計算機控制技術(shù)課后習(xí)題答案.doc

第一章1微型計算機控制系統(tǒng)與連續(xù)控制系統(tǒng)的主要異同點是什么？答：將連續(xù)控制系統(tǒng)中的控制器用微型計算機來代替，就可以構(gòu)成微型計算機系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)中引入微型計算機后，控制規(guī)律便可由程序?qū)崿F(xiàn)，微型計算機執(zhí)行相應(yīng)的程序，實現(xiàn)對被控參數(shù)的控制。在連續(xù)控制系統(tǒng)中，系統(tǒng)的控制規(guī)律是由硬件電路實現(xiàn)的，改變控制規(guī)律就要改變硬件；而在微型計算機控制系統(tǒng)中，控制規(guī)律是通過程序?qū)崿F(xiàn)，改變控制規(guī)律只需改變程序。在微型計算機控制系統(tǒng)中，微型計算機的輸入和輸出都是數(shù)字信號，而變換發(fā)送單元送出的信號，以及大多數(shù)執(zhí)行機構(gòu)所能接收的信號，都是模擬信號。因此，系統(tǒng)中需要有A/D轉(zhuǎn)換器和D/ A轉(zhuǎn)換器。連續(xù)控制系統(tǒng)不斷地測量，經(jīng)過反饋及補償后，對生產(chǎn)過程產(chǎn)生連續(xù)不斷的控制。微型計算機控制系統(tǒng)是采樣控制系統(tǒng)。微型計算機每隔一個采樣周期T會對被控參數(shù)進行一次測量，根據(jù)一定控制規(guī)律算出控制量后，去控制生產(chǎn)過程。在兩次采樣時刻之間，微型計算機對被控參數(shù)不進行測量，其輸出控制量自然也保持不變。當(dāng)用一臺微型計算機控制多個參數(shù)時，微型計算機按巡回測量控制方式工作。2.從微型計算機參與控制的方式上，微型計算機控制系統(tǒng)可分為哪幾類？各有什么特點？答:可分為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（DAS）、直接數(shù)字控制系統(tǒng)（DDC）、監(jiān)督算機控制系統(tǒng)（SCC）、分散型控制系統(tǒng)（DCS）。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（DAS）：數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中微型計算機通過模擬量、開關(guān)量輸入通道進行數(shù)據(jù)采集，將采集到的數(shù)據(jù)進行分析處理，以實現(xiàn)生產(chǎn)過程中的集中監(jiān)視及實現(xiàn)生產(chǎn)過程的操作指導(dǎo)。該系統(tǒng)中的微型計算機不直接參與生產(chǎn)過程控制，不會對生產(chǎn)過程產(chǎn)生直接影響。直接數(shù)字控制系統(tǒng)（DDC）：微型計算機通過模擬量輸入通道、數(shù)字量輸入通道進行數(shù)據(jù)采集，然后按照一定的控制規(guī)律進行實時決策，最后通過模擬量輸出通道、數(shù)字量輸出通道輸出控制信號，實現(xiàn)對生產(chǎn)過程的直接控制。由于該系統(tǒng)中奪得微型計算機直接參與生產(chǎn)過程的控制，故要求微型計算機系統(tǒng)實時性好、可靠性高和環(huán)境適應(yīng)性好。監(jiān)督計算機控制系統(tǒng)（SCC）：SCC系統(tǒng)是一種兩級微型計算機控制系統(tǒng)，其中DDC級微型計算機完成生產(chǎn)過程的直接數(shù)字控制；SSC級微型計算機則根據(jù)生產(chǎn)過程的工作狀況和已定的數(shù)學(xué)模型，進行最優(yōu)化分析計算，產(chǎn)生最優(yōu)給定值，交由DDC級微型計算機執(zhí)行。分散型控制系統(tǒng)（DCS）：DCS系統(tǒng)利用多臺微型計算機，采用分散控制、集中操作、分級管理、分而自治和綜合協(xié)調(diào)的設(shè)計原則，把系統(tǒng)從上而下分為過程控制級、控制管理級、生產(chǎn)管理級等若干級，形成分布式控制。3微型計算機控制系統(tǒng)的硬件由哪幾部分組成？各部分的作用是什么？答：由四部分組成。圖1.1微機控制系統(tǒng)組成框圖(1)主機：這是微型計算機控制系統(tǒng)的核心，通過接口它可以向系統(tǒng)的各個部分發(fā)出各種命令，同時對被控對象的被控參數(shù)進行實時檢測及處理。主機的主要功能是控制整個生產(chǎn)過程，按控制規(guī)律進行各種控制運算(如調(diào)節(jié)規(guī)律運算、最優(yōu)化計算等)和操作，根據(jù)運算結(jié)果作出控制決策；對生產(chǎn)過程進行監(jiān)督，使之處于最優(yōu)工作狀態(tài)；對事故進行預(yù)測和報警；編制生產(chǎn)技術(shù)報告，打印制表等等。(2)輸入輸出通道：這是微機和生產(chǎn)對象之間進行信息交換的橋梁和紐帶。過程輸入通道把生產(chǎn)對象的被控參數(shù)轉(zhuǎn)換成微機可以接收的數(shù)字代碼。過程輸出通道把微機輸出的控制命令和數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換成可以對生產(chǎn)對象進行控制的信號。過程輸入輸出通道包括模擬量輸入輸出通道和數(shù)字量輸入輸出通道。(3)外部設(shè)備：這是實現(xiàn)微機和外界進行信息交換的設(shè)備，簡稱外設(shè)，包括人機聯(lián)系設(shè)備(操作臺)、輸入輸出設(shè)備(磁盤驅(qū)動器、鍵盤、打印機、顯示終端等)和外存貯器(磁盤)。其中操作臺應(yīng)具備顯示功能，即根據(jù)操作人員的要求，能立即顯示所要求的內(nèi)容；還應(yīng)有按鈕，完成系統(tǒng)的啟、停等功能；操作臺還要保證即使操作錯誤也不會造成惡劣后果，即應(yīng)有保護功能。(4)檢測與執(zhí)行機構(gòu)a.