计算机监控技术第1章 计算机控制系统概述

第1章计算机控制系统概述

习题与思考题

1-1 测控系统微机化的重要意义是什么？

1-2 对计算机控制系统有哪些基本要求？

1-3 闭环控制与开环控制有什么不同？

1-4 计算机控制系统中的在线方式与离线方式的含义是什么？

1-5 按应用领域和设备形式，计算机控制系统可分为哪几种？

1-6计算机控制系统有哪几种输入与输出信号？各有什么特点和应用场合？

1-7 针对不同行业、不同被控对象，可以选择哪些计算机控制装置（主机）？

1-8 以定位减速和工件加工为例，说明计算机控制系统的工作原理。

1-9 什么是实时计算机系统？在计算机控制系统中实时性体现在哪几个方面？

1-10 什么是智能控制？有哪几种形式的智能控制系统？

1-11 计算机控制系统各环节软、硬件的发展趋势是什么？

参考答案

1-1 测控系统微机化的重要意义是什么？

答：传统的测控系统主要由“测控电路”组成，所具备的功能较少，也比较弱。随着计算机技术的迅速发展，使得传统的测控系统发生了根本性变革，即采用微型计算机作为测控系统的主体和核心，替代传统测控系统的常规电子线路，从而成为新一代的微机化测控系统。由于微型计算机的速度快、精度高、存储容量大、功能强及可编程等特点，将微型计算机引入测控系统中，不仅可以解决传统测控系统不能解决的问题，而且还能简化电路、增加或增强功能、提高测控精度和可靠性，显著增强测控系统的自动化、智能化程度，而且可以缩短系统研制周期、降低成本、易于升级换代等。因此，现代测控系统设计，特别是高精度、高性能、多功能的测控系统，目前已很少有不采用计算机技术的了。在当今，完全可以这样说，没有微处理器的仪器就不能称为仪器，没有微型计算机的测控系统就更不能称其为现代工业测控系统。

计算机技术的引入，为测控系统带来以下一些新特点和新功能：

1）自动清零功能。在每次采样前对传感器的输出值自动清零，从而大大降低因测控系统漂移变化造成的误差。

2）量程自动切换功能。可根据测量值和控制值的大小改变测量范围和控制范围，在保证测量和控制范围的同时提高分辨率。

3）多点快速测控。可对多种不同参数进行快速测量和控制。

4）数字滤波功能。利用计算机软件对测量数据进行处理，可抑制各种干扰和脉冲信号。

5）自动修正误差。许多传感器和控制器的特性是非线性的，且受环境参数变化的影响比较严重，从

而给仪器带来误差。采用计算机技术，可以依靠软件进行在线或离线修正。

6）数据处理功能。利用计算机技术可以实现传统仪器无法实现的各种复杂的处理和运算功能，比如统计分析、检索排序、函数变换、差值近似和频谱分析等。

7）复杂控制规律。利用计算机技术不仅可以实现经典的PID控制，还可以实现各种复杂的控制规律，例如，自适应控制、模糊控制等；同时也能够实现控制方案和控制规律的在线修改，使整个系统具有很大的灵活性与适应性。

8）多媒体功能。利用计算机的多媒体技术，可以使仪器具有声光、语音、图像、动画等功能，增强测控系统的个性或特色。

9）通信或网络功能。利用计算机的数据通信功能，可以大大增强测控系统的外部接口功能和数据传输功能。采用网络功能的测控系统则将拓展一系列新颖的功能。

10）自我诊断功能。采用计算机技术后，可对控制系统进行监测，一旦发现故障则立即进行报警，并可显示故障部位或可能的故障原因，对排除故障的方法进行提示。

通过应用计算机测控技术，可以稳定和优化生产工艺，提高产品质量，降低能源和原材料消耗，降低生产成本；更为重要的是通过应用计算机测控技术还可以降低劳动者的生产强度，提高领导者的管理水平，从而带来极大的社会效益。正因为如此，计算机测控技术得到了迅速的发展。

1-2 对计算机控制系统有哪些基本要求？

答：计算机测控系统的测控对象是生产过程，其最终目标是实现生产过程自动化，提高生产效率，降低能耗，减轻工人的劳动强度，同时，计算机测控系统还应综合考虑自动化、计算机、检测及网络通讯等技术领域的发展趋势和系统之间的互联技术需求。

一般说来，对计算机测控系统的基本要求如下：

1）具有良好的实时性

实时性是控制对象按规定工艺运行的必要条件之一。对于不同的控制对象、不同的控制参数，其对系统的实时性具有不同的要求。例如，流量、压力的控制周期小于温度的控制周期，也就是说，流量和压力控制对系统的实时性要求高于温度控制对系统实时性的要求。

2）具有高可靠性和较强的环境适应性

可靠性是控制对象或生产过程连续运行的根本保证，许多生产过程是连续运行的，计算机测控系统的故障将导致生产过程的中断。要求计算机系统一旦出现故障，能迅速指出故障点和处理办法，便于立即修复。

有的测控对象或生产过程所处的环境是非常恶劣的，计算机测控系统往往安装在控制对象的附近（如各种变送器、执行机构等），这就要求系统能较强的适应高温、腐蚀、振动、冲击、灰尘等环境；工业环境电磁干扰严重，供电条件不良，要求计算机有较高的电磁兼容性，以确保系统的可靠性不会因环境的变化而受影响。

3）采用标准化部件，便于扩充、升级和维护

计算机测控系统应尽量采用标准化部件，以免受到部件供应商的制约，同时便于对系统进行输入/输出点数的扩充和系统的功能性扩充。

4）具有良好的人机界面和丰富的监视画面

根据目前的计算机技术，一个良好的计算机测控系统的测控软件应基于Win NT/Win 98/Win XP操作系统平台或具有图形界面的多任务操作系统平台。测控软件应提供丰富的操作画面，既要满足操作人员的操作习惯和较高的操作成功率，又要保证操作人员能够迅速处理生产过程的突发事件。

