数字量的输入输出系统分析
CEMS系统简介
CEMS系统简介本系统适应于以固体.液体为燃料或原料的火电厂锅炉,工业/民用锅炉以及工业窑炉,危险物焚烧炉及以气体为燃料或原料的固体污染源烟气 CEMS .整套系统包括:探头取样系统、样气预处理系统、校准系统、PLC控制系统，气体分析仪，DAS系统，GPRS远程通讯系统。
测量原理及单位量程:SO,NOx NRIR不分光红外法 (0-500/2500)ppm 2O 电化学法 (0-5/25)% 2颗粒物激光后散射法 (0-1000)mg/Nm3流量测量皮托管差压法 (0-40)m/s温度热电偶/热电阻 (0-300) ?压力测量扩散硅法 (-5-1)kpa公用工程要求: 电源 : 220AC 50HZ功率 :5KVA(单套,管线不超过50米)气源 : 压缩空气 .0.4-0.6MPa 洁净无油压缩空气耗气量 : 小于 20L/H引用标准:HJ/T 76-2007 固定污染源排放烟气连续检测系统技术要求及检测方法HJ/T 75-2007 固定污染源排放烟气连续检测系统验收技术规范HJ/T 212-2005 污染源在线自动监控系统数据传输标准GB/T16157-1996固定污染源排气中颗粒物测定与气态污染物采样方法HJ/147-1999 烟气采样器技术条件HJ/T48-1988 烟尘采样器技术条件SCS900系统组成:(1) 烟气SO,NOx分析系统 2(2) 颗粒物分析系统(3) 烟气流量分析系统,包括烟气压力和温度检测(4) O含量分析系统 2(5) 采集.处理和控制系统.注意:流量的测量要保持仪器的指示方向通气流的方向保持一致.倾斜烟道一定要注意!系统工艺图系统组成:CEMS成套系统由柜内和柜外两大部分组成。
分析柜安装在室内，柜外部分的电加热自动控温取样探头，安装在烟道上。
系统加热探头抽取样气，经探头内置过滤器过滤大量烟尘。
其加热温度不低于145?，以防止冷凝。
1. 预处理单元:包括压缩机除湿器、耐腐抽气泵、气溶胶过滤器、反吹单元等。
计算机控制系统4第三章 (2)
②量程 它是指所能转换的电压范围。如5V、10V等。
§第二章 输入输出接口与过程通道技术
A/D转换器
③转换精度 它是指转换后所得结果相对于实际值的准确
度。A/D转换器的转换精度取决于量化误差q、微分线性 度误差DNLE和积分线性度误差INLE 。 积分线性度误差INLE: 在满量程输入范围内，偏离理想转
A/D转换器
PUSH DS
STI MOV AX,DATA
MOV AX,250AH
INT 21H MOV DX,220H
MOV DS,AX
MOV DX,220H IN AL,DX;读数 MOV ADTEMP,AL
MOV AL,21H;发EOI 命令 OUT 20H,AL POP DS;恢复现场 POP DX POP AX IRET
A B C G2A VCC y0 y1 y2
G2B y3 G1 Y7 y4 y5
* 1 * * * 1 1 1 1 1 1 1 1 0 * * * * 1 1 1 1 1 1 1 1
1 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1
地
y6
设计时，根据具体接口芯片的要求，AO、 A1用作端口地址。
A/D转换器
例 ： AD574与ISA总线前62根信号线（即PC/XT总线）的接口
§第二章 输入输出接口与过程通道技术
A/D转换器
74LS138 16芯译码器
• A.B.C为选择端 G1、G2A、G2B为允许端 G2=G2A+G2B
G1 G2 C B A Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7
§第二章 输入输出接口与过程通道技术
A/D转换器
数字量输入输出实验
数字量输入输出实验一、实验目的了解P1口作为输入输出方式使用时，CPU 对P1口的操作方式。
二、实验环境1、软件环境要求Windows XP操作系统以及Keil C51 单片机集成开发环境。
2、硬件环境要求电脑一台，TD-51单片机系统，开关及LED显示单元，单次脉冲单元。
三、实验内容编写实验程序，将P1口的低4位定义为输出，高4位定义为输入，数字量从P1口的高4位输入，从P1口的低4位输出控制发光二极管的亮灭。
提高部分：LED灯控制要求：通过KK1实现LED灯工作方式即时控制，完成LED灯左循环、右循环、间隔闪烁功能。
四、实验分析P1口是8位准双向口，每一位均可独立定义为输入输出，输入位置1。
通过A的左/右移位及赋值55H、0AAH，再将A值送入P1，可实现LED灯左循环、右循环、间隔闪烁功能。
五、实验步骤（一）基础实验程序及实验程序流程图如下。
实验程序：ORG 0000HLJMP MAINORG 0100HMAIN:MOV P1,#0F0H ；将开关状态送入P1高位MOV A,P1 ；送入ASWAP A ；高低位互换MOV P1,A ；将开关状态送入P1低位JMP MAIN ；循环SJMP $END程序流程图：图1 LED开关控制显示功能图图2 实验接线图实验步骤：1. 按图2所示，连接实验电路图，图中“圆圈”表示需要通过排线连接；2. 编写实验程序，编译链接无误后进入调试状态；3. 运行实验程序，观察实验现象，验证程序正确性；4. 按复位按键，结束程序运行，退出调试状态；5. 自行设计实验，验证单片机其它IO 口的使用。
（二）提高实验程序及实验程序流程图如下。