測量變送單元：在微機控制系統(tǒng)中，為了收集和測量各種參數(shù)，采用了各種檢測元件及變送器，其主要功能是將被檢測參數(shù)的非電量轉(zhuǎn)換成電量，例如熱電偶把溫度轉(zhuǎn)換成mV信號；壓力變送器可以把壓力轉(zhuǎn)換變?yōu)殡娦盘枺@些信號經(jīng)變送器轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一的計算機標(biāo)準(zhǔn)電平信號(05V或420mA)后，再送入微機。b.執(zhí)行機構(gòu)：要控制生產(chǎn)過程，必須有執(zhí)行機構(gòu)，它是微機控制系統(tǒng)中的重要部件，其功能是根據(jù)微機輸出的控制信號，改變輸出的角位移或直線位移，并通過調(diào)節(jié)機構(gòu)改變被調(diào)介質(zhì)的流量或能量，使生產(chǎn)過程符合預(yù)定的要求。例如，在溫度控制系統(tǒng)中，微機根據(jù)溫度的誤差計算出相應(yīng)的控制量，輸出給執(zhí)行機構(gòu)(調(diào)節(jié)閥)來控制進入加熱爐的煤氣(或油)量以實現(xiàn)預(yù)期的溫度值。常用的執(zhí)行機構(gòu)有電動、液動和氣動等控制形式，也有的采用馬達、步進電機及可控硅元件等進行控制。4工業(yè)控制微型計算機與主要用于科學(xué)計算方面的微型計算機有何異同點？答：工業(yè)控制微型計算機與主要用于科學(xué)計算方面的信息處理機是兩類不同用途的計算機。二者都是以微型計算機為核心所構(gòu)成的裝置。與信息處理計算機相比，工控機具有可靠性高、環(huán)境適應(yīng)性強、可維護性好、硬件配置上的可裝配性和可擴充性好、豐富的過程輸入/輸出能力、應(yīng)用軟件豐富等特點。5何謂微型計算機系統(tǒng)的實時性？如何保證微型計算機系統(tǒng)的實時性？答：所謂“實時”，是指信號的輸入、計算和輸出都是在一定時間范圍內(nèi)完成的，即計算機對輸入信息以足夠快的速度進行處理，并在一定的時間內(nèi)作出反應(yīng)并進行控制，超出了這個時間就會失去控制時機，控制也就失去了意義。實時性指標(biāo)涉及一系列時間延遲，如儀表延遲、輸入延遲、運算處理延遲、輸出延遲等。另外，中斷是微型計算機控制系統(tǒng)實現(xiàn)實時控制的一個十分重要的功能。6簡述DDC和SCC系統(tǒng)的工作原理。答：直接數(shù)字控制系統(tǒng)(DDC系統(tǒng))：DDC(Direct Digital Control)系統(tǒng)就是通過檢測元件對一個或多個被控參數(shù)進行巡回檢測，經(jīng)輸入通道送給微機，微機將檢測結(jié)果與設(shè)定值進行比較，再進行控制運算，然后通過輸出通道控制執(zhí)行機構(gòu)，使系統(tǒng)的被控參數(shù)達到預(yù)定的要求。DDC系統(tǒng)是閉環(huán)系統(tǒng)，是微機在工業(yè)生產(chǎn)過程中最普遍的一種應(yīng)用形式。其原理框圖如下圖所示。計算機監(jiān)督控制系統(tǒng)(SCC系統(tǒng))：SCC(Supervisory Computer Control)系統(tǒng)比DDC系統(tǒng)更接近生產(chǎn)變化的實際情況，因為在DDC系統(tǒng)中計算機只是代替模擬調(diào)節(jié)器進行控制，系統(tǒng)不能運行在最佳狀態(tài)，而SCC系統(tǒng)不僅可以進行給定值控制，并且還可以進行順序控制、最優(yōu)控制以及自適應(yīng)控制等。其原理框圖如下圖所示。7進一步查閱資料，了解計算機控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。答：大規(guī)模及超大規(guī)模集成電路的發(fā)展，提高了計算機的可靠性和性能價格比，從而使計算機控制系統(tǒng)的應(yīng)用也越來越廣泛。為更好地適應(yīng)生產(chǎn)力的發(fā)展，擴大生產(chǎn)規(guī)模，以滿足對計算機控制系統(tǒng)提出的越來越高的要求，目前計算機控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢有以下幾個方面：a.普及應(yīng)用可編程序控制器 b.采用集散控制系統(tǒng) c.研究和發(fā)展智能控制系統(tǒng)第二章1在模擬量輸入輸出通道中，采樣保持器起何作用？是否在所有的模擬量輸入輸出通道中都需要采樣保持器？為什么？答：采樣保持器的作用：A/D轉(zhuǎn)換器完成一次A/D轉(zhuǎn)換總需要一定的時間。在進行A/D轉(zhuǎn)換時間內(nèi)，希望輸入信號不再變化，以免造成轉(zhuǎn)換誤差。這樣，就需要在A/D轉(zhuǎn)換器之前加入采樣保持器。不是在所有的模擬量輸入輸出通道中都需要采樣保持器。當(dāng)被測信號變化緩慢時，若A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換時間足夠短，則可以不加采樣保持器。2A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換速度主要根據(jù)系統(tǒng)模擬量輸入點數(shù)和輸入模擬量的最高頻率來選擇。現(xiàn)假設(shè)模擬量輸入點數(shù)為8，最高信號頻率分別為2kHz和10kHz，則A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換速度各為多少？答：當(dāng)最高信號頻率為2KHz時A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換速度至少為：當(dāng)最高信號頻率為10KHz時A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換速度至少為：3A/D轉(zhuǎn)換器的分辨率和線性誤差兩技術(shù)指標(biāo)含義上有何不同？答：分辨率是衡量A/D轉(zhuǎn)換器分辨輸入模擬量最小變化程度的技術(shù)指標(biāo)。線性誤差是指A/D轉(zhuǎn)換器的理想轉(zhuǎn)換特性應(yīng)該是線性的，但實際轉(zhuǎn)換特性并非如此。在滿量程輸入范圍內(nèi)，偏移理想轉(zhuǎn)換特性的最大誤差定義為線性誤差。4設(shè)計一塊PC總線或其他總線的32路單輸入12位A/D轉(zhuǎn)換模板。