計控複習題

2023-01-22 11:48:02 字數 4752 閱讀 6046

第一、二、三、四章

1.微型計算機控制系統的硬體由哪幾部分組成?各部分作用?

由四部分組成

(1)主機:這是微型計算機控制系統的核心,通過介面它可以向系統的各個部分發出各種命令,同時對被控物件的被控引數進行實時檢測及處理。主機的主要功能是控制整個生產過程,按控制規律進行各種控制運算(如調節規律運算、最優化計算等)和操作,根據運算結果作出控制決策;對生產過程進行監督,使之處於最優工作狀態;對事故進行**和報警;編制生產技術報告,列印製表等等。

(2)輸入輸出通道:這是微機和生產物件之間進行資訊交換的橋梁和紐帶。過程輸入通道把生產物件的被控引數轉換成微機可以接收的數字**。

過程輸出通道把微機輸出的控制命令和資料,轉換成可以對生產物件進行控制的訊號。過程輸入輸出通道包括模擬量輸入輸出通道和數字量輸入輸出通道。

(3)外部裝置:這是實現微機和外界進行資訊交換的裝置,簡稱外設,包括人機聯絡裝置(操作台)、輸入輸出裝置(磁碟驅動器、鍵盤、印表機、顯示終端等)和外存貯器(磁碟)。其中作台應具備顯示功能,即根據操作人員的要求,能立即顯示所要求的內容;還應有按鈕,完成系統的啟、停等功能;操作台還要保證即使操作錯誤也不會造成惡劣後果,即應有保護功能.

(4)檢測與執行機構:a.測量變送單元:在微機控制系統中,為了收集和測量各種引數,採用了各種檢測元件及變送器,其主要功能是將被檢測引數的非電量轉換成電量.b.

執行機構:要控制生產過程,必須有執行機構,它是微機控制系統中的重要部件,其功能是根據微機輸出的控制訊號,改變輸出的角位移或直線位移,並通過調節機構改變被調介質的流量或能量,使生產過程符合預定的要求。

2、微型計算機控制系統的軟體有什麼作用?說出各部分軟體的作用。

軟體是指能夠完成各種功能的電腦程式的總和。整個計算機系統的動作,都是在軟體的指揮下協調進行的,因此說軟體是微機系統的中樞神經。就功能來分,軟體可分為系統軟體、應用軟體及資料庫。

(1)系統軟體:它是由計算機設計者提供的專門用來使用和管理計算機的程式。對使用者來說,系統軟體只是作為開發應用軟體的工具,是不需要自己設計的。

系統軟體包括:a.作業系統:即為管理程式、磁碟作業系統程式、監控程式等;

b.診斷系統:指的是調節程式及故障診斷程式;

c.開發系統:包括各種程式語言、語言處理程式(編譯程式)、服務程式(裝配程式和編輯程式)、模擬主系統(系統模擬、**、移植軟體)、資料管理系統等;

d.資訊處理:指文字翻譯、企業管理等。

(2)應用軟體:它是面向使用者本身的程式,即指由使用者根據要解決的實際問題而編寫的各種程式。

應用軟體包括:

a.過程監視程式:指巡迴檢測程式、資料處理程式、上下限檢查及報警程式、操作面板服務程式、數字濾波及標度變換程式、判斷程式、過程分析程式等;

b.過程控制計算程式:指的是控制演算法程式、事故處理程式和資訊管理程式,其中資訊管理程式包括資訊生成排程、檔案管理及輸出、列印、顯示程式等;

c.公共服務程式:包括基本運算程式、函式運算程式、數碼轉換程式、格式編碼程式。

(3)資料庫:資料庫及資料庫管理系統主要用於資料管理、存檔和檢索,相應軟體設計指如何建立資料庫以及如何查詢、顯示、呼叫和修改資料等。

3、常用工業控制機有幾種?各有什麼用途?