实验程序：实验程序流程图：ORG 0000HLJMP MAINORG 0100HMAIN:KT: ；检查KK1SETB P3.3JNB P3.3,KTCLR P3.3LL1: ；左循环MOV A,#01HX1:MOV P1,ACALL DELAYRL ASETB P3.3JNB P3.3,X1CLR P3.3LL2: ；右循环MOV A,#80HX2:MOV P1,ACALL DELAYRR ASETB P3.3JNB P3.3,X2CLR P3.3LL3: ；间隔闪烁MOV A,#55HMOV P1,ACALL DELAYMOV A,#0AAHMOV P1,ACALL DELAYSETB P3.3JNB P3.3,LL3CLR P3.3JMP KTDELAY: ；延时子程序MOV R2,#00H图3 实验流程图MOV R3,#00HABC:DJNZ R2,ABCDJNZ R3,ABCRETSJMP $END实验步骤：（1）按图4连接实验电路；（2）编写实验程序，编译、链接无误后启动调试；（3）运行实验程序，每按一次KK1+，观察实验现象；（4）验证程序功能，实验结束按复位按键退出调试。
计算机控制技术课后习题答案
1。
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。
1.2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。
1。
5计算机控制系统的特点是什么?微机控制系统与常规的自动控制系统相比,具有如下特点：a.控制规律灵活多样,改动方便b.控制精度高，抑制扰动能力强，能实现最优控制c。
能够实现数据统计和工况显示，控制效率高d。
控制与管理一体化，进一步提高自动化程度1.6计算机控制系统的发展趋势是什么？大规模及超大规模集成电路的发展，提高了计算机的可靠性和性能价格比,从而使计算机控制系统的应用也越来越广泛。
为更好地适应生产力的发展，扩大生产规模，以满足对计算机控制系统提出的越来越高的要求，目前计算机控制系统的发展趋势有以下几个方面。
a。
普及应用可编程序控制器b。
采用集散控制系统c.研究和发展智能控制系统2.4数字量过程通道由哪些部分组成？各部分的作用是什么？数字量过程通道包括数字量输入通道和数字量输出通道.数字量输入通道主要由输入缓冲器、输入调理电路、输入地址译码电路、并行接口电路和定时计数电路等组成.数字量输出通道主要由输出锁存器、输出驱动电路、输出口地址译码电路等组成。
数显计数器原理
数显计数器原理
数显计数器原理指的是一种能够将电信号转化为数字显示的计数器。
它通过接收输入信号，并根据信号的波形进行计数，并将结果以数字的形式显示在数码管上。
下面将介绍数显计数器的原理。
数显计数器的核心部件是一个计数芯片，通常采用二进制计数方式。
计数芯片内部包含一系列的触发器，用于存储计数器的当前状态。
每当接收到一个输入信号时，触发器会根据输入信号的变化进行计数，从而更新计数器的状态，并将新的计数值输出给数码管。
数码管由一些发光二极管（LED）组成，每个LED代表一个
数字。
为了显示多位数字，数码管通常采用多个LED组成共
阳或共阴的结构，通过适当的信号控制，使得所需数字的
LED点亮，从而显示相应数字。
在使用数显计数器时，需要将待测信号输入到计数器的输入端，计数器会根据信号的波形进行计数，并将结果显示在数码管上。
一般来说，计数器可以实现不同的计数模式，比如正向计数、反向计数、加法计数和减法计数等。
通过调节计数器的计数模式和初始值，可以实现各种不同需求的计数功能。
总结一下，数显计数器的原理包括计数芯片的二进制计数、触发器的状态更新、数码管的数字显示等几个关键步骤。
通过这些步骤的协同工作，数显计数器可以实现对输入信号的计数并将结果以数字形式显示出来。
第五讲微机保护的数据采集系统
usc
2、对采样保持电路的要求 a）截获时间（Tc）尽量短，以便采用很短采样脉冲。 b）保持时间长，在保持期间输出电压变化小。 c）模拟开关的动作延时、闭合电阻和开断时的漏电流要小。 采样保持电路的典型芯片
usr
usc
usr
uHale Waihona Puke cS/H3、模拟低通滤波器
电力系统故障初期，电流、电压中可能含有相当高的频率分 量（如2 kHZ以上）。而目前大多数微机保护原理都是反映 50HZ工频分量的。因此，在采样保持前用一个模拟低通滤波器 把高频分量过滤掉，防止高频分量混叠到工频来。 最简单的模拟低通滤波器是RC低通滤波器。 其中 R = 4.3kΩ
当采样时间 Ts 很小时，且输入模拟信号中没有高频分量时， u也不变。则有： 可以认为在采样时间内输入模拟电压 sr (t )
D = KV ⋅ usr (t) ⋅ ∫
t
′ dτ = KV ⋅ usr (t) ⋅Ts = KV ⋅ usr (t)
所以最终输出的数字量D也正比于输入的模拟信号 usr (t)。
微机保护的硬件构成
数据采集系统（ 二、 数据采集系统（模拟量输入系统）
（一）电压形成回路
微机保护要从被保护电力线路的电流互感器、电压互感器取 得电流、电压信息，必须把这些电流互感器、电压互感器的 二次电流、电压（5A或1A、100V）进一步变换降低为±5V或 ±10V范围内的电压信号，供微机保护的模数转换芯片使用。
第五讲 微机保护数据采集系统
微机继电保护举例
微机保护 的结构
CPU板 板
一、 概述
微机保护的硬件构成由三部分组成
1、模拟量输入系统（数据采集系统）：电压形成、模拟 滤波、采样保持(S/H)、多路转换(MPX)以及模数转换(A/D)， 完成将模拟输入量准确地转换为所需的数字量 2、CPU主系统：微处理器(MPU)、只读存储器(ROM)或闪存 内存单元(FLASH)、随机存取存储器(RAM)、定时器、并行以 及串行接口等。MPU执行编制好的程序，以完成各种继电保 护测量、逻辑和控制功能 3、开关量（数字量）输入/输出系统：并行接口(PIA或 PIO)、光电隔离器件及有触点的中间继电器等组成，完成保 护的出口跳闸、信号、外部接点输入及人机对话等功能
计算机控制-输入输出
D/A . 机
电路
D/A
通道n
（a）多D/A结构
主 机
接 口 电 路
D/A
多 路
采样 保持器
开
…… .
