计算机控制技术与应用 第10章
计算机控制技术及应用课后答案
计算机控制技术及应用课后答案【篇一：计算机控制技术课后习题答案】统由哪些部分组成？并画出方框图。
解：若将自动控制系统中控制器的功能用计算机或数字控制装置来实现，就构成了计算机控制系统，其基本框图如图1-1所示。
因此，简单说来，计算机控制系统就是由各种各样的计算机参与控制的一类系统。
在计算机控制系统中，控制规律是用软件实现的，计算机执行预定的控制程序就能实现对被控参数的控制。
控制器与执行机构之间是da转换器，负责将数字信号转换成模拟信号；ad转换器则相反将传感器采集的模拟信号，转换成数字信号送给控制器。
2．计算机控制系统是怎样分类的？按功能和控制规律可分为几类？解：计算机控制系统与其所控制的对象、采取的控制方法密切相关。
因此，计算机控制系统的分类方法很多，可以按照系统的功能、控制规律或控制方式等进行分类。
按功能及结构分类：操作指导控制系统、直接数字控制系统、监督控制系统、集散控制系统、现场总线控制系统、工业以太网控制系统、综合自动化系统。
按照控制规律分类：程序和顺序控制、比例积分微分控制(简称pid控制)、最少拍控制、复杂规律的控制、智能控制。
3．计算机控制系统的主要特点有哪些？解：主要有以下特点：1．数字模拟混合的系统。
在连续控制系统中，各处的信号是连续模拟信号。
而在计算机控制系统中，除仍有连续模拟信号外，还有离散信号、数字信号等多种信号。
因此，计算机控制系统是模拟和数字的混合系统。
2．灵活方便、适应性强。
一般的模拟控制系统中，控制规律是由硬件电路实现的，控制规律越复杂，所需要的模拟电路往往越多，如果要改变控制规律，一般就必须更改硬件电路。
而在计算机控制系统中，控制规律是由软件实现的，计算机执行预定的控制程序就能实现对被控参数的控制，需要改变控制规律时，一般不对硬件电路作改动，只要改变控制程序就可以了。
3．可实现复杂控制规律。
计算机具有丰富的指令系统和很强的逻辑判断功能，能够实现模拟电路不能实现的复杂控制规律。
计算机控制技术及其应用(丁建强任晓卢亚萍)课后规范标准答案
第1章概述.................................................................................................................................... 1-2第2章计算机控制系统的理论基础.......................................................................................... 2-1第3章数字控制器的设计与实现.............................................................................................. 3-1第4章控制系统中的计算机及其接口技术.............................................................................. 4-1第5章计算机控制系统中的过程通道...................................................................................... 5-1第6章控制系统的可靠性与抗干扰技术.................................................................................. 6-1第7章控制系统的组态软件....................................................................................................... 7-1第8章DCS集散控制系统.......................................................................................................... 8-1第9章计算机控制系统的解决方案.......................................................................................... 9-1第10章计算机控制技术在简单过程控制中的应用............................................................ 10-1第11章计算机控制技术在流程工业自动化中的应用 ....................................................... 11-1第1章概述1.什么是自动控制、控制系统、自动化和控制论？[指导信息]:参见1.1自动控制的基本概念。
计算机控制技术发展及应用
工业以太网
• 10M/100Mbps的标准工业以太网符合TCP/IP 协议
• 工业以太网是在标准Ethernet基础上开发的 双通道网络系统
• 增加特殊控制功能：冗余控制、实时故障同 步诊测
