計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)復(fù)習(xí)題1

1、v1.0可編輯可修改計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)復(fù)習(xí)題一、填空題1、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)和被控對象（或生產(chǎn)過程）兩部分組成。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的基本工作原理可 以歸納為： 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理、 實(shí)時(shí)監(jiān)督?jīng)Q策、實(shí)時(shí)控制及輸出。2、所謂計(jì)算機(jī)控制，就是利用 傳感裝置將被監(jiān) 控對象中的物理參量（如溫度、壓力）轉(zhuǎn)換為電量（如 電壓、電流），再將這些電量送入輸入裝置中轉(zhuǎn)換為 計(jì)算機(jī)可識別的數(shù)字量，并且在計(jì)算機(jī)的顯示裝置中以 數(shù)字、圖形或曲線 的方式顯示出來，從而使得操作人員能夠直觀地了解被監(jiān)控對象的變化過程。 計(jì)算機(jī)還可以將采集到的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)起來，隨時(shí)進(jìn)行分 析、統(tǒng)計(jì)和顯示并制作各種報(bào)表。如果需要對被控對 象進(jìn)行控制，則由計(jì)算

2、機(jī)中的應(yīng)用軟件根據(jù)采集到的物 理參量的大小和變化情況以及按照工藝所要求該物理 量的設(shè)定值進(jìn)行判斷；然后在 輸出裝置 中輸出相應(yīng)的 電信號，并且推動(dòng) 執(zhí)行裝置（如調(diào)節(jié)閥、電動(dòng)機(jī)） 動(dòng)作從而完成相應(yīng)的控制任務(wù)。3、若3 max為被采樣的連續(xù)信號的最高頻率，根據(jù) 香農(nóng)采樣定理，采樣周期必須滿足T。/ 3 max4、人機(jī)接口的作用：一是輸入程序或數(shù)據(jù)，完成 各種操作控制；二是顯示生產(chǎn)過程的工藝狀況與運(yùn)行結(jié) 果。5、與開環(huán)控制系統(tǒng)相比較，閉環(huán)控制系統(tǒng)可以使 被控量具有較高的精J6、為使傳感器特性與 A/D變換器特性相匹配，通 常應(yīng)在傳感器與 A/D之間加入調(diào)理電路。選擇D/A變 換器字長時(shí)，要求計(jì)算機(jī)系

3、統(tǒng)輸出的最小信號應(yīng)小于執(zhí) 行機(jī)構(gòu)的死區(qū)。7、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)有兩個(gè)基本功能：數(shù)據(jù)通信、資源 it宜 /、亍。8、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)常用的有：星型結(jié)構(gòu)、 環(huán)型結(jié)構(gòu)、總線型結(jié)構(gòu)、樹型結(jié)構(gòu)、組合型結(jié)構(gòu)。9、某8位A/D轉(zhuǎn)換器的輸入電壓為 0+5V,則輸 入模擬量為3V是輸出的數(shù)字量是99H10、平均值濾波是對信號 y進(jìn)彳fm次采樣；則濾波1 m 器的車&出y（k） 一 y（i） m i 111、在微機(jī)控制系統(tǒng)中，一般采用分別匯流法單點(diǎn) 接地，這樣接地的目的是避免構(gòu)成地回路。12、集散控制系統(tǒng)一般由現(xiàn)場監(jiān)測站、 現(xiàn)場控制站、 操作員站、工程師站、上位機(jī)和通訊網(wǎng)絡(luò)組成,具有處 散控制、集中管理的特點(diǎn)

4、。其中，操作員站、工程師站、 上位計(jì)算機(jī)構(gòu)成集散控制系統(tǒng)的集中管理部分；現(xiàn)場監(jiān)測站、現(xiàn)場控制站構(gòu)成分散控制部分；通信網(wǎng)絡(luò)是連接 集散控制系統(tǒng)各部分的紐帶， 是實(shí)現(xiàn)集中管理、分散控 制的關(guān)鍵。13、按照功能分層，集散控制系統(tǒng)可以分為直接控 制級、過程管理級和經(jīng)營管理級。信息一方面自下而上 逐漸集中，同時(shí)，它又自上而下逐漸分散。14、集散控制系統(tǒng)的特點(diǎn)：分級遞階控制、分散控 制、自治和協(xié)調(diào)性15、DCS系統(tǒng)的軟件組態(tài)包括系統(tǒng)組態(tài)、畫面組態(tài)和捽制組態(tài)。18.計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)與連續(xù)系統(tǒng)相比，在系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 與參數(shù)不變的條件下，抑制干擾的能力增強(qiáng)。19.小的采樣周期T,在計(jì)算機(jī)字長有限時(shí)，系統(tǒng) 的量化誤差保持