关
.
采样
通道1 通道n
保持器
（b）共享D/A结构
图2.2 模拟量输出通道的两种基本结构形式
2.1.3 开关量（数字量）输入通道的基本结构
开关量输入通道又称为数字量输入通道，该通道的任务是 把被控对象的开关状态信号（或数字信号）送给计算机、或把 双值逻辑的开关量变换为计算机能够接收的数字量送给计算机， 简称DI通道。它的结构形式如图2.3所示。
⑵ 12位D/A转换器与系统总线的接口
12位D/A转换器与系统总线的接口电路如图2.19所示，该电路 采用12位D/A转换芯片DAC1210、输出放大器、地址译码器等组成。 端口地址译码器译出、、 三个口地址，设为200H、201H、202H，这 三个口地址用来控制DAC1210工作方式和进行12位的D/A转换。
PC D0
总线 A5 A9 A8 A7 A6
AEN A4 A3 A2 A1 A0
IOW
74LS138
G1 Y0 Y1
GA Y2 Y3
GB Y4 C Y5 B Y6 A Y7
DI7 DI6 DI5 DI4 DI3 DI2 DI1 DI0
+5V ILE
CS
DQ
8位 输入 寄存器
DQ
8位 DAC 寄存器
Rfb
共享D/A结构的模拟量输出通道中的D/A转换器只起数字信号到 模拟信号的转换作用，信号保持功能靠采样保持器完成。这是一种 模拟保持方式，微机对通路i（i=1，2，...，n）的控制信号被D/A 转换器转换为模拟形式后，由采样保持器将其记忆下来，并保持到 下一次控制信号的到来。多D/A形式输出速度快、工作可靠、精度 高，是工业控制领域普遍采用的形式。
电力系统微机保护问答
1、电力系统对继电保护装置的基本要求对继电保护装置的基本要求是选择性、速动性、灵敏性和可靠性。
一．选择性继电保护的选择性，可采用下面二种方法获得：（1）对带阶段特性与反时限特性的保护装置，用上下级断路器之间动作时限和灵敏性相互配合来得到选择性，即由故障点至电源方向逐渐降低灵敏性与提高时限级差。
具体要求是：时限级差应有0.5秒以上；上级断路器保护整定值应比串联的下级断路器保护整定值至少大1.1~1.15倍（即配合系数K ph）.(2) 继电保护装置无选择性动作而以自动重合闸或备用电源自动投入的方法来补救。
二．速动性短路时快速切除故障，可以缩小故障范围，减少短路电流引起的破坏程度、减少对用电单位的影响、提高电力系统的稳定。
因此在可能条件下，继电保护装置力求快速动作。
上述性能称为继电保护装置的速动性。
故障切除时间等于继电保护装置动作时间与断路器跳闸时间之和。
目前油断路器的跳闸时间约0.15~0.1秒，空气断路器的跳闸时间约0.05~0.06秒。
一般快速保护装置的动作时间约0.08~0.12秒，现在高压电网中快速保护装置的最小动作时间约0.02~0.03秒。
所以切除故障的最小时间可达0.07~0.09秒。
对不同电压等级和不同结构的网络，切除故障的最小时间有不同要求。
一般对220～330KV的网络为0.04~0.1秒；对110KV的网络为0.1~0.7秒；对配电网络为0.5~1.0秒。
因此，目前生产的继电保护装置，一般都可满足网络对快速切除故障的要求。
但速动性与选择性在一定情况下是有矛盾的，根据选择性相互配合的要求，在某些情况下，不能用速动保护装置。
对于仅动作于信号的保护装置，如过负荷保护，不要求速动性。
三．灵敏性继电保护装置的灵敏性以灵敏系数K lm来衡量。
1、对于反应故障时参数量增加的保护装置;灵敏系数＝保护区末端金属性短路时故障参量的最小计算值/ 保护装置动作参数的整定值2．对于反应故障时参数量降低的保护装置：灵敏系数＝保护装置动作参数的整定值/保护区末端金属性短路时故障参量的最大计算值例如，低电压保护的灵敏系数为：K lm=U dzj/U Dmax式中U dzj――保护装置动作电压的二次值；U Dmax――保护区末端短路时，在保护安装处母线上的最大残余电压二次值。
电力系统继电保护课后习题解答
第一章继电保护概述1-1 答：继电保护装置的任务是自动、迅速、有选择性的切除故障元件，使其免受破坏，保证其他无故障元件恢复正常运行；监视电力系统各元件，反映其不正常工作状态，并根据运行维护条件规范设备承受能力而动作，发出告警信号，或减负荷、或延时跳闸；继电保护装置与其他自动装置配合，缩短停电时间，尽快恢复供电，提高电力系统运行的可靠性。
1-2 答：即选择性、速动性、灵敏性和可靠性。
1-3 答：继电保护的基本原理是根据电力系统故障时电气量通常发生较大变化，偏离正常运行范围，利用故障电气量变化的特征可以构成各种原理的继电保护。
例如，根据短路故障时电流增大．可构成过流保护和电流速断保护；根据短路故障时电压降低可构成低电压保护和电流速断保护等。
除反映各种工频电气量保护原理外，还有反映非工频电气量的保护，如超高压输电线的行波保护和反映非电气量的电力变压器的瓦斯保护、过热保护等。
1-4 答：主保护是指能满足系统稳定和安全要求，以最快速度有选择地切除被保护设备和线路故障的保护。
后备保护是指当主保护或断路器拒动时，起后备作用的保护。