A/D轉(zhuǎn)換器選AD574A，所需的多路開關(guān)、運算放大器、采樣保持器和其他器件自選，要考慮總線驅(qū)動。轉(zhuǎn)換結(jié)束后用中斷方式通知主機，系統(tǒng)分配給該模板的地址為2C8H2CFH（或另行分配）。1）設(shè)計該模板的硬件原理圖。2）設(shè)計數(shù)據(jù)采集程序，系統(tǒng)每隔一個采樣周期T=2s，對32路輸入巡回采樣一遍，采集到得數(shù)據(jù)送以BUFE為首地址的內(nèi)存緩沖區(qū)中。3）計算出該模塊的最高數(shù)據(jù)采集頻率（各器件的有關(guān)參數(shù)可通過查閱手冊得到）。解：1）2）AD574 PROC NEAR MOV CX,32MOV BL,00000000BLEA SI,BUFNEXTCH:MOV DX,212HMOV AL,BLOUT DX,ALNOPNOPOR AL,01000000BOUT DX,ALNOPAND AL,10111111BOUT DX,ALMOV DX,210HPOLING:IN AL,DXTEST AL,80HJNZ POLINGMOV AL,BLOR AL,00010000BMOV DX,212HOUT DX,ALOR AL,01000000HOUT DX,ALMOV DX,210HIN AL,DXAND AL,0FHMOV AH,ALINC DXIN AL,DXMOV SI,AXINC SIINC SIINC BLLOOP NEXTCHMOV AL,00111000BMOV DX,212HOUT DX,ALRETAD574 END3）AD574速度：25s;AD625速度：40nsLF398速度:10sCD4051速度：500 ns故該模塊的最高數(shù)據(jù)采集頻率為40K.5.設(shè)ADC0809與CPU的連接如圖2-45所示。要求用查詢方式采樣來自IN4通道的輸入信號，采樣100點，采樣數(shù)據(jù)存入ADBUF緩沖區(qū)，試編程實現(xiàn)。解：編程：OUT 84H,ALMOV R1，#64HLOOP: DEC R1WAIT: IN AL,70HTEST AL,01HJZ WAITIN R0,60HDEC R0CJNE R1,#00H,LOOP6.試設(shè)計一個數(shù)據(jù)采集電路，要求該電路能對8路模擬信號進行連續(xù)巡回檢測，電壓轉(zhuǎn)換范圍010V，相對精度0.05%，采樣間隔為1s，按此要求畫出巡回檢測系統(tǒng)的電路原理圖，并回答以下問題：1）在該電路中A/D轉(zhuǎn)換器至少應(yīng)采用多少位的？2）該電路的A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換完成，采用何種方式了解？3）編寫啟動A/D轉(zhuǎn)換器及讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果的程序段。4）畫出實現(xiàn)8路巡回采樣的程序流程圖。解：電路圖如下：1）7位 2）STS，A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換結(jié)束標(biāo)志 3）啟動：OR AL,01000000B OUT DX,ALNOP讀轉(zhuǎn)換結(jié)果：MOV DX,210HPOLING:IN AL,DXTEST AL,80HJNZ POLINGMOV AL,BLOR AL,00010000BMOV DX,212HOUT DX,ALOR AL,01000000HOUT DX,ALMOV DX,210HIN AL,DXAND AL,0FHMOV AH,ALINC DXIN AL,DXMOV SI,AX4）程序流程圖：7.某熱處理爐溫度變化范圍為01350，經(jīng)溫度變送器變換為15V電壓送至ADC0809.當(dāng)T=kT時，ADC0809的轉(zhuǎn)換結(jié)果為6AH，問此時的爐內(nèi)溫度為多少度？解：爐內(nèi)溫度8編制一個能完成中值加均值濾波的子程序，設(shè)m=8,8個采樣值排序后，取中間的四個采樣值平均。采樣值為12位2進制數(shù)。MOVCX,8DECCXLOP1：MOVDX,CXLOP2：MOVAX,DATABXCMPAX,DATABX+2JBECONTIXCHGAX,DATABX+2MOVDATABX,AXCONTI:ADDBX,2LOOPLOP2MOVCX,DXMOVBX,0LOOPLOP1MOVCX,3MOVAX,DATABX+4LOP3：ADDBX,2ADCAX,DATABX+4LOOPLOP3MOVDL,4DIVDL9DAC0832用做波形發(fā)生器。試根據(jù)圖2-46中的接線，分別寫出產(chǎn)生鋸齒波、三角波和方波的程序，產(chǎn)生的波形如圖2-47所示。解：三角波程序：MOVAL,0LOP1：MOVDX,230HOUTDX,ALMOVDX,ALINCALCMPAL,FFHJBLOP1LOP2：MOVDX,230HOUTDX,ALMOVDX,240HMOVDX,ALDECALCMPAL,0JALOP2JMPLOP1 方波程序：MOVAL,FFHSTART:MOVDX,230HOUTDX,ALMOVDX,240HOUTDX,ALMOVCX,0LOP1：NOPNOPLOOPLOP1XORAL,FFHJMPSTART鋸齒波程序：MOVAL,0START:MOVDX,230HOUTDX,ALMOVDX,240HOUTDX,ALINCALJMPSTART10.欲利用兩片DAC0832控制執(zhí)行機構(gòu)實現(xiàn)X-Y繪圖儀功能。設(shè)所測待繪曲線的數(shù)據(jù)分別存入ARRAY1和ARRAY2數(shù)據(jù)區(qū)中，數(shù)據(jù)區(qū)中長度為30H，請編程實現(xiàn)將ARRAY1和ARRAY2兩片數(shù)據(jù)區(qū)中的數(shù)據(jù)分別從1#和2#DAC0832同時繪出，控制X-Y繪圖儀繪出所測曲線（DAC0832與總線接口電路如圖2-48所示，設(shè)1#和2#DAC0832的端口輸入寄存器地址為320H、321H，DAC寄存器地址為323H）。