5、不變。20.在D7A轉(zhuǎn)換器中決定輸出信號的極性和幅值 的是Vref二、名詞解釋1、實(shí)時(shí)性實(shí)時(shí)性是指IPC系統(tǒng)應(yīng)該具有的能夠在限定的時(shí) 間內(nèi)對外來事件做出反應(yīng)的特性。2、串模干擾和共模干擾：串模干擾是疊加在被測信號上的干擾，可能是信號 源的一部分，也可能是由長線引入的；共模干擾是指測 控系統(tǒng)模擬量率&入通道的 A/D轉(zhuǎn)換器的兩個(gè)輸入端共 有的干擾電壓。3.數(shù)字濾波數(shù)字濾波是通過一定的計(jì)算程序?qū)Σ蓸有盘栠M(jìn)行 處理以減小或消除干擾信號達(dá)到濾波目的。例如：平均值濾波是又言號 y進(jìn)彳f m次采樣；則濾波器的輸出1 my（k） y（i）m i 14、標(biāo)度變換標(biāo)度變換就是數(shù)字量轉(zhuǎn)換成它所代替的實(shí)際值

6、。派5、冗余結(jié)構(gòu)：在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)關(guān)鍵環(huán)節(jié)配備 了并聯(lián)的備份模件，采用在線并聯(lián)工作或離線熱備份方 式工作，當(dāng)主模件出現(xiàn)故障時(shí)，備份模件可立即接替主 模件的全部工作，并且故障模件可在系統(tǒng)正常運(yùn)行情況 下在線進(jìn)行切換。派6、組態(tài)：是用系統(tǒng)所提供的功能模塊和算法組 成所需的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，完成所需功能。派8、現(xiàn)場總線：是連接智能現(xiàn)場設(shè)備和各類自動(dòng) 化系統(tǒng)的數(shù)字式、雙向傳輸、多分支結(jié)構(gòu)的通信網(wǎng)絡(luò)。9、分辨率定義：能對轉(zhuǎn)換結(jié)果發(fā)生影響的最小輸 入量。10、精度：轉(zhuǎn)換后所得結(jié)果相對于實(shí)際值的準(zhǔn)確度。三、問答題1、畫出典型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的基本框圖。哪即， i好暹2、簡述計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的一般控制過程1）實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集

7、：對測量變送裝置檢測到的被 控參數(shù)的瞬時(shí)值經(jīng) A/D轉(zhuǎn)換后進(jìn)行采集。2）實(shí)時(shí)決策：對采集到的被控量進(jìn)行分析和處 理，并按設(shè)定的控制規(guī)律進(jìn)行運(yùn)算。3）實(shí)時(shí)控制：根據(jù)決策，適時(shí)地輸出運(yùn)算后控 制信號，經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換后驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，完成控制任務(wù) 派3、結(jié)合下圖所示溫度監(jiān)控計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，簡述計(jì) 算機(jī)控制系統(tǒng)的一般控制過程。上述溫度監(jiān)控計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對生產(chǎn)過程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制可以分解為四個(gè)過程：1 ）生產(chǎn)過程的被控參量（過程信號）通過測量環(huán) 節(jié)轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的電量或電參數(shù)，再由變送器或放大器變 換成標(biāo)準(zhǔn)的電壓信號或電流信號；2 ）電壓信號或電流信號經(jīng)過 A/D轉(zhuǎn)換后變成計(jì)算 機(jī)可以識別的數(shù)字信號，并將其轉(zhuǎn)換為人們易于理

8、解的 工程量（測量值）；3 ）計(jì)算機(jī)根據(jù)測量值與給定值的偏差，按一定的 控制算法輸出控制信號；4 ）控制信號作用于執(zhí)行機(jī)構(gòu)，通過調(diào)節(jié)物料流量或 能量的大小來實(shí)現(xiàn)對生產(chǎn)過程的調(diào)節(jié)。4、在數(shù)字PID中，采樣周期是如何確定的答：根據(jù)香農(nóng)采樣定理，采樣周期必須滿足T ，其中 max為被采樣的連續(xù)信號的最高頻max率。因此香農(nóng)采樣定理給出了選擇采樣周期的上限。采樣周期的選擇方法有兩種：計(jì)算法和經(jīng)驗(yàn)法。5、在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，輸入/輸出通道分為哪些 類型它們各有什么作用輸入通道分為：模擬輸入通道和開關(guān)量輸入通道。模擬量輸入通道作用：把傳感器轉(zhuǎn)換后的電信號經(jīng) 過適當(dāng)白調(diào)理，然后轉(zhuǎn)換成數(shù)字量輸入計(jì)算機(jī)。開關(guān)量

9、輸入通道的作用：接受外部設(shè)備的狀態(tài)邏輯信號，并對輸入的狀態(tài)信號采取轉(zhuǎn)換 ，保護(hù)，濾波，隔離 等措施。輸出通道分為：模擬量輸出通道和開關(guān)量輸出通道。模擬量輸出通道：把數(shù)字量轉(zhuǎn)換成適合于執(zhí)行機(jī)構(gòu) 的模擬量。開關(guān)量輸出通道：主要是濾波，電平轉(zhuǎn)換，隔離和功 率的驅(qū)動(dòng)。6、什么是標(biāo)度變換寫出線性標(biāo)度變換的算法標(biāo)度變換就是數(shù)字量轉(zhuǎn)換成它所代替的實(shí)際值。Nx線形標(biāo)度變換的方法：Ax=A0+ （A-A0） x Nm其中Ao測量儀表的下限A m測量儀表的上限A x實(shí)際測量值N 0測量儀表下限所對應(yīng)的數(shù)字量N m測量儀表上限所對應(yīng)的數(shù)字量M測量值所對應(yīng)的數(shù)字量7、集散控制系統(tǒng)的特點(diǎn)1 .自治性2 .協(xié)調(diào)性3.在線