后备保护又分为近后备和远后备两种：（1）近后备保护是当主保护拒动时，由本线路或设备的另一套保护来切除故障以实现的后备保护;（2）远后备保护是当主保护或断路器拒动时，由前一级线路或设备的保护来切除故障以实现的后备保护.辅助保护是为弥补主保护和后备保护性能的不足，或当主保护及后备保护退出运行时而增设的简单保护。
1-6答：(1)当线路CD中k3点发生短路故障时，保护P6应动作，6QF跳闸，如保护P6和P5不动作或6QF, 5QF拒动，按选择性要求，保护P2和P4应动作，2QF和4QF应跳闸。
(2）如线路AB中k1点发生短路故障，保护P1和P2应动作，1QF和2QF应跳闸，如保护P2不动作或2QF拒动，则保护P4应动作，4QF跳闸。
第二章继电保护的基础知识2-1答：（1）严禁将电流互感器二次侧开路；（2）短路电流互感器二次绕组，必须使用短路片或短路线,短路应妥善可靠，严禁用导线缠绕；（3）严禁在电流互感器与短路端子之间的回路和导线上进行任何工作；（4）工作必须认真、谨慎，不得将回路永久接地点断开；（5）工作时，必须有专人监护，使用绝缘工具，并站在绝缘垫上。
计算机控制系统
图2-1 输入输出过程通道组成结构图பைடு நூலகம்
表2-1 生产过程输入输出信息来源与用途
信息种类
模拟量输入 数字量输入 脉冲计数器 模拟量输出 数字量输出
输入信息来源或输出信息的用途
温度、压力、物位、转速、成分等 接点的通断状态、电平高低状态、数字装置的输出数码等 流量积算、电功率计算、转速及脉冲形式的输入信号等 控制执行装置、显示、记录等 对执行器进行控制、报警显示等
图2.12是采用晶闸管输出型光电隔离器驱动 双向晶闸管的电路图，图中与晶闸管并联的RC 网络用于吸收带感性负载时产生的与电流不同步 的过压，晶闸管门极电阻则用于提高抗干扰能力， 以防误触发。
图2.12 光电隔离的双向晶闸管输出
功率场效应管输出（了解）
功率场效应管(MOSFET)是压控电子开关，只要在其 栅极G和源极S之间加上足够的控制电压，漏极D和源极S 之间即可导通。MOSFET的栅极控制电流为微安级，而 导通后漏极D和源极S之间允许通过较大的电流，如 IRF640导通时，D、S间允许通过的最大电流可达18A。
为便于后续的描述和分析，下面定义几种类型信号，并在图2. IN+ 的电压低于 IN- 的电压时，则S断开，外接电容保持S断开时刻的电压，并经A3 组成的跟随器输出至输出端。 21是LF398典型应用电路。 W117、W217、W317是正输出三端电压可调式集成稳压器，使用方便，内部具有过热、过流等保护措施，比W7800系列稳压器有更
根据输入级的不同，用于开关量隔离的光电隔离器件可分为 三极管型、晶闸管型等几种，但其工作原理都是采用光作为传输 信号的媒介，实现电气隔离。
使用光电隔离器件的注意事项
输入侧导通电流
要使光电隔离器件导通，必须在其输入侧提供足 够大的导通电流，以使发光二极管发光。不同的光电 隔离器件的导通电流也不同，典型的导通电流 IF=10mA。
第五讲(1)数字量输入输出-基本输入输出
CPU系统
/IOR
A1 A0 0 1
/AEN
/Y0 /Y1 /Y2 /Y3 /Y4 /G2B /Y5 /G2A /Y6 G1 /Y7 A B C
A0 1 /CS 40H 41H 42H 43H
A1 A0 /CS 端口1 00 端口2 01 端口3 10 端口4 11 8253
第五章 数字量输入输出
本章内容 简单I/O接口 并行输入输出接口 中断控制系统 计数定时接口 串行输入输出接口 直接存储器存取DMA 系统总线及接口
简单I/O接口
什么是I/O接口（电路）？ I/O接口是位于系统与外设间、用来协助完成数据 传送和控制任务的逻辑电路 PC机系统板的可编程接口芯片、I/O总线槽的电 路板（适配器）都是接口电路
例:一个输出设备的简单接口电路
IO总线 D7 数据线 输出 例:LED指示灯 ~ 锁存器 设备 D0 288H A15 地址线 地址 OUT指令时序 ~ T1 T2 T3 Tw T4 译码 A0 0 与 0 CLK 0 IOW 非
A15~A0 D7~D0
0000 0010 1000 1000
执行： MOV AL, 81H MOV DX, 288H OUT DX, AL
端口的基本特性： 是构成I/O接口的基本单元 有自己的端口地址（端口号） 可供外部设备或CPU读/写 有宽度 端口内容是外部设备的信息反映
I/O接口的基本功能
信号形式变换 电平转换和放大 锁存及缓冲 I/O定向 并－串转换
I/O端口按功能分为三种类型
AB
C P U
地址 译码 数据 缓冲 控制 电路
MOV DX, 288H IN AL, DX
电力系统继电保护模拟试题(一)及答案
模拟试题(一）一、填空题1继电保护装置一般由 、 、 三部分组成。
2继电保护的可靠性包括 和 ,是对继电保护性能的最根本要求。
3低电压继电器的启动电压 返回电压，返回系数 1。
4在中性点非直接接地电网中,发生单相接地短路时， 处零序电压最高; 处零序电压为0；零序电流的分布主要取决于 。
5自耦变压器高、中压两侧的零序电流保护应分别接于 上。
6功率方向继电器的内角30α=︒,其动作范围 argJJU I ≤≤ 。