• 多项指标优化设计，实时响应性 • 网络故障实时诊断信息显示在操作站上 • 工业以太网更适合中大规模控制系统选用
1.2 计算机控制系统软件介绍
应用软件是用户根据控制对象、控制要求，为实现高效、 可靠、灵活的控制而自行编译的各种程序。它们包括：数据 采集、数字滤波、标度变换、键盘的处理、过程控制算法、 输出与控制等程序。
用于应用软件开发的程序设计语言，一般有：汇编、 C# 、C++、VB、VC 等。 目前也有一些专门用于控制的引 用组态软件，这些软件功能强，使用方便，组态灵活，具有 很强的应用前景。
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ห้องสมุดไป่ตู้
水箱水位的自动控制
浮子：测量作用 连杆：比较作用 放大器、伺服电动机和减速器： 调节作用 阀门：执行元件作用
水箱水位的自动控制示意 图
当实际水位低于要求水位时，电位器输出电压值为正，且其大 小反映了实际水位与水位要求值的差值，放大器输出信号将有 正的变化，电动机带动减速器使阀门开度增加，直到实际水位 重新与水位要求值相等时为止。 水位自动控制的目的：使偏差消除或减小，使实际水位达到要 求的水位值。
计算机控制技术及应用课件教学PPT作者王平谢昊飞蒋建春等
课程总目录绪论计算机控制系统的数学描述常规数字控制器的设计方法高级数字控制器的分析与设计数据输入输出通道的接口技术计算机控制网络技术概论计算机控制系统设计与实现课程总目标学完本课程后，你应具有以下能力：熟悉计算机控制系统的组成原则了解计算机控制系统结构掌握计算机控制系统设计的方法把握计算机控制系统的发展方向灵活应用计算机控制技术解决一些实际应用问题课程安排共48个学时48个学时理论教学40学时理论教学40学时实验8实验8学时教学书目教材:计算机控制技术及应用王平等编著机械工业出版社2010年教学参考书:1. 《先进控制理论与方法导论》，章卫国主编，西北工业大学出版社，00年2.《数字和模拟集成电路电子学》，〔美〕理查得J.希金斯著，机械工业出版社，87年3. 《智能控制技术》易继锴等编著，北京工业大学出版社，99年4.期刊－－“工业控制计算机”、“测控技术”、“计算机自动测量与第一章计算机控制系统概述计算机控制系统是自动控制理论、自动化技术与计算机技术紧密结合的产物。
计算机为现代控制理论的应用提供了有力的工具。
同时，计算机控制系统应用于工业控制领域提出来系列理论与工程上的问题又进步推动了出来一系列理论与工程上的问题，又进一步推动了控制理论和计算机技术的发展。
计算机技术在控制领域中的应用，还有力地推动了自动控制技术的发展，大大扩展了控制技术在工业生产中的应用范围，特别是使复杂的、大规模的自动化系统与过程发展到了一个崭新的阶段。
1．1 自动化技术与信息技术的关系信息链当前，科技界较普遍认为，信息技术由四大部分组成，即信息获取、信息传输、信息处理与信息应用或信息利用。
这四部分实际上组成了个完整的信息链如图所示这四部分实际上组成了一个完整的信息链，如图1-1所示。
信息获取信息传输信息处理信息应用图1-1 信息技术的四个组成部分及其信息链我们知道，一个基本的自动化系统至少包含信息获取、处理与应用三部分（如图1-2所示），而一个应用计算机网络或通信网络的自动化系统包含信息获取、传输、处理与应用的全部。
计算机控制技术及工程应用课件
i1 A1
R4
R2
图 8-5 公 共 电 源 线 的 阻 抗 耦 合
计算机控制技术及工程应用课件
8.2 硬件抗干扰措施
❖ 引言 ❖ 8.2.1 串模干扰的抑制 ❖ 8.2.2 共模干扰的抑制 ❖ 8.2.3 长线传输干扰的抑制 ❖ 8.2.4 信号线的选择与敷设 ❖ 8.2.5 电源系统的抗干扰 ❖ 8.2.6 接地系统的抗干扰
屏蔽结构
铜网（密 度85%）
铜带迭卷 （密度 90%） 铝聚酯树 脂带迭卷
干扰 衰减 比
屏蔽效 备注 果（dB）
103： 40.3 1
电缆的可 挠性好， 适合近距 离使用
376： 51.5 1
带有焊药， 易接地， 通用性好
6610： 76.4 1
应使用电 缆沟，抗 干扰效果 最好
计算机控制技术及工程应用课件
计算机控制技术及工程应用课件
信号源 Us
3．浮地屏蔽
屏蔽层
外屏蔽层 内屏蔽层
计
A
算 机
Zs1
I1
Us
Zs2
I2
Zs3
I3 Zc2
Ucm
Ucm
(a) 原理框图
(b) 等效电路
图 浮地输图入8-双13层浮屏地蔽输入 放双大层电屏路蔽放大电路
Un2 Uc mZ Z 计C 算S33机(控Z Z 制C 技S11术 及工Z Z程C S应22用)课件
计算机控制技术及工程应用课件
1．交流电源系统
u
t o
图 8-18 交流电源正弦波上的尖峰脉冲
计算机控制技术及工程应用课件
措施：
～220V
干扰 抑制器
计算机 控制系统
图9-19 利用干扰抑制器的电源系统
计算机控制技术与应用课程设计
计算机控制技术与应用课程设计
1. 背景介绍
计算机控制技术是一种应用电脑技术控制机械设备的技术，其广泛应用于工业自动化领域。
随着工业自动化程度的不断提高，计算机控制技术已成为现代工业制造必不可少的技术之一。
本课程设计旨在通过对计算机控制技术的理论学习和实际案例应用，培养学生的工程实践能力。
2. 课程设计目标
本课程设计的目标是使学生具有以下能力：
1.掌握计算机控制技术的理论知识，并能够灵活运用。