MOVCX,30HMOVBX,0LOP1：MOVAL,ARRAY1BXMOVDX,320HOUTDX,ALMOVAL,ARRAY2BXMOVDX,321HOUTDX,ALMOVDX,323HOUTDX,ALINCBXLOOPLOP1第三章作業(yè)1. 數(shù)字濾波與模擬濾波相比有什么特點？ 答：1）數(shù)字濾波不需要硬件設(shè)備，可靠性高、穩(wěn)定性好，各回路之間不存在阻抗匹配等問題； 2）數(shù)字濾波用程序?qū)崿F(xiàn)，多個輸入通道可“共用”同一個濾波程序、不需要增加硬件設(shè)備，降低了成本；3）對于不同的干擾，通過修改數(shù)字濾波程序或改變其中的參數(shù)，可以實現(xiàn)不同濾波方法，與模擬濾波器只能改變硬件相比更加靈活和方便；4）數(shù)字濾波能對頻率很低（如0.01Hz）的干擾進行處理，克服了模擬濾波器受電容容量的限制，頻率不能太低的補償。2. 常用的數(shù)字濾波方法有幾種？他們各自有什么優(yōu)缺點？答：1）算術(shù)平均數(shù)濾波：算術(shù)平均數(shù)濾波對周期性干擾有良好的抑制作用，采用算術(shù)平均數(shù)濾波后，信噪比提高了，但它對脈沖干擾的抑制效果不夠理想，不適合脈沖性干擾比較嚴(yán)重的場合；2）加權(quán)算術(shù)平均值濾波：它適用于系統(tǒng)純延遲時間常數(shù) 較大而采樣周期較短的情況。一般是越新的采樣值賦給較大的比例，增加新采樣值在濾波結(jié)果中的比例，盡量真實的反映系統(tǒng)所受干擾的影響情況。但采用加權(quán)算術(shù)平均值濾波方法需要測試不同過程的純延遲時間常數(shù) ，并不斷計算各加權(quán)系數(shù)，增加了計算量，降低了控制速度，因而其實際應(yīng)用不如算術(shù)平均值濾波方法；3）滑動平均值濾波：滑動平均值濾波方法對周期性干擾有良好的抑制作用，既少占用時間，又能達到較好的濾波效果，但對偶然出現(xiàn)的脈沖干擾的抑制作用差，不易消除由于脈沖干擾引起的采樣值偏差，因此不適用于脈沖干擾比較嚴(yán)重的場合，而適用于高頻振蕩系統(tǒng)；4）中值濾波：中值濾波對于去掉偶然因素引起的波動或采樣器不穩(wěn)定而造成的誤差所引起的脈沖干擾比較有效，對溫度、液位等變化緩慢的被測參數(shù)采用此方法能收到良好的濾波效果，但對流量、速度等快速電話的被測參數(shù)一般不易采用；5）防脈沖干擾的算術(shù)平均值濾波：這種方法兼有算術(shù)平均值濾波和中值濾波的優(yōu)點，對快變和慢變參數(shù)都有抑制干擾的作用，有利于提高采樣的真實性，但對運算工作量較大，會影響系統(tǒng)的實時性。當(dāng)采樣點數(shù)為3時，它便是中值濾波。在實際應(yīng)用中，為了加快測量計算速度， n一般不能太大；6）程序判斷濾波：程序判斷濾波對抑制帶有隨機性的干擾較為有效，具體應(yīng)用時的關(guān)鍵問題是最大變化量 的選取，對不同的對象特性，使用不同的采樣周期、系統(tǒng)不同的給定輸入形式（階躍、等速或加速），都影響到 值的選擇；7）慣性濾波：這種方法模擬了具有較大慣性的低通濾波功能，當(dāng)目標(biāo)參數(shù)為變化很慢的物理量時，效果很好，但帶來了相位滯后，滯后相位角度的大小與 的選擇有關(guān)。該方法不能濾除頻率高于采樣頻率的1/2的干擾信號。出慣性濾波外，同樣可用軟件來模擬高通濾波和帶通濾波。3. 算術(shù)平均值濾波、加權(quán)算術(shù)平均值濾波及滑動平均值濾波三者的區(qū)別是什么？ 答：算術(shù)平均值濾波和加權(quán)算術(shù)平均值濾波有一個共同點，即每個計算輸出1次有效采樣值必須連續(xù)采樣n 次。對于采樣速度較慢或要求數(shù)據(jù)計算速率較高的實時系統(tǒng)，需要對濾波方法進行改進。采用滑動平均值濾波方法時，每進行一次采樣可以計算出一個新的有效采樣值，從而加快數(shù)據(jù)處理的速度。4. 標(biāo)度變換在工程上有什么意義？在什么情況下使用標(biāo)度變換程序？答：標(biāo)度變換在工程上意義：為了能直接誒顯示或打印被測工程量值，必須將它們轉(zhuǎn)換成為有量綱的數(shù)值。對于一般的線性儀表來說，參數(shù)值與A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)果之間是線性關(guān)系時使用線性標(biāo)度變換公式；有時微型計算機從模擬量輸入通道得到的有關(guān)過程參數(shù)的數(shù)字信號與該信號所代表的物理量不一定成線性關(guān)系，則其標(biāo)度變換公式應(yīng)使用非線性標(biāo)度變換公式。5. 數(shù)字控制器的連續(xù)化設(shè)計步驟是什么？答：1）求出模擬控制器的傳遞函數(shù)D(s)； 2）選擇合適的采樣周期； 3）將D(s)離散化，求出數(shù)字控制器的脈沖傳遞函數(shù)D(z)。6. 數(shù)字控制器的離散化設(shè)計步驟是什么？ 答：1）已交給你被控對象的傳遞函數(shù)(s) ,可以求出廣義對象的脈沖傳遞函數(shù)G(z) ； 2）根據(jù)系統(tǒng)的性能指標(biāo)要求和其他約束條件，確定系統(tǒng)的閉環(huán)脈沖傳遞函數(shù)； 3）根據(jù)式（3-34）解析求出數(shù)字控制器的脈沖傳遞函數(shù)D(z)； 4） 驗證D(z) 能否滿足系統(tǒng)的性能指標(biāo)要求，如果不滿足，則進行修正； 5）根據(jù)驗證合格的D(z) ，求出對應(yīng)的差分方程，編寫程序?qū)崿F(xiàn)； 6）與硬件連接，進行系統(tǒng)調(diào)試。7. 某連續(xù)控制器設(shè)計為 使用雙線性變換法、前向差分法、后向差分法分別求取數(shù)字控制器D(z).答：雙線性變法:把代入，則 前向差分法：把 代入，則 后向差分法：把代入，則 8. 在PID控制器中，系數(shù)、各有什么作用？它們對控制品質(zhì)有什么影響？ 答：1、系數(shù) 為比例系數(shù)，提高系數(shù) 可以減小偏差，但永遠不會使偏差減小到零，而且無止境的提高系數(shù) 最終導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定。