7单侧电源线路上发生短路故障时，过渡电阻的存在使方向阻抗继电器的测量阻抗 ，保护范围 。
8检查平行双回线路有电流的自动重合闸，当另一回线有电流时，表示 ，可以进行重合闸.9变压器瓦斯保护反应油箱内部所产生的气体或油流而动作，其中 动作于信号， 动作于跳开变压器各电源侧的断路器。
10低电压起动过电流保护和复合电压起动过电流保护中，引入低电压起动和复合电压起动元件是为了提高过电流保护的 ，此时过电流保护的定值不需要考虑 。
11电流比相式母线保护的基本原理是根据母线在内部故障和外部故障时各连接元件 实现的。
12断路器失灵保护属于 后备保护。
13微机保护的硬件一般包括 、 、 三部分。
14微机保护中半周积分算法的依据是 . 15微机保护装置的功能特性主要是由 决定的。
二、简答题1继电保护的基本任务是什么？2当纵联差动保护应用于线路、变压器、母线时各有什么特殊问题？这些问题可用什么方法加以解决？3什么是纵联电流相位保护的闭锁角?那些因素决定闭锁角的大小？ 4什么是重合闸后加速保护？主要适用于什么场合？5变压器纵差动保护中消除励磁涌流影响的措施有哪些？它们分别利用了励磁涌流的那些特点?6发电机从失磁开始到进入稳态异步运行，一般可分为那三个阶段?各个阶段都有那些特征？7微机保护中启动元件的作用有哪些? 三、分析计算题1某方向阻抗继电器8set Z =Ω，80sen ϕ=︒，当继电器的测量阻抗为650∠︒Ω时，该继电器是否动作？2设1200s f Hz =,设计一加法滤波器,要求滤掉1、3、5等奇次谐波,写出其差分方程表达式.3在图1所示网络中装设了反应相间短路的距离保护。
1-第1章控制工程的基本概念
机械工程控制基础
§1.1 控制系统的工作原理及其组成
1、恒温箱的人工控制
[必须解决以下四个问题]
1 2
控制目的是什么? 受控对象是什么?
3
输出信号(受控量)是什么? 输出信号如何检测?
分析（系统分析）： 在给定系统的条件下，将物理系统抽象成数学模型， 然后用已经成熟的数学方法和先进的计算工具来定性或定 量地对系统进行动、静态的性能分析。
综合（系统设计）： 在已知被控对象和合定性能指标的前提下，寻求控制 规律，建立一个能使被控对象满足性能要求的系统。 典型控制信号： 正弦信号 阶跃信号 脉冲信号 等速和等加速信号
机械工程控制基础
扰动 温度t 电压 u 减 v 调 u 恒温箱 (被控量) u n 1 u a 控制 给定 功率 速 压 (控制 信号 电机 放大器 器 器 对象) u2 热电偶 恒温箱自动控制系统职能框图
机械工程控制基础
反馈（Feedback）定义：
通常，把输出量取出，送回到输入端，并与输入量相比较产生偏 差信号的过程，称为反馈。若反馈的信号是与输入信号相减，使产生的 偏差越来越小，则称为负反馈；反之，则称为正反馈。
机械工程控制基础
控制工程基础
机电与自动化学院 肖书浩
机械工程控制基础
课程基本内容
【课程名称】控制工程基础/ Foundation of Control Engineering。 【学 时】32学时，28理论学时，2实验学时，2上机学时。
【课程类别】专业基础课 —— 工程中的数学。 【先修课程】《理论力学》、《机械原理》、《液压传动》、《模拟电子 技术》、《高等数学》等。 【服务对象】机电专业。 【课程特点】理论性较强，概念术语多，需要用到微分方程、复变函数、 拉氏变换等数学工具，所以本课程主要强调理论联系实际， 应从物理本质、数学描述等多方面阐明物理概念，以基本概 念为核心、基本原理、基本方法为主线进行教学。在教学体 系上以系统分析为重点，按分析方法展开，从时域分析方法 转入频域分析；从连续系统再到离散系统。讲授本课程时， 要求学生自学MATLAB语言，并能用该语言解答习题。
计算机控制系统的特点
第一章绪论计算机控制系统的特点、组成、分类和发展趋势。
(1)计算机控制的一般概念及其发展(2)计算机控制系统的特点、组成和分类(3)计算机控系统的发展趋势课程重点：计算机控制系统的特点、组成和分类课程难点：计算机控制系统的信号变换特点解决办法：从计算机控制系统的基本结构入手，分析计算机控制系统是一个模拟-离散混和系统，引出计算机控制系统的信号转换过程，掌握计算机控制系统的特点。
第二章数字控制理论基础计算机控系统的数学基础、离散系统数字控制理论和性能指标分析。
(1)信号变换理论(2)离散系统数字描述(3)脉冲传递函数(4)线性离散系统稳定性、稳态性能和暂态性能分析课程重点：线性离散系统的稳定性、稳态性能和暂态性能分析课程难点：线性离散系统的零极点对系统性能的影响解决办法：熟练掌握线性离散系统的分析方法，借助MATLAB仿真工具，充分利用图解分析方法，直观方便。
第三章开环数字程序控制直线和圆弧逐点比较法插补原理，计算机控制步进电机的实现方法。
(1)运动轨迹插补的基本原理(2)直线逐点比较法插补原理(3)圆弧逐点比较法插补原理(4)步进电机控制原理(5)计算机与步进电机接口实现方法课程重点：逐点比较法插补原理（直线与圆弧）、步进电机控制课程难点：四个象限圆弧逐点比较法插补运算解决办法：以第一象限为主，掌握圆弧插补运算。
在此基础上考虑四个象限的符号变化以及顺弧和逆弧进给的走步区别。
