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1、基本概念：闭环控制系统、开环控制系统 P1控制点、检测点、控制回路采样周期:采样过程信号的时间间隔控制周期:输出控制信号的时间间隔则称为控制周期采样周期和控制周期可以相同，也可以不同，但二者必须满足生产过程的工艺需求DAS; 数据采集系统 DDC 直接数字控制系统 特点：计算机对被控参数进行检测，并与给定值比较，按预定的策略进行运算，其输出直接控制被控对象，使被控参数趋于给定值SCC 计算机监督控制系统 计算机对被控对象的各物理量进行巡回检测，并按一定的数学模型，计算出最佳给定值送给模拟调节器或或智能仪表，通过仪表实现闭环控制。DCS 集散控制系统 分为三级：分散过程控制级、集中操作监控级、综
2、合信息管理级特点：控制分散、信息集中、 模块化、通信能力强 、人机接口丰富、可靠性高FCS 现场总线控制系统 特点：总成本，可靠性，真正开放式互连；真正分散控制系统。CIMS 计算机集成制造系统CIPS 流程工业计算机集成系统计算机控制系统的组成与工作过程测量 、计算、控制、管理 (P2)采样周期控制周期典型生产过程：连续过程、离散过程、批量过程计算机控制系统的组成:计算机控制系统 =控制计算机（硬件、软件、网络）+生产过程（被控对象、测量变送仪表、执行机构）工业控制机=硬件+软件硬件：主机、外设、通道、接口、人机界面、通信接口、自动化仪表等软件：系统软件、应用软件 支持软件计算机控制系统的分
3、类(分类方法不同、类别不同 )按控制方案、系统构成、形态等分类：数据采集系统 DAS直接数字控制系统 DDC计算机监督控制系统 SCC集散控制系统 DCS现场总线控制系统 FCS，主流现场总线工业过程计算机集成制造系统 CIMS/CIPSDDC、DCS 的特点DCS：分布式控制系统、集散控制系统、分散型控制系统DCS 的特点（优点）：独立性；友好性；协调性；适应性、灵活性和可扩充性，实时性，可靠性三级名称：分散过程控制级、集中操作监控级、综合信息管理级FCS：现场总线控制系统FCS 的优点:提高了信号传输的速度、精度，增加了信号传输距离，实现了控制功能的彻底分散，降低了系统成本，使系统可靠性提
4、高典型现场总线：FF（基金会现场总线） 、PtofibusDP、DeviceNet、Lonwork基本概念总线：连接一个或多个部件的一组信号线，包括地址总线、数据总线和控制总线。 P64接口：内部总线：又称板级总线，是计算机系统内连接各插件板的总线外总线：又称通信总线或接口总线，它完成计算机系统之间或计算机与设备之间的通信任务总线按数据传输方式分：串行总线，并行总线非平衡电气特性：每个信号用一根导线，所有信号回路共用一根地线平衡电气特性：利用差分电路进行信号传输微机系统常用内总线：P65（1）PC 系列总线ISA 总线：16 位，最大寻址空间 16MB，数据传输速率为 16MB/sEISA 总
5、线：32 位，其数据传输速率可达 32MB/sPCI 总线：外部设备连接接口总线，支持 64 位奔腾处理器，132MB/s ，有 32 位和 64 位PCI Express 总线：2.0 版速率为 5GT/sVESA 总线 （2）compact PCI:132MB/s(32 位)和 264MB/s（64 位） 常用外总线：P66（1） RS-232C 串行通信接口（2） RS-485 串行通信接口（3） IEEE-48 总线按总线用途和应用场合分类:片内总线、片级总线、板级总线、系统级总线 P64内总线ISA、PCI 、VME 外总系RS-232、RS-422、RS-485 、USB、IEEE