2.熟悉计算机控制系统中各个组成部分的功能和特点。
3.能够运用计算机控制技术设计和调试实际系统，并解决实际问题。
4.培养学生的工程实践能力和动手能力。
3. 课程设计内容
3.1 计算机控制理论基础
在本课程中，将对计算机控制理论基础进行详细介绍。
主要包括以下内容：•计算机控制的基本概念和原理；
•控制系统的基本组成部分；
•控制器的结构和工作原理；
•控制器的编程方法和技巧；
•控制器与外部设备的通信协议。
1。
林敏教授主编《计算机控制技术及工程应用》教材及课件简介
《计算机控制技术及工程应用》内容简介本书以PC总线工业控制计算机为主线，阐述了计算机的控制技术及工程应用，突出了工程实用性，增加了当前工控市场上最为热门的主流控制装置与主流控制软件，全书共分14章，每章均含有本章要点、小结及思考题。
与该教材配套的多媒体课件，包括学习指南、课堂教学、电子挂图等模块。
其中课堂教学模块是以powerpoint文稿形式，吸纳了教材的全部文图，各章节目独立成章、相互链接，内嵌入电子挂图；更具独一无二特色的是含有80余幅配音演示动画，针对课程中的芯片结构、接口电路及相应程序等知识点编制成的精致深刻的动画解说演示，它可以一个个单独点击演示，也可以通过课堂教学模块中挂图的链接动画处直接链入。
此免费课件可从我校网站(/)计算机控制技术课程/课程课件中直接下载。
本书可用做高等学校自动化、电气自动化、机电一体化、计算机应用等专业本科生的教材及参考书，也可作为高等教育自学教材和有关工程技术人员的参考书。
全书14章目录如下：第1章计算机控制概述1.1 控制系统组成1.2 控制系统分类1.3 控制装置种类第2章模拟量输出通道2.1 D/A转换器2.2 接口路电2.3 输出方式2.4 D/A转换模板第3章模拟量输入通道3.1 信号调理电路3.2 多路模拟开关3.3 前置放大器3.4 采样保持器3.5 A/D转换器3.6 A/D转换模板第4章数字量输入输出通道4.1 光电耦合隔离技术4.2 数字量输入通道4.3 数字量输出通道4.4 DI/DO模板第5章键盘及其接口技术5.1 键盘输入电路5.2 非编码独立式键盘5.3 非编码矩阵式键盘5.4 编码键盘第6章显示器及其接口技术6.1 LED数码管显示器6.2 LCD液晶显示器6.3 图形显示器第7章数据处理技术7.1 测量数据预处理技术7.2 数字滤波方法7.3 标度变换算法7.4 越限报警处理第8章抗干扰技术8.1 干扰的来源与传播途径8.2 硬件抗干扰措施8.3 软件抗干扰措施8.4 程序运行监视系统第9章数字控制器的设计9.1 数字控制器连续化设计9.2 数字控制器离散化设计9.3 模糊控制技术第10章控制网络技术10.1 数据通信基础10.2 通信网络技术10.3 网络体系结构10.4 串行通信总线第11章IPC与PLC11.1 IPC结构组成11.2 IPC总线结构11.3 IPC功能特点11.4 IPC产品简介11.5 PLC结构组成11.6 PLC编程语言11.7 PLC工作过程11.8 PLC功能特点11.9 PLC产品简介第12章DCS与FCS12.1 DCS体系结构12.2 DCS功能特点12.3 DCS产品简介12.4 FCS体系结构12.5 FCS功能特点12.6 FCS产品简介第13章监控组态软件13.1 组态软件及其发展13.2 组态软件的图形开发环境13.4 复杂图形对象的组态及应用13．5 程序的运行与调试第14章控制系统设计与工程实现14.1 控制系统的设计原则14.2 控制工程的实现步骤14.3 控制工程的应用实例本书出版号：ISBN 7-118-03990-X/TP·992可向国防工业出版社或当地图书代办机构、新华书店订购。
计算机控制技术及其应用
计算机控制技术及其应用计算机控制技术及其应用：计算机控制技术，作为现代信息技术的重要组成部分，已经广泛应用于各个领域，深刻影响了人们的生活和工作。
它以计算机为核心，利用电子、通信和控制工程等学科知识，实现对各种设备和过程的自动化控制。
这种技术具有众多优势，如高效、精确、可靠、灵活等特点，具备了强大的应用潜力。
计算机控制技术在工业领域的应用是最为显著的。
传统的生产制造过程中，需要大量的人力参与并进行手动操作，工作效率低下、易出错。
而引入计算机控制技术后，生产设备可以通过计算机指令自动完成各种操作，大大提升了生产效率。
例如，汽车制造业在焊接、喷涂等环节中，广泛采用机器人进行精确和高效的操作。
而在智能制造时代，计算机控制技术更是成为了推动工业4.0发展的重要基础，实现了生产系统的数字化、智能化和灵活化。
除了工业领域，计算机控制技术在交通、能源、医疗、农业等众多领域也有广泛应用。
在交通领域，智能交通系统通过计算机控制技术实现了交通信号的智能化控制、车辆导航等功能，有效提升了交通效率和安全性。
能源领域，计算机控制技术被应用于电力系统的自动化调度和管理，实现对电网的智能监控和优化运行。
在医疗领域，计算机控制技术被应用于医疗设备的自动化操作和精确控制，提升了医疗诊疗的水平。
农业领域，计算机控制技术被应用于智能化的农机械和农业生产系统中，从耕作、种植到收割等环节实现自动化和智能化，提高了农业生产效率和质量。
然而，计算机控制技术的应用也面临一些挑战。
首先是安全性问题，网络攻击、系统漏洞等风险威胁着计算机控制系统的安全运行，因此必须加强系统的安全性设计和防护措施。