第四章计算机控制系统的常规控制技术数字PID控制原理、控制器的设计、控制参数的整定及其PID控制新技术。
(1)数字PID控制标准型算法(2)数字PID控制改进型算法(3)控制参数的工程整定方法(4)PID控制算法的发展最少拍控制原理、控制器的设计及其系统的改进。
(1) 最少拍控制的基本原理的结构设计(2) 闭环脉冲传递函数)(z(3) 最少拍有纹波控制器的设计(4) 最少拍无纹波控制器的设计(5) 最少拍系统的改进措施Smith控制器工作原理和设计，Dalin控制器的设计及振铃的消除。
微型计算机控制系统课件第3章 输入输出接口及输入输出通道
除缓冲器和锁存器外，还有一类既有缓冲功能又有锁存功 能的器件，Intel公司8255A可编程并行I/O扩展接口芯片就是 这样的器件。8255A与工业控制计算机（ISA）总线的连接如 图3-5所示。8255A有三个可编程的8位输入输出端口A、B和 C，内部有一个控制寄存器。通过向控制寄存器写入控制字定 义A、B、C端口的数据传输方向（输入或输出）。图中 ATF16V8作译码器用。
数字量输入接ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ原理图
数字量输出接口原理图
输入输出接口设计
输入接口是输入通道与工业控制机总线之间的桥梁，输出接口是输出通道与工业控制机总线之间 的桥梁。下图是由缓冲器和译码器组成的数字量输入接口示例，以及锁存器和译码器组成的数字量输 出接口示例。
数字量输入接口示例
数字量输出接口示例
输入输出接口设计
S1=/A9+/A8+A7+A6+A5+A4+A3+A2 Y0=AEN+S2
输入输出接口与输入输出通道 数据信息的输入输出控制方式 数字量/模拟量输入输出通道的基本组成
基于板卡的输入输出接口与通道的设计
基于计算机通讯接口的输入输出接口与通道的 设计
微机继电保护硬件系统的构成与原理-2022年学习资料
#它由一个电子模拟开关K,电容C以及两个阻抗变换-器组成。开关K受逻辑输入端电平控制。在高电平时-K闭合， 时，电路处于采样状态，C迅速充电或放-电到电容上电压等于该采样时刻的电压值U。K的-闭合时间应满足使C有足 的充电或放电时间即采样-时间。为了缩短采样时间，这里采用阻抗变换器1，-它在输入端呈现高阻抗，输出端呈现低 抗，使C上-电压能迅速跟踪等于Ui值。K打开时，电容C上保持-住K打开瞬间的电压，电路处于保持状态。同样为 -提高保持能力，电路中亦采用了另一个阻抗变换器2，-它对C呈现高阻抗。采样保持的过程如图5所示。
采样定理：-如果被采样信号中的最高频率分量为fmax,则-采样率应大于fmax的二倍，否则信号失真-d-即 s>2fmax
xt-fs-fo-并微机保护所反应的电力-系统参数是经过采样离-b-散化之后的数字量。那-f=1.56-么 连续时间信号经采-样离散化成为离散时间-信号后是否会丢失一些-f=2f6-信息，也就是说这离散-信号能否真 地反映被-采样的连续信号呢？为-a-此可分析图6所示的采样-图6采样频率选择示意图-频率选择的示意图。-a 采样信号；b采样频率fs=foc-采样频率fs=1.5fo:-d采样频率fs=2fo
第一章-微机继电保护硬件原理-13供电1班第四组
§1.1微机保护装置硬件系统构成-其-微机保护装置硬件系统包含以下五个部分：-1数据采集单元即模拟量输入系 。包括电压形成、模拟滤波、采样保-持、多路转换以及模数转换等功能块，完成将模拟输入量准确地转换为所需-的数 量的功能。-#2数据处理单元即微机主系统。包括微处理器、只读存储器、随机存取-存储器以及定时器等，微处理器 行存放在只读存储器中的程序，对由数据-采集系统输入至随机存取存储器中的数据进行分析处理，以完成各种继电保的功能。-3数字量输入/输出接口即开关量输入输出系统。由若干并行接口、光电-隔离器及中间继电器等组成，以完 各种保护的出口跳闸、信号警报、外部-接点输入及人机对话等功能。-4通信接口。包括通信接口电路及接口以实现多 通信或联网。-5电源。供给微处理器、数字电路、AD转换芯片及继电器所需的电源-保护装置的硬件示意图如下所示
plc输入输出原理
plc输入输出原理
PLC的输入输出原理是指PLC控制系统中，它通过输入模块
来获取外部信号，并通过输出模块来控制外部设备。
PLC的输入模块通常由输入接口电路和输入保护电路组成。
输入接口电路将外部信号转换成PLC能够识别和处理的电信号，通常使用继电器、光耦隔离器等组件来实现。
输入保护电路则用于保护PLC免受外部干扰和过载等因素的影响。
PLC的输出模块通常包括输出接口电路和功率放大电路。
输
出接口电路将PLC处理后的信号转换成能够驱动外部设备的
电信号，通常使用继电器、晶体管等组件来实现。
功率放大电路则用于提供足够的电流和电压以驱动外部设备，从而实现对其进行控制。
PLC的输入输出原理可以简单描述为：通过输入模块获取外
部信号，将其转换成PLC可识别的电信号，然后经过PLC内
部的逻辑处理，再将处理后的信号通过输出模块转换成能够驱动外部设备的电信号，从而实现对外部设备的控制。
通过PLC的输入输出原理，可以实现对各种外部设备的控制，如电机控制、灯光控制、传感器信号采集等。