4、操作指導、ddc和scc系統工作原理如何?它們之間有何區別和聯絡?

(1)操作指導控制系統:在操作指導控制系統中,計算機的輸出不直接作用於生產物件,屬於開環控制結構。計算機根據數學模型、控制演算法對檢測到的生產過程引數進行處理,計算出各控制量應有的較合適或最優的數值,供操作員參考,這時計算機就起到了操作指導的作用

(2)直接數字控制系統(ddc系統):ddc(direct digital control)系統就是通過檢測元件對乙個或多個被控引數進行巡迴檢測,經輸入通道送給微機,微機將檢測結果與設定值進行比較,再進行控制運算,然後通過輸出通道控制執行機構,使系統的被控引數達到預定的要求。ddc系統是閉環系統,是微機在工業生產過程中最普遍的一種應用形式。

(3)計算機監督控制系統(scc系統):scc(supervisory computer control)系統比ddc系統更接近生產變化的實際情況,因為在ddc系統中計算機只是代替模擬調節器進行控制,系統不能執行在最佳狀態,而scc系統不僅可以進行給定值控制,並且還可以進行順序控制、最優控制以及自適應控制等。

scc是操作指導控制系統和ddc系統的綜合與發展。

5、說明嵌入式系統與一般微型計算機擴充套件系統的區別。

嵌入式系統有別於一般的計算機處理系統,它不具備像硬碟那樣大容量的儲存介質,而大多數使用eprom、eeprom或快閃儲存器作為儲存介質;嵌入式系統的軟體部分包括作業系統軟體和應用程式。嵌入式系統功耗低、可靠性高、功能強大、價效比高、實時性強、支援多工、占用空間小、效率高;面向特定應用,可根據需要靈活定製。

6、plc控制系統有什麼特點?

可靠性高、程式設計容易、組態靈活、輸入/輸出功能模組齊全、安裝方便、執行速度快。

7、微型計算機控制系統與模擬控制系統相比有什麼特點?

8、什麼叫現場匯流排系統?它有什麼特點?

現場匯流排控制系統fcs是分布控制系統dcs更新換代產品,且已經成為工業生產過程自動化領域中的乙個新的熱點。

特點:數位化的資訊傳輸、分散的系統結構、方便的互操作性、開放的網際網路絡、多種傳輸媒介和拓撲結構。

9、未來控制系統發展趨勢是什麼?

大力推廣應用成熟的先進技術:普及應用可程式設計控制邏輯器(plc),廣泛使用智慧型化調節器,採用新型的dcs和fcs,fpga將成為微型計算機控制技術的新寵

大力研究和發展智慧型控制系統:分級遞階智慧型控制系統,模糊控制系統,專家控制系統,學習控制系統

嵌入式系統的應用將更加深入

10、為什麼說嵌入式微控制器是智慧型化儀器和中、小型控制系統中應用最多的一種微型計算機?

11、什麼叫嵌入式系統?與一般的工業控制系統有什麼區別?

嵌入式系統一般指非pc系統,有計算機功能但又不稱之為計算機的裝置或器材。嵌入式系統集系統的應用軟體與硬體於一體,類似於pc中bios的工作方式,具有軟體**少、高度自動化和響應速度快等特點,特別適合要求實時和多工的體系。它是可獨立工作的「器件」

12、什麼是物聯網?為什麼說「物聯網給微型計算機控制技術」帶來新的、更大的應用空間?

物聯網=網際網路+感測器。

13、物聯網終端由幾部分組成?各部分的作用是什麼?

物聯網終端主要由外圍介面模組、核心處理模組、網路通訊模組及電源管理模組組成。

14、fpga是什麼意思?它有什麼特點?在微機控制系統和智慧型化儀器中有著怎樣的影響?

