(完整版)微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)答案(完整版)

1、1.什么是計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)？它由哪幾部分組成？計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)就是利用計(jì)算機(jī)來實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程自動(dòng)控制的系統(tǒng)。它是工業(yè)控制機(jī)構(gòu)生產(chǎn)過程的大部分組成， 工業(yè)控制機(jī)是指生產(chǎn)過程控制的特點(diǎn)和要求而設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)，它包括硬件和軟件部分，生產(chǎn)過程包括被控對(duì)象，測(cè)量變送，執(zhí)行機(jī)構(gòu)，電氣開關(guān)等。2.計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的典型形式有哪些？各有什么優(yōu)缺點(diǎn)？計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的典型形式:(1) 操作指導(dǎo)控制系統(tǒng)。優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，控制靈活和安全，缺點(diǎn)是由人工操作，速度受到限制，不能控制多個(gè)對(duì)象。（ 2）直接數(shù)字控制系統(tǒng)（DDC ），實(shí)時(shí)性好，可靠性高和適應(yīng)性強(qiáng)。（3）監(jiān)督控制系統(tǒng)（SSC），是生產(chǎn)過程始終處于最優(yōu)工況。（ 4）分型控制

2、系統(tǒng)（DCS），分散控制，集中操作，分級(jí)管理。（ 5）現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)（FCS），降低成本，提高可靠性，可實(shí)現(xiàn)真正的開放式互連系統(tǒng)結(jié)構(gòu)3. 實(shí)時(shí)，在線方式和離線方式的含義是什么？實(shí)時(shí)是指信號(hào)的輸入， 計(jì)算和輸出都要在一定的時(shí)間范圍內(nèi)完成， 即計(jì)算機(jī)對(duì)輸入信息以足夠快的速度進(jìn)行控制， 超出這個(gè)時(shí)間就失去控制時(shí)機(jī)， 控制也就失去意義。在線方式：在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中， 生產(chǎn)過程和計(jì)算機(jī)直接連接， 并受計(jì)算機(jī)控制的方式。 離線方式： 生產(chǎn)過程不和計(jì)算機(jī)相連且不受計(jì)算機(jī)控制，而是靠人進(jìn)行聯(lián)系并作相應(yīng)操作的方式。4. 工業(yè)控制機(jī)有哪幾部分組成？工業(yè)控制機(jī)包括硬件和軟件兩部分。硬件包括：主機(jī)（CPU、RAM

3、、 ROM ）板，人 -機(jī)接口，外部總線和內(nèi)部總線，系統(tǒng)支持板，磁盤系統(tǒng)通信接口，輸入、輸出通道。軟件包括系統(tǒng)軟件、支持軟件和應(yīng)用軟件。5. 什么是總線，內(nèi)部總線和外部總線？總線是一組信號(hào)線的集合，它定義了各引線的信號(hào)、電機(jī)、機(jī)械特性，使計(jì)算機(jī)內(nèi)部各組成部分之間以及不同的計(jì)算機(jī)之間建立信號(hào)聯(lián)系，進(jìn)行信息傳送和通信。內(nèi)部總線：就是計(jì)算機(jī)內(nèi)部功能模板之間進(jìn)行通信的總線，它是構(gòu)成完整的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的內(nèi)部信息樞紐，但按功能仍要分為數(shù)據(jù)總線 DB ，地址總線 AB ，控制總線 CB，電源總線 PB。外部總線是計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)之間或計(jì)算機(jī)與其他智能設(shè)備之間進(jìn)行通信的連接。6. 什么是接口，接口技術(shù)和過程通道？

4、接口是計(jì)算機(jī)與外部設(shè)備交換信息的橋梁，它包括輸入接口和輸出接口，接口技術(shù)是研究計(jì)算機(jī)與外部設(shè)備之間如何交換信息的技術(shù)，過程通道是在計(jì)算機(jī)和生產(chǎn)過程之間設(shè)置的信息傳送和轉(zhuǎn)換的連接通道，它包括AI 、 AO 、DI 、 DO。7. 采用 74LS244 和 74LS273 與 PC 總線工業(yè)控制機(jī)接口，設(shè)計(jì)8 路數(shù)字量（開關(guān)量）輸入接口和 8 路數(shù)字量（開關(guān)量）輸出接口，請(qǐng)畫出接口電路原理圖，并分別編寫數(shù)字量輸入和數(shù)字量輸出程序。8. 用8 位A/D轉(zhuǎn)換器ADC0809通過8255A與PC總線工業(yè)控制機(jī)接口，實(shí)現(xiàn)8 路模擬量采集。請(qǐng)畫出接口原理圖，并設(shè)計(jì)出8 路模擬量的數(shù)據(jù)采集程序9. 有源I/V