计算机控制系统课后习题附标准答案

1 计算机控制系统概述 习题参考答案 1.计算机控制系统的控制过程是怎样的? 计算机控制系统的控制过程可归纳为以下三个步骤： (1)实时数据采集：对被控量的瞬时值进行检测，并输入给计算机。 (2)实时决策：对采集到的表征被控参数的状态量进行分析，并按已定的控制规律，决定下一步的控制过程。 (3)实时控制：根据决策，适时地对执行机构发出控制信号，完成控制任务。 2.实时、在线方式和离线方式的含义是什么？ (1)实时：所谓“实时”，是指信号的输入、计算和输出都是在一定时间范围内完成的，即计算机对输入信息以足够快的速度进行处理，并在一定的时间内作出反应并进行控制，超出了这个时间就会失去控制时机，控制也就失去了意义。 (2)“在线”方式：在计算机控制系统中，如果生产过程设备直接与计算机连接，生产过程直接受计算机的控制，就叫做“联机”方式或“在线”方式。 (3)“离线”方式：若生产过程设备不直接与计算机相连接，其工作不直接受计算机的控制，而是通过中间记录介质，靠人进行联系并作相应操作的方式，则叫做“脱机”方式或“离线”方式。 3.微型计算机控制系统的硬件由哪几部分组成？各部分的作用是什么？ 由四部分组成。 图1.1微机控制系统组成框图 (1)主机：这是微型计算机控制系统的核心，通过接口它可以向系统的各个部分发出各种命令，同时对被控对象的被控参数进行实时检测及处理。主机的主要功能是控制整个生产过程，按控制规律进行各种控制运算(如调节规律运算、最优

化计算等)和操作，根据运算结果作出控制决策；对生产过程进行监督，使之处于最优工作状态；对事故进行预测和报警；编制生产技术报告，打印制表等等。 (2)输入输出通道：这是微机和生产对象之间进行信息交换的桥梁和纽带。过程输入通道把生产对象的被控参数转换成微机可以接收的数字代码。过程输出通道把微机输出的控制命令和数据，转换成可以对生产对象进行控制的信号。过程输入输出通道包括模拟量输入输出通道和数字量输入输出通道。 (3)外部设备：这是实现微机和外界进行信息交换的设备，简称外设，包括人机联系设备(操作台)、输入输出设备(磁盘驱动器、键盘、打印机、显示终端等)和外存贮器(磁盘)。其中操作台应具备显示功能，即根据操作人员的要求，能立即显示所要求的内容；还应有按钮，完成系统的启、停等功能；操作台还要保证即使操作错误也不会造成恶劣后果，即应有保护功能。 (4)检测与执行机构 a.测量变送单元：在微机控制系统中，为了收集和测量各种参数，采用了各种检测元件及变送器，其主要功能是将被检测参数的非电量转换成电量，例如热电偶把温度转换成mV信号；压力变送器可以把压力转换变为电信号，这些信号经变送器转换成统一的计算机标准电平信号(0～5V或4～20mA)后，再送入微机。 b.执行机构：要控制生产过程，必须有执行机构，它是微机控制系统中的重要部件，其功能是根据微机输出的控制信号，改变输出的角位移或直线位移，并通过调节机构改变被调介质的流量或能量，使生产过程符合预定的要求。例如，在温度控制系统中，微机根据温度的误差计算出相应的控制量，输出给执行机构(调节阀)来控制进入加热炉的煤气(或油)量以实现预期的温度值。常用的执行机构有电动、液动和气动等控制形式，也有的采用马达、步进电机及可控硅元件等进行控制。 4.微型计算机控制系统软件有什么作用？说出各部分软件的作用。 软件是指能够完成各种功能的计算机程序的总和。整个计算机系统的动作，都是在软件的指挥下协调进行的，因此说软件是微机系统的中枢神经。就功能来分，软件可分为系统软件、应用软件及数据库。 (1)系统软件：它是由计算机设计者提供的专门用来使用和管理计算机的程序。对用户来说，系统软件只是作为开发应用软件的工具，是不需要自己设计的。系统软件包括： a.操作系统：即为管理程序、磁盘操作系统程序、监控程序等； b.诊断系统：指的是调节程序及故障诊断程序； c.开发系统：包括各种程序设计语言、语言处理程序(编译程序)、服务程序(装 2

01. HXD3B型机车TCMS 系统概述

HXD3B型机车TCMS 系统概述
常牵庞巴迪_调试与质保_叶飞_2011-07-15

? CPC Bombardier Inc. or its subsidiaries. All rights reserved.
内容
? TCMS范围 ? 体系结构概述 ? 箱体 ? 总线系统 ? 设备 ? 电脑接口 ? 车辆控制程序 ? 变流器控制电子 (CCE) ? 冗余
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TCMS范围
? TCMS——列车控制管理系统 ? TCMS 包括：
– 电子设备来控制机车/火车 – TCMS设备之间建立一种可靠的通讯总线系统 – 软件来控制机车/火车 – 软件记录干扰 – 软件工具进行编程 – 软件工具，来维护控制软件和诊断数据处理 – 标准程序包例如操作系统等。
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? TCMS范围 ? 体系结构概述 ? 箱体 ? 总线系统 ? 设备 ? 电脑接口 ? 车辆控制程序
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体系结构概述
? TCMS 体系结构图(下页) ? 这个结构图展现了大部分重要TCMS设备和各设备之间的连接。
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计算机控制技术及应用

10电气（2）班姓名：陆继赟学号：01 计算机控制技术及应用 一、计算机控制技术应用和发展 在近10多年里，计算机技术得到了极大的发展和完善；无论是在系统硬件成本，还是在计算速度和存贮容量方面都取得了很大的进步。特别是面向用户的编程语言也大大简化了。同时，由于采用了更多的可靠元件、尖端的设计工艺，增加了容错技术、冗余诊断程序，系统的可靠性也得到较大的提高；传统的过程控制功能与诸如生产计划、调度、优化及操作控制等实时信息处理和决策应用的不断渗透、融合，使通过高级计算机控制实现各种过程高性能目标的手段变得越来越可靠和更为强劲有力；功能价格比也日趋合理。因而，使计算机控制在工业中的应用得到了迅猛的发展，而且正越来越广泛地应用于石油、化工、钢铁、造纸、电力等工业部门，并在提高设备处理能力和生产效率、产品质量；有效利用能源(水、人力、材料等资源)，满足环保、人身安全等严格要求及在日益激烈的国内外市场竞争中，发挥着举足轻重的作用。 二、（一）、计算机控制技术的概述 1、计算机控制的概念 （1）开环控制系统 若系统的输出量对系统的控制作用没有影响，则称该系统为开环控制系统。在开环 控制系统中，既不需要对系统的输出量进行测量，也不需要将它反馈到输入端与输入量 进行比较。 （2）闭环控制系统 凡是系统的输出信号对控制作用能有直接影响的系统都叫作闭环控制系统，即闭环 系统是一个反馈系统。闭环控制系统中系统的稳定性是一个重要问题。 2、计算机控制系统 采用计算机进行控制的系统称为计算机控制系统，也称它为数字控制系统。若不考