6、488 ，其中CompactPCI:特点：紧凑式，欧式连接器，热插拔PCIe:特点：串行、高速、点对点、4 32RS-232 性能特点 P66距离、速率、电气特性、抗扰能力全双工非平衡传输L15mRS-422 性能特点距离、速率、电气特性、节点数、抗扰能力全双工平衡传输L1200mRS-485 性能特点距离、速率、电气特性、节点数、抗扰能力半双工平衡传输L1200适用于主从式多点通信，如连接多个 ADAM-4000 系列模块、多台 S7-200 系列 PLC、多台变频器RS-422/RS485 工业通信的相关问题 P66为什么 RS-422/RS-485 具有更强的抗扰能力？平衡传输（差分传输
7、）RS-485 总线上的节点设备的地址分配有何要求唯一RS-422 转为 RS485？Rx+ Tx+ DATA+Rx- Tx- DATA-RS-422/RS-485 网络的终端电阻如何设置基本概念离散信号:采样信号 e*(t)是时间上离散，在幅值上连续变化的信号 P76连续信号、模拟信号、采样、保持、量化:采用一组数码（例如 8 位 A/D 转换器的数码范围为 0255）来逼近离散模拟信号的幅值，将其转换成数字信号 P76采样/保持器：把连续信号变换为脉冲序列的装置零阶保持器：将离散的信号转换为连续信号的装置模拟开关：主要是完成信号链路中的信号切换功能过程通道：输入生产过程中的各参量和状态到
8、CPU，输出 CPU 的控制信号或命令给执行机构。AI 通道： P16 AO 通道: P36 DI 通道: P42 DO 通道: P44干接点:无源接点湿接点:有源接点串模干扰:叠加在被测信号上的干扰信号 P49共模干扰: P50最高采样频率的计算公式: 使用 S/H 后，允许输入信号频率的变化: 例如 ADC 转换时间为 25s，采样正弦信号，精度优于 1 LSB，则 fmax1.5Hz引入 S/H 后，若要求最大孔径误差不超过 q，则由此限定的被转换信号的最高频率为:maxmax1/ /%22nADADfftt，模拟量输入通道：P16单极性、双极性、差动输入、单端输入技术指标，组成和接口技
9、术模拟量输入通道组成，信号内阻、模拟开关内阻、输入阻抗之间的关系，ADC0809/AD574(1674)变送器与 A/D 之间为何使用 4-20mA 传送？因为信号起点电流为 4mA，为变送器提供了静态工作电流，同时仪表电气零点为 4mA，不与机械零点重合，这种“活零点 ”有利于识别断电和断线等故障。（百度搜索答案）模拟量输出通道：P36D/A 转换器的主要技术指标： 分辨率、稳定时间、线性误差、输出方式和极性、温度范围输出电流与负载的关系：D/A 为何是零阶保持器？D/A 转换时将数字信号转换为模拟信号，而 D/A 转换器是通过 D/A 转换器中的零阶保持器的功能来实现的 P79AO 通道组
10、成和接口技术、I/O 通道 :光电耦合器的特点、种类：种类：(1) 能够有效抑制接地回路的噪声，消除地干扰(2) 可以在不同电位和不同阻抗之间传输电信号，且对信号具有放大和整形等功能(3) 开关速度快(4) 体积小分类：(1) 按输出形式分，可分为：a、光敏器件输出型 b、NPN 三极管输出型 c、达林顿三极管输出型 d、逻辑门电路输出型 e、低导通输出型(输出低电平毫伏数量级)。f、光开关输出型(导通电阻小余 10)。g、功率输出型(IGBT/MOSFET 等输出) 。(2) 按速度分，可分为低速光电耦合器(光敏三极管、光电池等输出型 )和高速光电耦合器(光敏二极管带信号处理电路或者光敏集成
11、电路输出型) 。(3) 按通道分，可分为单通道，双通道和多通道光电耦合器。(4) 按隔离特性分，可分为普通隔离光电耦合器(一般光学胶灌封低于 5000V，空封低于 2000V)和高压隔离光电耦合器( 可分为 10kV,20kV,30kV 等)。(5) 按工作电压分，可分为低电源电压型光电耦合器(一般 515V)和高电源电压型光电耦合器(一般大于 30V)。光电耦合器的抗扰机理和作用工作原理：在光电耦合器输入端加电信号使发光源发光，光的强度取决于激励电流的大小，此光照射到封装在一起的受光器上后，因光电效应而产生了光电流，由受光器输出端引出，这样就实现了电一光一电的转换。I/O 通道的组成，继电器