5、變換：設(shè)輸入為420mA的電流，對(duì)應(yīng)輸出為15V ，輸入電阻Ri=250 ，試確定I/V變換電路及電路參數(shù),畫出電路原理圖。10. 什么是采樣過程、量化、孔徑時(shí)間？采樣時(shí)指按一定的時(shí)間間隔T ，把時(shí)間上連續(xù)和幅值上也連續(xù)的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)變成在時(shí)間刻 0、T 、 2T KT 的一連串脈沖輸出信號(hào)的過程，所謂量化就是采用一組數(shù)碼（二進(jìn)制碼）來逼近離散模擬信號(hào)的幅值，將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，將采樣信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的過程稱為量化過程，孔徑時(shí)間，在模擬量輸入通道中， A/D 轉(zhuǎn)換器將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字量總需要一定的時(shí)間，完成一次 A/D 轉(zhuǎn)換所需的時(shí)間。11.采樣保持器的作用是什么？是否所有的模擬量輸入通道中

6、都需要采樣保持器？為什么？12. 什么是串模干擾和共模干擾？如何抑制？13. 如何衡量抗共模干擾能力？若信號(hào)到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)間的地電位差為10V ，其對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的影響為0.01V ，問系統(tǒng)抗共模干擾的能力為？p5714. 引起信號(hào)傳輸線干擾原因及抑制方法？15. 寫出數(shù)字 PID 位置型控制算法和增量型控制算法的表達(dá)式？試比較他們優(yōu)缺點(diǎn)16. 什么是積分飽和？怎樣引起？如何消除？17.什么是積分分離，對(duì)系統(tǒng)有怎樣的影響？18. 試敘述試湊法、擴(kuò)充臨界比例度發(fā)、擴(kuò)充響應(yīng)曲線法整定PID 參數(shù)的步驟試湊法1 首先只整定比例部分2 如果在比例調(diào)節(jié)的基礎(chǔ)上系統(tǒng)的靜差不能滿足設(shè)計(jì)要求，則加入積分環(huán)節(jié)。3

7、若使用比例積分調(diào)節(jié)器消除了靜差，但動(dòng)態(tài)過程反復(fù)調(diào)整仍不能滿意，則可加入微分環(huán)節(jié)構(gòu)成比例積分微分調(diào)節(jié)器。擴(kuò)充臨界比例度法1 選擇一個(gè)足夠短的采樣周期2 用選定的采樣周期使系統(tǒng)工作，直到系統(tǒng)發(fā)生持續(xù)等幅震蕩，記下使系統(tǒng)發(fā)生震蕩的臨界比例度及系統(tǒng)的臨界振蕩周期3選擇控制度4 根據(jù)選定的控制度，查表得的值。擴(kuò)充影響曲線法步驟1 數(shù)字控制器不接入控制系統(tǒng)，用手動(dòng)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(duì)象一個(gè)階躍輸入信號(hào)。2 用記錄儀表記錄被調(diào)量在階躍輸入下的整個(gè)變化過程曲線。3 在曲線最大斜率處做切線，求得滯后時(shí)間，被控對(duì)象時(shí)間常數(shù)以及它們的比值，查表可得到及周期T。1

8、9.分別畫出位置型、增量型PID 程序方塊圖20.什么是模塊化程序設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)？程序設(shè)計(jì)通常分為哪5 個(gè)步驟？模塊化程序設(shè)計(jì)的出發(fā)點(diǎn)是把一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)軟件分解為若干個(gè)功能模塊，每個(gè)模塊執(zhí)行單一的功能，并且具有單入口單出口結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)技術(shù)，它采用自頂向下逐步求精的設(shè)計(jì)方法和單入口單出口的控制結(jié)構(gòu)步驟，問題定義，程序設(shè)計(jì)，編碼，調(diào)試，改進(jìn)和再設(shè)計(jì)。問題定義階段是要明確計(jì)算機(jī)完成哪些任務(wù)，執(zhí)行什么程序，決定輸入輸出形式，與接口硬件電路的連接配合以及出錯(cuò)處理方法。程序設(shè)計(jì)是利用程序?qū)θ蝿?wù)作出描述，使用的方法有模塊程序設(shè)計(jì)法和結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)法。編碼是指程序設(shè)計(jì)人員選取一中適當(dāng)?shù)母呒?jí)語(yǔ)言書

