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分布式期末复习资料考试时间2013年1月9日(周三)下午14:30—16:30考试地点F102(一班)F106(二班)二班同学最好还需查看教学管理系统备注考试当天需交实验报告(交通灯)【注只能手写稿】一班还需要交计算机编程报告两份【注可以打印稿】分布式笔记本先带着(没的同学,先准备好),老师要是忘了,我们就不收了第一部分中英文翻译DCS DistributedControlSystem分布式控制系统/集散控制系统CIMS Computer__nufacturingSystems计算机集成制造系统VCR Virtualcommunicationrelationship虚拟通信关系FMS Field-busmessagespecification现场总线信息规范FFT fastFouriertransform快速傅里叶变换__K System__nagementkernel系统管理内核OD O__ectdictionary对象字典N__Network__nagementagent网络管理代理SCADA SupervisoryControlAndDataAcquisition数据采集与监视控制系统FCS Field-busControlSystem现场总线控制系统TCP/IP Tran__issionControlProtocol/InternetProtocol网络通讯协议A__Auto__ticGenerationControl自动发电量控制C/S Client/Server客户机/服务器AI____oginput模拟量输入DI Digitalinput开关量输入OSI Opensysteminterconnection开放系统互连MES__nufacturingexecutionsystem制造执行系统FF Foundationfield-bus基金会现场总线DDC DirectDigitalControl直接数字控制系统CRC cyclicredundancycode循环冗余码FFC forwarderrorcorrection前向纠错LP LinearPlanning线性规划第二部分基础概念
1、分布式控制系统组成
①现场控制站完成系统的运算处理控制
②操作员站完__机界面操作,监视
③工程师站对DCS进行应用组态和编辑
④通信系统通信系统=系统网路+现场总线网络
⑤高层管理网络更高层次或全厂范围的控制
2、分布式控制系统特点集中监视管理+分散控制调节
①生产过程的全部操作和显示都集中在一个操作站进行,方便协调控制;
②多个微处理器分散承担生产过程的控制,提高系统的可靠性,增加了冗余度;
③模块化结构,组态软件;
④人机操作界面模拟了电动仪表的控制流程;
⑤操作站和过程控制装置之间有高速数据通信系统,强大的信息流
3、分布式控制系统结构
①多网络协议支持的拓扑结构;
②递阶控制结构;
③分散控制结构
4、开放系统基本特征
①可移植性
②互操作性
③可适宜性
④可得到性
5、OSI参考模型从逻辑上分为了7层
①物理层
②数据链路层
③网络层
④传输层
⑤会话层
⑥表示层
⑦应用层分布式控制采用应用层、数据链路层、物理层基金会现场总线FF物理层、数据链路层、应用层,并在应用层上增加了用户层
6、现场总线控制系统FCS的主要特点
①数字化的信息传输系统采用数字__,通信质量好;
②分散的系统结构现场智能仪表,__完成测量、校正、调节、诊断等功能,如A__;
③方便的互操作性符合统一标准,不同厂商的产品可异构;
④开放的互联网络各节点的资源可共享;
⑤多种传输媒介和拓扑结构
7、I/O地址分配I/O采用映像寄存器机制,将内部映像寄存器和外部实际物理I/O接点相对应,以便CPU访问其他模块并进行数据交换
8、I/O地址分配原则
①不能产生地址冲突;
②分配后的地址要一一对应;
③操作简单可靠、灵活方便
9、指令
(1)位逻辑指令名称符号名称符号输入指令输出指令输入取反指令立即I/O指令取反指令置位/复位指令正、负跳变指令立即置位/复位指令
(2)比较指令比较指令有两个输入IN1,IN2,有一个操作数
(3)传输指令名称符号字节传输MOV-B字传输:MOV-W双字传输MOV-D实数传输MOV-R字节立即读MOV-BIR字节立即写MOV-BIW
(4)块传输名称符号字节块传输BLKMOV-B字块传输BLKMOV-W双字块传输BLKMOV-D
10、梯形图梯形图与继电器控制电路图相似,梯形图的线圈和触点是逻辑的,继电器控制电路的线圈和触点是真实存在的
①能流和继电器控制电路一样,图中两条竖线表示电源线,左正右负,所以在一条水平线上,就有了从左到右的概念线——能流能流是否能流过触点,取决于该触点是否闭合还是断开能流是不存在的,是一种想象和描述,引入能流概念是为了和继电器控制系统相比较,告诉人们如何来理解梯形图中各输出点的动作,实际上并布存在这种能流
②扫描从左到右,从上到下右边线圈的通断决定其外部输出端子的闭合与断开
11、数据传输介质是指连接发送设备和接受设备之间用来传递__的媒介,是网络中连接收发设备的物理通路,是通信网络种实际传输信息的载体工业数据通信的传输形态有无线传输和有线传输两类有线传输的介质有
①双绞线
②同轴电缆
③光纤
12、数据传输方式
(一)数据在通信线路上的传送方式可以分为
①单工通信,是指消息只能单方向传输的工作方式
