實用文檔控制系統接口技術復習一、填空2%X10=20%1、工業控制系統（ICS）主要由上位機、下位機和數據通信網絡組成。2、對于順序控制任務編程，更適合用SFC語言進行涉及編程。3、在控制系統中，實現信號的隔離是在 接口實現的。4、 目前市場上主流的工控組態軟件有siemenswinCC、GEiFix、WonderwareinTouch、北京亞控組態王。（至少三種，廠家及名稱）5、在工業控制系統中，監控設備越接近現場，通常對其實時性要求越 高。2、在微機控制系統中，與傳感器連接并進行數據采集是在 I/O接口實現的。（教材P85）4、若OPC客戶端采用EXCEL.,則應該通過自動化接口與OPC服務器通信。（教材P132）6、微機控制系統中，過程I/O接口主要指A/D、D/A、DI/DO、AI/AO。7、功能安全中，安全完整性是指在規定的時間內， 在規定的條件下安全相關系統成功執行規定的安全功能的能力。8、電氣/電子/安全相關系統的功能安全國際標準是IEC61508。9、控制系統編程語言國際標準是IEC61131-3 。（教材P181）10、根據控制系統編程語言國際標準，程序組織單元（POU）包括程序、功能和功能塊。 （教材P199）11、OPC數據項表示了與OPC服務器中數據的連接，包括俏、質量和時間戳三個基本屬性。 （教材P137）12、RS-232C、RS-422與RS-485標準只對接口的上特性做出規定，而不涉及接插件、電纜或協議。13、基于PC的控制中，PC是指工業計算機，而不是可編程控制器。 （教材P218）14、OPC技術規范描述了OPC服務器需要實現的COM對象及其接口，共包括兩套接口，它們分別是自動化接口與定制接口。（教材P132）15、在某SCADA系統中，若要用PLC控制步進電機，則應該通過晶體管類型的輸出口。（教材P88）、判斷、改錯2%X10=20%實用文檔TOC\o"1-5"\h\z1、現場總線控制系統中，由于控制器與現場儀表之間通過總線通信，因此總線儀表就沒有了輸入輸出接口，而只有通信接口。 （X）2、工業控制系統中，多數操作都可以賦予一定的操作權限，只有具有相應權限的操作人員才具有操作能力。 （O3、若某控制設備升級，要對其OPC服務器的驅動部分做修改，因此與該OPC服務器通信的OPC客戶程序也要修改其接口部分。 （X）4、基于PC的數據采集系統中，A/D轉換可以不用CPU控制而自動完成。（X）5、所有組態軟件產品中的內部變量都是指不與現場控制設備：如PLC、板卡等寄存器相關聯的變量。 （O6、與傳統儀器相比，虛擬儀器的核心是應用軟件。 （M7、采用“看門狗”（watchdog）技術可以有效防止系統“死鎖”。 （M）8、所謂“軟邏輯控制”是指控制系統中不需要獨立的硬件控制器。 （M9、在微機控制系統中，若要實現同步數據采集，主要是通過軟件實現的。（X）10、在接口調理電路中采用模擬方式濾波時，通常采用簡單的RC低通濾波器構成。濾波器同時還做浪涌電壓保護，防止浪涌電壓進入通道內部，破壞信息處理設備。（O2、通常情況下，一個OPC服務器只能與一個OPC客戶連接。（X）11、OPC服務器與上位機人機界面軟件之間的接口是開放的標準接口。（M12、過程I/O接口通道上具有信號隔離和放大功能。 （"）13、在控制系統中，若采用驅動程序方式實現控制設備與上位機軟件通信，一個時刻能允許多個上位機應用程序讀寫該設備。（X）14、若要實現數據的同步采樣，在硬件上應該配置相應的采樣保持器。（ 3三、選擇題4%X5=20%1、以下（D）監控系統開發通常不采用SCADA系統，而采用DCS系統。A、油田采油設備 B、無線通信基站 C、城市自來水管網 D、化工生產2、以下（C）功能通常由工業控制系統中的上位機完成。A、模數轉換 B、PID控制C、報警記錄與應答 D、數模轉換3、與客戶機/服務器模式相比，瀏覽器/服務器模式的優點是（A）A、維護簡單 B、個性化程度高 C、響應速度快 D、功能強實用文檔4、與瀏覽器/服務器模式相比，客戶機/服務器模式的特點是（B）oA維護簡單；B個性化程度高；C響應速度慢；D開發成本低。