比例調(diào)節(jié)可以保證系統(tǒng)的快速性。2、系數(shù) 為積分常數(shù)， 越大積分作用越弱，積分調(diào)節(jié)器的突出優(yōu)點是，只要被調(diào)量存在偏差，其輸出的調(diào)節(jié)作用便隨時間不斷加強，直到偏差為零。在被調(diào)量的偏差消除后，由于積分規(guī)律的特點，輸出將停留在新的位置而不回復(fù)原位，因而能保持靜差為零。但單純的積分也有弱點，其動作過于遲緩，因而在改善靜態(tài)品質(zhì)的同時，往往使調(diào)節(jié)的動態(tài)品質(zhì)變壞，過度過程時間加長。積分調(diào)節(jié)可以消除偏差，提高控制精度。3、系數(shù) 為微分常數(shù)， 越大微分作用越強。微分調(diào)節(jié)主要用來加快系統(tǒng)的相應(yīng)速度，減小超調(diào)，克服振蕩，消除系統(tǒng)慣性的影響。9. 什么是數(shù)字PID位置式控制算法和增量式控制算法？是比較它們的優(yōu)缺點。答：為了實現(xiàn)微機控制生產(chǎn)過程變量，必須將模擬PID算式離散化，變?yōu)閿?shù)字PID算法，為此，在采樣周期T遠小于信號變化周期時，作如下近似（T足夠小時，如下逼近相當(dāng)準(zhǔn)確，被控過程與連續(xù)系統(tǒng)十分接近）： 于是有： u(k)是全量值輸出，每次的輸出值都與執(zhí)行機構(gòu)的位置（如控制閥門的開度）一一對應(yīng)，所以稱之為位置型PID算法。在這種位置型控制算法中，由于算式中存在累加項，因此輸出的控制量u(k)不僅與本次偏差有關(guān)，還與過去歷次采樣偏差有關(guān)，使得u(k)產(chǎn)生大幅度變化，這樣會引起系統(tǒng)沖擊，甚至造成事故。所以實際中當(dāng)執(zhí)行機構(gòu)需要的不是控制量的絕對值，而是其增量時，可以采用增量型PID算法。當(dāng)控制系統(tǒng)中的執(zhí)行器為步進電機、電機調(diào)節(jié)閥、多圈電位器等具有保持歷史位置的功能的這類裝置時，一般均采用增量型PID控制算法。與位置算法相比，增量型PID算法有如下特點：1）位置型算式每次輸出與整個過去狀態(tài)有關(guān)，計算式中要用到過去偏差的累加值，容易產(chǎn)生較大的累積計算誤差；而在增量型算式中由于消去了積分項，從而可消除調(diào)節(jié)器的積分飽和，在精度不足時，計算誤差對控制量的影響較小，容易取得較好的控制效果。2）為實現(xiàn)手動自動無憂切換，切換瞬時，計算機的輸出值應(yīng)設(shè)置為原始閥門開度 ，若采用增量算法，其輸出對應(yīng)于閥門位置的變化部分，即算式中不出現(xiàn) 項，所以易于實現(xiàn)從手動到自動的無憂動切換。3）采用增量型算法時所用的執(zhí)行器本身都具有寄存作用，所以即使計算機發(fā)生故障，執(zhí)行器仍能保持在原位，不會對生產(chǎn)造成惡劣影響。10. 有哪幾種改進的數(shù)字PID控制算法？答：有四種。（1）.積分分離PID控制算法；（2）不完全微分PID控制算法；（3）帶死區(qū)的PID控制算法；（4）消除積分不靈敏區(qū)的PID控制算法。11. 什么是積分飽和現(xiàn)象？它是怎么被引起的？通常采用什么方法克服積分飽和？答：所謂積分飽和現(xiàn)象是指若系統(tǒng)存在一個方向的偏差，PID控制器的輸出由于積分作用的不斷累加而加大，從而導(dǎo)致u(k)達到極致位置。此后若控制器輸出繼續(xù)增大，u(k)也不會再增大，即系統(tǒng)輸出超出正常運行范圍而進入了飽和區(qū)。一旦出現(xiàn)反向偏差，u(k)逐漸從飽和區(qū)退出。進入飽和區(qū)愈深則退飽和時間愈長。此段時間內(nèi)，執(zhí)行機構(gòu)仍停留在極限位置而不能隨著偏差反向立即作出相應(yīng)的改變，這時系統(tǒng)就像失去控制一樣，造成控制性能惡化。這種現(xiàn)象稱為積分飽和現(xiàn)象。積分飽和現(xiàn)象產(chǎn)生的原因：（1）調(diào)節(jié)器長期處于開環(huán)狀態(tài)；（2）調(diào)節(jié)器具有積分控制作用；（3）調(diào)節(jié)器輸入偏差長期得不到校正。對標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字PID控制算法中積分項進行約束，可以防止積分飽和現(xiàn)象的發(fā)生，方法之一是進行積分分離。12. 簡述擴充臨界比例度法、擴充響應(yīng)曲線法整定PID參數(shù)的步驟。答：擴充臨界比例度法：(1）選擇一個足夠短的采樣周期，它一般應(yīng)為被控對象的純滯后時間的1/10以下；(2）用選定的采樣周期使系統(tǒng)工作在純比例控制方式下，直到系統(tǒng)發(fā)生持續(xù)等幅震蕩，記下使系統(tǒng)發(fā)生震蕩的臨界比例系數(shù)及系統(tǒng)的臨界震蕩周期;（3）選擇控制度。擴充響應(yīng)曲線法：1）數(shù)字控制器不接入控制系統(tǒng)，用手動操作，把被調(diào)量調(diào)到給定值附近，并使之穩(wěn)定下來，然后突然改變給定值，給對象一個階躍輸入信號；2）用記錄儀表記錄被調(diào)量在階躍輸入下的整個變化過程曲線；3）在曲線最大斜率處做切線，求得滯后時間，被控對象時間常數(shù)以及它們的比值;4）由求得的、及查表3-3，即可求得數(shù)字PID控制器的有關(guān)參數(shù)、及采樣周期。13. 采樣周期的選擇需要考慮哪些因素？答：（1）從品質(zhì)上看，希望采樣周期短，以減小系統(tǒng)純滯后的影響，提高控制精度。通常保證在95%的系統(tǒng)的過渡過程內(nèi)，采樣6次15次即可； （2）從快速性和抗擾性方面考慮，希望采樣周期盡量短，這樣給定值的改變可以迅速地通過采樣得到反映，而不致產(chǎn)生過大的延時； （3）從計算機的工作量和回路成本考慮，采樣周期T應(yīng)長些，尤其是多回路控制時，應(yīng)使每個回路都有足夠的計算時間，當(dāng)被控對象的純滯后時間較大時，常選T=(1/41/8) ; （4）從計算精度方面考慮，采樣周期T不應(yīng)過短，當(dāng)主機字長較小時，若T過短，將是前后兩次采樣值差別小，調(diào)節(jié)作用因為會減弱。