其次是人机交互问题，计算机控制系统的用户界面应简洁、直观、易于操作，以提高用户的工作效率和便捷性。
此外，还需要解决多个系统的数据共享和集成，以提高各个行业或领域内的协同效应。
总之，计算机控制技术在各个领域的应用前景广阔。
我们应密切关注相关技术的发展及应用，推动其进一步融入生产、生活和社会的方方面面。
计算机控制技术及应用 教学大纲
计算机控制技术及应用一、课程说明课程编号：100122Z10课程名称：计算机控制技术及应用/Computer Control Technology and Application课程类别：专业选修课D组学时/学分：32/2先修课程：自动控制原理、能源与动力工程测试技术、能源与动力过程控制工程适用专业：能源与动力工程教材、教学参考书：[1]王建华.计算机控制技术（第二版）.北京：高等教育出版社.2010；[2]顾德英，罗云林，马淑华著.计算机控制技术.北京：北京邮电大学出版社.2007；[3]王勤编著.计算机控制技术.南京：东南大学出版社.2003年。
二、课程设置的目的意义本课程是能源与动力工程专业的一门选修课，是热工自动化方向的必修课。
其目的是通过本课程的学习，学生将掌握计算机控制系统分析、设计方法，并能运用这些方法解决工程实际问题，巩固自动控制的知识，为日后从事检测与控制技术等相关的研究、设计与管理工作打下良好基础。
三、课程的基本要求知识：掌握生产工艺流程的组成和特点；掌握计算机控制系统的有关软硬件技术（包括工控机硬件、软件、控制策略、数据通讯、网络技术、数据库等诸多方面的专门知识与技术）。
能力：在掌握生产工艺流程和自动控制理论的同时，能够综合运用计算机控制系统的有关硬件、软件、控制策略、数据通讯、网络技术、数据库等诸多方面的专门知识与技术，解决实际问题，能针对具体的工程应用问题提出有效的解决方案，为控制系统设计提出自己的见解和方案，培养创新能力。
素质：建立“功能-信息-节能减排”有机一体的设计观念，通过课程中的分析讨论辨析培养交流素质，建立计算机控制系统从组成到应用到设计的思维模式，提升处理工程问题和研发设计的基本素质。
通过课外导学的模式，提升自主学习和终身学习的意识，形成不断学习和适应发展素质。
四、教学内容、重点难点及教学设计注：实践包括实验、上机等五、实践教学内容和基本要求六、考核方式及成绩评定教学过程中采取讲授、讨论、辨析、课后作业、课前导学的方式进行，注重过程考核，考核方式包括：期末笔试、课后作业、课堂测验、专题讨论、课内互七、大纲主撰人：大纲审核人：。
计算机控制技术和应用(丁建强 任晓 卢亚萍)课后答案
第1章概述 ............................................................... 1-2第2章计算机控制系统的理论基础 ........................................... 2-1第3章数字控制器的设计与实现 ............................................. 3-1第4章控制系统中的计算机及其接口技术 ..................................... 4-1第5章计算机控制系统中的过程通道 ......................................... 5-1第6章控制系统的可靠性与抗干扰技术 ....................................... 6-1第7章控制系统的组态软件 ................................................. 7-1第8章 DCS集散控制系统.................................................... 8-1第9章计算机控制系统的解决方案 ........................................... 9-1第10章计算机控制技术在简单过程控制中的应用 ............................. 10-1第11章计算机控制技术在流程工业自动化中的应用 ........................... 11-1第1章概述1.什么是自动控制、控制系统、自动化和控制论？[指导信息]:参见1.1自动控制的基本概念。
自动控制(autocontrol)：不用人力来实现的控制，通常可用机械、电气等装置来实现。
通常相对手动控制而言。
控制系统(control system)：通过控制来实现特定功能目标的系统。
(完整版)计算机控制技术课后习题详解答案.(DOC)
第一章计算机控制系统概述习题参考答案1.计算机控制系统的控制过程是怎样的?计算机控制系统的控制过程可归纳为以下三个步骤：(1)实时数据采集：对被控量的瞬时值进行检测，并输入给计算机。
(2)实时决策：对采集到的表征被控参数的状态量进行分析，并按已定的控制规律，决定下一步的控制过程。
(3)实时控制：根据决策，适时地对执行机构发出控制信号，完成控制任务。
2.实时、在线方式和离线方式的含义是什么？(1)实时：所谓“实时”，是指信号的输入、计算和输出都是在一定时间范围内完成的，即计算机对输入信息以足够快的速度进行处理，并在一定的时间内作出反应并进行控制，超出了这个时间就会失去控制时机，控制也就失去了意义。