9、寫程序。調(diào)試就是利用各種測(cè)試方法檢查程序的正確性。改進(jìn)和再設(shè)計(jì)是根據(jù)調(diào)試中的問題對(duì)原設(shè)計(jì)做修改，并對(duì)程序進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)和補(bǔ)充。21. 某熱處理爐溫度變化范圍為 01350，經(jīng)溫度變送器變換成 15V 電壓送至ADC0809,ADC0809 的輸入范圍 05V ，當(dāng) t=KT 時(shí)， ADC0809 的轉(zhuǎn)換結(jié)果為 6AH ，問此時(shí)的爐內(nèi)溫度為多少度？22.為使數(shù)字PID 控制器實(shí)現(xiàn)從手動(dòng)到自動(dòng)的無(wú)平衡無(wú)擾動(dòng)切換，應(yīng)采取哪些措施？通過更新積分部分狀態(tài)或微分狀態(tài)來實(shí)現(xiàn)無(wú)擾切換的關(guān)鍵且在切換前后，控制器輸出不會(huì)發(fā)生大的跳躍23. 某爐溫變化范圍01500 ，要求分辨率為3， 溫度變送器輸出范圍為05V，若

10、 A/D 輸入范圍也是 05V。則求 A/D 轉(zhuǎn)換器的字長(zhǎng) n1 應(yīng)該為多少位？若 n1 不變，現(xiàn)在通過變送器零點(diǎn)遷移而將信號(hào)零點(diǎn)遷移到 600，此時(shí)系統(tǒng)對(duì)爐溫變化的分辨率為多少？24. 若 23 題中溫度變送器輸出為 15V， A/D 輸入范圍為 05V，應(yīng)如何計(jì)算？25. 某執(zhí)行器機(jī)構(gòu)的輸入變化范圍為420mA，靈敏度為 0.05mA 應(yīng)選擇字長(zhǎng) n1 為多少位？26. 編制一個(gè)能完成中位值濾波加上算數(shù)平均值濾波的子程序。設(shè)對(duì)變量采樣測(cè)量7 次，7個(gè)采樣值排序后取中間的3 個(gè)采樣值平均，每個(gè)采樣值為12 位二進(jìn)制數(shù)。27. 工業(yè)局域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)通常有哪四種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)？各有什么特點(diǎn)？答：局部常用網(wǎng)絡(luò)

11、常有四種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：星型環(huán)形 總線型 樹型星型結(jié)構(gòu)：網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單便與控制與管理建容易網(wǎng)絡(luò)延遲時(shí)間短錯(cuò)誤率較低網(wǎng)絡(luò)可靠性較低，且中央結(jié)點(diǎn)故障將導(dǎo)致全網(wǎng)癱瘓網(wǎng)絡(luò)資源大部分在外圍點(diǎn)上，相互之間必須進(jìn)過中央結(jié)點(diǎn)中轉(zhuǎn)才能傳送信息通信電路都是專用電路利用率不高 故網(wǎng)絡(luò)成本較高環(huán)型結(jié)構(gòu)：信息在網(wǎng)絡(luò)中沿固定方向流動(dòng)，故倆結(jié)點(diǎn)之間僅有唯一的通路簡(jiǎn)化路徑選擇控制環(huán)路中沒 T 結(jié)點(diǎn)的收發(fā)信息由環(huán)路接口控制，因此控制軟件叫簡(jiǎn)單環(huán)路中當(dāng)某結(jié)點(diǎn)故障時(shí)。可采用旁邊環(huán)路的方法提高可靠性環(huán)路結(jié)構(gòu)結(jié)點(diǎn)數(shù)的增加將影響信息的傳輸效率故擴(kuò)展受到一定的限制總線結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單靈活擴(kuò)展方便可靠性高網(wǎng)絡(luò)影響速度快共享資源能力強(qiáng)便與廣播式工作設(shè)備

12、少價(jià)格低 安裝和使用方便容易發(fā)生沖突碰撞樹型結(jié)構(gòu)：分層結(jié)構(gòu)便與管理和控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜任意一結(jié)點(diǎn)或連線的故障均影響所在之網(wǎng)絡(luò)的正常工作。28. 工業(yè)局域網(wǎng)絡(luò)常用的傳輸訪問控制方式有哪三種？各有什么優(yōu)缺點(diǎn)？微機(jī)局部網(wǎng)絡(luò)常用的傳輸作用控制方式有三種級(jí)沖突檢測(cè)的載波傾聽多路訪問（CSMA/CD ） .令牌環(huán)（ TokenRing ） ,令牌總線（ TokenBus）1 沖突檢測(cè)的載波偵聽多路訪問（CSMA/CD ），優(yōu)點(diǎn)：原理較簡(jiǎn)單，目前技術(shù)上交易實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中個(gè)節(jié)點(diǎn)處于同等地位，無(wú)需集中控制，在網(wǎng)絡(luò)負(fù)載不重的情況下游較高的效率缺點(diǎn)當(dāng)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載增大時(shí)，收送信息的等待時(shí)間加長(zhǎng)，效率顯著降低2 金牌環(huán)（ Tok