虑量化问题，计算机控制系统即为采样系统。进一步，若将连续的控制对象和保持器一 起离散化，那么采样控制系统即为离散控制系统。所以采样和离散系统理论是研究计算 机控制系统的理论基础。 3、计算机控制系统的控制过程 （1）实时数据采集：对来自测量变送装置的被控量的瞬时值进行检测和输入。 （2）实时控制决策：对采集到的被控量进行数据分析和处理，并按已定的控制规律决 定进一步的的控制过程。 （3）实时控制：根据控制决策，适时地对执行机构发出控制信号，完成控制任务。 4、计算机控制系统的特点 （1）结构上。计算机控制系统中除测量装置、执行机构等常用的模拟部件之外，其执 行控制功能的核心部件是数字计算机，所以计算机控制系统是模拟和数字部件的混合系统。 （2）计算机控制系统中除仍有连续模拟信号之外，还有离散模拟、离散数字等多种信号形式。 （3）由于计算机控制系统中除了包含连续信号外，还包含有数字信号，从而使计算机控制系统与连续控制系统在本质上有许多不同，需采用专门的理论来分析和设计。 （4）计算机控制系统中，修改一个控制规律，只需修改软件，便于实现复杂的控制规律和对控制方案进行在线修改，使系统具有很大灵活性和适应性。 （5）计算机控制系统中，由于计算机具有高速的运算能力，一个控制器（控制计算机）经常可以采用分时控制的方式而同时控制多个回路。 （6）采用计算机控制，如分级计算机控制、离散控制系统、微机网络等，便于实现控制与管理一体化，使工业企业的自动化程度进一步提高。 5、计算机控制系统的组成 计算机控制系统主要由硬件和软件两大部分组成，而一个完整的计算机系统应由下列几部分组成：被控对象、主机、外部设备、外围设备、自动化仪表和软件系统。 （1）硬件：a)由中央处理器，时钟电路，内存储器构成的计算机主机是组成计算机控制系统的核心部分。 b)通用外围设备按功能可分为输入设备、输出设备和外存储器三类。 c)过程Ｉ／Ｏ通道，又称过程通道。 d)通用接口电路，一般有并行接口、串行接口和管理接口（包括中断管理、 直接存取DMA管理、计数/定时等）。 e)传感器的主要功能是将被检测的非电学量参数转变成电学量。变送器的作 用是将传感器得到的电信号转变成适用于计算机借口使用的标准的电 信号（如０～１０ＭＡＤＣ）。 f)计算机控制系统一般要有一套专供运行操作人员使用的控制台称为运行 操作台，操作台一般包括各种控制开关、数字键、功能键、指示灯、声 信器、数字显示器或ＣＲＴ显示器等。 （2）软件：软件是指计算机控制系统中具有各种功能的计算机程序的总和，如完成操作、监控、管理、控制、计算和自诊断等功能的程序。整个系统在软件指挥下协 调工作。从功能区分，软件可分为系统软件和应用软件。 （二）集成系统控制 计算机技术的不断发展，使计算机系统的数据采集、处理、存贮、高速执行复杂计算任

《计算机控制系统》课程教学大纲

《计算机控制系统》课程教学大纲 课程名称：计算机控制系统课程代码：ELEA3042 英文名称：Computer Control System 课程性质：专业学位课程学分/学时：4学分/72学时(54+18) 开课学期：第7学期 适用专业：电气工程及其自动化 先修课程：复变函数与积分变换、信号与系统、自动控制原理 后续课程：无 开课单位：机电工程学院课程负责人：杨歆豪 大纲执笔人：杨歆豪大纲审核人：余雷 一、课程性质和教学目标（在人才培养中的地位与性质及主要内容，指明学生需掌握知识与能力及其应达到的水平） 课程性质：计算机控制系统是电气工程及其自动化专业的一门专业学位课程。本课程针对电气工程及其自动化专业的特点，以离散控制理论等基础知识为主，同时结合自动控制理论、现代控制理论和复变函数等概念，并且以实际应用为导向，培养学生熟练的运算能力及进行科学分析、归纳和总结的能力，提高分析问题和解决问题的能力，从而为以后的从事实际工作和科学研究奠定一定的基础。 教学目标：计算机控制系统就是将计算机作为系统的控制器，从而实现对生产对象的有效控制，所以在本质上计算机控制讨论的就是系统的离散控制。本课程的主要内容包括：信号的离散和恢复，Z变换与Z反变换，差分方程及其求解，离散系统的传递函数、状态方程，系统的稳定性、过渡过程和稳态误差，系统的离散化设计和模拟化设计，数字PID技术和改进，离散系统的能控性和可测性。通过本课程的学习，要使学生了解和掌握计算机控制的基本概念、工作原理、初步分析、具有实用价值的设计方法，培养学生完成简单计算机控制系统构成、实时软件编制以及系统调试维护的基本能力，为毕业后参与计算机控制系统开发、调试和维护打下初步基础。 本课程的具体教学目标如下： 1.了解计算机控制系统的定义、分类、结构和组成，较好的掌握香农采样定理和零阶保持器，理解计算机控制系统的本质是离散控制系统，从而掌握线性离散系统的数学描述（差分方程、Z传递函数）和分析方法（Z变换、Z反变换）； 2.领会S平面与Z平面的映射关系，掌握线性离散系统的稳定域，熟练灵活运用线性离散系统的稳定性判据，能够利用Z传递函数分析离散系统的过渡过程特性和离散系统的误差特性，能够利用系统的离散状态方程和输出方程分析系统的能控性和可测性；