②半双工通信接收与发送共用一个载波信道,但同一时刻只能发送或只能接收数据的传输方式如RS485
③全双工通信,是指在同一时刻信息可以进行双向传输,一般只做点-点连接,其典型的应用RS
232、RS422
(二)根据数据传输的同步方式分为
①异步传输(AsynchronousTran__ission)将比特分成小组进行传送,小组可以是8位的1个字符或更长发送方可以在任何时刻发送这些比特组,而接收方从不知道它们会在什么时候到达
②同步传输(SynchronousTran__ission)以同步的时钟节拍来发送数据__的,因此在一个串行的数据流中,各__码元之间的相对位置都是固定的(即同步的)
(三)根据数据传输的代码顺序分为
①并行传输是将数据以成组的方式在两条以上的并行通道上同时传输特点传送距离近、但传送效率高
②串行传输是数据流以串行方式逐位地在一条信道上传输特点传送距离远、可靠性高、但传送效率低
13、现场总线的特点及优点
①全数字化通信
②开放型的互联网络
③互可操作性与互用性
④现场设备的智能化
⑤系统结构的高度分散性
⑥对现场环境的适应性
14、网络的拓扑结构主要有星型、环形,树型和总线结构
15、基金会现场总线FFField-busFoundation基金会现场总线是一种全数字的、双向传输、多点通讯由总线供电、用于连接智能设备和自动化系统的通讯链路Foundationfield-bus基金会现场总线可视作为一种基于现场的局域网(LAN),用于连接各种仪表、阀门定位器等智能设备,其自身可向整个网络提供控制应用程序
16、FF的技术特点
①具有适合工业现场应用的通信规范和网络操作系统;
②采用单一串行线上连接多个设备的网络连接方法,1条总线最多可连接32台设备;
③通信介质可以是金属双绞线、同轴电缆、动力线、光纤或无__射;
④通信__可以采用10__电流方式,也可采用电压方式;
⑤通信线路可用设备的供电线路;
⑥具有比较完备的工业设备描述语言;
⑦采用虚拟设备的概念实现设备的模块化处理;
⑧实现了开放式系统,在FF系统内,不同厂家的产品具有互操作性;
⑨提供了比较完善的系统测试手段和方法
17、PROFIBUS的定义是一种国际化、开放式、不依赖于设备生产商的现场总线标准PROFIBUS是一种用于工厂自动化车间级监控和现场设备层数据通信与控制的现场总线技术可实现现场设备层到车间级监控的分散式数字控制和现场通信网络,从而为实现工厂综合自动化和现场设备智能化提供了可行的解决方案
18、PROFIBUS现场总线的组成
①PROFIBUS-DP(De__ntralizedPeriphery),分布式__设备;是一种高速低成本通信,用于设备级控制系统与分散式I/O的通信,__自动化;
②PROFIBUS-PA(Pro__ssAuto__tion),过程控制自动化;专为过程自动化设计,可使传感器和执行机构联在一根总线上,并有本征安全规范;
③PROFIBUS-FMS(Field-busMessageSpecification),由现场总线报文;用于车间级监控网络,是一个令牌结构、实时多主网络
19、PROFIBUS现场总线应用场合PROFIBUS用于工厂自动化车间级监控和现场设备层数据通信与控制的现场总线技术,实现现场设备层到车间级监控的分散式数字控制和现场通信网络,为实现工厂综合自动化和现场设备智能化提供可行的解决方案
20、PROFIBUS提供了三种数据传输类型
①用于DP和FMS的RS485传输;
②用于PA的IEC1158-2传输;
③光纤传输
21、PROFIBUS-DP系统配置和设备类型系统配置的描述包括站数、站地址、输入/输出地址、输入/输出数据格式、诊断信息格式及所使用的总线参数每个PROFIBUS-DP系统可包括以下三种不同类型设备
①一级DP主站(DPM1)
②二级DP主站(DPM2)
③DP从站
④单主站系统
⑤多主站系统
22、系统行为主要取决于DPM1的操作状态,这些状态由本地或总线的配置设备所控制主要有以下三种状态1停止在这种状态下,DPM1和DP从站之间没有数据传输;2清除在这种状态下,DPM1读取DP从站的输入信息并使输出信息保持在故障安全状态;3运行在这种状态下,DPM1处于数据传输阶段,循环数据通信时,DPM1从DP从站读取输入信息并向从站写入输出信息
23、工业以太网
①工业以太网是基于IEEE
802.3(Ethernet)的强大的区域和单元网络;
②利用工业以太网,SI__TICNET提供了一个无缝集成到新的多媒体世界的途径;
③企业内部互联网(Intranet),外部互联网(Extranet),以及国际互联网(Internet)提供的广泛应用不但已经进入今天的办公室领域,而且还可以应用于生产和过程自动化;
④继10M波特率以太网成功运行之后,具有交换功能,全双工和自适应的100M波特率快速以太网(FastEthernet,符合IEEE
802.3u的标准)也已成功运行多年;
⑤采用何种性能的以太网取决于用户的需要通用的兼容性允许用户无缝升级到新技术
24、工业以太网联网设备
①集线器用于连接各种基于以太网的设备,如个人计算机,可编程控制器等交换机分为非管理型交换机和管理型交换机;
②非管理型交换机能实现消息从一个端口到另一个端口的路由功能,相对集线器更加智能化,能自动探测每台网络设备的网络速度,且能识别和记忆网络中的设备