現場可程式設計門陣列(fpga)

特點:採用fpga設計asic電路,使用者不需要投片生產,就能得到適用的晶元;fpga可做其他全定製或半定製asic電路的中試樣片;fpga內部有豐富的觸發器和i/o引腳;fpga是asic電路中設計週期最短、開發費用最低、風險最小的器件之一;fpga

15、 取樣有幾種方法,說明它們之間的區別。

16、 取樣週期越小越好嗎?為什麼?

答:不是。若取樣間隔太小(取樣頻率太高),則對定長的時間記錄來說其數字系列就很長,計算工作量迅速增大,可能產生較大的誤差。

17、 簡述多路開關的原理?

18、多路開光如何擴充套件?試用兩個cd4097擴充套件成乙個雙16路輸出和雙2路輸出系統,說明其工作原理。

19、試用cd4051設計乙個32路模擬多路開關,畫出電路圖並說明其工作原理。

20取樣-保持器有什麼作用?說明保持電容大小對資料採集系統的影響。

答:為了提高模擬量輸入訊號的頻率範圍,以適應某些隨時間變化較快的訊號的要求,可採用帶有保持電路的取樣器,即取樣保持器。

保持電容對資料採集系統取樣保持的精度有很大影響。保持電容值小,則取樣狀態時充電時間常數小,即保持電容充電快,輸出對輸入訊號的跟隨特性好,但在保持狀態時放電時間常數也小,即保持電容放電快,故保持效能差;反之,保持電容值大,保持效能好,但跟隨特性差。

21在資料取樣系統中,是不是所有的輸入通道都需要加取樣-保持器,為什麼?

答:並不是所有的模擬量輸入通道都需要取樣保持器的,因為取樣保持器是為了防止在a/d轉換之前訊號就發生了變化,致使a/d轉換的結果出錯,所以只要a/d轉換的時間比訊號變化的時間短就不需要。

22取樣頻率的高低對數字控制系統有什麼影響?舉出工業控制例項加以說明?

23 a/d和d/a轉換器在微型計算機控制系統中有什麼作用?

答:答:a/d的作用主要是把感測器檢測到的模擬電訊號轉換為數字電訊號,方便用於微控制器中進行處理。

d/a的作用,在微控制器處理完畢的數字量,有時需要轉換為模擬訊號輸出,d/a的作用正是用於把數碼訊號轉換為模擬訊號。

24、a/d轉換器轉換原理有幾種?他們各有什麼特點和用途?

答:逐次逼近型,解析度高,誤差較低,轉換速度快,應用十分廣泛;雙積分型:效能比較穩定,轉換精度高,抗干擾能力強,電路較簡單,工作速度低,多用於對轉換精度要求較高,對轉換速度要不高的場合,如數字電壓表等檢測儀器中,用的十分普遍。

併聯比較型:轉換速度快,精度高,但使用的比較器和觸發器多,適用於速度高,精度要求不高的場合。

25 說明逐次逼近型a/d轉換器的轉換原理。

答:開始轉換以後,時鐘訊號首先將暫存器的最高有效位置為1,使輸出數字為100…0,這個數碼被d/a轉換器轉換成相應的模擬電壓u0,送到比較器中並與比較電壓u1比較,若u0>u1,將高位的1清除;若u026 為什麼高於8位的d/a轉換器與8為微型計算機的介面必須採用雙緩衝方式?這種雙緩衝工作與dac0832的雙緩衝工作在介面上有什麼不同?

答:在要求解析度較高的場合,採用的 d/a轉換器常常大於 8位。而常用的微機多採用8位資料線。

此時若採用單緩衝的工作方式,將高位和低位分為兩個位址的資料鎖存器,則在向它送資料時,由於高位和低位送資料的時間差,將引起輸出電壓產生"毛刺"。為保證d/a轉換器的高位資料與低位資料同時送入,通常採用雙緩衝的工作方式,將高位與低位的資料分別送入各自的輸入暫存器,然後再將它們同時送輸入dac暫存器中,使輸出發生變化。

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