另外，若執(zhí)行機構(gòu)的速度較低，會出現(xiàn)這樣情況，即新的控制量已輸出，而前一次控制還沒完成，這樣采樣周期再短也將毫無意義，因次T必須大于執(zhí)行機構(gòu)的調(diào)節(jié)時間。14. 什么是最小拍數(shù)字控制系統(tǒng)？在最少拍數(shù)字控制系統(tǒng)的設(shè)計中應(yīng)當(dāng)考慮哪些因素？答：最小拍數(shù)字控制系統(tǒng)就是一種時間最優(yōu)控制。 在最少拍數(shù)字控制系統(tǒng)的設(shè)計中應(yīng)當(dāng)考慮的因素：(1) 最少拍數(shù)字控制器的輸入：1)3種典型的輸入型號；2)閉環(huán)誤差脈沖傳遞函數(shù)的初步確定；3)3種輸入信號下的誤差序列。(2)最少拍數(shù)字控制器的穩(wěn)定性設(shè)計；(3)最少拍控制系統(tǒng)的局限性；15. 什么是振鈴現(xiàn)象？如何消除振鈴現(xiàn)象？答：振鈴現(xiàn)象是指數(shù)字控制器的輸出以接近1/2采樣頻率的頻率，大幅度衰減震蕩。消除振鈴現(xiàn)象的方法：先找出數(shù)字控制器中產(chǎn)生振林現(xiàn)象的極點，令其中z=1。這樣便取消了該極點，即可消除振鈴現(xiàn)象。16. 與PID控制和直接數(shù)字控制相比，模糊控制具有哪些優(yōu)點？答：與PID控制和直接數(shù)字控制相比，模糊控制具有哪些優(yōu)點：（1） 模糊控制可以應(yīng)用于具有非線性動力學(xué)特征的復(fù)雜系統(tǒng)；（2） 模糊控制不用建立對象精確的數(shù)字模型；（3） 模糊控制系統(tǒng)的魯棒性好；（4） 模糊控制是以人的控制經(jīng)驗作為控制的知識模型，以模糊集合、模糊語言變量以及模糊邏輯推理作為控制算法。17. 已知模擬控制器的傳遞函數(shù)為試寫出相應(yīng)數(shù)字控制器的位置式和增量式控制算式，設(shè)采樣周期T=0.2s。解：根據(jù)，T=0.2s得：又 得數(shù)字控制器位置式控制算式類推得數(shù)字控制器增量式控制算式18. 被控對象的傳遞函數(shù)為采樣周期T=1s，要求采用大林算法設(shè)計數(shù)字控制器D(z)，并求取u(k)的遞推形式。解：由題可知則設(shè)又得：19. 被控對象的傳遞函數(shù)為采樣周期T=1s，采用零階保持器，針對單位速度輸入函數(shù)，設(shè)計：1）最少拍控制器D(z);2）畫出數(shù)字控制器的輸出和系統(tǒng)的輸出曲線解：（1）廣義對象脈沖傳遞函數(shù)，即根據(jù)中與輸入形式有關(guān)得到由此得，數(shù)字控制器的數(shù)學(xué)模型為：（2） 數(shù)字控制器的輸出和系統(tǒng)的輸出曲線如圖：20. 已知控制系統(tǒng)的被控對象傳遞函數(shù)為已知采樣周期T=1s，使用大林算法設(shè)計D(z)。解：由題可知令又其中則：21. 在題20中，若選閉環(huán)系統(tǒng)的時間常數(shù)，是否會出現(xiàn)振鈴現(xiàn)象？如何消除？解：當(dāng)時如上式可知會出現(xiàn)震鈴現(xiàn)象，只有消除項才能消除，即當(dāng)z=1帶入原式得22. 設(shè)廣義被控對象的脈沖傳遞函數(shù)為試針對單位速度輸入，設(shè)計最少拍吳文博數(shù)字控制器，并計算數(shù)字控制器輸入和系統(tǒng)輸出。當(dāng)參數(shù)變化，使得時，若D(z)保持不變么系統(tǒng)輸出響應(yīng)如何變化？解：根據(jù)最少拍無紋波設(shè)計原則：零點包含的零點，包含項，得根據(jù)中與輸入形式有關(guān)，方次與相同，得到解聯(lián)立方程，得 由此，數(shù)字控制器的數(shù)學(xué)模型為：閉環(huán)系統(tǒng)的輸出序列為：數(shù)字控制器的輸出序列為：當(dāng)參數(shù)變化時不變，不變，所以系統(tǒng)輸出響應(yīng)不會變化。第四章（5） 工業(yè)現(xiàn)場存在哪些干擾，其傳播途徑是什么？答：工業(yè)現(xiàn)場存在的干擾主要噪聲干擾、過程通道干擾和供電系統(tǒng)干擾。噪聲干擾是電磁信號通過空間輻射進入系統(tǒng)的。過程通道干擾是通過與系統(tǒng)相連的前向通道、后向通道以及與其他系統(tǒng)的互聯(lián)通道進入系統(tǒng)的。供電系統(tǒng)干擾則是電磁信號通過供電線路進入系統(tǒng)的。（6） 如何抑制串、共模干擾和長線傳輸干擾？答：在輸入和輸出通道上采用光隔離器來抑制串模干擾；在多路轉(zhuǎn)換器輸入端接入共模扼流圈，可抑制共模干擾；配置總線驅(qū)動器可抑制長線傳輸干擾。（7） 微型計算機控制系統(tǒng)中的地一般分為幾種？答：微型計算機控制系統(tǒng)中地線一般分為：信號地線、噪聲地線、金屬件地線。（8） 在微型計算機系統(tǒng)中，采用容錯設(shè)計有何意義？答:容錯技術(shù)是允許系統(tǒng)發(fā)生故障，借助冗余技術(shù)使其自動抵消，在故障存在的情況下也能使系統(tǒng)正常運行，大大提高系統(tǒng)的可靠性。（9） 有幾種容錯結(jié)構(gòu)？各種容錯結(jié)構(gòu)有何區(qū)別？答：兩種容錯結(jié)構(gòu)，分別為N中取K容錯結(jié)構(gòu)和雙模結(jié)構(gòu)。它們的區(qū)別在于雙模結(jié)構(gòu)是有人維修的。（10） 隔離放大器有哪些特點？答：隔離放大器可以隔斷通路的線路連接，從而信號的抑制串模干擾。（11） 簡述看門狗（Wathchdong）技術(shù)。答：看門狗技術(shù)就是在程序“跑飛”或死機時，對系統(tǒng)進行重新置位或復(fù)位，使系統(tǒng)恢復(fù)正常運行的一種技術(shù)。（12） 簡述提高軟件設(shè)計可靠性的措施。答：提高軟件設(shè)計可靠性的措施有：1）凡不用的EPROM和RAM區(qū)，一律寫成FFH或00H 2）采用尖峰檢測來實現(xiàn)存儲器的寫禁止。 3）輸出刷新 4）采用看門狗技術(shù)等。第五章1. 