07-08-1计算机控制技术考试题A卷答案

2007—2008学年第一学期《计算机控制技术》期末考试试卷A卷（专科）系（院）____专业_____班级_____姓名_____学号_____题号一二三四五六七八九十总分得分一、填空题（本大题共12小题，每题3分，共36分）1、DCS的结构模式为操作站—控制站—现场仪表三层结构。2、双微处理器系统的PLC中主处理器为字处理器，从处理器为位处理器。3、选用采样/保持器时应首先考虑单片型，其次考虑混合型，最后考虑模块型。4、SM331的转换时间包括基本转换时间和附加转换时间。5、限幅滤波的算法公式为11||nnnnnnnyyyyyyy。6、根据干扰源不同，工控机的干扰可分为电源干扰、空间干扰、设备干扰。7、干扰的作用方式一般可分为串模干扰和共模干扰。8、模拟量输入通道应该采用单端接地的方法。9、实现软件容错的基本活动有故障检测、损坏估计、故障恢复和缺陷处理。10、IPC-DCS系统自上而下分为管理层、操作层、现场控制层、仪表层。11、IPC-DCS的通信方式有串行通信、公众电话网拨号通信、以太网TCP/IP协议通信12、双机系统的工作方式有备份工作方式、双工工作方式、主从工作方式。二、简答题（本大题共7小题，共54分）13、简要说明计算机控制系统的工作原理。（5分）答：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分析和处理，并按预定的控制规律，决定将要采取的控制策略。③实时控制输出：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。上述过程不断重复，使整个系统按照一定的品质指标进行工作，并对被控量和设备本身的异常现象及时做出处理。（评分要求：能准确写出三个步骤的即可得满分）14、写出模拟量输入接口的任务、构成及其核心部件。（8分）答：模拟量输入接口是实现数据采集的关键，它的任务是工业生产控制现场送来的模拟信号转换成计算机能够接收的数字信号，完成现场信号的采集与转换功能。（4分）模拟量输入接口一般由接口电路、控制电路、模／数转换器和电流／电压（I/V）变换器等构成。（2分）其核心是模／数转换器，简称A／D。（2分）15、写出位置式和增量式PID算法公式，并说明增量式算法的优点。（8分）答：位置式：0()()()[()(1)]kdpjiTTukKekejekekTT（3分）增量式：()[()(1)]()[()2(1)(2)]pidukKekekKekKekekek（3分）增量式算法的优点：(1)计算机只输出增量，计算机误动作时造成的影响较小；(2)手动—自动切换的冲击小；(3)算式中不需要作累加，增量只跟最近的几次采样值有关，由于式中无累加，消除了当偏差存在时发生积分饱和的危险。（2分）16、什么是无平衡无扰动切换？如何实现无平衡无扰动切换？（8分）答：所谓无平衡无扰动切换，是指在进行手动到自动或自动到手动的切换之前，无须手动输出与自动输出对位平衡，就可以保证切换时不对执行机构产生扰动。（4分）应采取以下措施：在手动状态下，使给定值(CSV)跟踪被控量(CPV)，同时把历史数据e(k-1)和e(k-2)清零。得分评卷人得分评卷人装订线《计算机控制技术》A卷第1页（共4页）《计算机控制技术》A卷第2页（共4页）还要使u(k-1)跟踪手动控制量(MV或VM)。（4分）17、说明监控定时器Watchdog的工作原理。（10分）答：设有两个定时器TM1和TM2，他们的定时周期分别为T1和T2且T1T2，TM1和TM2在到达各自的定时周期时，将分别发出定时到溢出脉冲P1、P2。该两个定时器由同一个时钟脉冲PC推动，并且由定时器TM1的溢出脉冲P1同时对该两个定时器TM1和TM2进行清零复位。由此可知，只要定时器TM1工作正常，则定时器TM2总是不会计时到T2，从而总是不能发出溢出脉冲P2，只有当TM1因故障不能正确计时TM2才将计时到T2，从而发出溢出脉冲P2，一旦产生溢出脉冲P2，则表明定时器TM1发生了故障。（评分要求：能够准确表达watchdog的原理即可得分）18、简述PLC控制网络的“周期I/O方式”通信原理。（8分）答：主站中负责通信的处理器采用周期扫描方式与各从站交换数据，使主站中“远程I/O缓冲区”得到周期性刷新，在主站中PLC的CPU单元负责用户程序的扫描，对本地I/O单元及远程I/O缓冲区进行读写操作。这样一种通信方式既涉及到周期又涉及到I/O，因而被称为“周期I/O方式”。（评分要求：能够准确表达周期I/O方式的原理即可得分）19、简述DCS网络体系的结构特征。（7分）答：DCS的网络体系可以简单地将其归纳为“三点一线”式的结构。（2分）“一线”是指DCS的骨架计算机网络。（1分）“三点”则是指连接在网络上的三种不同类型的节点。（1分）这三种不同类型的节点是：面向被控过程现场的现场I/O控制站；面向操作人员的操作站；面向DCS监督管理人员的站。这三种节点通过系统网络互相连接并互相交换信息，协调各方面的工作，共同完成DCS的整体功能。（3分）三、计算题（本大题共2小题，每小题5分，共10分）20、已知某炉温变化范围为0~1500度，要求要求测试时，分辨率为3℃，试确定A/D变换器的字长应选为多少？若A/D字长n不变，通过变送器将测试起点迁移到600℃，试问此时系统对炉温变化的分辩率为多少？解：5003/15002oon，故92lg/500lgn（3分）/)6001500(2oon，故oooo7578.1512900260015009（2分）21、某热处理炉温度测量仪表的量程为200～800℃，在某一时刻计算机采样并经数字滤波后的数字量为0CDH，求此时温度值为多少？(设仪表量程为线性的)解：已知A0＝200℃，Am＝800℃，Nx＝0CDH＝(205)D，Nm＝0FFH＝255，此时温度为00205()(800200)200682255xxmmNAAAAN(5分)得分评卷人装订线《计算机控制技术》A卷第3页（共4页）《计算机控制技术》A卷第4页（共4页）