机车微机控制系统概述

第六章机车微机控制系统 第一节机车微机控制系统概述 一、微机控制系统的基本概念和特点 微机控制系统一般都具有三个要素，即控制对象、信息处理机构、执行机构控制目标；信息处理机构将目标值和实际情况进行比较、运算，给执行机构控制对象出动作指令；执行机构根据接收到的动作指令进行调节，以求达到或尽员接近控制目标。图6一1所示为控制系统示意图。 控制系统有开环控制和闭环控制之分。在开环控制中，输出信号不反馈到信息处理机构；在闭环控制中，信息处理机构是根据给定目标与输出反馈信号的差值来进行控制的。毫无疑问，闭环控制比开环控制易于稳定并具有较高的精度。 一个复杂的控制系统可以由多个闭环系统组合而成，如速度环、电流环、电压环等。例如，55型电力机车微机控制系统，不论是在正常工况下还是在故障工况下，都采用闭环控制，由系统自动调节，从而减轻了司机的劳动强度，简化了司机的操作程序。 在电力机车上，微机的控制目标主要是电机电枢电流和机车速度，信息处理机构是微型计算机，执行机构是晶闸管变流装置。即微机根据司机给定的手柄级位以及实际机车速度来调节晶闸管的触发角，从而使机车稳定运行在司机希望的工况。 我国558型电力机车是国产电力机车中首次采用微机控制的车型。以往的机车都采用模拟控制，如553、554改和55：型机车等，它们都是采用以运算放大器为基础的模拟控制方式。随着电力电子技术、半导体集成技术的发展和控制要求的提高，用微机控制来取代模拟控制是牵引动力技术发展的必由之路，它标志着机车控制技术水平上升到了新阶段。与膜拟控制相比，微机控制有以下特点： (l）微机控制系统不仅需要有硬件，而且必须有软件，而模拟控制中左右硬件。硬件是指各种能完成一定功能的电子插件，是看得见摸得着的。软件是指为实现一定功能而*制的程序，它通常存储在断电也能保存的器件（如 EPROM、ROM）中，是一串由0和1构成的代码。软件又分系统软件和应用软件。对用户来讲，主要是根据需要编制应用软件。 （2）微机控制系统的硬件是通用的，它不是针对某个特定任务设计的。例如，我们现在使用的微机控制硬件就能在所有交直传动车上使用，尽管有些功能可能在某种车型上并不需要。因此，微机控制的优点就是通用，易于从一种车型移植推广到另一种车型，而且易于适应设计过程中新增加的控制功能要求。而模拟控制的电路有一定的针对性，不同的车型不能互相通用。 （3）微机控制具有灵活可变的软件，对于不同机车的不同的控制功能要求，可用改变软件的方法来实现。在研发过程中，对于设计，调试过程中新提出的问题可以通过修改，增加一段程序的方法来解决，一般不必改动硬件。而在模拟控制中，没增加一个功能都必须通过增加相应的电路来实现，功能越多，则硬件电路越多，也越复杂。有些控制功能用硬件来实现电路比较复杂，如果用软件来是实现则只是增加一段相应的程序。因此，在微机控制中，有时用软件来实现一些硬件难于实现的功能。例如，多段折线的函数发生器，空转保护中的速度差，加速度，加速度的变化率，轮径修正及减流曲线等，用软件实现既方便快

微型计算机系统的组成

第1章微型计算机概述 数字电子计算机系统俗称计算机或电脑，是一种具有高速数值运算、自动信息处理、逻辑判断和超强信息存储记忆功能的电子设备，也是一种能按照程序员事先安排的程序来工作，高速地处理各类数据信息的智能化设备。 电子计算机是人类现代科技的重大成就之一，它起始于1946年由美国宾夕法尼亚大学研制成功的第一台电子计算机ENIAC。这是一台由电子管构成的重达30吨并能按照事先安排的指令快速完成指定计算任务的现代意义上的电子计算机。自此，电子计算机及其相关技术经历了一个快速发展的过程。这期间，计算机的构成经历了电子管、晶体管、集成电路和大规模及超大规模集成电路的几个发展阶段，对应了电子计算机发展的4个时代，而微型计算机属于第4代电子计算机产品，属于超大规模集成电路计算机，是集成电路技术高度发展的产物。 电子计算机按体积、性能、用途和价格指标可分为巨型机、大型机、中型机、小型机和微型机5类。从工作原理上来讲，微型机与其他计算机并没有本质的区别，所不同的是微型计算机（简称微机）是直接面向个人用户的，其结构、功能和售价也是全面适应个人用户的。微型计算机的核心部件是微处理器，其性能与微处理器的性能直接相关。 微型计算机对现代社会的方方面面有着无可比拟的影响力。 1.1 微型计算机发展概况 微型计算机的发展是以微处理器的发展为特征的。微处理器自1971年问世以来，随着大规模集成电路技术的不断进步，在短短几十年的时间里以极快的速度发展。 1971—1973年，标志着第1代微机的4位和8位低档微处理器问世了，其代表性产品是Intel公司的4004和8008微处理器，分别是4位和8位微处理器。8008算得上是世界上第一种8位的微处理器，其集成度约4000个晶体管/片，芯片主频仅1MHz。 1974—1977年，出现了标志着第2代微机的8位中高档微处理器，其代表产品有Intel 8080、M6800和Z80等，集成度有了大幅提高，已具备了典型的计算机体系结构，包括中断、DMA等控制功能，主频约2MHz。由于有了较完善的指令系统，软件可采用BASIC、Fortran等高级语言及相应的编译程序。 1978—1984年进入了拥有16位微处理器的第3代微机时代。这个时代的微处理器代表产品是Intel 8086、Intel 8088、M68000和Z8000等，集成度和运算速度比上一代有了成