(2)“在线”方式：在计算机控制系统中，如果生产过程设备直接与计算机连接，生产过程直接受计算机的控制，就叫做“联机”方式或“在线”方式。
(3)“离线”方式：若生产过程设备不直接与计算机相连接，其工作不直接受计算机的控制，而是通过中间记录介质，靠人进行联系并作相应操作的方式，则叫做“脱机”方式或“离线”方式。
3.微型计算机控制系统的硬件由哪几部分组成？各部分的作用是什么？由四部分组成。
(1)主机：这是微型计算机控制系统的核心，通过接口它可以向系统的各个部分发出各种命令，同时对被控对象的被控参数进行实时检测及处理。
主机的主要功能是控制整个生产过程，按控制规律进行各种控制运算(如调节规律运算、最优化计算等)和操作，根据运算结果作出控制决策；对生产过程进行监督，使之处于最优工作状态；对事故进行预测和报警；编制生产技术报告，打印制表等等。
图1.1微机控制系统组成框图(2)输入输出通道：这是微机和生产对象之间进行信息交换的桥梁和纽带。
过程输入通道把生产对象的被控参数转换成微机可以接收的数字代码。
过程输出通道把微机输出的控制命令和数据，转换成可以对生产对象进行控制的信号。
过程输入输出通道包括模拟量输入输出通道和数字量输入输出通道。
计算机控制技术及应用课程设计
计算机控制技术及应用课程设计一、简介计算机控制技术是近年来逐渐被广泛应用的技术之一，它与计算机的不断发展密不可分。
计算机控制技术是通过计算机控制来完成一系列的工作，让传统的机械、电子、仪表的控制方式得到升级。
本次课程设计旨在加深对计算机控制技术的理解与应用，通过学习电路基础知识、单片机编程、传感器应用等知识，完成一个小型的自动化控制设备。
二、课程设计内容2.1 设计目标•了解单片机的基础知识，能够编写简单的程序；•掌握传感器的原理及应用方法；•设计一套既能感应野外环境参数数据，又能实现自动调节的小型自动化控制系统。
2.2 设计思路本次设计选用基于单片机的自动化控制系统，将传感器采集到的各种数据通过AD 转换转换为数字信号后交给单片机处理，单片机通过对数据进行分析，再通过数模转换将指令传达给执行机构，以控制器保持设定状态。
2.3 设计步骤1.调试开发环境，掌握VC++、Proteus、Keil等的使用方法和开发技巧；2.设计电路原理图和PCB图；3.选择合适的传感器并设置传感器参数，将数据传输到单片机，实现传感器数据的采集；4.设计单片机程序，包括控制策略、参数设置、模拟量采集、数字量控制、数据处理等内容；5.按照设计要求制作实验装置，调试实验装置，验证设计方案的可行性、准确性和稳定性。
2.4 设计成果以温度控制为例，设计一套能够自动调节温度的小型自动化控制系统，并完成以下功能：1.采集环境温度并以数字量显示；2.设定温度值并以数字量显示；3.自动调节风扇转动速度，维持设定温度；4.实现设定温度范围内（±1℃）的自动调节。
三、心得体会通过此次课程设计，我深刻认识到计算机控制技术在自动化控制系统中的重要作用。
掌握了单片机的基本原理和编程方法，同时也学习了传感器的基本原理和应用方法。
在课程设计中我遇到了一些问题，如设置控制策略时需要考虑各种异常情况，还需要随时进行数据监测，这样才能保证系统的正常运行。
计算机控制技术及应用
10电气(2)班姓名:陆继赟学号:01计算机控制技术及应用一、计算机控制技术应用与发展在近10多年里,计算机技术得到了极大的发展与完善;无论就是在系统硬件成本,还就是在计算速度与存贮容量方面都取得了很大的进步。
特别就是面向用户的编程语言也大大简化了。
同时,由于采用了更多的可靠元件、尖端的设计工艺,增加了容错技术、冗余诊断程序,系统的可靠性也得到较大的提高;传统的过程控制功能与诸如生产计划、调度、优化及操作控制等实时信息处理与决策应用的不断渗透、融合,使通过高级计算机控制实现各种过程高性能目标的手段变得越来越可靠与更为强劲有力;功能价格比也日趋合理。
因而,使计算机控制在工业中的应用得到了迅猛的发展,而且正越来越广泛地应用于石油、化工、钢铁、造纸、电力等工业部门,并在提高设备处理能力与生产效率、产品质量;有效利用能源(水、人力、材料等资源),满足环保、人身安全等严格要求及在日益激烈的国内外市场竞争中,发挥着举足轻重的作用。
二、(一)、计算机控制技术的概述1、计算机控制的概念(1)开环控制系统若系统的输出量对系统的控制作用没有影响,则称该系统为开环控制系统。
在开环控制系统中,既不需要对系统的输出量进行测量,也不需要将它反馈到输入端与输入量进行比较。
(2)闭环控制系统凡就是系统的输出信号对控制作用能有直接影响的系统都叫作闭环控制系统,即闭环系统就是一个反馈系统。
闭环控制系统中系统的稳定性就是一个重要问题。
2、计算机控制系统采用计算机进行控制的系统称为计算机控制系统,也称它为数字控制系统。
若不考虑量化问题,计算机控制系统即为采样系统。
进一步,若将连续的控制对象与保持器一起离散化,那么采样控制系统即为离散控制系统。
所以采样与离散系统理论就是研究计算机控制系统的理论基础。
3、计算机控制系统的控制过程(1)实时数据采集:对来自测量变送装置的被控量的瞬时值进行检测与输入。
(2)实时控制决策:对采集到的被控量进行数据分析与处理,并按已定的控制规律决定进一步的的控制过程。
计算机控制技术及其应用(丁建强任晓卢亚萍)课后答案
