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1、计算机控制系统有哪些特征？计算机控制系统有哪些特征？ 结构特征 信号特征 控制方法特征 功能特征 计算机控制系统由那几部分组成？说明各部分的主要功能，并画出系统的硬件组成框图。计算机控制系统由那几部分组成？说明各部分的主要功能，并画出系统的硬件组成框图。主机主要进行数据采集、数据处理、逻辑判断、控制量计算、报警处理等，通过接口电路 向系统发出各种控制命令，指挥全系统有条不紊地协调工作。 I/O 接口与 I/O 通道是主机 与外部连接的桥梁。通用外部设备主要是为了扩大计算机主机的功能而设置的。他们用来 显示、打印、存储和传送数据。传感器的主要功能是将被检测的非电学量参数转变为电学 量，变送器的作
2、用是将传感器得到的电信号转换成适合于计算机接口使用的电信号。 操作 台是人-机对话的联系纽带。通过它人们可以向计算机输入程序，修改内存的数据，显示被 测参数以及发出各种操作命令等。系统软件用来管理计算机本身的资源、方便用户使用计 算机的软件。应用软件是面向生产过程的程序，如 A/D、D/A 转换程序，数据采样，数字 滤波程序、标度变换程序、控制量计算程序等等计算机控制系统按功能分类有几种？计算机控制系统按功能分类有几种？ 操作指导控制系统 直接数字控制系统 监督计算机控制 分布式计算机控制系统 计算机集 成制造系统 说明说明 DDC 与与 SCC 的系统的工作原理、特点，它们之间有何区别和联系
3、？并画出的系统的工作原理、特点，它们之间有何区别和联系？并画出 DDC、SCC 的原理框图。的原理框图。 直接数字控制系统 DDC 是计算机用于工业过程控制最普遍的一种方式。计算机通过输入通 道对一个或多个物理量进行巡回检测，并根据规定的控制规律进行运算，然后发出控制信 号，通过输出通道直接控制调节阀等执行机构。在 DDC 系统中的计算机参加闭环控制过程， 它不仅能完全取代模拟调节器，实现多回路的 PID 调节，而且不需要改变硬件，只需要改 变程序就能实现多种较复杂的控制规律。监督计算机控制（SCC）系统：计算机根据工艺参 数和过程参量检测值，按照所设计的控制算法进行计算，计算出最佳设定值直接
4、传给常规 模拟调节器或者 DDC 计算机，最后由模拟调节器或 DDC 计算机控制生产过程。频繁由于它微型计算机接口接口接口接口接口接口接口A/DD/A输入调理电路输出驱动器多路 开关多路 开关变送 器I/V变 送传感 器执行 机构采样 保持信号 调理通信 设备人机 联系生 产 过 程通用外部设备I/O通道主机及操作台信号检测 控制操作生产对象软件显示终端打印机磁盘驱动器计算机控制系统计算机控制系统硬件部分硬件部分软件部分软件部分控制计算机控制计算机外围设备外围设备 系统软件系统软件 应用软件应用软件不参与频繁的输出控制，可有时间进行具有复杂规律的控制算式的计算。因此，SCC 能进 行最优控制、
5、自适应控制等，并能完成某些管理工作。工业控制机的特点有哪些？工业控制机的特点有哪些？ 可靠性高；实时性好；环境适应性强；丰富的输入输出模板；系统扩充性和开 放性好；控制软件包功能强；系统通信功能强；冗余性。 工业控制机由哪几部分组成？各部分的主要作用是什么？工业控制机由哪几部分组成？各部分的主要作用是什么？ 硬件组成：主机板的作用是将采集到的实时信息按照预定程序进行必要的数值计算、逻辑 判断、数据处理，及时选择控制策略并将结果输出到工业过程。系统总线可分为内部总线 和外部总线。内部总线是工控机内部各组成部分之间进行信息传送的公共通道，是一组信 号线的集合。外部总线是工控机与其它计算机和智能设备
