计算机测控技术

一、填空题(96分)1、现场总线的核心为（______）。现场总线通讯协议模型为（______），分为（______）、（______）、（______）、（______）四层。学生答案：总线协议##协议模型##物理层##数据链路层##应用层##应用层2、计算机系统的硬件组成有（______）、（______）、（______）、（______）、（______）五部分。学生答案：控制对象（生产过程）##执行器##测量变送环节##输入/输出通道##数字调节器3、数据采集系统中常用的数字滤波有:（______）、（______）、（______）、（______）、（______）。学生答案：中值滤波##算术平均值滤波##限幅滤波##限速滤波##一阶滞后滤波4、开关量输出信号驱动电路的构成方式有:（______）、（______）、（______）、（______）。学生答案：大/中/小功率晶体管##可控硅##达林阵列驱动器##固态继电器5、开关量输入/输出通道由（______）、（______）、（______）三部分组成。学生答案：接口逻辑##输入缓冲器和输出锁存器##I/O电气接口6、计算机控制系统控制过程的主要步骤有（______）、（______）、（______）三部分组成。学生答案：实时数据处理##实时控制决策##实时控制及输出7、数据采集系统的三种工作方式为（______）、（______）和（______）。学生答案：查询法##中断法##DMA法8、现场总线协议应用层又分为（______）、（______）两个子层。FF总线中现场访问子层的三种虚拟关系为:（______）、（______）、（______）。学生答案：现场总线访问子层##现场总线报文子层##发布者/接收者##客户/服务器##报告分发9、构成干扰的三个要素:（______）、（______）、（______）。学生答案：干扰源##传输途径##干扰对象10、DCS的结构是一个分布式系统，从整体逻辑结构上讲，是一个分支树结构。其纵向结构分级为（______）、（______）、（______）和（______）四级递阶结构。学生答案：过程控制级##控制管理级##生产管理级##经营管理级11、集散控制系统(DCS)亦称（______），是结合多种先进技术而形成的，对生产过程进行（______）和（______）的一种新型控制技术。学生答案：分布式控制系统##集中监测、操作、管理##分散控制12、A/D转换器分为（______）、（______）、（______）、（______）四种主要类型。学生答案：并行比较型ADC##逐次逼近式A/D转换器##双积分型ADC##电压频率变换器VFC二、判断题(28分)13、总线——是一组信号线的集合，它定义了各引线的信号、电气、机械特性，使计算机内部各组成部分之间以及不同的计算机之间建立起信号联系，进行信息传送和通信。学生答案：正确14、OPC服务器对象包含服务器的所有信息，同时也是组对象的容器。一个服务器对应于一个OPCserver，即一种设备驱动程序。在一个server中，可以有若干组。学生答案：正确15、A/D通道主要将现场数字量转化为模拟量传入计算机。学生答案：错误16、组态（Configuration）——使用软件工具对计算机及软件的各种资源进行配置，达到使计算机或软件按照预先设置，自动执行特定任务，满足使用者要求和目的。学生答案：正确17、现场总线的概念:根据国际电工委员会定义-安装在制造或过程区域的现场装置与控制室内的自动控制装置之间的数字式、串行、多点通信的数据总线称为现场总线。学生答案：正确18、开关量输入/输出通道I/O电气接口有开关量输入信号调理和输出信号驱动电路。学生答案：错误19、模拟量输入通道有采样保持电路和量化编码电路。学生答案：正确20、静电耦合是干扰电场通过电容耦合方式窜入其他回路中。学生答案：正确21、数据项是读写数据的最小逻辑单位，一个数据项与一个具体的位号相连。数据项不能独立于组存在，必须隶属于某一个组。在每个组对象中，客户可以加入多个OPC数据项（Item)OPC数据项是服务器端定义的对象，通常指向设备的一个寄存器单元。OPC客户对设备寄存器的操作都是通过其数据项来完成的。通过定义数据项，OPC规范尽可能地隐藏了设备的特殊信息，也使OPC服务器的通用性大大增强。OPC数据项并不提供对外接口，客户不能直接对其进行操作，所有操作都是通过组对象进行的。学生答案：正确22、同步串行通信采用同步通信信息帧传送数据。学生答案：正确23、IEC61158现场总线网络协议模型用户层包含了用户为实现自动化所需要的功能如规定标准的功能块、设备描述．实现网络管理、系统管理等。学生答案：正确24、组态软件主要由若干组件构成:图形界面系统、控制功能组件、关系数据库、管理程序接口组件。学生答案：错误25、OPC组对象包含本组的所有信息，同时包含并管理OPC数据项。组对象为客户提供了组织数据的一种方法。组是应用程序组织数据的一个单位。客户可对其进行读写，还可设置客户端的数据更新速率。当服务器缓冲区内数据发生改变时，OPCServer将向客户发出通知，客户得到通知后再进行必要的处理，而无需浪费大量的时间进行查询。学生答案：正确26、IEC61158现场总线网络协议模型共四层:物理层、数据链路层、网络层、应用层。学生答案：错误三、简答题(180分)27、怎样进行实时数据库系统的数据连接组态？学生答案：数据连接的组态过程就是将数据库中具体的点和点参数与I/O数据源中某一具体数据项建立映射关系的过程。