计算机控制系统知识点总结

计算机控制系统填空20、选择10、判断5、程序10、简答55CH1绪论知识点提要（1）基本的负反馈闭环控制结构（2）领域：信息技术，生物与农业技术，新材料，先进制造与自动化技术，能源技术，资源与环境技术（3）工作方式：在线方式与离线方式（4）展望：1）集成化：CIMS2）智能化3）全球化4）虚拟化：虚拟现实（VR）、虚拟产品开发(VPD)、虚拟制造(VM)、虚拟企业（VE）5）标准化6）绿色化：面向环境（5）总线结构：内部总线、外部总线内：控制总线CB、数据总线DB、地址总线AB、电流总线PB外：RS-232C串行通信总线、IEEE-488并行通信总线重点知识：（1）计算机控制系统的含义?1）用计算机工程帮助设计人员对控制系统进行分析、设计、仿真以及建模等工作。

简称为计算机辅助设计控制系统或控制系统CAD。

（离线应用）2）利用计算机代替常规的模拟控制器，而使它成为控制系统的一个组成部分。

简称为计算机控制系统。

（在线应用）（2）计算机控制系统的典型结构?主要优点是什么？优点：1）能实现更为复杂的控制规律，如非线性控制、逻辑控制、自适应控制、自学习控制及智能控制。

2）输入输出信号都是数字量，只需A/D、D/A。

（3）计算机控制系统的硬件组成?（4）按控制系统的功能及结构特点分类为哪几种，每种的特点及适用场合?1）计算机巡回检测和操作指导系统优：结构简单、控制灵活而且安全。

缺：需由人工操作，速度受到限制，不能同时控制多个对象。

适用：进行数据检测处理及试验新的数学模型和调试新的控制程序等。

2）直接数字控制系统适用：计算机取代模拟调节器，可通过程序改变实现复杂控制规律。

3）监督控制系统优：它可考虑许多常规调节器不能考虑的因素，如环境温度和湿度对生产过程的影响；可以进行过程操作的在线优化；可以实现先进复杂的控制规律；可以进行故障诊断与预报，可靠性好；适用：应用于较为复杂的工业过程及设备的控制中。

5）集散控制系统DCS优：分散控制，集中操作，分级管理，分而自治和综合协调，将危险分散；积木式结构，构成灵活，易于扩展，系统可靠性高；采用CRT，操作、监视方便；采用数据通信技术，处理量大；与集中控制方式相比，电缆和敷缆成本较低，便于施工。

适用：连续模拟量控制场合，如石油化工。

6）现场总线控制系统7）计算机集成制造系统（5）什么是总线，IEEE-488总线的三种工作方式是什么?总线：一组信号线的集合，定义了各引线的信号、电气、机械特性，使计算机内部各组成部分之间以及不同的计算机之间建立起信号联系，进行信息传送和通信。

“讲者”方式：向数据总线发送设备数据。

（每一时刻，1个讲者发送消息）“听者”方式：从总线上接收数据。

（同时刻，若干听者接收消息）“控者”方式：是数据传输过程的组织者和控制者。

（同时刻，只有1个控者）CH2过程通道技术知识点提要（1）DAC 技术指标1）分辨率n REF V 2=∆2）建立时间3）绝对精度4）相对精度5）线性误差（2）ADC 的结构保持采样电路的功能：输入的模拟电压是在时间和电压幅度上都作连续变化的物理量，而这个电压经过保持采样电路变成了在时间上断续，在电压幅度上可以是任意值的离散模拟电压信号，这个信号再提供给量化编码电路。