计算机控制技术及其应用(丁建强任晓卢亚萍)课后规范标准答案

第1章概述.................................................................................................................................... 1-2第2章计算机控制系统的理论基础.......................................................................................... 2-1第3章数字控制器的设计与实现.............................................................................................. 3-1第4章控制系统中的计算机及其接口技术.............................................................................. 4-1第5章计算机控制系统中的过程通道...................................................................................... 5-1第6章控制系统的可靠性与抗干扰技术.................................................................................. 6-1第7章控制系统的组态软件....................................................................................................... 7-1第8章DCS集散控制系统.......................................................................................................... 8-1第9章计算机控制系统的解决方案.......................................................................................... 9-1第10章计算机控制技术在简单过程控制中的应用............................................................ 10-1第11章计算机控制技术在流程工业自动化中的应用 ....................................................... 11-1

《计算机控制系统》课后题答案刘建昌等科学出版社

第一章计算机控制系统概述 习题与思考题 1.1什么是计算机控制系统？计算机控制系统较模拟系统有何优点？举例说明。 解答：由计算机参与并作为核心环节的自动控制系统，被称为计算机控制系统。与模拟系统相比，计算机控制系统具有设计和控制灵活，能实现集中监视和操作，能实现综合控制，可靠性高，抗干扰能力强等优点。例如，典型的电阻炉炉温计算机控制系统，如下图所示： 炉温计算机控制系统工作过程如下：电阻炉温度这一物理量经过热电偶检测后，变成电信号（毫伏级），再经变送器变成标准信号（1-5V或4-20mA）从现场进入控制室；经A/D转换器采样后变成数字信号进入计算机，与计算机内部的温度给定比较，得到偏差信号，该信号经过计算机内部的应用软件，即控制算法运算后得到一个控制信号的数字量，再经由D/A转换器将该数字量控制信号转换成模拟量；控制信号模拟量作用于执行机构触发器，进而控制双向晶闸管对交流电压（220V）进行PWM调制，达到控制加热电阻两端电压的目的；电阻两端电压的高低决定了电阻加热能力的大小，从而调节炉温变化，最终达到计算机内部的给定温度。 由于计算机控制系统中，数字控制器的控制算法是通过编程的方法来实现的，所以很容易实现多种控制算法，修改控制算法的参数也比较方便。还可以通过软件的标准化和模块化，这些控制软件可以反复、多次调用。又由于计算机具有分时操作功能，可以监视几个或成十上百个的控制量，把生产过程的各个被控对象都管理起来，组成一个统一的控制系统，便于集中监视、集中操作管理。计算机控制不仅能实现常规的控制规律，而且由于计算机的记忆、逻辑功能和判断功能，可以综合生产的各方面情况，在环境与参数变化时，能及时进行判断、选择最合适的方案进行控制，必要时可以通过人机对话等方式进行人工干预，这些都是传统模拟控制无法胜任的。在计算机控制系统中，可以利用程序实现故障的自诊断、自修复功能，使计算机控制系统具有很强的可维护性。另一方面，计算机控制系统的控制算法是通过软件的方式来实现的，程序代码存储于计算机中，一般情况下不会因外部干扰而改变，因此计算机控制系统的抗干扰能力较强。因此，计算机控制系统具有上述优点。 1.2计算机控制系统由哪几部分组成？各部分的作用如何？ 解答：计算机控制系统典型结构由数字控制器、D/A转换器、执行机构和被控对象、测量变送环节、采样开关和A/D转换环节等组成。 被控对象的物理量经过测量变送环节变成标准信号（1-5V或4-20mA）；再经A/D转换器采样后变成数字信号进入计算机，计算机利用其内部的控制算法运算后得到一个控制信号的数字量，再经由D/A转换器将该数字量控制信号转换成模拟量；控制信号模拟量作用于执行机构触发器，进而控制被控对象的物理量，实现控制要求。 1.3应用逻辑器件设计一个开关信号经计算机数据总线接入计算机的电路图。 解答： 1.4应用逻辑器件设计一个指示灯经过计算机数据总线输出的电路图。 解答： 1.5设计一个模拟信号输入至计算机总线接口的结构框图。 解答： 模拟量输入通道组成与结构图 1.6设计一个计算机总线接口至一个4~20mA模拟信号输出的结构框图。 解答：

[电力机车,微机,控制系统]浅谈SS8型电力机车微机控制系统的基本原理和常见故障处理

浅谈SS8型电力机车微机控制系统的基本原理和常见故障处理 SS8型电力机车是采用微机控制的准高速客运电力机车,整个微机控制系统由微机控制柜和彩色液晶显示屏两部分组成,除传统的牵引制动控制和防空转滑行控制外,还具有故障诊断和故障数据记录功能。微机控制柜中的信息显示插件是微机控制柜与彩屏的接口。机车正常运行时,彩屏显示机车工况及运行参数,发生故障时显示故障种类、故障参数等并提示司机应采取何种措施。 一、硬件特点 微机控制柜以插件箱为基本控制单元,每个插件箱独立控制1个转向架,即第一层插件箱(RACK1)控制I端转向架,第二层插件箱(RACK2)控制II端转向架,第一层与第二层插件箱布线稍有不同。第一、二层插件箱中对应位置的插件相同,插件可以互换,但同一插件箱中的数字入/出A、B插件由于内部跨接矩阵不同而不能互换。 1.模拟输入信号:司机控制器的指令信号、电压/电流传感器的反馈信号、速度传感器反馈信号、制动缸压力传感器反馈信号等,分别经相应信号调整处理电路,送A/D采样。 2.模拟输出信号:计算机输出的数字控制量,经D/A转换输出8路模拟信号。 3.外部数字信号:经带过压吸收的光电隔离的数字信号输入电路后,送CPU的内部数据总线。 4.内部数字信号:通过无隔离的通用数字输入/输出通道(GP线)用于插件箱内部各插件间的连接。这种GP线既可以用作输入,又叫以用作输出,根据不同的应用通过跨接矩阵灵活设置,大大增强了数字入/出的通用性。 5.数字输出信号:经继电器隔离输出数字控制信号,如过载跳主断等。 6.脉冲输出信号:脉冲控制及根据SBC送来的移相控制信号(UE1、UE4)控制晶闸管的触发时刻和触发位置,实现牵引/制动的调速控制。 二、微机控制系统功能概述 1.牵引控制功能 2.制动控制功能 3.防空转/滑行保护功能 防空转、防滑行控制使机车运行在尽可能大的粘者附近,可以保证机车在任何轨面条件下启动、加速、制动不擦伤轮轨,不发生牵引电机超速。 4.故障转换功能

