2022年微型计算机控制技术答案 2.pdf

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1、1. 什么是电脑控制系统？它由哪几部分组成？电脑控制系统就是利用电脑来实现生产过程自动控制的系统。它是工业控制机构生产过程的大部分组成， 工业控制机是指生产过程控制的特点和要求而设计的电脑，它包括硬件和软件部分，生产过程包括被控对象，测量变送，执行机构，电气开关等。2. 电脑控制系统的典型形式有哪些？各有什么优缺点？电脑控制系统的典型形式:(1)操作指导控制系统。优点：结构简单，控制灵活和安全，缺点是由人工操作，速度受到限制，不能控制多个对象。2直接数字控制系统DDC ，实时性好，可靠性高和适应性强。3监督控制系统SSC ，是生产过程始终处于最优工况。4分型控制系统 DCS ，分散控制， 集中

2、操作， 分级管理。 5现场总线控制系统 FCS ，降低成本，提高可靠性，可实现真正的开放式互连系统结构3. 实时，在线方式和离线方式的含义是什么？实时是指信号的输入，计算和输出都要在一定的时间范围内完成，即电脑对输入信息以足够快的速度进行控制，超出这个时间就失去控制时机，控制也就失去意义。在线方式： 在电脑控制系统中， 生产过程和电脑直接连接，并受电脑控制的方式。离线方式：生产过程不和电脑相连且不受电脑控制，而是靠人进行联系并作相应操作的方式。4. 工业控制机有哪几部分组成？工业控制机包括硬件和软件两部分。硬件包括：主机CPU、RAM 、ROM 板，人 -机接口，外部总线和内部总线，系统支持板

3、，磁盘系统通信接口，输入、输出通道。软件包括系统软件、支持软件和应用软件。5. 什么是总线，内部总线和外部总线？总线是一组信号线的集合，它定义了各引线的信号、电机、机械特性，使电脑内部各组成部分之间以及不同的电脑之间建立信号联系，进行信息传送和通信。内部总线：就是电脑内部功能模板之间进行通信的总线，它是构成完整的电脑系统的内部信息枢纽，但按功能仍要分为数据总线DB，地址总线AB，控制总线CB，电源总线PB。外部总线是电脑与电脑之间或电脑与其他智能设备之间进行通信的连接。6. 什么是接口，接口技术和过程通道？接口是电脑与外部设备交换信息的桥梁，它包括输入接口和输出接口，接口技术是研究电脑与外部设

4、备之间如何交换信息的技术，过程通道是在电脑和生产过程之间设置的信息传送和转换的连接通道，它包括AI 、AO、DI 、DO。7. 采用 74LS244 和 74LS273 与 PC 总线工业控制机接口，设计8 路数字量开关量输入接口和8 路数字量开关量输出接口，请画出接口电路原理图，并分别编写数字量输入和数字量输出程序。8. 用 8 位 A/D 转换器 ADC0809 通过 8255A 与 PC 总线工业控制机接口，实现8 路模拟量采集。请画出接口原理图，并设计出8 路模拟量的数据采集程序9. 有源 I/V 变换：设输入为420mA 的电流，对应输出为15V ，输入电阻Ri=250 ，试确定 I

5、/V 变换电路及电路参数,画出电路原理图。10. 什么是采样过程、量化、孔径时间？采样时指按一定的时间间隔T，把时间上连续和幅值上也连续的模拟信号转变成在时间刻 0、T、2T KT 的一连串脉冲输出信号的过程，所谓量化就是采用一组数码二进制码来逼近离散模拟信号的幅值，将其转换为数字信号，将采样信号转换为数字信号的过程称为量化过程，孔径时间，在模拟量输入通道中，A/D 转换器将模拟信号转换为数字量总需要一定的时间，完成一次A/D 转换所需的时间。11.采样保持器的作用是什么？是否所有的模拟量输入通道中都需要采样保持器？为什么？12. 什么是串模干扰和共模干扰？如何抑制？精选学习资料 - - -

6、- - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 5 页13. 如何衡量抗共模干扰能力？假设信号到电脑系统间的地电位差为10V， 其对电脑系统的影响为 0.01V，问系统抗共模干扰的能力为？p57 14. 引起信号传输线干扰原因及抑制方法？15. 写出数字PID 位置型控制算法和增量型控制算法的表达式？试比较他们优缺点16. 什么是积分饱和？怎样引起？如何消除？17.什么是积分别离，对系统有怎样的影响？18. 试表达试凑法、扩充临界比例度发、扩充响应曲线法整定PID 参数的步骤试凑法1 首先只整定比例部分2 如果在比例调节的基础上系统的静差不能满足设计要求，则加入