量化编码电路的功能：把保持采样电路输出的电压信号，转换成相应数字信号。

（3）ADC 的主要性能指标（1）分解度。

（2）相对精度。

（3）转换速度。

（4）常见A/D 转换器：1、并行比较型ADC2、逐次比较型ADC3、双积分型ADC4、电压频率变换器VFC（5）开关量输入/出通道组成：1）CPU 接口逻辑2）输入缓冲器和输出锁存器3）I ／O 电气接口（6）开关量输入信号的调理:1）信号转换电路2）滤波电路3）保护电路4）消除触点抖动5）光电隔离技术（7）开关量输出驱动电路:1）大/中/小功率晶体管2）可控硅3）达林顿阵列驱动器4）固态继电器重点知识（1）过程通道的主要作用。

开关量输入输出为什么也需要接口通道？模拟量输入通道，把模拟信号转换成数字信号送给计算机。

模拟量输出通道，把计算机输出的数字量的信号转换成模拟电压或电流信号，以控制调节相应的执行机构。

开关量输入输出接口通道将生产过程中的数字信号传送给计算机，将计算机输出的数字信号转换成能对生产过程进行控制的数字驱动信号。

（2）分辨率的计算。

nREF V 2=∆（3）模拟量输出通道DAC0832芯片的应用与编程。

（包括定时器的时间常数计算）例：时钟频率是12MHz，要求把程序存储器中2000H～20FFH以5毫秒的时间间隔传送给DAC0832ORG0000HJMP MAIN；跳转到主程序的主体部分ORG000BHJMP T0；跳转到T0中断服务程序的主体部分ORG0030HMAIN:MOV IE,#82H；允许T0中断MOV TMOD,#01H；允许T0为计数方式，方式1MOV TH0,#0ECH；设置时间常数，每5毫秒中断一次MOV TL0,#78HMOV R2,#0H；R2用于存放数据传送的次数MOV R0,#0FEH；R2、R0用于存放DAC0832的端口地址MOV R2,#0FEHMOV DPTR,#2000H；DPTR用于存放数据段的首地址SETB TR0；启动JMP S；等待中断T0：MOV TH0,#0ECH；重新设置时间常数，每5毫秒中断一次MOV TL0,#78HMOV A,@A+DPTR；从程序存储器中取出数据MOVX@R0,A；数据送给DAC0832CJNE R2,#0,T01；如果进行了256次传送，停止T0的工作CLR TR0T01：RET1（4）模拟量输入通道由哪两部分组成，每部分的作用？A/D转换的有哪四种类型？保持采样电路、量化编码电路保持采样电路：输入的模拟电压是在时间和电压幅度上都作连续变化的物理量，而这个电压经过保持采样电路变成了在时间上断续，在电压幅度上可以是任意值的离散模拟电压信号，这个信号再提供给量化编码电路。

量化编码电路：把保持采样电路输出的电压信号，转换成相应的数字信号。

类型：1）并行比较型ADC2）逐次比较型ADC3）双积分型ADC 4）电压频率变换器VFC（5）ADC0809的应用与编程。

1）查询方式：MOV R0,#30H;内部RAM30H单元开始存放转换后数据MOV R2,#8;8次MOV DPTR,#7FF8H;指向通道0（P2.7=0)K0:MOVX@DPTR,A;启动A/D转换JB P3.2,$;查询P3.2状态。

MOVX A,@DPTR;读转换后数据MOV@R0,A;送内存单元INC DPTR;指向下一通道INC R0;下一内存单元DJNZ R2,K0;8个通道全采样完了吗？2）中断方式：ORG0000HSJMP MAINORG0003HLJMP INT0MAIN:MOV IE,#81H;允许INT0中断SETB IT0;设置INT0为负跳变触发MOV R0,#30H;MOV R2,#8;MOV DPTR,#7FF8H;MOVX@DPTR,A;SJMP$;等待中断INT0:MOVX A,@DPTR;MOV@R0,A;INC DPTR;INC R0;DJNZ R2,K0;R2未减到0则转K0CLR EARETIK0:MOVX@DPTR,A;再次启动A/DRETI（6）开关量输入/输出通道由哪三部分组成，作用是什么？1）CPU接口逻辑由数据总线缓冲器／驱动器、输入／输出口地址译码器、读写等控制信号组成。