13、enRing ）優(yōu)點(diǎn)能提供可調(diào)整的訪問控制方式，能提優(yōu)先權(quán)服務(wù)，有較多的實(shí)時(shí)性， 缺點(diǎn)：需要時(shí)對(duì)令牌進(jìn)行維護(hù)，且空閥金牌的丟失將會(huì)降低環(huán)路的利用率， 控制電路復(fù)雜。3 金牌總線（ Token Passing Bus）優(yōu)點(diǎn) 1 吞吐能力大 吞吐量隨數(shù)據(jù)傳輸速率的提高而增加 控制功能不隨電纜線長(zhǎng)度的增量而減弱 不需要沖突檢測(cè)股信號(hào)電壓可以有較大的動(dòng)態(tài)范圍， 具有一定的實(shí)時(shí)性。缺點(diǎn)節(jié)點(diǎn)獲得金牌的時(shí)間開銷較大一般一個(gè)節(jié)點(diǎn)都需要等待多次無(wú)效的金牌傳送后才能獲得金牌29. 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織提出的開放系統(tǒng)互連參考模型是怎樣的？1977 年國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織提出了放開系統(tǒng)互連參考模型（ osi）這個(gè)網(wǎng)絡(luò)層次結(jié)構(gòu)模型規(guī)

14、定 3t 個(gè)功能層， 1 物理層 2 數(shù)據(jù)鏈路層 3 網(wǎng)絡(luò)層 4 傳送層 5 回話層 6 表示層 7 應(yīng)用層30. 異步通信格式31. 同步通信的實(shí)現(xiàn)方法同步時(shí)鐘的實(shí)現(xiàn)方法數(shù)據(jù)和時(shí)鐘通過各自得信號(hào)線傳送32. 什么是曼徹斯特編碼？每一位的中間有一個(gè)跳度，為中間的跳度作為同步時(shí)鐘，也為數(shù)據(jù)從高到低的跳度表示1從低到高的跳度表示0 接受端利用中間跳度很容易分出同步時(shí)鐘脈沖。33. 什么是 DCS系統(tǒng)，組成結(jié)構(gòu)是什么？什么是FCS系統(tǒng)，組成結(jié)構(gòu)是什么？答 :分散型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)又名分布式計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng),簡(jiǎn)稱分散型控制系統(tǒng), 組成結(jié)構(gòu)包括通常為三級(jí) ,第一級(jí)為分散過程控制級(jí),第二級(jí)為等中操作監(jiān)控級(jí),第

15、三級(jí)為綜合信息管理級(jí)FCS系統(tǒng) :現(xiàn)場(chǎng)總線是連接工業(yè)過程現(xiàn)場(chǎng)儀表和控制系統(tǒng)之間的全數(shù)字化,雙向 ,多站點(diǎn)的串行通34. 什么是平衡傳輸方式和不平衡傳輸方式？試比較兩種傳輸方式的性能。答 :數(shù)據(jù)傳輸?shù)木€路通常有兩種形式 ,即平衡方式和不平衡方式 ,不平衡方式是用單線傳輸信號(hào) ,以地線作為信號(hào)的回路 ,接收器是用單線輸入信號(hào) ,平衡方式是用雙絞線傳輸信號(hào) ,信號(hào)在雙絞線中自成回路不通過地線 .接收器是用雙端差動(dòng)方式輸入信號(hào)的.性能 :在不平衡方式中,信號(hào)線上鎖感應(yīng)到的干擾和地線上的干擾將疊加后影響到接受信號(hào),而在平衡方式中, 雙絞線上鎖感應(yīng)的干擾相互抵消,地線上的干擾又不影響接收端.因此 ,平衡傳

16、輸方式在抗干擾方面有比較良好的性能,并適合較遠(yuǎn)距離的數(shù)據(jù)傳輸35. 試比較 RS-232 和 RS-485RS-232 采用 1 臺(tái)驅(qū)動(dòng)器連臺(tái) ,1 臺(tái)接收器接數(shù) ,傳送距離與速率為15m-20kbit/sRS-485采用 32 臺(tái)驅(qū)動(dòng)器連臺(tái) ,32臺(tái)接收器接收 ,傳送距離與速率 12m1Mbit/sRS-485用于多點(diǎn)互聯(lián)時(shí)非常方便,可以省掉許多信號(hào)線 ,傳送距離與速率 1200m 100kbit/s36. 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則是什么 ?P3101 安全可靠 : 首先應(yīng)選用高性能的工業(yè)控制機(jī) ,保證在惡劣的工作環(huán)境下 ,仍能正常運(yùn)行 ,其次還應(yīng)設(shè)計(jì)后備裝置 .2 操作維護(hù)方便 :操作簡(jiǎn)單 ,直觀形象 ,便于掌握3 實(shí)時(shí)性強(qiáng) :對(duì)內(nèi)部和外部事件能及時(shí)地響應(yīng) ,并作出相應(yīng)的處理 ,不丟失信息 ,不延誤操作 .4 通用性好 :一是硬件模板設(shè)計(jì)采用標(biāo)準(zhǔn)總