7、积分环节。3 假设使用比例积分调节器消除了静差，但动态过程反复调整仍不能满意，则可加入微分环节构成比例积分微分调节器。扩充临界比例度法1 选择一个足够短的采样周期2 用选定的采样周期使系统工作，直到系统发生持续等幅震荡，记下使系统发生震荡的临界比例度及系统的临界振荡周期3 选择控制度4 根据选定的控制度，查表得的值。扩充影响曲线法步骤1 数字控制器不接入控制系统，用手动操作， 把被调量调到给定值附近， 并使之稳定下来，然后突然改变给定值，给对象一个阶跃输入信号。2 用记录仪表记录被调量在阶跃输入下的整个变化过程曲线。3 在曲线最大斜率处做切线，求得滞后时间，被控对象时间常数以及它们的比值，查表

8、可得到及周期 T。19.分别画出位置型、增量型PID 程序方块图20.什么是模块化程序设计和结构化程序设计？程序设计通常分为哪5 个步骤？模块化程序设计的出发点是把一个复杂的系统软件分解为假设干个功能模块，每个模块执行单一的功能，并且具有单入口单出口结构。结构化程序设计技术，它采用自顶向下逐步求精的设计方法和单入口单出口的控制结构步骤，问题定义，程序设计，编码，调试，改良和再设计。问题定义阶段是要明确电脑完成哪些任务，执行什么程序，决定输入输出形式，与接口硬件电路的连接配合以及出错处理方法。程序设计是利用程序对任务作出描述，使用的方法有模块程序设计法和结构化程序设计法。编码是指程序设计人员选取

9、一中适当的高级语言书写程序。调试就是利用各种测试方法检查程序的正确性。改良和再设计是根据精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 5 页调试中的问题对原设计做修改，并对程序进行改良设计和补充。21. 某 热 处 理 炉 温 度 变 化 范 围 为01350 ， 经 温 度 变 送 器 变 换 成15V电 压 送 至ADC0809,ADC0809的输入范围05V，当 t=KT 时，ADC0809 的转换结果为6AH ，问此时的炉内温度为多少度？22.为使数字PID 控制器实现从手动到自动的无平衡无扰动切换，应采取哪些措施？通过更新积

10、分部分状态或微分状态来实现无扰切换的关键且在切换前后，控制器输出不会发生大的跳跃23. 某炉温变化范围01500，要求分辨率为3，温度变送器输出范围为05V，假设A/D输入范围也是05V。则求 A/D 转换器的字长n1 应该为多少位？假设n1 不变，现在通过变送器零点迁移而将信号零点迁移到600，此时系统对炉温变化的分辨率为多少？24. 假设 23 题中温度变送器输出为15V，A/D 输入范围为05V，应如何计算？25. 某执行器机构的输入变化范围为420mA ，灵敏度为0.05mA 应选择字长n1 为多少位？26. 编制一个能完成中位值滤波加上算数平均值滤波的子程序。设对变量采样测量7 次，

11、 7个采样值排序后取中间的3 个采样值平均，每个采样值为12 位二进制数。27. 工业局域网网络通常有哪四种拓扑结构？各有什么特点？答：局部常用网络常有四种拓扑结构：星型环形总线型树型星型结构：网络结构简单便与控制与管理建容易网络延迟时间短错误率较低网络可靠性较低，且中央结点故障将导致全网瘫痪网络资源大部分在外围点上，相互之间必须进过中央结点中转才能传送信息通信电路都是专用电路利用率不高故网络成本较高环型结构：信息在网络中沿固定方向流动，故俩结点之间仅有唯一的通路简化路径选择控制环路中没 T 结点的收发信息由环路接口控制，因此控制软件叫简单环路中当某结点故障时。可采用旁边环路的方法提高可靠性环

12、路结构结点数的增加将影响信息的传输效率故扩展受到一定的限制总线结构：结构简单灵活扩展方便可靠性高网络影响速度快共享资源能力强便与广播式工作设备少价格低安装和使用方便容易发生冲突碰撞树型结构：分层结构便与管理和控制系统结构复杂任意一结点或连线的故障均影响所在之网络的正常工作。28. 工业局域网络常用的传输访问控制方式有哪三种？各有什么优缺点？微 机 局 部 网 络 常 用 的 传 输 作 用 控 制 方 式 有 三 种 级 冲 突 检 测 的 载 波 倾 听 多 路 访 问CSMA/CD .令牌环 TokenRing,令牌总线 TokenBus1 冲突检测的载波侦听多路访问CSMA/CD ，优点