控制过程本质上是一系列的信息过程，如信息获取、信息传输、信息加工、信息施效等。控制系 统中的目标信息、被控对象的初始信息、被控对象和环境的反馈信息、指令信息、执行信息等，通常 由电子或机械的信号来表示。
3. 自动控制中有哪些基本问题？ [指导信息]: 参见 1.1.2 自动控制中的基本问题。
自动控制中的基本问题包括：自动控制系统的结构、过程、目标和品质等。 结构包括组成及其关系两个部分；控制过程主要为一系列的信息过程，如信息获取、信息传输、 信息加工、信息施效等；目标规则体现了系统的功能；控制品质即为控制的质量，可通过系统的性能 指标来评价。
4. 一个控制系统由哪些部分组成？试结合一个实例来说明。 [指导信息]: 参见 1.1.2 自动控制中的基本问题。
1-1
第1章 概述
1. 什么是自动控制、控制系统、自动化和控制论？ [指导信息]: 参见 1.1 自动控制的基本概念。
自动控制(autocontrol)：不用人力来实现的控制，通常可用机械、电气等装置来实现。通常相对手 动控制而言。
控制系统(control system)：通过控制来实现特定功能目标的系统。而系统(system)是由相互联系、 相互作用要素组成的具有一定结构和功能的有机整体。控制系统通常有一定的规模和复杂性，否则常 称为控制装置或控制机构。
一个控制系统可以由控制单元、执行单元、反馈单元、被控对象、目标规则组成，它们的相互关 系参见图 1 5 所示。
1-2
信息传输
信息加工
目标 规则
控制 单元信息获取 反馈 单元执 单元 信息施效被控 对象
控制系统结构框图 5. 控制系统的性能指标有哪些？试结合一个实例来说明。 [指导信息]: 参见 1.1.2 自动控制中的基本问题。 控制系统的性能指标有传统意义上的性能指标和广义的评价指标。统意的性能指标有稳定性、快 速性、准确性等。广义的评价指标包括可靠性、操作性、互换性、效率以及性价比等。 （结合实例来说明略。） 6. 一个典型的计算机控制系统由哪些部分组成它们的关系如何 7. [指导信息]: 参见 1.2.1 计算机控制系统的结构。 计算机系统分为硬件系统和软件系统，硬件系统包括计算机、输入输出接口、过程通道(输入通道 和输出通道)、外部设备(交互设备和通信设备等)，软件系统包括系统软件和应用软件，其中计算机系 统作为控制单元，见图 1 6 所示。
计算机控制技术及应用-引言-目录
3
外江约占四成；
4
以保证灌溉用水。
5 6
7
洪水季节
8
内江四成，外江六成；
9
使灌区不受水潦灾害。
10 11
2011年12月25日星期日
苏州大学应用技术学院 -8-
《计算机控制技术及》其应用》
“飞沙堰”溢洪道
“飞沙堰”溢洪道作用
——泄洪排沙
概念及解释
自动控制(autocontrol)：
指不用人力来实现的控制，
1
通常可用机械、电气等装置来实现。
2 3
自动控制常对应于手动控制而言。
4
5
6
7
8
9 10 11
2011年12月25日星期日
苏州大学应用技术学院 -23-
《计算机控制技术及》其应用》
贡献
6 7 8
9 10 11
2011年12月25日星期日
苏州大学应用技术学院 -2-
《计算机控制技术及》其应用》
梦想
自古以来，人类梦寐以求：
能制造出自动完成
1
既定任务的劳动工具。 不劳而获？
2 3
古代
一劳永逸？
4
5
6
都江堰(公元前256年)
10 11
压力、流量或生产过程等。
2011年12月25日星期日
苏州大学应用技术学院 -24-
《计算机控制技术及》其应用》
《计算机控制技术及其应用》实验指导书
《计算机控制技术及其应用》实验指导书苏州大学应用技术学院目录第1部分. 实验装置说明 (3)1.1. 总体结构 (3)1.2. 控制对象 (3)1.2.1. 组成 (3)1.2.2. 检测装置 (4)1.2.3. 执行装置 (6)1.3. 控制台 (6)1.3.1. 布局 (6)1.3.2. 主要仪表和控制器 (7)1.3.3. 控制方案 (13)1.4. MCGS工控组态软件 (13)1.4.1. 概述 (13)1.4.2. 组成 (14)1.4.3. 界面 (15)1.4.4. 组态设计 (15)1.4.5. 实验的基本步骤 (15)第2部分. 实验内容说明 (17)2.1. 实验1:实验装置基本操作 (17)2.1.1. 实验目的 (17)2.1.2. 实验设备 (17)2.1.3. 实验内容 (17)2.1.4. 实验记录 (18)2.2. 实验2:对象特性测试 (18)2.2.1. 实验目的 (18)2.2.2. 实验设备 (18)2.2.3. 实验原理 (19)2.2.4. 实验内容和步骤 (20)2.2.5. 实验记录 (21)2.3. 实验3:二位式温度控制 (22)2.3.1. 实验目的 (22)2.3.2. 实验设备 (22)2.3.3. 实验原理 (22)2.3.4. 实验内容和步骤 (23)2.3.5. 实验记录 (25)2.4. 实验4:上水箱液位PID整定 (25)2.4.1. 实验目的 (25)2.4.2. 实验设备 (25)2.4.3. 实验原理 (25)2.4.4. 实验内容和步骤 (26)2.4.5. 实验记录 (29)2.5. 实验5:锅炉水温PID整定 (29)2.5.1. 实验目的 (29)2.5.2. 实验设备 (29)2.5.3. 实验原理 (30)2.5.4. 实验内容和步骤 (32)2.5.5. 实验记录 (34)2.6. 实验6:涡轮流量计的流量PI和PID调节实验 (34)2.6.1. 实验目的 (34)2.6.2. 实验设备 (34)2.6.3. 实验原理 (34)2.6.4. 实验内容和步骤 (35)2.6.5. 实验记录 (37)第3部分. 附图 (38)第1部分.实验装置说明1.1.总体结构实验装置AE2000A型由控制对象、控制台和上位机三部分组成，可用于计算机控制技术及过程控制的教学实验。
