计算机控制系统

计算机控制系统

第1章绪论

1.什么是计算机控制系统？计算机控制系统由哪几部分组成？

答：计算机控制系统就是利用计算机（通常称为工业控制计算机，简称工业控制机）來实现生产过程自动控制的系统。

计算机控制系统的组成：计算机控制系统由计算机（工业控制机）和生产过程两大部分组成。

2.计算机控制系统的典型型式有哪些？

答：计算机控制系统的典型型式包括：操作指导控制系统：直接数字控制系统（DDC）:监督控制系统（SCC,也称设定值控制）；集散控制系统（DCS）:现场总线控制系统（FCS）和综合自动化系统。

3.实时、在线方式和离线方式的含义是什么？

答：所谓实时，是指信号的输入、计算和输出都要在一定的时间范围内完成，亦即计算机对输入信息，以足够快的速度进行控制，超出了这个时间，就失去了控制的时机，控制也就失去了意义。

在计算机控制系统中，生产过程和计算机直接连接，并受计算机控制的方式称为在线方式或联机方式：生产过程不和计算机相连，11不受计算机控制，而是靠人进行联系并做相应操作的方式称为离线方式或脱机方式。4.讨论计算机控制系统的发展趋势。答：网络化、扁平化、智能化、综合化。

第2章计算机控制系统的硬件设计技术

5.请分别画出一路有源I/V变换电路和一路无源I/V变换电路图，分别说明各元器件的作用。

6.什么是采样过程、量化、孔径时间？

答：按一定的时间间隔T,把时间上连续和幅值上也连续的模拟信号，转变成在时刻0、T、

2T、……、kT的一连串脉冲输出信号的过程称为釆样过程。

所谓量化，就是采用一组数码（如二进制码）來逼近离散模拟信号的幅值，将其转换为数字信号。

在模拟量输入通道中，A/D转换器将模拟信号转换成数字信号总需要一定的时间，完成一次

A/D转换所需要的时间称为孔径时间。

7.采样保持器的作用是什么？是否所有的模拟量输入通道中都需要采样保持器？为什么？答：为了提高模拟量输入信号的频率范围，以适应某些随时间变化较快的信号的要求，可釆用带有保持电路的采样器，即釆样保持器（为了防止在A/D转换之前信号就发生了变化，致使A/D转换的结果出错，因而采用采样保持器來使得信号维持一段时间）。

并不是所有的模拟量输入通道都需要釆样保持器的，因为采样保持器是为了防止在A/D转换之前信号就发生了变化，致使A/D转换的结果出错，所以只要A/D转换的时间比信号变化的时间短就不需要。

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8.一个8位A/D转换器，孔径时间为lOOus,如果要求转换误差在A/D转换器的转换精度（0.4%）内，求允许转换的正眩波模拟信号的最大频率是多少？

12.请分别画出D/A转换器的单极性和双极性电圧输出电路，并分别推导出输出电压与输入数字量之间的关系式。答：

14.基于RS-485串行总线的主从分布式测控系统的结构形式是怎样的？

答：基于RS-485总线可构成下图所示的主从分布式测控系统，其中可编程控制器

（PLC）、智能调节器、智能远程I/O模块的等装置大都具有RS-485总线，可作为测控系统的从站，实现控制功能；PC或IPC作为系主站，并配有RS-232/485转换器，实现对系统定的监控与管理。

巧.什么是串模干扰和共模干扰？如何抑制？

答：所谓串模干扰是指叠加在被测信号上的干扰噪声。

抑制方法：滤波器、双积分式A/D转换器、前置放大或者隔离屏蔽等、利用元器件的特性來抑制、选择带有屏蔽的双绞线或同轴电缆做信号线（具体见书64页）。所谓共模干扰是指模/数转换器两个输入端上公有的干扰电压。

抑制方法：变压器隔离、光电隔离、浮地屏蔽、采用仪表放大器提高共模抑制比。

16. MAX1232有哪些主耍功能？

答：主要功能有：电源监控、按钮复位输入、监控定时器（看门狗）。

17.计算机控制系统中一般有哪几种地线？请画出回流法接地和一点接地示意图。答：在计算机控制系统中，一般有以下几种地线：模拟地、数字地、安全地、系统地、交流地。

18•什么叫信号调理？画出小功率输入调理电路原理图，并说明工作原理。

答：为了将外部开关量信号输入到计算机，必须将现场输入的状态信号经转换、保护、滤波、隔离等措施转换成计算机能够接收的逻辑信号，这些功能称为信号调理。

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19•简要分析和说明RS-232C、RS-422A、RS-485三种标准串行通信接口的性能（不同）。答：RS-232C采用单端驱动单端接受电路，多线传输是有公共地线，方法简单，但是不能区分有驱动电路产生的有用信号和外部引入的干扰信号。

RS-422A采用驱动和差分接收方法，从根本上消除了地线。在实现两点之间的远程通信时，需要采用两对平衡差分电路形成全双工传输电路。

RS-485是RS-422A的变型，它与RS-422A —样都是釆用平衡差分电路，但RS-485为半双工工作方式，可用一对平衡差分信号线來连接。20.什么是平衡传输方式和不平衡传输方式？

答：平衡方式是用双绞线传输信号，信号在双绞线中口成回路不通过地线，接收器是用双端差动方式输入信号的。

不平衡方式是用单线传输信号，以地线作为信号的回路，接收器是用单线输入信号的。

3数字控制技术

2.什么是逐点比较法插法？直线和圆弧插补计算过程各有哪儿个步骤？

答：所谓逐点比较法插补，就是刀具或绘图笔每走一步都要和给定轨迹上的坐标值进行比较，看这点在给定轨迹的上方或下方，或是给定轨迹的里面或外面，从而决定下一步的进给方向。

直线插补计算过程的4个步骤：偏差判别、坐标进给、偏差计算、终点判断。

圆弧插补计算过程的5个步骤：偏差判别、坐标进给、偏差计算、坐标计算、终点判断。4.若加工第一象限直线0A,起点0 （0,0）,终点A （11,7） o要求：（1）按逐点比较法插补进行列表计算；（2）作出走步轨迹图，并标明进给方向和步数。

解：（1）坐标进给的总步数，，，，。插补计算过程如下表3-1所示：

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