13、：原理较简单，目前技术上交易实现网络中个节点处于同等地位，无需集中控制，在网络负载不重的情况下游较高的效率缺点当网络负载增大时，收送信息的等待时间加长，效率显著降低2 金牌环 TokenRing优点能提供可调整的访问控制方式，能提优先权服务，有较多的实时性， 缺点：需要时对令牌进行维护，且空阀金牌的丧失将会降低环路的利用率，控制电路复杂。3 金牌总线 Token Passing Bus优点 1 吞吐能力大 吞吐量随数据传输速率的提高而增加控制功能不随电缆线长度的增量而减弱不需要冲突检测股信号电压可以有较大的精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - -

14、-第 3 页，共 5 页动态范围， 具有一定的实时性。缺点节点获得金牌的时间开销较大一般一个节点都需要等待多次无效的金牌传送后才能获得金牌29. 国际标准化组织提出的开放系统互连参考模型是怎样的？1977 年国际标准组织提出了放开系统互连参考模型osi这个网络层次结构模型规定3t个功能层， 1 物理层 2 数据链路层3 网络层 4 传送层 5 回话层 6 表示层 7 应用层30. 异步通信格式同步时钟的实现方法数据和时钟通过各自得信号线传送32. 什么是曼彻斯特编码？每一位的中间有一个跳度，为中间的跳度作为同步时钟，也为数据从高到低的跳度表示1从低到高的跳度表示0 接受端利用中间跳度很容易分出

15、同步时钟脉冲。33. 什么是 DCS系统，组成结构是什么？什么是FCS系统，组成结构是什么？答:分散型电脑控制系统又名分布式电脑控制系统,简称分散型控制系统,组成结构包括通常为三级 ,第一级为分散过程控制级,第二级为等中操作监控级,第三级为综合信息管理级FCS 系统 :现场总线是连接工业过程现场仪表和控制系统之间的全数字化,双向 ,多站点的串行通34. 什么是平衡传输方式和不平衡传输方式？试比较两种传输方式的性能。答:数据传输的线路通常有两种形式,即平衡方式和不平衡方式,不平衡方式是用单线传输信号,以地线作为信号的回路,接收器是用单线输入信号,平衡方式是用双绞线传输信号,信号在双绞线中自成回路

16、不通过地线.接收器是用双端差动方式输入信号的. 性能 :在不平衡方式中,信号线上锁感应到的干扰和地线上的干扰将叠加后影响到接受信号,而在平衡方式中,双绞线上锁感应的干扰相互抵消,地线上的干扰又不影响接收端.因此 ,平衡传输方式在抗干扰方面有比较良好的性能,并适合较远距离的数据传输RS-232 采用 1 台驱动器连台 ,1 台接收器接数 ,传送距离与速率为15m-20kbit/s 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 5 页RS-485 采用 32 台驱动器连台,32 台接收器接收,传送距离与速率12m1Mbit/s RS-48

17、5 用于多点互联时非常方便,可以省掉许多信号线,传送距离与速率1200m 100kbit/s 36. 系统设计原则是什么?P310 1 安全可靠 :首先应选用高性能的工业控制机,保证在恶劣的工作环境下,仍能正常运行,其次还应设计后备装置. 2 操作维护方便:操作简单 ,直观形象 ,便于掌握3 实时性强 :对内部和外部事件能及时地响应,并作出相应的处理,不丧失信息 ,不延误操作 . 4 通用性好 :一是硬件模板设计采用标准总线结构,二是软件模块或东芝算法采用标准模块结构. 5 经济效益高 :系统设计的性能价格要尽可能高,而是投入产出比要尽可能低37. 系统设计有哪几个阶段？P311 答: 1 工程项目与控制任务确实定阶段2 工程项目的设计阶段3 离线仿值和调试阶段4 在线调试和运行阶段38. 常见的 fcs 系统有哪些？答:1 LAN ( 控制器局域网络) 2 LONWORKS ( 局部操作网络) 3 PROFLBUS ( 过程现场总线) 4 HART ( 可寻址远程传感器数据通路) 5 FF (现场总线基金会)现场总线精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 5 页