计算机控制技术及其应用丁建强任晓卢亚萍课后答案
概述什么是自动控制、控制系统、自动化和控制论？参见自动控制的基本概念。
自动控制(autocontrol)：不用人力来实现的控制，通常可用机械、电气等装置来实现。
通常相对手动控制而言。
控制系统(control system)：通过控制来实现特定功能目标的系统。
而系统(system)是由相互联系、相互作用要素组成的具有一定结构和功能的有机整体。
控制系统通常有一定的规模和复杂性，否则常称为控制装置或控制机构。
自动化(automation)：在无人工干预情况下，一个或多个控制系统或装置按规定要求和目标的实现过程。
自动化强调的是自动控制过程，其核心概念是信息。
控制论(cybernetics)：研究各类系统的调节和控制规律的科学。
各类系统包括动物(及人类)和机器系统。
自从1948 年诺伯特·维纳发表了着名的《控制论——关于在动物和机中控制和通讯的科学》一书以来，控制论的思想和方法已经渗透到了几乎有的自然科学和社会科学领域。
控制论着重于研究过程中的数学关系。
控制的本质是什么？参见1.1.2 自动控制中的基本问题。
控制过程本质上是一系列的信息过程，如信息获取、信息传输、信息加工、信息施效等。
控制系统中的目标信息、被控对象的初始信息、被控对象和环境的反馈信息、指令信息、执行信息等，通常由电子或机械的信号来表示。
自动控制中有哪些基本问题？参见1.1.2 自动控制中的基本问题。
自动控制中的基本问题包括：自动控制系统的结构、过程、目标和品质等。
结构包括组成及其关系两个部分；控制过程主要为一系列的信息过程，如信息获取、信息传输、信息加工、信息施效等；目标规则体现了系统的功能；控制品质即为控制的质量，可通过系统的性能指标来评价。
一个控制系统由哪些部分组成？试结合一个实例来说明。
参见1.1.2 自动控制中的基本问题。
一个控制系统可以由控制单元、执行单元、反馈单元、被控对象、目标规则组成，它们的相互关系参见图 1 5所示。
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适合于在恶劣环境下工作，能抗电源干扰、雷击干扰、 电磁干扰和低电位差干扰；
第五节
DCS与FCS的集成技术
1.现场总线与DCS输入/输出总线的集成 2.现场总线与DCS网络的集成 3.FCS与DCS的集成
集散控制系统的现状 当今DCS向综合化、开放化发展。工厂自动化要求 各种设备(计算机、DCS、单回路调节器、PLC等)之间 的通信能力加强,以便构成大系统。
操作员站 打印机
系统网络 SNET
I/O #1
I/O #2
I/O #3
I/O #4
工程 师站
打印机
DCS 结 构 图
第二节 集散控制系统的控制站
现场控制站的主要功能有六种：
数据采集功能：对过程参数，主要是各类传感变送器的模拟信号进行数 据采集、变换、处理、显示、存储、趋势曲线显示、事故报警等。
DDC控制功能：包括接受现场的测量信号，进而求出设定值与测量值的 偏差，并对偏差进行PID控制运算，最后求出新的控制量，并将此控制 量转换成相应的电流送至执行器驱动被控对象。
操作站的基本结构
XL操作站的硬件结构：面向总线的结构
6
通用通信卡 通用通信卡 RM81内存卡 LC81/LC82 RL总线接口卡 DP88 显示卡 CP81B/CP81C CPU卡
通用通信卡选件： RS81—RS232C通信卡 HF81—HF总线通信卡 GB83—GP IB 通信卡 EN82—Ethernet通信卡
第二代产品在原来产品的 基础上,进一步提高了可靠性 ,新开发的多功能过程控制站、 增强型操作站、光纤通信等 更完善了DCS。其基本结构由 六部分组成,即局域网络、多 功能现场控制站、增强型操 作站、主计算机、网络连接 器和系统管理站等。第二代 产品的特点是采用模块化、 标准化设计,数据通信向标准 化迁移,板级模块化,单元结 构化,使之具有更强适应性和 可扩充性。控制功能更加完 善,它能实现过程控制、数据 采集、顺序控制和批量控制 功能。
第三节 集散控制系统的操作站
操作站是操作人员对生产 过程进行显示 、监视、操 作控制和管理的主要设备。 操作站提供了良好的人机 交互界面，用以实现集中 监视、操作和信息管理等 功能。在有的小 DCS 中，操 作站兼有工程师站的功能， 在操作站上也可以进行系 统组态和维护的部分或全 部工作。
工程师站 工程师站用于对 DCS 进行离线的组态工作 和在线的系统监督、 控制与维护。工程师 能够借助于组态软件 对系统进行离线组态， 并在 DCS 在线运行时， 可以实时地监视通信 网络上各工作站的运 行情况。
集散控制系统的发展历史