6、进行信息传送的公共通道。人-机 接口是通过人-机接口设备，操作员与计算机之间可以进行信息交换。通信接口是工业控制 机与其它计算机和智能设备进行信息传送的通道。输入/输出模板是工控机和生产过程之间 进行信号传递和变换的连接通道。系统支持功能主要包括：监控定时器；电源掉电监 测；后备存储器；实时日历时钟。磁盘系统半导体虚拟磁盘，软盘,硬盘或 USB 磁盘 。系统软件用来管理 IPC 的资源，并以简便的形式向用户提供服务。工具软件是技术人员 从事软件开发工作的辅助软件。应用软件是系统设计人员针对某个生产过程而编制的控制 和管理程序。 常用的内部部总线有哪些？常用的内部部总线有哪些？STD 总线、IS
7、A 总线、PCI 总线 常用的外部总线有哪些？常用的外部总线有哪些？常用外部总线有 RS-232C 串行总线、RS-485 通信总线和 IEEE- 488 并行总线。 利用利用 74LS244 与与 PC 总线工业控制机接口，设计总线工业控制机接口，设计 8 路数字量输入接口，画出电路原理图，路数字量输入接口，画出电路原理图， 并编写相应的程序。并编写相应的程序。微型计算机显示 打印接口接口接口接口数字量输入通道模拟量输出通道检测模拟量输入通道生 产 过 程数字量输出通道检测执行执行设定值SCCSCC 计算机计算机 设定值设定值 测量值测量值A/DA/D多路开关多路开关传感器传感器模拟调节器模
8、拟调节器生产过程生产过程SCCSCC 计算机计算机设定值设定值 检测值检测值DDCDDCD/AD/A多路开关多路开关生产过程生产过程 A/DA/D多路开关多路开关传感器传感器MOV DX, PORT ；IN AL, DX；采用积分电路的小功率输入调理电路的电路图及工作原理。采用积分电路的小功率输入调理电路的电路图及工作原理。它将接点的接通和断开动作转换成 TTL 电平信号与计算机相连。为了清除由于 接点的机械抖动而产生的振荡信号，一 般都应加入有较长时间常数的积分电 路来消除这种振荡大功率输入调理电路的电路图及工作原理。大功率输入调理电路的电路图及工作原理。在大功率系统中，需要从电磁离合等 大
9、功率器件的接点输入信号。为了使 接点工作可靠，接点两端至少要加 24 V 以上的直流电压,由于所带电压高， 所以高压与低压之间，用光电耦合器 进行隔离 利用利用 74LS273 与与 PC 总线工业控制机接口，设计总线工业控制机接口，设计 8 路数字量输出接口，画出电路原理图，路数字量输出接口，画出电路原理图， 并编写相应的程序。并编写相应的程序。MOV AL，DATAMOV DX，PORTOUT DX，AL 图 3.4 采用积分电路大功率直流驱动电路的电路图及工作原理大功率直流驱动电路的电路图及工作原理固态继电器的输入输出之间采用光电耦合器进行隔离。过零电路可使交流电压变化到零伏 附近时让电
10、路接通，从而减少干扰。电路接通以后，由触发电路输出晶体管器件的触发信 号。 小功率直流驱动电路的电路图及工作原理小功率直流驱动电路的电路图及工作原理G1：NPN 设 A=0,B=1 G1 导通，线圈 J 通电 设 A=1，B=0 G1 不导通，线圈 J 不 通电有源和无源 I/V 的电路图及工作原理。有源 I/V 变换主要是利用有源器件运算放大器、电阻组成，利用同相放大电路，把电阻 R1 上产生的输入电压放大。 无源 I/V 变换主要利用无源器件电阻来实现，并加滤波和输出图 3.8 继电器驱动电路图 3-20 有源 I/V 变换电路A R 1R 3R 2R 4R 5CI VR 1R2CIV+
11、5 V图 3-19 无源 I/V 变换电 路限幅等保护措施。画出模拟量输入通道的结构图，并说明各部分的功能。画出模拟量输入通道的结构图，并说明各部分的功能。过程参数由传感元件检测，经过信号调理或经变送器转换为电流（或电压）形式后，再送 至多路开关；在计算机的控制下，由多路开关将各个过程参数依次地切换到后级，进行采 样和 A/D 转换，实现过程参数的巡回检测 画出模拟量输出通道的结构图，并说明各部分的功能。画出模拟量输出通道的结构图，并说明各部分的功能。一个通路一个 D/A 转换器的结构多个通路共用一个 D/A 转换器的结构 什么是串模干扰和共模干扰？如何抑制？什么是串模干扰和共模干扰？如何抑制