计算机控制技术及其应用课后复习资料

第1章概述 ............................................................... 1-2第2章计算机控制系统的理论基础 ........................................... 2-1第3章数字控制器的设计与实现 ............................................. 3-1第4章控制系统中的计算机及其接口技术 ..................................... 4-1第5章计算机控制系统中的过程通道 ......................................... 5-1第6章控制系统的可靠性与抗干扰技术 ....................................... 6-1第7章控制系统的组态软件 ................................................. 7-1第8章 DCS集散控制系统.................................................... 8-1第9章计算机控制系统的解决方案 ........................................... 9-1第10章计算机控制技术在简单过程控制中的应用 ............................. 10-1第11章计算机控制技术在流程工业自动化中的应用 ........................... 11-1

计算机控制系统基本知识

第一部分DCS系统介绍 第一章计算机控制系统简介 第一节概述 计算机控制系统是指以计算机为控制设备所组成的自动控制系统。计算机具有实现各种数学运算和逻辑判断的能力。其主要特点是： 1、运算速度快，能存储大量的数据，具有很强的信息处理能力； 2、容易实现各种控制规律（PID控制、串级控制、复合控制等）； 3、将显示、打印、报警、给定参数等功能集中在控制台上，方便运行人员操作与监视； 4、指导运行人员正确地进行操作和控制。 计算机在电厂生产过程自动化中的应用，主要有以下三个方面。 1、数据采集和处理 计算机数据采集和处理系统的功能是：定时采集生产过程中大量的，经过一次测量仪表发送、统一信号、模/数转换后的过程参数信号，并按预定的要求对它们进行分析、计算和处理，最后进行CRT显示、报警、打印或储存。 计算机数据采集处理系统的结构示意图如下图实线部分所示。 数据处理的另一种应用形式是操作指导。计算机根据生产过程提出的数学模型进行计算，寻找出生产过程的最优操作条件和数值，并CRT显示屏上显示出来或通过打印机打印给操作人员。由操作人员去改变模拟调节器的给定值或直接操纵执行机构，从而把生产过程控制在最佳状态。 操作指导属于计算机开环监控方式。

简图：计算机数据处理与操作指导系统 2、直接数字控制（DDC） 生产过程的被调参数通过模拟量输入计算机，由计算机按预定的控制规律进行运算，并运算的结果由输出通道去直接控制执行机构，从而把被调参数保持在给定值上。这样的控制方式称为直接数字控制。 简图：直接数字控制系统 3、监督计算机控制（SPC） 监督计算机控制是指计算机根据生产过程的信息，按照过程的数学模型，求出生产过程最优运转的操作条件和数值，并直接去改变模拟调节器的给定值，由模拟调节器或DDC控制机实行对生产过程的控制，从而使生产过程处于最优化状态。 简图：监督计算机控制系统

微机网络控制系统-图文

微机网络控制系统-图文 以下是为大家整理的微机网络控制系统-图文的相关范文，本文关键词为微机,网络,控制系统,图文,7章,微机,网络,控制系统,1节，您可以从右上方搜索框检索更多相关文章，如果您觉得有用，请继续关注我们并推荐给您的好友，您可以在教育文库中查看更多范文。 第7章微机网络控制系统 第1节概述 hxD2型电力机车的控制系统是由微机控制系统、worldFIp网络通信系统和Dc110V电气控制电路组成的。

hxD2型电力机车控制系统的核心控制设备是基于worldFIp网络的微机控制系统，整套微机网络控制系统采用Alstom公司的AgATeTm 系列电子产品。通过在hxD2型电力机车项目上与Alstom公司的合作，国内铁路机车制造行业首次系统引进worldFIp网络通信技术，从而能极大的提高worldFIp网络通信技术在国内的发展水平。 hxD2型电力机车的微机网络控制系统以一节机车为一个单元，包括2组主处理单元mpu1和mpu2、2组远程输入输出模块RIom1和RIom2、4组牵引控制单元Tcu1～Tcu4、2组辅助控制单元Acu1和Acu2、2组司机显示单元DDu1和DDu2、1组制动控制单元bcu组成。整套微机网络控制系统采用模块化设计，具有充分的可扩展性，可按照用户要求，适当的增加或减少接入FIp网络的电子设备。 hxD2型电力机车的微机网络控制系统向用户提供了完善和强大的机车控制功能，主要的控制功能包括机车控制与监控功能、网络通信功能、牵引控制功能、辅助控制功能、检修维护功能等。 hxD2型电力机车的Dc110V电气控制电路包括有接点电路、列车超速防护设备、列车通讯设备、无线重联控制设备等。实现的功能与既有直流机车控制电路类似，用于提供部分不接入FIp网络的Dc110V 设备的控制功能。 hxD2型电力机车的有接点电路是指控制电源为Dc110V（包括Dc24V）的低压电气控制电路。 hxD2型电力机车的列车超速防护设备、列车通讯设备、无线重联控制设备，在第十一章《运行安全、通信、重联控制系统》中有详