簡述基帶傳輸和頻帶傳輸?shù)奶匦裕?答：基帶傳輸不需要調(diào)制解調(diào)器，設(shè)備花費少，適用于短距離小范圍的數(shù)據(jù)傳輸，分級分布式控制系統(tǒng)通常采用這種方式連接各級微型計算機。頻帶傳輸使用調(diào)制解調(diào)技術(shù)，發(fā)送方對待發(fā)送的二進制數(shù)據(jù)進行先行編碼，將編碼后的數(shù)字信號調(diào)制到一個更高頻率載波信號上，通信信道上傳輸?shù)氖钦{(diào)制后的模擬信號。接受方接收模擬信號后，通過解調(diào)從模擬信號中提取出數(shù)字信息送至目的設(shè)備。2. 信號調(diào)制的方法有哪幾種？答：3種方法，幅值調(diào)制（ASK）、頻率調(diào)制（FSK）和相位調(diào)制（PSK）。3. 簡述異步傳輸和同步傳輸?shù)牟町悾看穑寒惒絺鬏攲?shù)據(jù)位流劃分為字節(jié)，每次傳送一個字節(jié)（即8個二進制位），獨立傳輸每個字節(jié)，即后一個字節(jié)的傳輸與前一個字節(jié)的傳輸無關(guān)，同時，收發(fā)雙方同樣需要進行時鐘同步。同步傳輸一次可以傳輸多個字節(jié)的數(shù)據(jù)，收發(fā)雙方使用同一個時鐘信號，規(guī)定時鐘信號的某個特定狀態(tài)(下降沿時)，數(shù)據(jù)信號線上的信號有效。4. 簡述常用網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)類型及其優(yōu)缺點。答：1.網(wǎng)狀拓撲結(jié)構(gòu)，優(yōu)點是：任意兩個設(shè)備間有自己專用的通信通道，不會產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)沖突，當(dāng)某個設(shè)備發(fā)生故障時，不會影響網(wǎng)絡(luò)中其他設(shè)備的通信。缺點是：硬件實現(xiàn)比較困難，需要的電纜多，n個結(jié)點的網(wǎng)絡(luò)至少需要n(n-1)/2條連接電纜，安裝成本高，向網(wǎng)絡(luò)中添加或刪除結(jié)點都非常困難。2.星形拓撲結(jié)構(gòu)，優(yōu)點是：硬件安裝比較簡單成本，向網(wǎng)絡(luò)中添加或刪除結(jié)點簡便。缺點是：如果中心結(jié)點發(fā)生故障，整個網(wǎng)絡(luò)通信將完全癱瘓；另外，由于網(wǎng)絡(luò)各設(shè)備間不能直接通信，需要通過中心結(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)，因此通信時會帶來一定的時間延遲?？偩€型拓撲結(jié)構(gòu)，優(yōu)點是：安裝簡單，所需要電纜數(shù)比星型網(wǎng)絡(luò)少，可以較方便地在網(wǎng)絡(luò)中添加或刪除結(jié)點。缺點是：如果主干電纜發(fā)生故障，那么整個網(wǎng)絡(luò)將癱瘓，并且很難確定出現(xiàn)故障的位置。3.環(huán)形拓撲結(jié)構(gòu)，優(yōu)點是：環(huán)狀網(wǎng)絡(luò)的硬件安裝相對簡單，發(fā)生故障時比較容易確定故障位置。缺點是：環(huán)中任意一個節(jié)點發(fā)生故障都會導(dǎo)致整個網(wǎng)絡(luò)癱瘓;雖然比較容易實現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)添加和刪除結(jié)點，但添加或刪除結(jié)點時整個網(wǎng)絡(luò)不能工作。5. 簡述OSI參考模型的層次結(jié)構(gòu)以及各層次功能。答：物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層、會話層、表達層和應(yīng)用層。物理層功能：物理層是通信網(wǎng)上各設(shè)備之間的物理接口，它主要定義了通信設(shè)備的機械特性、電氣特性、功能特性和過程特性。數(shù)據(jù)鏈路層：數(shù)據(jù)鏈路層功能是將物理層從一個原始的傳輸工具轉(zhuǎn)變成一個可靠的鏈路，它負責(zé)將被傳送的數(shù)據(jù)按幀格式化，完成介質(zhì)訪問控制，差錯控制，以及物理層的管理等。網(wǎng)絡(luò)層：網(wǎng)絡(luò)層功能就是實現(xiàn)節(jié)電的交換功能，實現(xiàn)端節(jié)點和端節(jié)點之間實現(xiàn)正確無誤的信息傳送。傳輸層：主要是完成從終端端點到另一種短短點的可靠傳輸服務(wù)。應(yīng)用層：應(yīng)用層是向網(wǎng)絡(luò)使用者提供一個方便有效的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用環(huán)境。6. 常用介質(zhì)訪問技術(shù)有哪些？各有什么特點？答：帶沖突檢測的載波偵聽多路訪問、令牌傳遞、查詢和時分多址等。 帶沖突檢測的載波偵聽多路訪問：多路訪問技術(shù)規(guī)定，鏈路上的所有結(jié)點都可以隨時發(fā)送數(shù)據(jù)幀；令牌傳遞：能夠確定哪個節(jié)點獲得總線使用權(quán)；查詢：主結(jié)點控制鏈路，依次詢問所有從結(jié)點是否需要發(fā)送選擇幀；時分多址：時分多址技術(shù)將鏈路的整個通信帶寬作為一個通信信道，鏈路上所有結(jié)點分時間共享這一信道。7. 列舉采用CSMA/CD技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)。答：實時以太網(wǎng)、PROFINET、EtherNet/IP、高速以太網(wǎng)HSE8. 說明流控制的作用。答：流控制是確保接收方不會被發(fā)送方連續(xù)發(fā)來的數(shù)據(jù)幀“淹沒”的機制。9. 詳細說明選擇重傳協(xié)議的工作機制。答：重傳協(xié)議只重發(fā)沒有正確接收的幀，而不是重發(fā)所有的幀。發(fā)送方為每個發(fā)送的幀設(shè)置一個定時器，收到應(yīng)答就停止計時，超時未收到應(yīng)答，說明幀丟失或出錯，重發(fā)該幀。