5、關于組態軟件，以下說法不正確的是（C）.A、是開發SCADA系統人機界面的主要應用軟件B、多數組態軟件產品都具有相似性C、用組態軟件開發人機界面要用高級語言來編程實現；D、用組態軟件開發人機界面可以更好地實現軟件可重用5、以下（A）功能通常由SCADA系統中的下位機完成。A、回路控制 B、實時趨勢顯示 C、報警記錄與應答 D、數據報表6、（D）功能通常不屬于I/O接口應該實現的功能A、隔離功能 B、中斷管理 C、驅動功能 D、運行PID程序7、SCADA系統中，人機界面可以實現的功能不包括（C）。A數據記錄；B執行腳本程序；C直接從傳感器采集數據； D用戶管理四、簡答題10%X4=40%1、試說明工控系統信息安全產生的背景及其防護技術。答：近年來由于震網病毒等一系列工控系統安全事件使得工控系統信息安全越來越受到重視，其原因在于以下幾點：①控制系統與管理系統的集成度越來越高。②控制系統由專用走向開放，大量利用現有的IT軟件、硬件和通用技術③工控系統在設計時重視功能安全而忽略信息安全。④控制系統存在大量漏洞，客觀造成了可乘之機。⑤控制系統的特殊要求導致IT界常用的信息安全技術不能有效用于控制系統。對于在線的控制系統很難進行安全測試和加固。⑥網絡戰爭的一種形式。⑦控制系統操作和管理不重視信息安全，這方面的經驗等缺乏。工控系統信息安全防護技術無外乎人防與技防兩方面： 其一，采取加強管理的人防措施，如：建立完善工控系統安全標準、規范、管理制度，企業加強外來人員管理，禁止外來人員隨意接觸工控系統，加強工控系統系統密碼管理與保護，嚴禁外部移動存儲設備、電腦接入控制站及控制網等；其二，采取技防措施，如:在工廠管理網及控制網之間增加防火墻，在工廠管理網邊緣增設“網閘”等設備將互聯網與工廠管控網盡量隔絕等。實用文檔2、舉例說明微機控制系統的主要接口及其功能。答：微機控制系統主要接口：IO接口（與A/D、D/A、AI/AO、DI/DO的連接）、人機接口（與顯示器、鍵盤的連接）、通信接口（與其他系統連接）、輔助接口。IO接口主要功能：I/O接口不僅實現了計算機與監控過程的信號傳輸，而且還解決了計算機與外部設備連接時存在的各種矛盾， 如：輸入輸出信號形式的不同、速度的不匹配、用/并連轉換以及信號隔離等。I/O接口的功能歸納起來主要有：①數據緩沖功能一一計算機的工作速度快，而外部設備的工作速度比較慢，為了避免因速度不一致導致的數據丟失，接口中一般都設置有數據寄存器或鎖存器。②信號轉換功能一一由于外部設備所需要的控制信號和所能提供的狀態信號與計算機能識別的信號往往是不一致的，特別是連接不同公司生產的設備時，進行信號之間的轉換是不可避免的。信號的轉換包括時序的配合、電平的轉換、信號類型的轉換、數據寬度的轉換（并行變串行或用行變并行）等。③驅動功能一一由于計算機總線的信號驅動能力有線，當要連接多臺外部設備時，總線可能就會不堪重負，因此，可以通過擴展的接口來連接多臺外部設備。④中斷管理功能一一當外部設備需要及時得到計算機的服務時，就要求接口設備具有中斷控制管理功能。⑤隔離功能——接口上的光電隔離或電氣隔離等各種隔離措施可以確保計算機系統的安全。3、分析控制系統編程語言國際標準產生的背景及其特點。 （教材P180-182）答：IEC61131-3是第一個為工業自動化控制系統的軟件設計提供標準化編程語言的國際標準。其制定的背景：PLC在標準的制定過程中正處在其發展和推廣應用的鼎盛時期，而編程語言越來越成為其進一步發展和應用的瓶頸之一。 大量廠商在PLC的生產、開發上各自為戰，造成PLC產品從軟件到硬件的兼容性很差。雖然一些中、高端PLC還支持其他一些編程語言，但從總體上來講，傳統的以梯形圖為代表的PLC編程語言存在許多不足之處，主要表現在以下方面。梯形圖語言規范不一致；程序可復用性差；缺乏足夠的程序封裝能力；不支持數據結構；程序執行具有局限性；難以實現選擇或并行等復雜順控操作；傳統的梯形圖編程在算術運算處理、字符串或文字處理等方面均不能提供強有力的支持。IEC61131-3標準的特點：IEC61131-3允許在同一個PLC中使用多種編程實用文檔語言；允許程序開發人員對每一個特定的任務選擇最合適的編程語言； 允許在同一個控制程序中不同的軟件模塊用不同的編程語言編制，以充分發揮不同編程語言的應用特點。