同时，PLC的
输入输出模块还具有较高的抗干扰能力和可靠性，能够适应各种复杂的工业环境和工作条件。
微机保护知识
微机保护微机保护是指将微型机、微控制器等器件作为核心部件构成的继电保护。
一、微机保护的特点及构成1．微机保护的特点(1)维护调试方便。
在微机保护应用之前，布线逻辑的保护装置，调试工作量很大，尤其是一些复杂保护，调试一套保护常常需要一周，甚至更长时间。
因为布线逻辑保护的所有功能，都是由相应的元件和连线实现的，为了确认保护装置的完好，需要通过模拟试验校核所有功能。
而微机保护的各种复杂功能是由软件(程序)实现的，如果经检查，程序与设计时完全一样，就相当于布线逻辑的保护装置的各种功能已被检查完毕。
(2)可靠性高。
微型机、微控制器等在程序指挥下，具有极强的综合分析和综合判断能力。
所以，微机保护可以实现常规保护很难办到的自动纠错，实现自动识别和排除干扰，防止由于干扰造成的误动作。
同时，微机保护的自诊断功能，能够自动检测出本身硬件的异常，配合多重化有效防止拒动，因此可靠性很高。
目前，国内设计与制造的微机保护，均按照国际标准的电磁兼容试验考核，进一步保证了装置的可靠性。
(3)易于获得附加功能。
采用微机保护，如果配置一台打印机，或者其他显示设备，或通过网络连接到后台计算机监控系统，可以在电力系统发生故障后提供多种信息。
例如，保护动作时间和各部分的动作顺序记录、故障类型和相别及故障前后的电压和电流波形记录等，对于线路保护，还可以提供故障点的位置(测距功能)。
这将有助于运行部门对事故的分析和处理。
(4)灵活性大。
由于微机保护的特性和功能主要由软件决定，而不同原理的保护可以采用通用硬件。
因此，只要改变软件就可以改变保护的特性和功能，从而可以灵活地适应电力系统运行方式的变化和其他要求。
(5)保护性能得到很好改善。
由于微型机、微控制器的应用，很多原有型式的继电保护中存在的技术问题，可以找到新的解决办法。
例如，变压器差动保护如何鉴别励磁涌流与内部故障等问题，都已提出了许多新的原理和解决办法。
可以说，只要找出正常与故障的区别特征，微机保护基本上都能予以实现。
单片机模拟输入输出与电压转换方法分析
单片机模拟输入输出与电压转换方法分析单片机（Microcontroller Unit, MCU）是一种集成了处理器、存储器和外设功能的微型计算机系统。
它广泛应用于控制系统中，实现各种输入输出（I/O）功能。
在实际应用中，常常需要通过模拟输入输出（Analog Input/Output, AI/AO）实现与外界的交互。
本文将深入探讨单片机模拟输入输出和电压转换的方法。
一、单片机模拟输入输出简介1. 模拟输入（Analog Input, AI）模拟输入是指将连续的模拟量转换成数字信号输入到单片机中。
在很多实际控制系统中，我们经常需要采集或接收来自传感器或模拟信号源的模拟量，并将其通过适当的方法转换成单片机可以处理的数字信号。
常见的模拟输入信号包括温度、光强、电压等。
2. 模拟输出（Analog Output, AO）模拟输出是指通过单片机将数字信号转换成连续的模拟量输出到外部设备中。
在实际应用中，我们通常需要给驱动器、显示器、电机等外设提供合适且连续变化的电压或电流信号。
因此，将数字信号转换成模拟量输出具有重要意义。
二、单片机模拟输入方法1. 脉冲宽度调制（Pulse Width Modulation, PWM）脉冲宽度调制是一种常用的模拟输入技术。
在PWM技术中，单片机通过改变输出脉冲的占空比来控制输出电平。
通过控制脉冲的高电平时间和低电平时间比例，可以模拟出不同的电压或电流值。
PWM技术广泛应用于电机控制、音频处理等领域。
2. 模数转换器（Analog-to-Digital Converter, ADC）ADC是将模拟量信号转换为数字量信号的装置。
单片机通常内置了ADC模块，可以通过相应的程序配置和读取ADC的数值。
通过适当选择ADC的参考电压和转换分辨率，可以实现较高精度的模拟输入。
例如，应用于温度测量的NTC电阻可以通过ADC转换为相应的数字数值。
三、单片机模拟输出方法1. 数字模拟转换器（Digital-to-Analog Converter, DAC）DAC是将数字量信号转换为模拟量信号的装置。
《计算机控制技术》复习资料
《计算机控制技术》复习资料1一、填空题1、在计算机控制系统几种典型的应用中系统是开环的控制结构，系统是计算机用于工业过程控制最普遍的一种方式，系统能自动的改变给定值，使生产过程达到最优。
2、STD总线是一种规模最小，面向工业控制，设计周密的位系统总线，VME总线是1981年推出的第一代位工业开放标准总线。
3、D/A转换器的转换原理可以归纳为“按权展开，然后相加”，因此D/A转换器内部必须要有一个，以实现按权值分别进行D/A转换。
4、数控系统由输入装置、输出装置、和 4部分组成，其一般步骤是曲线分割、、。
5、PID控制中积分饱和会引起输出超调使系统不稳定，通常改进的方法有法、法和有限偏差法。
6、根据步进电机的结构分析可知，错齿是促使步进电机旋转的根本原因，改变步进电机的可以改变其运行方式；改变，可以控制步进电机的正、反转。