2）输入缓冲器和输出锁存器输入缓冲器对外部输入的信号起缓冲、加强以及选通的作用；输出锁存器锁存CPU送来的输出数据，供外部设备使用。

3）I／O电气接口滤波、电平转换、隔离和功率放大CH3抗干扰技术知识点提要（1）构成干扰三要素：干扰源、传输途径、干扰对象（2）干扰类型：1）静电干扰2）电磁干扰3）漏电耦合干扰4）共阻抗感应干扰（按耦合形式分）1）串模干扰信号2）共模干扰信号（按干扰与信号关系分）1）外部干扰信号2）内部干扰信号（按干扰源类型分）1）随机干扰信号2）周期干扰信号（按干扰信号性质分）（3）抑制干扰措施：滤波、接地、屏蔽（电场耦、电磁高频电磁场、磁场低频磁场）、隔离（实质是切断共地耦合通道，变压器隔离、继电器隔离、光电隔离）、设置干扰吸收网络、合理布线（4）串模干扰：源自电源、长线传输中的分布电感、分布电容、传感器固有噪声抗干扰措施：1）合理选用信号线2）在信号电路中加装滤波器3）选择合适的A／D转换器4）采用调制解调技术5）用光电耦合器隔离干扰6）配备高质量的稳压电源（5）共模干扰抑制：1）抑制共模干扰本身2）抑制共模干扰向串模干扰的转变3）抑制已经转换成串模的干扰电源干扰类型：1）电源线中的高频干扰2）感性负载产生的瞬变干扰3）晶闸管通断时产生的干扰4）电网电压的短时下降干扰5）拉闸过程形成的高频干扰电源抗干扰方法：1）交流电源滤波器2）电源变压器的屏蔽与隔离3）整流后抑制干扰（直流稳压电源配置与抗干扰、整流后多级滤波）（6）微机用不间断电源UPS：将交流市电变为直流电的整流／充电装置；把直流电再转变为交流电的逆变器。

重点知识（1）如何提高计算机控制系统的可靠性?系统的可靠性分为硬件可靠性和软件可靠性两个方面。

硬件可靠性方面通过提高元器件的质量、采用冗余设计、进行预防性维护、增设抗干扰装置等措施，提高硬件的可靠性；软件可靠性方面采用系统信息管理的软件，用软件进行系统调度；编制诊断程序，及时发现故障并排除。

（2）干扰的主要类型有哪些?这些干扰如何对控制系统产生作用?干扰类型：1）静电干扰2）电磁干扰3）漏电耦合干扰4）共阻抗感应干扰（按耦合形式分）1）串模干扰信号2）共模干扰信号（按干扰与信号关系分）1）外部干扰信号2）内部干扰信号（按干扰源类型分）1）随机干扰信号2）周期干扰信号（按干扰信号性质分）（3）电源干扰的主要类型有哪些?电源干扰耦合系统的主要途径有哪些?电源干扰类型：1）电源线中的高频干扰2）感性负载产生的瞬变干扰3）晶闸管通断时产生的干扰4）电网电压的短时下降干扰5）拉闸过程形成的高频干扰（4）抑制电源干扰的主要方法有哪些?1）交流电源滤波器2）电源变压器的屏蔽与隔离3）整流后抑制干扰（直流稳压电源配置与抗干扰、整流后多级滤波）CH4串口通信知识点提要（1）通信方式：并行通信—数据各位同时传送串行通信—数据各位依次传送串行外通信（相对于并行内）优点：线路结构简单、抗干扰能力强、传送距离远缺点：传送速度慢串行通信分类：异步串行、同步串行异步：发送方在数据位传送前，先发送一位低电平的启始位，然后再把数据位依次发送，每位持续T时间，然后发送奇偶校验位，然后发送1—2位高电平的终止位。

在没有数据传送的空闲期间，线路上是高电平，当接收方检测到持续0．5T以上的低电平则知道检测到启始位，开始采样数据。