接收方收到序號正確的幀，就向發(fā)送方發(fā)送ACK應(yīng)答信號，如果發(fā)現(xiàn)序號不連接，有丟失幀現(xiàn)象，就向發(fā)送方發(fā)送NAK信號，請求重發(fā)制定序號的幀。10. 列舉3種采用數(shù)據(jù)報交換技術(shù)的協(xié)議。答：HDLC協(xié)議、TCP/IP協(xié)議、UPD協(xié)議。11. 簡述ARP和RARP的功能。答：ARP提供一種高效又便于維護的動態(tài)地址綁定機制，通信前發(fā)送方先廣播一個特殊的分組，請求某個IP地址的主機響應(yīng)，該主機應(yīng)答時恢復(fù)自己的物理地址，發(fā)送方收到物理地址后就可以進行通信了。RARP功能與ARP相反，是根據(jù)網(wǎng)絡(luò)硬件的物理地址，請求獲得IP地址的協(xié)議。12. 簡述UDP和TCP的特點及適用場合。答：UDP提供不可靠無連接的數(shù)據(jù)報傳輸服務(wù)，使用IP實現(xiàn)報文傳輸，根據(jù)協(xié)議端口號確定收發(fā)雙方的應(yīng)用程序，適用于一個服務(wù)器需要對多個客戶端頻繁的小數(shù)據(jù)請求進行服務(wù)的情況。TCP提供可靠的面向連接的數(shù)據(jù)流傳輸服務(wù)，TCP偏重于可靠性，而不是實時性，適用于一對一的傳輸大量數(shù)據(jù)的場合。第六章22. 微型計算機控制系統(tǒng)設(shè)計原則中，最重要的是什么？答：可靠性是系統(tǒng)設(shè)計最重要的原則，因為一旦系統(tǒng)出現(xiàn)故障，將引起整個生產(chǎn)過程混亂，造成嚴(yán)重后果。23. 微型計算機控制系統(tǒng)設(shè)計的步驟通常包括哪些內(nèi)容？答：主要包括確定系統(tǒng)的控制任務(wù)和總體設(shè)計方案，建立系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型和確定控制算法，系統(tǒng)硬、軟件設(shè)計，系統(tǒng)硬、軟件的分調(diào)與聯(lián)調(diào)，系統(tǒng)模擬測試，系統(tǒng)現(xiàn)場投運等。24. 微型計算機控制系統(tǒng)總體方案的設(shè)計應(yīng)從哪幾方面考慮？答：1）確定控制方案；根據(jù)系統(tǒng)要求，確定采用開環(huán)控制還是混合控制。2）確定系統(tǒng)的構(gòu)成方式；控制方案確定之后，需要選擇微處理器，確定系統(tǒng)的構(gòu)成方式。3）現(xiàn)場設(shè)備選擇；現(xiàn)場設(shè)備選擇主要包括傳感器、變送器和執(zhí)行機構(gòu)的選擇，以及人機聯(lián)系方式確定等。4）確定軟硬件分工；對系統(tǒng)的軟硬件功能作出劃分。25. 微型計算機控制系統(tǒng)設(shè)計中，其控制算法的選擇應(yīng)考慮哪些因素？答： 控制算法的選定應(yīng)滿足系統(tǒng)控制速度、控制精度和系統(tǒng)穩(wěn)定性的要求?？梢栽诳刂葡到y(tǒng)中設(shè)計多種控制算法，通過數(shù)字仿真或試驗進行分析對比，選擇最佳的控制算法。5微型計算機控制系統(tǒng)設(shè)計中，其軟、硬件的設(shè)計應(yīng)分別從哪幾方面進行考慮？答：軟件設(shè)計應(yīng)從以下幾方面考慮：1）實時性；2）靈活性和通用性；3）可靠性。硬件設(shè)計應(yīng)從以下幾方面考慮：1)根據(jù)控制任務(wù)的復(fù)雜程度、控制精度以及實時性要求等選擇主機板。2)根據(jù)程序和數(shù)量的大小等選擇存儲器板。3)根據(jù)模擬量輸入通道（AI）、模擬量輸出通道（AO）點數(shù)、分辨率和精度，以及采集速度等選A/D、D/A板。4)根據(jù)開關(guān)量輸入通道（DI）、開關(guān)量輸出通道（DO）點數(shù)和其他要求選擇開關(guān)量輸入輸出板。5)根據(jù)人機聯(lián)系方式選擇相應(yīng)的接口板。6)根據(jù)需要選擇各種外設(shè)接口板、通信板、濾波板。第七章1. 什么是DCS?其基本設(shè)計思想是什么?答:DCS是一種結(jié)合了儀表控制系統(tǒng)和直接數(shù)字控制系統(tǒng)（DDC）兩者的優(yōu)勢而出現(xiàn)的全新控制系統(tǒng)，它很好地解決了DDC將所有的控制回路都集中在主CPU中而引起的兩個問題，即可靠性問題和實時性問題。其基本設(shè)計思想是：集中管理、分散控制。2. 簡述DCS的體系結(jié)構(gòu)及各層次的主要功能。答：DCS體系結(jié)構(gòu)分為四層結(jié)構(gòu)，即現(xiàn)場控制級、過程控制級、過程管理級和經(jīng)營管理級。1）現(xiàn)場控制級的功能：一是完成過程數(shù)據(jù)采集與處理，把現(xiàn)場的各種物理信號轉(zhuǎn)變成電信號或數(shù)字信號，并進行一些必要的處理；二是直接輸出操作命令、實現(xiàn)分散控制，把各種控制輸出信號轉(zhuǎn)變成物理變量；三是完成與上級設(shè)備的數(shù)據(jù)通信，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫共享；四是完成對現(xiàn)場控制級智能設(shè)備的監(jiān)測、診斷和組態(tài)等。2）過程控制級主要功能有：一是采集過程數(shù)據(jù)，進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換與處理；二是對生產(chǎn)過程進行監(jiān)測與控制，輸出控制信號，實現(xiàn)反饋控制、邏輯控制、順序控制和批量控制功能；三是現(xiàn)場設(shè)備及I/O口卡件的自診斷；四則是與過程操作管理級進行數(shù)據(jù)通信。3）過程管理級功主要功能有：操作戰(zhàn)功能、工程站功能和監(jiān)控計算機功能。4）經(jīng)營管理級主要功能有：監(jiān)測企業(yè)各部門的運行情況，利用歷史數(shù)據(jù)和實時數(shù)據(jù)預(yù)測可能發(fā)生的各種情況，從企業(yè)全局利益出發(fā)，幫助企業(yè)管理人員進行決策，實現(xiàn)計劃