標準中的多語言包容性很好地正視了PLC發展歷史中形成的編程語言多樣化的現實，為PLC軟件技術的進一步發展提供了足夠的技術空間和自由度。4、IEC61131-3在制定中吸收了現代軟件工程中哪些內容？ （教材P182-183）答：IEC61131-3編程語言標準的優勢在于成功的將現代軟件的概念和現代軟件工程的機制和成果用于PLC傳統編程語言，主要表現在以下幾方面。①采用現代軟件模塊化原則：編程語言支持模塊化，將常用程序功能分塊封裝，構成編程基礎；模塊化時只設置必要、盡可能少的輸入輸出參數，盡量減少交互作用和內部數據交換；模塊化接口之間交互作用均采用顯性定義；將信息隱藏于模塊內，對使用者來說只需了解該模塊的外部特性（即功能、輸入和輸出參數），而無需了解模塊內算法的具體實現方法。②支持自頂而下（TopDown）和自底而上（BottomUp）的程序開發方法。所規范的編程系統獨立于任一個具體的目標系統，可以最大限度地在不同的PLC目標系統中運行。不僅奠定了PLC編程開放性基礎，還體現標準公正性。將現代軟件概念濃縮，并加以運用。⑤完善的數據類型定義和運算限制。⑥對程序執行具有完全的控制能力。允許程序的不同部分、在不同的條件下、以不同比率并行執行。⑦結構化編程。對于循環執行的程序、中斷執行的程序、初始化執行的程序等可以分開設計。止匕外，循環執行的程序還可以根據執行的周期分開設計。5、比較常規控制系統（如DCS離散控制系統）與SIS（安全儀表系統）的異同。答：常規控制系統（如DCS）與SIS的主要區別見下表。比較項目DCSSIS構成不含檢測、執行單元含檢測、執行單元作用（功能）使生產過程在正常情況下運超限安全停車工作，|1〃+取1土土|見動態、連續靜態、間斷安全級別低，不需要認證高，需認證（以下五號字體內容為擴展內容，幫助記憶理解，可忽略）實用文檔?系統的組成：DCS一般是由人機界面操作站、通信總^線及現場控制站組成；而 SIS系統是由傳感器、邏輯解算器和最終元件三部分組成。及 DCS不含檢測執行部分。?實現功能：DCS用于過程連續測量、常規控制（連續、順序、間歇等）操作控制管理使生產過程在正常情況下運行至最佳工況； 而SIS是超越極限安全即將工藝、設備轉至安全狀態。?工作狀態：DCS是主動的、動態的，它始終對過程變量連續進行檢測、運算和控制，對生產過程動態控制確保產品質量和產量。而 SIS系統是被動的、休眠的 。?安全級別：DCS安全級別低，不需要安全認證；而 SIS系統級別高，需要安全認證。?應對失效方式：DCS系統大部分失效都是顯而易見的，其失效會在生產的動態過程中自行顯現，很少存在隱性失效； SIS失效就沒那么明顯了，因此確定這種休眠系統是否還能正常工作的唯一方法，就是對該系統進行周期性的診斷或測試。 因此安全儀表系統需要人為的進行周期性的離線或在線檢驗測試，而有些安全系統則帶有內部自診斷。1、試分析控制系統信息安全與IT信息安全的不同。（說明：以下答案為老師解答時所述，后面兩張表格為 ppt完整內容）答：（1）IT信息安全首先是保密性，數據完整性，然后是可用性，而控制系統信息安全首先是可用性，然后是完整性，最后是保密性。（2）控制系統生命周期（一般為15~20年）遠大于IT系統（一般為3~5年）

實用文檔7、什么是功能安全的“洋蔥頭”模型?安全生命周期實施中在確定保護功能及保護層階段，建立“洋蔥頭”模型,該模型由里到外，分別是：（1）工藝過程設計；（2）工藝控制/報警（BPCS）;模型圖如下圖所5）釋放設備；（6）

理保護；（7）應急響模型圖如下圖所實用文檔8、試分析SCADA系統與DCS的異同點答：SCADA系統與DCS的異同點見下表。序號SCADA系統DCS1開放的系統封閉的系統2適合測控點分散，控制要求不高的場合。適用于測控點數多，相對集中的場合3控制實時性要求/、局控制實時性要求更局4通信復雜，形式多樣網絡/通信結構簡單5可以集成/、同廠家的測控產品用于成套產品，多為向廠家固定型號，是完整方案。(注：個人感覺按表格中記憶答案即可，以下五號字內容為完整描述，幫助記憶)SCADA系統與DCS的異同點如下：SCADA系統集中了PLC系統的現場測控功能強和 DCS系統的組網通訊能力的兩大優點，性能價格比較高，特別適合測控點極為分散，對控制的要求不是特別