阻率ρ、导磁率μ、激励电流强度i、频率f、线圈的几何形状r以及线圈与金属导体之间的距离d有关。线圈的阻抗可用如下函数式表示 Z＝F(ρ、μ、i、f、d)。当被测对象的材料一定时，ρ、μ为常数，仪表中的i、f、d也为定值，于是Z就成为距离d的单值函数。 14、试述为什么送风调节系统中常采用氧量校正信号?
答：锅炉燃烧过程的重要任务之一是维持炉内过剩空气稳定，以保证经济燃烧。炉内过剩空气稳定，对燃煤锅炉来说，一般是通过保证一定的风煤比例来实现的，即负荷变化时，风煤同时变化而它们的比例不变。但当煤质变化时(这种情况是经常发生的)，就不能保持炉内过剩空气稳定，不能保持经济燃烧。要随时保持经济燃烧，就必须经常检测炉内过剩空气系数或氧量，并根据氧量的
多少来适当调整(校正)风量，以保持最佳风煤比例，维护最佳的过剩空气系数或氧量。所以，送风调节系统中常采用氧量校正信号。
值得注意的是，氧量信号也不是一个定值。根据锅炉的燃烧特点，在高负荷时，氧量要稍低一些，而低负荷时，氧量要稍高一些。因此，一个理想的氧量校正信号还必须用负荷进行修正，即根据负荷变化修正氧量的给定值(一般用函数转换器来实现)。
15、试述比例、积分、微分三种调节规律的作用各是什么？其调整原则是什么？
答：比例、积分、微分三种调节规律有以下作用：
（1）比例调节规律的作用是，偏差一出现就能及时调节，但调节作用同偏差量是成比例的，调节终了会产生静态偏差（简称静差）；
（2）积分调节规律的作用是，只要有偏差，就有调节作用，直到偏差为零，因此它能消除偏差。但积分作用过强，又会使调节作用过强，引起被调参数超调，甚至产生振荡；
（3）微分调节规律的作用是，根据偏差的变化速度进行调节，因此能提前给出较大的调节作用，大大减小了系统的动态偏差量及调节过程时间。但微分作用过强，又会使调节作用过强，引起系统超调和振荡；
（4）这三种调节规律的调整原则是：就每一种调节规律而言，在满足生产要求的情况下，比例作用应强一些，积分作用应强一些，微分作用也应强一些）。当同时采用这三种调节规律时，三种调节作用都应当适当减弱，且微分时间一般取积分时间的1/4 ～ 1/3 。 三计算题
1、分散控制系统中，早期DDZⅡ型仪表采用0-10mA信号做为标准信号输入AI卡件，某电厂改造后，采用4-20mA信号做为标准信号，某压力测点量程为16MPa，请问该信号输入为10mA时，此时压力应为多少MPa？
答： 16/（20－4）*（10－4）=6MPa
2、电厂现场使用PT100型铂热电阻测量温度，在对RTD卡件精度校验时，通过校验仪对某一通道标准输入阻值为138.5Ω时，请问此时标准测量温度为多少？但此时实际显示温度的误差为-7%，请问实际显示温度是多少？
答： 100℃（PT100热电阻特性）；100－100*7%=93℃
3、用PR6423涡流传感器和CON010转换器与SDM010静态位移监测放大器配合测量轴向位移，若测量范围为－150～0～＋150μm，传感器安装位置误差为±1mm，试问电路故障时是否会动作(提示采用PR6423，灵敏度为8mV／μm，安装间隙为1.5mm)?
答：可能出现的最大位数为 1500－1000－150＝350(μm) 1500＋1000＋150＝2650(μm)
8×350＝2800(mV)＝2.8V 8×2650＝21200(mV)＝21.2V
由于传感器安装位置差为±1mm，在正常测量范围内可能出现输入信号的范围为2.8～21.2V。因SDM010输入电压超过21V或低于3V即发出电路故障报警，根据计算，在测量范围内SDM010的输入信号可能超出限值，所以电路发生故障时，电路将会发出报警。
4、当测量某管道的蒸汽压力时，压力计位于取样点下方6m处，大气压力为1.02atm，信号管内脉冲水密度为998kg／m3，压力计指示值为1.2MPa。试求：蒸汽的绝对压力为多少MPa?不经高度校正指示相对误差是多少?
答：设蒸汽的绝对压力为Px，表压为P′x 由题意ρw＝998kg／m3，H＝6m
由高度产生的压力PH＝ρwHg＝998×6×9.80665×106＝0.0587 (MPa)
－
Patm＝1.02atm＝1.02×0.101325MPa＝0.10335MPa 由P′x＋PH＝Pa
得P′x＝1.2－0.0587＝1.1413(MPa)
Px＝P′x＋Patm＝1.1413＋0.10335＝1.245(MPa) 即蒸汽的绝对压力为1.245MPa。
?＝ 不经高度校正的指示相对误差
0.0587×100%＝5.1%1.1413
绝对压力为1.245MPa，相对误差为5.1%。
5 、EJA型差压变送器测量范围0--2500Pa，输出电流为4—20mA，求输出电流为12mA时压差为多少？答：△P=（12-4）/（20-4） ×2500=1250Pa。
6、对PI脉冲卡通道进行校验，齿数为60，如果上位机显示为3000RPM，请问加入的频率是多少?。
n=60f/p 3000=60f/60 f=3000 Hz
7、有一台温度变送器，量程为400－600℃，输出为4－20mA，当温度从500℃变化到550℃时，变送器输出毫安值从多少变为多少？
答：500℃时输出为：
（20－4）×［（500－400）/（600－400）］＋4＝12mA 550℃时输出为：
（20－4）×［（550－400）/（600－400）］＋4＝16mA
即：当温度从500℃变化到550℃时，变送器从12mA变为16mA。 8、有一温度计，其测量范围是0--1000℃，精度等级是0.5级，求允许基本误差。
答：△X允=±a％×（MAX-MIN）=±0.5×(1000-0)= ±5℃
9、有2只电容器，C1=4uf，C2=8uf，试求并联和串联时的总电容各是多少？ 解：并联时总电容是:C=C1+C2=12uf
串联时总电容是：C=C1C2/(C1+C2)=8/3uf