12、输出是否需要光耦？V/I 转换为何计控系统多使用电流传输：（1）电流传输具有较强的抗干扰能力（2）串联回路，电流相等，回路阻抗对传输电流无影响；而电压传输，回路电阻有分压作用计控系统抗扰技术抗串模干扰的硬件措施滤波电路：有源滤波电路、无源滤波电路低通、高通、带通、带阻双积分 A/D双绞线前置放大抗共模干扰的硬件措施隔离：光电，变压器隔离浮空平衡对称输入，仪表放大器良好接地抗扰软件措施参考数字滤波 P53接地技术模拟地、数字地、安全地、系统地、交流地低频信号接地、通道馈线接地、屏蔽层接地、主机外壳接地、多机系统接地、单点/多点接地基本概念数字滤波、标度变换（P56） 、工程量、字长字长: 为把量
13、化误差限制在所允许的范围内，应使 A/D 转换器有足够的字长。确定字长要考虑的因素是：输入信号 x 的动态范围和分辨率。数字滤波的优点:(1)数字滤波是用程序实现的，不需要增加硬设备，所以可靠性高，稳定性好。(2)数字滤波可以对频率很低( 如 0.01HZ)的信号实现滤波，克服了模拟滤波器的缺陷。(3)数字滤波器可以根据信号的不同，采用不同的滤波方法或滤波参数，具有灵活、方便、功能强的特点。常用数字滤波特点、适用场合惯性滤波：滤波系数与滤波频率的关系(P55 2-37 式 )适用于高频或低频的干扰信号限幅滤波：适用于偶然的脉冲干扰（P53）中位值滤波：中位值滤波法的原理是对被测参数连续采样 m
14、 次(m 3)且是奇数，并按大小顺序排列；再取中间值作为本次采样的有效数据。特点:中位值滤波法对脉冲干扰信号等偶然因素引发的干扰有良好的滤波效果。算数平均值滤波:特点：1）N 值决定了信号平滑度和灵敏度。2）对每次采样值给出相同的加权系数，即 1/N。适用场合：适用于具有周期性干扰噪声的信号，但对偶然出现的脉冲干扰信号，滤波效果尚不理想。给出数据、能计算滤波器输出工程量（标度变换）转换公司及应用（P56）线性标度变换由 A/D 代码计算工程量；由工程量算 A/D 代码1 道计算题字长选择A/D 字长选择：公式，零点迁移对精度的影响为把量化误差限制在所允许的范围内，应使 A/D 转换器有足够的字
15、长。确定字长要考虑的因素是：输入信号 x 的动态范围和分辨率。给出信号动态范围，字长为（ 为转换当量，mV/bit）：给出分辨率 D0，字长为： D/A 字长选择：执行机构的最大输入值为 umax最小输入值为 umin灵敏度为 结合常用的 A/D 和 D/A 芯片确定其位数1 道计算题数字控制器的连续化设计方法 （P98、P106）双线性变换、前向差分、后向差分z 传递函数位置/ 增量型算式；微分方程 位置/增量型算式；D(s)、D(z) 位置 /增量型算式连续化设计步骤:设计连续控制器 D(S)、选择采样周期 T、连续控制器的近似离散化、通过计算机实现、校验PID 控制规律 （P107）P、
16、I、D、PI、PD、PID 作用及其阶跃响应（分量）PID 控制规律中 KP、Ti、Td 对控制系统性能的影响位置型算式 vs 增量型算式:控制系统中：如执行机构采用调节阀，则控制量对应阀门的开度，表征了执行机构的位置，此时控制器应采用数字 PID 位置式控制算法；如执行机构采用步进电机，每个采样周期，控制器输出的控制量，是相对于上次控制量的增加，此时控制器应采用数字 PID 增量式控制算法； 增量式控制算法的优点：（1）增量算法不需要做累加，计算误差或计算精度问题，对控制量的计算影响较小。而位置算法要用到过去的误差的累加值，容易产生大的累加误差。（2）增量式算法得出的是控制量的增量，只输出阀门开度的变化部分，误动作影响小；而位置算法的输出是控制量的全量输出，误动作影响大。（3）采用增量算法，易于实现手动到自动的无冲击切换。PID 输出控制量的计算一般数字控制器的推导给出微分方程、S 传函
