计算机控制技术

重点习题和思考题

第1章计算机控制习题概述

1、计算机控制系统中实时性、离线方式、在线方式的含义？

答：生产过程和计算机直接连接，并受计算机控制的方式为在线方式；

生产过程不和计算机连接，且不受计算机控制、而是靠人进行联系并作相应操作的方式为离线方式。

实时：信号的输入、计算、输出都要在一定的时间范围内完成。

2、计算机控制系统由哪几部分组成？

答：硬件组成：主机、IO接口、通用外部设备、检测元件和执行机构、操作台。软件组成：系统软件和应用软件。

3、计算机控制技术的主要发展趋势是什么？

答：（1）综合自动化，包括CIMS和CIPS；（2）网络化；（3）智能化；（4）虚拟化；（5）绿色低碳化。

第2章工业控制计算机

1、什么是总线、内部总线、外部总线

答：总线是一种接口信号的标准和协议，提供通用的电平信号来实现各种电路信号的传递。

内部总线指微机内部各功能模块间进行通信的总线。

外部总线指用于计算机与计算机之间或计算机与其他智能外设之间的通信线路2、哈佛结构和冯诺伊曼结构的区别

答：冯诺伊曼结构，程序指令存储器和数据存储器合并在一起的存储结构；哈佛结构程序指令存储和数据存储分开的存储结构。

3、工控机和普通PC的区别

答：机箱加固、防尘；工业电源，有时双电源；无源母板；一体化主板

第3章 IO接口和过程通道

1、什么是接口、接口技术和过程通道？

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答：接口是计算机和外部设备交换信息的桥梁，包括输入和输出接口；接口技术是研究计算机和外部设备之间如何交换信息的技术；过程通道指在计算机和生产过程之间设置的信息传送和交换的连接通道。

2、模拟输入通道中信号调理的作用，为什么需要量程变换，为什么需要I/U变换？

答：现场过来的信号经过放大、量程自动转换、电流/电压转换、滤波、线性化、隔离等措施转换成计算机能接收的逻辑信号。多参数信号采集时，各路信号

电流信号经过长距离传输到计算机接口电路，经过I/U变换成电压信号才能进行A/D转换进入计算机被处理。

3、利用8255A、AD57

4、LF398、CD4051和51单片机接口，设计出8路模拟量采集系统，画出接口电路原理图，并编写相应的程序。

Org 1000H

MOV DPTR #2000H(数据首地址)

MOV R7 #08H(8个通道)

MOV R0 #7EH（C口地址）

MOV R2 #C0H（通道0开始地址）

MAIN：

MOV A R2

MOVX @R0 A (启动A/D)

MOV R1 #7CH （A口）

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LOOP1:

MOVX A @R1

ANL A #80H （检测STS）

JNZ LOOP1

MOV A #10H

ORL A R2

MOVX @R0 A

MOVX A @R1

ANL A #0FH

MOVX @DPTR A

INC DPTR

INC R1

MOVX A @R1

MOVX @DPTR A

INC R2

DJNZ R7 MAIN

RET

4、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？

（1）为了保证A/D转换的精度，需要应用采样保持器；（2）同时采样几个模拟量，以便进行数据处理和测量；（3）减少D/A转换器的输出毛刺，从而消除输出电压的峰值及缩短稳定输出值的建立时间；（4）把一个D/A转换器的输出分配到几个输出点，以保证输出的稳定性。

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当被测信号变化缓慢时，若A/D转换器转换时间足够短，可以不加采样保持器。

5、分别画出DA转换器的单极性和双极性电压输出电路，分别推导输出电压和输入数字量之间的关系式。

6、什么是串模干扰和共模干扰？如何抑制？

串模干扰指叠加在被测信号上的干扰噪声。方法：（1）采用硬件滤波器抑制串模干扰是一种常用的方法。（2）对于电磁感应产生的串模干扰，应对被测信号尽可能早的进行信号放大，以提高电路中的信号噪声比；或者尽可能早的完成A/D转换再进行长线传输；或者采用隔离和屏蔽等措施。（3）从选择元器件入手，利用逻辑器件的特性来抑制串模干扰。（4）利用数字滤波技术对进入计算机的串模干扰进行数据处理，可以有效滤去难以抑制的串模干扰。

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共模干扰是指模/数转换器两个输入端上公有的干扰电压。方法：（1）利用双端输入的放大器作前置放大器；（2）利用变压器或光电耦合器把各种模拟负载和数字信号隔离，即“模拟地”与“数字地”断开，被测信号通过变压器或光电耦合器获得通路，而共模干扰不能形成回路而得到抑制；（3）采用双层屏蔽—浮地输入方式。

7、数字信号通道一般采取哪些抗干扰措施？

答：数字信号负逻辑传输；提高数字信号的电压等级；通过光电耦合隔离；提高输入端的门限电压。

8、推导下面仪用放大器电路的放大倍数，并简述该电路的特点，注意要写出推导过程。

解：

则：

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该电路最大优点是输入阻抗高，共模抑制作用强，增益调节方便，并由于结构对称，失调电压和温度漂移小，在传感器微弱信号放大系统中得到广泛应用。

第四章顺序控制和数字控制技术

1、什么是顺序控制？顺序控制系统有何特点？

指以预先规定好的时间或条件为依据，按预先规定好的动作次序，对控制过程各阶段顺序地进行自动化。

1）顺序控制系统的输入、输出信号以开关量信号为主

2）逻辑关系复杂

3）控制程序客观

4）可靠性要求高