计算机控制系统习题参考答案--第3章

思考题与习题

3-1工业控制计算机有什么主要特点?有哪几种主要类型?

工业控制计算机的主要特点

(1) 可靠性高

(2) 实时性好

(3) 环境适应能力强

(4) 输入和输出模板配套好

(5) 系统通信功能强

(6) 系统开放性和扩充性好

(7) 控制软件包功能强

(8) 后备措施齐全，具有冗余性

工业控制计算机的主要类型

(1) 通用型IPC

(2) 工业总线工控机

(3) DCS现场控制站

(4) 智能程控仪表和总线型测控仪表

(5) 嵌入式工控机

(6) PLC

(7) 单元式控制器。

3-2何谓总线？何谓总线标准？

总线是连接一个或多个部件的一组电缆的总称，通常包括地址总线、数据总线和控制总线。

总线标准是指芯片之间、插板之间及系统之间，通过总线进行连接和传输信息时，应遵守的一些协议与规范。总线标准包括硬件和软件两个方面，如总线工作时钟频率、总线信号线定义、总线系统结构、总线仲裁机构与配置机构、电气规范、机械规范和实施总线协议的驱动与管理程序。

3-12 RS-232C和RS-485是什么总线？试对两者进行对比。

RS-232C、RS-485为串行总线。

RS-232C接口为非平衡型，每个信号用一根导线，所有信号回路共用一根地线。信号速率限于20kbit/s内，电缆长度限于15m之内。其电性能用±12V标准脉冲，并采用负逻辑。

RS-485接口采用二线差分平衡传输，其一根导线上的电压是另一根导线上的电压值取反。还具有比RS-232C更长的距离、更快的速度以及更多的节点。RS-485更适用于多台计算机或带微控制器的设备之间的远距离数据通信。

RS-232C和RS-485之间的转换可采用相应的RS-232C/RS-485转换模块。

3-14 IPC工业控制机在结构上与普通PC机有何不同？

工业环境等应用现场的条件相对恶劣，最常见的问题是粉尘、辐射、电磁场干扰和高温等。在一些特殊的应用场合，例如地层下施工或坑道内，还要求有防潮、防震、抗冲击等能力。IPC工业控制机是控制系统的核心部件，应当能适应上述基本的环境要求。IPC结构包括下列各项：

①19in标准工业机箱（符合IEARS-310）：全钢结构，适合工业环境，具有防电磁干扰能力。

②ISA总线或PCI总线兼容的无源总线底板：有6槽、8槽、12槽、14槽、20槽几种。

③磁盘驱动器框架：能容纳1个软盘、1个硬盘、1个CD-ROM驱动器。

④双冷却风扇：分别安装在前面板及后面板电源单元中，由于前风扇为进风，后面风扇为排风，在设计上使得进风量大于排风量，从而保证了机箱内的正压力，防止灰尘侵入，防止腐蚀性气体进入。

⑤前风扇处安装有可拆卸式过滤罩：用于空气过滤。

⑥防尘和保证运行安全的带锁门：在前面板安装一个带锁门，门内装有磁盘驱动器、电源开关、复位开关和指示灯。平常工作时将门关闭，锁好，以防止灰尘侵入，对磁盘工作予以保护，同时也防止了他人的误动作影响主机的运行，保证了运行的安全。

⑦防振可调节夹钳：可调节上下高度，带有橡胶缓冲体，用于模板压紧，提高抗振能力。

⑧指示灯：1个LED指示电源上电（绿色），1个LED指示键锁状态（Keyboard-Lock），一个LED指示硬盘驱动器在工作（红色）。

⑨开关：电源开关（ON/OFF），复位开关（RESET），键锁开关（Keyboard-Lock)。

⑩喇叭：阻抗8Ω。

⑩供电电源：有200W、250W、300W等工业开关电源，输出+5V，30A；-5V，0.5A；+12V，12A；-12V，0.5A四种规格直流电压。它具有过功率和短路保护功能，当功率超过300～400W时，电源自动保护。输入电压为ACl70～240V，输入频率为47～63Hz。

3-15 DCS现场控制站结构上有何特点？通常有哪几个部分组成？

DCS现场控制站是DCS系统的核心部分，接受工程师站的初始下装数据，完成数据采集、工程单位变换、控制运算、控制输出，通过监控网络将数据和诊断结果传到系统数据库等功能。现场控制站内大部分采用分布式的结构。

DCS现场控制站由主控单元、智能I/O单元、总线与通讯接口、电源单元和专用机柜等部分组成。为确保控制系统的实时性、安全性和可靠性，现场控制站内部的很多部件都采用冗余配置。