——数据库中具体的点和点参数与来自I/O设备或第三方应用程序的数据源建立了一个数据链路。28、简述DCS的特点。学生答案：分级递阶系统；分散控制，集中管理；自治和谐调性；友好性；适应性、灵活性和可扩充性。29、数据采集系统的主要功能。学生答案：1）对多个输入通道输入的生产现场信息能够按顺序逐个巡回检测，或按指定要求对某一个通道进行有选择检测。2）在系统内部能存储采集的数据。3）能够对所采集的数据进行检查和处理，例如越限检查、数字滤波、线性化、数字量－工程量转换等。4）当采集到的数据超出规定的上限值或下限值时，能够发出声光报警信号，提示操作人员处理。5）能够定时或随时以表格或图形形式打印采集数据。6）具有实时时钟，该时钟除了能保证系统定时中断、确定采集数据的周期外，还能为采集数据的显示打印提供当前的时、分、秒时间值，作为操作人员对采集结果分析的时间参考。7）系统在运行过程中，可随时接受由键盘输入的命令，以达到随时选择采集、显示、打印的目的。"30、模拟量输入通道由哪两部分组成，每部分的作用？学生答案：ADC芯片主要由保持采样电路和量化编码电路组成。保持采样电路的功能:输入的模拟电压是在时间和电压幅度上都作连续变化的物理量，而这个电压经过保持采样电路变成了在时间上断续，在电压幅度上可以是任意值的离散模拟电压信号，这个信号再提供给量化编码电路。保持采样电路的功能:输入的模拟电压是在时间和电压幅度上都作连续变化的物理量，而这个电压经过保持采样电路变成了在时间上断续，在电压幅度上可以是任意值的离散模拟电压信号，这个信号再提供给量化编码电路。31、简述集散控制系统的主要功能。学生答案：1）控制功能:直接数字控制，数据采集功能，顺序控制功能，优化与协调控制，信号报警；2）显示功能:直接数字控制标准画面，顺序控制标准画面，流程画面，趋势曲线画面，报警状态画面，数据表格；3）操作功能:操作员操作功能，运行管理功能，工程师站操作功能；4）数据通信功能；5）综合信息管理功能。32、说明计算机控制系统的硬件组成及每部分硬件的作用。学生答案：1）控制对象（生产过程）指所要控制的生产装置或设备。单入单出，单入多出，多入单出，多入多出对象。2）执行器执行机构是控制系统中的重要组成部分，其作用是根据调节器的控制信号，改变输出的角或直线位移，并改变被调介质的流量或能量，使生产过程满足预定的要求。气动、电动3）测量变送环节常由传感器和测量线路组成，其功能是将被控常数转移成某种形式的电信号。4）输入/输出通道为了实现计算机对生产过程的控制，必须在计算机和生产过程之间架设信息的传递和变换的连接桥梁，这就是过程输入/输出通道，简称过程通道。过程输入通道包括模拟量输入通道AI和开关量输入通道（DI），分别用来输入模拟量信号（如T、P、Q、料位和成份等）和开关量信号或数字量信号。过程输出通道包括模拟量输出通道AO（D/A）和开关量输出通道（DO）、D/A通道把数字信号转换成模拟信号后再输出，DO通道则直接输出开关量信号。5）数字调节器核心是计算机，其控制规律通过编制的计算机程序来实现。33、DCS应用的工程设计有哪些内容，各内容的具体任务是什么？学生答案：DCS应用的工程设计有仪表设备安装设计、输入输出点表设计、控制回路设计、操作画面设计。仪表设备安装设计的内容是机械安装及电气接线，输入输出点表设计的内容是定义I/O点工位号、参数和特性，控制回路设计的内容为定义运算模块和控制模块的工位号、输入/输出端、参数和特性，操作画面设计的内容是确定每幅画面所包含的设备、测量点、控制点、操作点、动画点和画面之间的调用关系。34、简述流程工业的概念，和发展流程工业CIMS意义。学生答案：流程工业是指通过混合、分离、成型或化学反应使原材料增值的行业，其生产过程一般是连续的或成批的，需要严格的过程控制和安全性措施，具有工艺过程相对固定、生产周期短、产品规格少批量大等特点，主要包括化工、冶金、石油、电力、橡胶、制药、食品、造纸、塑料、陶瓷等行业。发展流程工业CIMS意义是:在获取生产流程所需全部信息的基础上,将分散的控制系统、生产调度系统和管理决策系统有机地集成起来，综合运用自动化技术、信息技术、计算机技术、生产加工技术和现代管理科学，从生产过程的全局出发，通过对生产活动所需的各种信息的集成，集控制、监测、优化、调度、管理、经营、决策于一体，形成一个能适应各种生产环境和市场需求的、总体最优的、高质量、高效益、高柔性的现代化企业综合自动化系统，以达到提高企业经济效益、适应能力和竞争能力的目的。35、什么是总线?学生答案：各引线的信号、电气、机械特性，使计算机内部各组成部分之间以及不同的计算机之间建立起信号联系，进行信息传送和通信。36、什麽是组态？使用组态软件的步骤是什么？学生答案：组态——使用软件工具对计算机及软件的各种资源进行配置，达到使计算机或软件按照预先设置，自动执行特定任务，满足使用者要求和目的。步骤:1）将所有I/O点的参数收集齐全，并填写表格，以备在监控组态软件和PLC上组态时使用。2）根据工艺过程绘制、设计画面结构和画面草图。3）执照第1）步统计出的表格，建立实时数据库，正确组态各种变量参数。在实时数据库中建立实时数据库变量与I/O点的一一对应关系，即定义数据连接。5）将操作画面中的图形对象与实时数据库变量建立动画连接关系，规定动画属性和幅度。37、开关量输入/输出通道由哪三部分组成，每部分的作用是什么？学生答案：由三部分组成1）CPU接口逻辑由数据总线缓冲器／驱动器、输入／输出口地址译码器、读写等控制信号组成。2）输入缓冲器和输出锁存器输入缓冲器是对外部输入的信号起缓冲、加强以及选通的作用，CPU通过读缓冲器读人数据。输出锁存器的作用是锁存CPU送来的输出数据，供外部