计算机控制技术习题

第一章概述 2、控制的本质是什么？ [指导信息]:参见1.1.2 自动控制中的基本问题。 控制过程本质上是一系列的信息过程，如信息获取、信息传输、信息加工、信息施效等。控制系统中的目标信息、被控对象的初始信息、被控对象和环境的反馈信息、指令信息、执行信息等，通常由电子或机械的信号来表示。 3、自动控制中有哪些基本问题？ [指导信息]:参见1.1.2 自动控制中的基本问题。 自动控制中的基本问题包括：自动控制系统的结构、过程、目标和品质等。 结构包括组成及其关系两个部分；控制过程主要为一系列的信息过程，如信息获取、信息传输、信息加工、信息施效等；目标规则体现了系统的功能；控制品质即为控制的质量，可通过系统的性能指标来评价。 6、一个典型的计算机控制系统由哪些部分组成？它们的关系如何？ [指导信息]:参见1.2.1 计算机控制系统的结构。 计算机系统分为硬件系统和软件系统，硬件系统包括计算机、输入输出接口、过程通道(输入通道和输出通道)、外部设备(交互设备和通信设备等)，软件系统包括系统软件和应用软件，其中计算机系统作为控制单元，见图1 6所示。 设计人员 管理人员 操作人员 其他系统 典型计算机控制系统的结构框图 7、计算机控制系统有哪些分类？试比较DDC、SCC、DCS和FCS的各自特点。 [指导信息]:参见1.2.2计算机控制系统的分类。 分类方法有：按系统结构的分类、按控制器与被控对象的关系分类、按计算机在控制系统中的地位和工作方式分类、按控制规律分类。 其中DDC(Direct Digital Control)、SCC(Supervisory Computer Control)、DCS(Distributed Control System) 和FCS(Field bus Control System)是按计算机在控制系统中的地位和工作方式来分类的。 DDC中的计算机直接承担现场的检测、运算、控制任务，相当于“一线员工”。 SCC系统中的SCC计算机主要完成监督控制，指挥下级DDC计算机完成现场的控制，相当于“车间主任”或“线长”。 DCS由多台分布在不同物理位置的计算机为基础，以“分散控制、集中操作、分级管理”为原则而构建的控制系统，DCS中的计算机充当各个部门的“管理人员”，如过程管理、生产管理、经营管理等职能。

浅谈SS8型电力机车微机控制系统的基本原理和常见故障处理

浅谈SS8型电力机车微机控制系统的基本 原理和常见故障处理 本文从网络收集而来，上传到平台为了帮到更多的人，如果您需要使用本文档，请点击下载按钮下载本文档（有偿下载），另外祝您生活愉快，工作顺利，万事如意！ SS8型电力机车是采用微机控制的准高速客运电力机车,整个微机控制系统由微机控制柜和彩色液晶显示屏两部分组成,除传统的牵引制动控制和防空转滑行控制外,还具有故障诊断和故障数据记录功能。微机控制柜中的“信息显示”插件是微机控制柜与彩屏的接口。机车正常运行时,彩屏显示机车工况及运行参数,发生故障时显示故障种类、故障参数等并提示司机应采取何种措施。 一、硬件特点 微机控制柜以插件箱为基本控制单元,每个插件箱独立控制1个转向架,即第一层插件箱(RACK1)控制I端转向架,第二层插件箱(RACK2)控制II端转向架,第一层与第二层插件箱布线稍有不同。第一、二层插件箱中对应位置的插件相同,插件可以互换,但同一插件箱中的数字入/出A、B插件由于内部跨接矩阵不同而不能互换。 1.模拟输入信号:司机控制器的指令信号、电压/

电流传感器的反馈信号、速度传感器反馈信号、制动缸压力传感器反馈信号等,分别经相应信号调整处理电路,送A/D采样。 2.模拟输出信号:计算机输出的数字控制量,经D/A转换输出8路模拟信号。 3.外部数字信号:经带过压吸收的光电隔离的数字信号输入电路后,送CPU的内部数据总线。 4.内部数字信号:通过无隔离的通用数字输入/输出通道(GP线)用于插件箱内部各插件间的连接。这种GP线既可以用作输入,又叫以用作输出,根据不同的应用通过跨接矩阵灵活设置,大大增强了数字入/出的通用性。 5.数字输出信号:经继电器隔离输出数字控制信号,如过载跳主断等。 6.脉冲输出信号:脉冲控制及根据SBC送来的移相控制信号(UE1、UE4)控制晶闸管的触发时刻和触发位置,实现牵引/制动的调速控制。 二、微机控制系统功能概述 1.牵引控制功能 2.制动控制功能 3.防空转/滑行保护功能 防空转、防滑行控制使机车运行在尽可能大的粘

计算机监控技术第1章 计算机控制系统概述

第1章计算机控制系统概述 习题与思考题 1-1 测控系统微机化的重要意义是什么？ 1-2 对计算机控制系统有哪些基本要求？ 1-3 闭环控制与开环控制有什么不同？ 1-4 计算机控制系统中的在线方式与离线方式的含义是什么？ 1-5 按应用领域和设备形式，计算机控制系统可分为哪几种？ 1-6计算机控制系统有哪几种输入与输出信号？各有什么特点和应用场合？ 1-7 针对不同行业、不同被控对象，可以选择哪些计算机控制装置（主机）？ 1-8 以定位减速和工件加工为例，说明计算机控制系统的工作原理。 1-9 什么是实时计算机系统？在计算机控制系统中实时性体现在哪几个方面？ 1-10 什么是智能控制？有哪几种形式的智能控制系统？ 1-11 计算机控制系统各环节软、硬件的发展趋势是什么？ 参考答案 1-1 测控系统微机化的重要意义是什么？ 答：传统的测控系统主要由“测控电路”组成，所具备的功能较少，也比较弱。随着计算机技术的迅速发展，使得传统的测控系统发生了根本性变革，即采用微型计算机作为测控系统的主体和核心，替代传统测控系统的常规电子线路，从而成为新一代的微机化测控系统。由于微型计算机的速度快、精度高、存储容量大、功能强及可编程等特点，将微型计算机引入测控系统中，不仅可以解决传统测控系统不能解决的问题，而且还能简化电路、增加或增强功能、提高测控精度和可靠性，显著增强测控系统的自动化、智能化程度，而且可以缩短系统研制周期、降低成本、易于升级换代等。因此，现代测控系统设计，特别是高精度、高性能、多功能的测控系统，目前已很少有不采用计算机技术的了。在当今，完全可以这样说，没有微处理器的仪器就不能称为仪器，没有微型计算机的测控系统就更不能称其为现代工业测控系统。 计算机技术的引入，为测控系统带来以下一些新特点和新功能： 1）自动清零功能。在每次采样前对传感器的输出值自动清零，从而大大降低因测控系统漂移变化造成的误差。 2）量程自动切换功能。可根据测量值和控制值的大小改变测量范围和控制范围，在保证测量和控制范围的同时提高分辨率。 3）多点快速测控。可对多种不同参数进行快速测量和控制。 4）数字滤波功能。利用计算机软件对测量数据进行处理，可抑制各种干扰和脉冲信号。 5）自动修正误差。许多传感器和控制器的特性是非线性的，且受环境参数变化的影响比较严重，从