1975年Honeywell公 司推出的TDC2000集散控 制系统是一个具有许多微 处理器的分级控制系统, 以分散的控制设备来适应 分散的过程对象,并将它 们通过数据高速公路与基 于CRT的操作站相连接,互 相协调,一起实施实时工 业过程的控制和监测,实 现了控制系统的功能分散 ,负荷分散从而危险性也 分散。在此期间世界各国 相继推出了自己的第一代 DCS。
现场控制站一般是标准的机柜式机构，柜内由电源、总线、 I/O模件、处理器模件、通信模件等部分组成。 一般在机柜的顶部装有风扇组件，其目的是带走机柜内部 电子部件所散发出来的热量；
机柜内部设若干层模件安装单元，上层安装处理器模件和 通信模件，中间安装I/O模件，最下边安装电源组件。
机柜内还设有各种总线，如电源总线，接地总线，数据总 线，地址总线，控制总线等等。 现场控制站的电源不仅要为柜内提供电源，还要为现场检 测器件提供外供电源，这两种电源必须互相隔离，不可共 地，以免干扰信号通过电源回路耦合到I/O通道中去。
第三代产品开发了高一 层次的信息管理系统。其共 同特点是:实现了开放式的系 统通信, 向上能与MAP和 Ethernet接口,或者通过网间 连接器与其它网络联系,构成 复合管理系统;向下支持现场 总线,它使得过程控制或车间 的智能变送器、执行器和本 地控制器之间实现可靠的实 时数据通信。过程控制组态 采用CAD方法,使其更直观方 便,实现自整定功能。
第十章
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节
集散控制系统
集散控制系统概述 集散控制系统的控制站 集散控制系统的操作站 集散控制系统的通信网络 DCS与FCS的集成技术
第一节 集散控制系统概述
集散控制系统（Distributed Control System简称DCS）也 叫分布控制系统。它是利用计算机技术对生产过程进行集中 监测、操作、管理和分散控制的一种新型控制技术。是由计 算机技术、信号处理技术、测量控制技术、通讯网络技术、 CRT技术、图形显示技术及人机接口技术相互渗透发展而产生 的。 它是相对于集中式控制系统而言的一种新型计算机控制 系统，是在集中式控制系统的基础上发展、演变而来的。在 系统功能方 面，集散控制系统（DCS） 和集中式控制系统的区别不 大，但在系统功能的实现方 法上却完全不同。
顺序控制功能：通过来自过程状态输入输出信号和反馈控制功能等状态 信号，按预先设定的顺序和条件，对控制的各阶段进行顺序控制。 信号报警功能：对过程参数设置上限值和下限值，若超过上限或下限则 分别进行越限报警；对非法的开关量状态进行报警；对出现的事故进行 报警。信号的报警是以声音、光或CRT屏幕显示颜色变化来表示。 打印报表功能：定时打印报表；随机打印过程参数；事故报表的自动记 录打印。
数据通信功能：完成分散过程控制级与集中操作监控级之间的信息交换
现场控制站机柜
现场控制单元的基本结构
XL现场控制单元硬件结构：面向总线的结构
RL总线通信（双重化） I/O卡槽 公共卡槽位
M A C 2
M A C 2
L C S
V M 2
P B 5
S T 5
P M 1
N P 5 4
N P 5 4
5
4 3
2
1
第四节 集散控制系统的通信网络
通信系统连接DCS的各操作站、工程师站、监控计算机、 控制站、数据采集站等部分，传递各工作站之间的数 据、指令及其他信息，使整个系统协调一致地工作， 从而实现数据和信息资源的共享。
DCS各级之间的信息传输主要依靠通信网络系统来支持。 与一般的局域网不同，DCS中采用的通信网络是用于生产过 程的控制和管理，具有以下特点： 1. 具有快速的实时响应能力，一般办公室自动化计算机局 部网络响应时间为2-6s，而它要求0.01-0.5s； 2. 具有高的可靠性，必须连续、准确运行，数据传送误码 率低于10-8－10-11，系统利用率在99.999%以上；
P S 3 5P S 3 5双重化源自PU与电源卡1. 控制软件包
用于分散过程控制级，为用户提供各种过程控制的功能， 包括：数据采集和处理、控制算法、常用运算公式和控制 输出等功能模块。 由于构成这一级的装置不同，而且即便是同一种装置但厂 家品牌、型号也可能不同，实际上支持这些硬件装置的软 件平台和编程语言都不相同。归纳起来有图形化编程（又 分功能块图、梯形图、顺序功能图），文本化语言（又分 指令表和结构化文本），面向问题的语言（又分填表式和 批处理两种）和通用的高级语言（又分VB、VC等）等多种。
当把相应的软件安装在控制装置中，用户可以通过组态方 式自由选用各种功能模块，以便构成控制系统。
控制组态
主要有两种功能不同的控制实现方法： 第一种为CFC，主要用来实现阀门控制、电机控制和测量点监控等功 能。组态以功能块为基础，每个功能块都有一个参数表，可根据实 际工艺要求选择不同的参数，功能块在CFC中的连接直接用鼠标器点 接。 另一种为SFC，主要实现顺序控制。首先画出顺控的顺序图。可选择 顺序、并行分支、交替分支和回路等局部结构。图中用大小两种方 块分别表示步骤 (Step) 和转移条件(Transition)。顺控的顺序图 一旦建立，只需把步骤中要执行的任务和转移条件中的条件写入， 顺控的组态任务即得到完成。 PCS7 中还可采用结构化编程语言 (SCL) 编写功能模块，把过程的 数学模型和优化控制策略编成功能块，供调用。