10、性和實(shí)時(shí)性4 .適應(yīng)性、靈活性和可擴(kuò)充性5 .系統(tǒng)組態(tài)靈活方便 6 .友好性7 .可靠性8、集散控制系統(tǒng)的主要組成部分有哪些各部分的主要功能是什么集散控制系統(tǒng)一般由現(xiàn)場監(jiān)測站、現(xiàn)場控制站、操 作員站、工程師站、上位機(jī)和通訊網(wǎng)絡(luò)組成，具有分散控制、集中管理的特點(diǎn)。其中，操作員站、工程師站、 上位計(jì)算機(jī)構(gòu)成集散控制系統(tǒng)的集中管理部分；現(xiàn)場監(jiān)測站、現(xiàn)場控制站構(gòu)成分散控制部分；通信網(wǎng)絡(luò)是連接 集散控制系統(tǒng)各部分的紐帶， 是實(shí)現(xiàn)集中管理、分散控 制的關(guān)鍵。9、為保障現(xiàn)場控制站的可靠性，通常采用哪些措施器件的選用和加工處理、采用冗余技術(shù)、采用故障隔離 措施、采用故障診斷技術(shù)、提高系統(tǒng)軟件的可靠性。X 10

11、、什么是現(xiàn)場總線它與 DCS勺哪些異同點(diǎn) 現(xiàn)場總線是連接智能現(xiàn)場設(shè)備和各類自動(dòng)化系統(tǒng)的數(shù) 字式、雙向傳輸、多分支結(jié)構(gòu)的通信網(wǎng)絡(luò)。1 .現(xiàn)場通信網(wǎng)絡(luò) 2 .現(xiàn)場設(shè)備互連 3 .系統(tǒng)的 開放性4.功能分散5 .互操作性6.通信線供電11、現(xiàn)場所總線通信系統(tǒng)與ISO/OSI參考模型有什 么區(qū)別ISO/OSI參考模型定義了一個(gè)7層的開放系統(tǒng)通 信結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)場總線系統(tǒng)根據(jù)環(huán)境要求， 優(yōu)化了模型，去 除了實(shí)時(shí)性不強(qiáng)的中間層， 并增加了用戶層，這樣就構(gòu) 成現(xiàn)場總線通信系統(tǒng)模型。典型的現(xiàn)場總線協(xié)議模型采 用ISO/OSI參考模型中的三個(gè)對應(yīng)層， 即物理層、鏈路 層和應(yīng)用層。12、現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖一個(gè)按現(xiàn)

12、場總線技術(shù)構(gòu)造的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)如圖 8-1所示?，F(xiàn)場總線系統(tǒng)有兩個(gè)主要部分組成：一是現(xiàn)場智能設(shè)備，二是系統(tǒng)的傳輸介質(zhì)?，F(xiàn)場智能設(shè)備由微 處理器以及外圍電路構(gòu)成；現(xiàn)場總線系統(tǒng)使用最多的傳 輸介質(zhì)是雙絞線。五、計(jì)算題2.某壓力測量系統(tǒng)中，壓力測量儀表的量程為400-1200Pa，某一時(shí)刻計(jì)算機(jī)采樣并經(jīng)數(shù)字濾波后的數(shù)字量為ABH求此時(shí)的壓力是多少解：根據(jù)題意 A0=400pa , Amax=1200pa ,N=ABH=171D選 Ma產(chǎn)FFH=255D所以，A =(Amax- A。) x N +A。=(1200-400) xN max171Pa+400pa 936Pa2553、現(xiàn)已知某爐溫變化范圍為

13、01500C,要求測試時(shí)，分辨率為3C,試確定A/D變換器的字長應(yīng)選為多 少若A/D字長n不變，通過變送器將測試起點(diǎn)遷移到 600C,試問此時(shí)系統(tǒng)對爐溫變化的分辯率為多少。解：要求白分辨率 3/ (1500C-0) =1/5008 位的分辨率1/2569 位的分辨率1/511故選9位4整電弓節(jié)爆肝附鑫品濘檸c(t)1500-600=900故分辨率為（1500-600/511 ）=1.76 C4、某煙廠用計(jì)算機(jī)采集煙葉發(fā)酵室的溫度變化數(shù) 據(jù)，該溫度測量范圍是2080,所得稅模擬信號為15V, 采用粕熱電阻（線性傳感元件）測溫。用8位A/D轉(zhuǎn)換 器進(jìn)行轉(zhuǎn)換數(shù)字量，轉(zhuǎn)換器輸入05V時(shí)輸出是 00H0FFH某一時(shí)刻計(jì)算機(jī)采集到的數(shù)字量為0B7H用計(jì)算機(jī)作工程量線性轉(zhuǎn)換。58.82 C5