③管理型交换机通过基于网络的接口实现完全配置它可以自动与网络设备交互,用户也可以手动配置每个端口的网速和流量控制
25、模拟PID调节器在工业过程控制中,按偏差的比例(PProportion)、积分(IIntegration)和微分(DDifferentiation)进行控制是应用最广泛的一种控制技术
26、微分响应速度快,容易引起震荡;积分响应速度慢,比较稳定第三部分数值计算分别用矩形法Rectangularmethod,梯形法trapezoidalmethod和辛普森法Simpsonmethod求以下的数值积分,将积分区间20等分,并计算其误差解已知上述积分的精确解且计算步长,误差
1.矩形法其计算结果如下iihSina+ih
000190.
1564344652180.
3090169943270.
45399054360.
5877852525450.
7071067816540.
8090169947630.__
10065248720.
9510565169810.
9876883411090111990.
987688341121080.
951056516131170.__
1006524141260.
809016994151350.
707106781161440.
587785252171530.
4539905181620.
309016994191710.156434465201800Σ
12.70620474S
1.995885973e
0.
2057013652.梯形法其计算结果如下iihSina+ih
000190.
1564344652180.
3090169943270.
45399054360.
5877852525450.
7071067816540.
8090169947630.__
10065248720.
9510565169810.
9876883411090111990.
987688341121080.
951056516131170.__
1006524141260.
809016994151350.
707106781161440.
587785252171530.
4539905181620.
309016994191710.156434465201800Σ
12.70620474S
1.995885973e
0.
2057013653.Simpson法,取N=2M,必须是偶数等分其计算结果如下iihS1S2S=S1+S
200190.
156434465021800.
3090169943270.
4539905043600.
5877852525450.
707106781065400.
8090169947630.__
1006524087200.
9510565169810.
987688341010900111990.
98768834101210800.
951056516131170.__
100652401412600.
809016994151350.
70710678101614400.
587785252171530.
453990501816200.
309016994191710.15643446502018000Σ
6.
3924532216.
31375151525.569812__
12.
6275030338.19731592S
2.000006784e-
0.000339222第四部分线性规划用平面坐标求解线性规划的最优解min-2x1-x2s.t.-3x1-4x2≥-12-x1+2x2≥-2x1x2≥0答案顶点就是线性规划的最优解,是线性规划的最优值第五部分单纯形法概念具有如下特征时,则为最优解
①中心部位具有单位子块;
②右列元素非负;
③底行相应于单位子块位置的元素为0;
④底行其他元素非负中心部位右列底行右下端练习1用单纯型法求解练习2用单纯形法求解第六部分西北角法、最小元素法及位势法练习3使用西北角法和最小元素法确定一组基本可行解,并分别用位势法求出最优解方法一西北角法位势法473102025261093842512161413473102025261093842512161413473102025261093842512161413473102025261093842512161413473102025261093842512161413473102025261093842512161413方法二最小元素法位势法473102025261093842512161413473102025261093842512161413473102025261093842512161413473102025261093842512161413473102025261093842512161413473102025261093842512161413练习4求出最优解583410674812768595511105834106748127685955111058341067481276859551110583410674812768595511105834106748127685955111058341067481276859551110答案目标函数值为f=144第七部分拉氏变化常用拉普拉斯变换
①;
②;
③④⑤⑥⑦练习5已知求答案x1x2342-3x1-4x2=-12-x1+2x2=-2-2x1-x2=0-2x1-x2=-2-2x1-x2=-4-2x1-x2=-7。