7、达林算法的目标是设计合适的数字控制器D(z)，使整个计算机控制系统等效的闭环传递函数期望为一个和相串联，并期望闭环系统的纯滞后时间等于被控对象的纯滞后时间。
8、在连续系统中，表示输入信号和输出信号关系的数学模型用和来描述；在离散系统中，则用、和离散状态空间表达式来描述。
二、简答题1、过程输入输出通道与主机交换的信息类型有哪些？2、画出数字量输入/输出通道的结构。
3、什么是共模干扰？抑制共模干扰的措施有哪些？4、振铃现象是怎样产生的？它有什么危害？应怎样克服？5、简述冗余技术及其分类。
答案一、填空题1、操作指导控制系统、直接数字控制系统、监督控制系统；2、8、32；3、解码网络；4、控制器、插补器、插补计算、折线逼近；5、遇限削弱积分法、积分分离法；6、各相的通电方式或脉冲分配、通电顺序；7、纯滞后环节、一阶惯性环节（顺序可互换）；8、微分方程、传递函数、差分方程、脉冲传递函数。
二、简答题1、答：1）数据信息：反映生产现场的参数及状态的信息，包括数字量和模拟量。
2）状态信息：又叫应答信息、握手信息，反映过程通道的状态，如准备就绪信号等。
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数字量输入电路的组成
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并行接口连接外设示意图
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定时扫查子程序框图
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数字量和模拟量的区别
数模转换器是将数字信号转换为模拟信号的系统，
一般用低通滤波即可以实现
数字信号先进行解码，即把数字码转换成与之对应
的电平，形成阶梯状信号，然后进行低通滤波
模数转换器是将模拟信号转换成数字信号的系统，
是一个滤波、采样保持和编码的过程。
能说明数字量取样时隔离措施的作用
提高数字量输入可靠性
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变位触发中断 程序框图
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端口A
有 3 种工作方式( 方式 0、方式 1、方式 2)
对外 8 根引脚 PA7 ~ PA0
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端口B
有 2 种工作方式：方式 0、方式 1 对外 8 根引脚 PB7 ~ PB0
CONTENTS
1 2 3 4
5
能列举变电站里0即1的二元状态量 能描述数字量和模拟量的区别 能说明数字量取样时隔离措施的作用 能描述数字量取样电路，输入电路的工作过程 能描述数字量输出，接口电路的工作过程
Diagram
在数据采集系统中，除模拟信号外，还有大量的以二进制
能列举变电 站里0即1 的二元状态 量
数字变化为特点的信号，如
断路器，隔离开关的状态 某些数值的限内或越限
断路器的触点
人机联系的功能键的状态
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键盘
磁盘
扫描仪
数字量
绘图仪
打印机
显示器
模拟量
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现场参数的连续
变化的量值，如 压力和速率等， 需要利用传感器
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例如，用于工业控制
系统，多数情况下的 输入信息就是现场连 续变化的物理量，如
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这样的电压和电
流仍然是连续变 化的模拟量，而 CPU无法直接接
把非电量转换为
电量。
温度，湿度，位移。
压力和流量等，这些 物理量一般通过传感 器先变成电压或电流， 再进行放大
受或处理模拟量，
要经过模数 （A/D)转换器， 变成数字量，才 能送入计算机
反之，工业现场需要模拟量信号，则计算机输出时数字量也要经过数模 （D/A)转换，变成模拟量，才可对现场设备进行控制
1.硬件方面 强弱电隔离、合理选择元件参数、抗电磁干
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扰措施 2.软件方面 多次读取、软件防抖、消噪
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ADD YOUR TITLE
•数字量取样电路
•当遥信信源连通（短路）时，输出YX为高电平；当遥信信源悬空或带有直流正电
源时， YX为低电平。其中+U的大小要根据电力设备的辅助点与远动装置之间距离 的远近来决定，距离远时+U可能要大一点，一般+U取+12V 或+24V
Diagram
端口C 对外引脚PC0 ~ PC7