机车网络控制系统

1）微机网络控制系统 电力机车微机网络控制系统是一个典型的集散控制系统DCS （Distributed Control System ）。DCS是一个由过程控制级和过程监控级组成的以通信网络为纽带的多级计算机系统，综合了计算机、通信、显示和控制等技术，其基本思想是分散控制、集中操作、分级管理、配置灵活以及组态方便。 机车微机网络控制系统就是通过现场总线将不同的功能单元连接起来，在中央控制单元（CCU）的协调下，共同完成机车的控制工作。根据机车车辆的特点和网络拓扑结构，车载网络的拓扑形式通常构造成两级或三级总线结构。最高层为列车网，它用于与整个列车的重联控制和逻辑顺序控制相关的一些指令信息发布和状态信息反馈，实现多个车辆网的数据交换。中间层为车辆网，它用于整个车辆网内部的智能电子设备的互连，实现本车厢内部的数据交换。第三层为设备网，它直接与系统的检测传感器、执行机构相连。根据拓扑需要，车载网络有时不需设备网，只使用列车网和车辆网。 工业现场总线种类繁多，用于列车网的现场总线主要有WTB、WorldFIP、工业以太网等，用于车辆网的现场总线主要有MVB、WorldFIP、LonWorks、CAN、工业以太网等，用于设备网的现场总线主要有CAN、MVB或RS485等。 （1）微机网络控制系统结构 图5-20是机车微机网络控制系统拓扑图。

③远程I/O单元（RIOM）：负责采集控制柜内的现场数据，同时驱动控制台的模拟仪表及显示灯和执行控制命令，驱动各屏柜内的继电器、接触器等现场执行设备。 ④牵引控制单元（TCU）：负责机车电气牵引与制动控制功能，具体包括：牵引变流器中间直流电压的闭环控制、牵引电机的转矩转速控制、开关器件的逻辑控制、防滑及防空转控制、牵引变流器主要部件的状态监控、通过网络与机车网络控制系统交换数据。 ⑤辅助控制单元（ACU）：负责辅助变流器及充电机控制功能。 ⑥司机显示单元（HMI）：负责实时显示机车运行信息和正常的设备工作状态，配置机车网络参数和维护处理故障信息等功能. ⑦制动控制单元（BCU）：负责机车空气制动控制功能。 （2）机车控制功能 机车由司机控制时，远程I/O单元（RIOM）获取司机通过操纵台上的控制部件（如司机控制器、扳键开关、显示屏等）发出的控制指令，经过中央控制单元CCU的处理，传递给相关设备，控制设备动作，完成司机发出的控制指令。控制功能包括：机车运行控制功能、电力牵引及高压控制功能、辅助供电系统控制功能、制动与压缩空气供应控制功能和机车故障诊断功能。 ①机车运行控制功能 机车运行控制功能主要包括：蓄电池控制、司机室投入运营、微机控制单元供电控制、库内动车控制、撒沙控制、轮缘润滑控制、火灾报警、窗加热、机械间通风控制、空调系统控制、内外部照明控制、轴温报警装置控制、能耗记录装置控制和人机界面交互控制等。 ②电力牵引及高压控制功能 电力牵引/制动控制功能共主要包括：受电弓控制、主断路器控制、钥匙箱连锁控制、高压隔离开关控制、自动过分相控制、主变压器保护、牵引/制动命令与运行方向控制、牵引电机的选择与隔离控制等。 ③辅助供电系统控制功能 辅助供电系统控制功能主要包括：辅助控制单元供电控制、辅助系统接触器控制、列车供电系统控制等。 ④制动与压缩空气供应功能 制动与压缩空气供应功能主要包括：制动系统控制、紧急制动与制动系统状态反馈、风笛控制、辅助风源控制和主风源控制等。 ⑤机车故障诊断功能 机车故障诊断功能涵盖了电气系统、机械部分、空气管路和其它部分。其中电气系统包括受电弓、主变压器、主变流器、牵引电机、辅助电机系统、电气控制设备、控制及辅助电源和网络控制系统等；机械部件包括转向架、车体和轮对及轴承；空气管路部分包括空气管路、气动装置、电空制动装置、压缩机和储气缸等；其它部分包括火灾报警、防寒装置和蓄电池照明等。

微机原理答案1

第1章微型计算机系统概述 习题参考答案 1-1 ?微型计算机包括哪几个主要组成部分，各部分的基本功能是什么？答：微型计算机由CPU、存储器、输入/输出接口及系统总线组成。 CPU是微型计算机的核心部件，一般具有下列功能：进行算术和逻辑运算。暂存少量数据。对指令译码并执行指令所规定的操作。与存储器和外设进行数据交换的能力。提供整个系统所需要的定时和控制信号。响应其他部件发出的中断请求；总线是计算机系统各功能模块间传递信息的公共通道，一般由总线控制器、总线发送器、总线接收器以及一组导线组成；存储器是用来存储数据、程序的部件； I/O接口是微型计算机的重要组成部件，在CPU和外设之间起适配作用。1-2. CPU执行指令的工作过程。 答：指令执行的基本过程： (1)开始执行程序时，程序计数器中保存第一条指令的地址，指明当前将要执行的指令存放在存储器的哪个单元。 (2)控制器：将程序计数器中的地址送至地址寄存器MAR，并发出读命令。存储器根据此地址取出一条指令，经过数据总线进入指令寄存器IR。 (3)指令译码器译码，控制逻辑阵列发操作命令，执行指令操作码规定的操作。 (4)修改程序计数器的内容。 1-3.果微处理器的地址总线为20位，它的最大寻址空间为多少？ 20 答：2 =1048576=1MB 1-4.处理器、微型计算机和微型计算机系统之间有什么关系？ 答： 微处理器是微型计算机的核心部件。微处理器配上存储器、输入/输出接口及相应的外设构成完整的微型计算机。以微型计算机为主体，配上系统软件和外部设备以后，就构成了完整的微型计算机系统。 1-5 .下面十进制数分别转换为二进制、八进制和十六进制数：128, 65535, 1024 答： 128，二进制：10000000B，八进制：2000，十六进制：80H 65535,二进制：1111111111111111B，八进制：1777770，十六进制：FFFFH