12、？ 串模干扰(常态干扰) ：串模干扰指叠加在被测信号上的干扰噪声 共模干扰(共态干扰) ：共模干扰是指模/数转换器两个输入端上公有的干扰电压 串模干扰的抑制：（1）如果串模干扰频率比被测信号频率高，则采用低通滤波器来抑制高 频串模干扰，如果串模干扰频率比被测信号频率低，则采用高通滤波器来抑制低频串模干 扰，如果串模干扰频率在被测信号频谱的两侧，则采用带通滤波器。(2)对于电磁感应产生 的串模干扰，应对被测信号尽可能早的进行信号放大，以提高电路中的信号噪声比；或者 尽可能早的完成 A/D 转换再进行长线传输；或者采用隔离和屏蔽等措施。 (3)从选择元器 件入手，利用逻辑器件的特性来抑制串模干扰，
13、如采用双积分 A/D 转换器；也可以采用高 抗干扰度的逻辑器件，通过提高阈值电平来抑制低频噪声的干扰；此外，也可以人为地附 加电容器，以降低某个逻辑器件的工作速度来抑制高频干扰。(4)利用数字滤波技术对已进过 程 参 数P C 总 线模拟量输 入通道 通道检测信 号 调 理多路 转换 器采样 保持 器A/D 转 换器接口 逻辑 电路图 3.10 模拟量输入通道的组成结构接口D/AD/AV/I 转换器V/I 转换器PC 总线通道 1通道 n入计算机的串模干扰进行数据处理，可以有效地滤去难以抑制的串模干扰 共模干扰的抑制：(1)利用双端输入的放大器作前置放大器(2)利用变压器或光电耦合器把各 种模
14、拟负载和数字信号隔离，即“模拟地”与“数字地”断开，被测信号通过变压器或光 电耦合器获得通路，而共模干扰不能形成回路而得到抑制(3)采用双层屏蔽浮地输入方式。数字信号通道一般采取哪些抗干扰措施？数字信号通道一般采取哪些抗干扰措施？ (1) 数字信号负逻辑传输(2)提高数字信号的电压等级(3)通过光电耦合隔离(4)提高输入端的 门限电压 计算机控制系统中一般有几种接地形式？常用的接地技术有哪些？计算机控制系统中一般有几种接地形式？常用的接地技术有哪些？ (1)安全接地 ：保护接地、保护接零 (2)工作接地 ：浮地方式、直接接地方式、电容接地 方式(3)屏蔽接地(1)浮地屏蔽接地 (2)一点接地(
15、3)多点接地 (4)屏蔽接地 (5)设备接地 什么是数字程序控制？数字程序控制有哪几种方式？什么是数字程序控制？数字程序控制有哪几种方式？ 所谓数字程序控制就是能够根据数据和预先编制好的程序，控制生产机械按规定的工作顺 序、运动轨迹、运动距离和运动速度等规律自动的完成工作的自动控制。按控制对象的 运动轨迹分类:点位控制直线切削控制和轮廓切削控制根据有无检测反馈元件分类 闭环数字程序控制开环数字程序控制 三相步进电动机有哪几种工作方式三相步进电动机有哪几种工作方式? ?分别画出每种工作方式的各相通电顺序和电压波形图。分别画出每种工作方式的各相通电顺序和电压波形图。单三拍工作方式，通电顺序为 A
16、B C A 双三拍工作方式，通电顺序为 AB BC CA AB 三相六拍工作方式，通电顺序为 A AB B BC C CA A 数字控制器模拟化设计方法的步骤有那几步？数字控制器模拟化设计方法的步骤有那几步？ 1、设计假想的连续控制器 D（s）2、选择采样周期 T 3、将 D(S)离散化为 D(z) 4、设计由 计算机实现的控制方法 5、校正 写出数字写出数字 PIDPID 控制器的位置算式、增量算式，并比较它们的特点。控制器的位置算式、增量算式，并比较它们的特点。增量型算法的优点：(1) 计算机输出增量，所以误动作影响小，必要时可用逻辑判断的方 法去掉；(2) 在位置型控制算法中，由手动到自动切换时，必须首先使计算机的输出值等 于阀门的原始开度，即 P(k-1
