1、2011-2012 學(xué)年第一學(xué)期計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)試卷A 答案課程代碼BB024045 考試方式閉卷 考試時(shí)長100 分鐘一、名詞解釋： （ 2054）1、實(shí)時(shí)性是指工業(yè)控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)該具有的能夠在限定的時(shí)間內(nèi)對外來事件做出反應(yīng)的特性。兩個(gè)要素：其一：根據(jù)工業(yè)生產(chǎn)過程出現(xiàn)的事件能夠保持多長的時(shí)間；其二：該事件要求計(jì)算機(jī)在多長的時(shí)間以內(nèi)必須做出反應(yīng)。2、采樣定理：只有采樣頻率大于最高信號(hào)頻率的 2 倍，采樣信號(hào)和連續(xù)信號(hào) （輸入信號(hào)）的頻譜才是相等的。3、頻分多路復(fù)用：由于通訊媒體可使用的頻帶超過傳輸信號(hào)所需的帶寬，因此可將多路信號(hào)以不同的載波頻率進(jìn)行調(diào)制。因?yàn)楦鬏d波頻率相互獨(dú)立，各信號(hào)帶寬不發(fā)生

2、重疊，從而使同一通信媒體可以傳輸多路信號(hào)，這種方法稱為頻分多路復(fù)用。4、時(shí)分多路復(fù)用：由于通訊媒體能夠達(dá)到的位傳輸率超過傳輸數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)所需的傳輸率，因此，利用每個(gè)信號(hào)在時(shí)間上的交錯(cuò)，在同一通訊媒體上傳輸多路信號(hào)，這種方法稱為時(shí)分多路復(fù)用。又可分為同步和異步時(shí)分多路復(fù)用。5、CIMS：國家 863 計(jì)劃 CIMS主題專家組 1998 年對 CIM的定義為：“將信息技術(shù)、現(xiàn)代管理技術(shù)和制造技術(shù)相結(jié)合，并應(yīng)用于企業(yè)產(chǎn)品全生命周期（從市場需求分析到最終報(bào)廢處理）的各個(gè)階段，通過信息集成、過程優(yōu)化及資源優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)物流、信息流、價(jià)值流的集成和優(yōu)化運(yùn)行，達(dá)到人（組織、管理）、經(jīng)營和技術(shù)三要素的集成，以加強(qiáng)企業(yè)

3、新產(chǎn)品開發(fā)的T（時(shí)間）、 Q（質(zhì)量）、 C（成本）、 S（服務(wù)）、 E（環(huán)境），從而提高企業(yè)的市場應(yīng)變能力和競爭能力?！焙喍灾?， CIMS（Computer Integ-rated Manufacturing System）是基于CIM哲理而組成的系統(tǒng)，更確切的講，它是根據(jù) CIM哲理，采用集成方法和相關(guān)技術(shù)具體實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)。二、簡答題（ 48 8 6）1、簡述 現(xiàn)場總線技術(shù)的特點(diǎn)及優(yōu)點(diǎn)現(xiàn)場總線的技術(shù)特點(diǎn)：對現(xiàn)場環(huán)境的適應(yīng)性系統(tǒng)的開放性結(jié)構(gòu)與功能的高度分散性現(xiàn)場設(shè)備的互操作性與互換性數(shù)字化現(xiàn)場總線的優(yōu)點(diǎn)：提高了系統(tǒng)的可靠性第-1-頁共4頁提高了系統(tǒng)的測量與控制精度節(jié)省硬件數(shù)量與投資節(jié)省安裝和調(diào)

4、試費(fèi)用降低了維護(hù)費(fèi)用設(shè)備配置、網(wǎng)絡(luò)組態(tài)和系統(tǒng)集成簡便2、（1）模擬量輸入通道一般由信號(hào)處理裝置、多路轉(zhuǎn)換器、采樣保持和 A/D 轉(zhuǎn)換器等組成。模擬量輸出通道主要由 D/A 轉(zhuǎn)換器和輸出保持器組成。3、把時(shí)間連續(xù)的信號(hào)變成一連串不連續(xù)的脈沖時(shí)間序列的過程為采樣過程。采樣信號(hào)是時(shí)間上離散而幅值上連續(xù)的信號(hào)， 該信號(hào)不能直接進(jìn)入微型計(jì)算機(jī)。 必須經(jīng)量化后成為數(shù)字信號(hào)，才能為微型計(jì)算機(jī)接受（。4、計(jì)算機(jī)與外設(shè)交換數(shù)據(jù)的種類: 數(shù)字量、模擬量和開關(guān)量。傳送方式有三種：程序查詢方式；中斷控制方式；直接存貯器存取(DMA)方式。5、接口擴(kuò)展包括硬件電路的擴(kuò)展和軟件程序的擴(kuò)充。大量采用硬件電路，可以簡化程序設(shè)

5、計(jì)，提高系統(tǒng)運(yùn)行的速度，缺點(diǎn)是使成本增加，還因元件數(shù)的增加而降低了可靠性程度（ 2 分）。若用軟件代替硬件電路，可以大大發(fā)揮軟件程序的靈活性等特點(diǎn)，缺點(diǎn)是大量使用軟件會(huì)使系統(tǒng)速度下降。6、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)操作指導(dǎo)控制系統(tǒng)直接數(shù)字控制系統(tǒng)監(jiān)督控制系統(tǒng)分級(jí)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)無線控制系統(tǒng)。7、流程工業(yè) CIMS的層次結(jié)構(gòu)模型及各層次的作用五層遞階體系結(jié)構(gòu)：控制層控制層處于流程工業(yè)CIMS 的五層遞階體系結(jié)構(gòu)的第一層，其主要功能是：實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)裝置和輔助生產(chǎn)裝置的常規(guī)控制和數(shù)據(jù)采集，保證它們的正常運(yùn)行。監(jiān)控層監(jiān)控層處于流程工業(yè) CIMS 的五層遞階體系結(jié)構(gòu)的第二層，其主要功能是：對從原料進(jìn)廠、生產(chǎn)

6、加工到成品儲(chǔ)運(yùn)整個(gè)過程中的主要生產(chǎn)環(huán)節(jié)進(jìn)行監(jiān)督和控制，使生產(chǎn)裝置和設(shè)備能夠穩(wěn)定、優(yōu)化地運(yùn)行。調(diào)度層調(diào)度層處于流程工業(yè) CIMS 的五層遞階體系結(jié)構(gòu)的第三層，調(diào)度層是流程型企業(yè)生產(chǎn)管理的中心環(huán)節(jié)，其主要功能是：建立正常的生產(chǎn)次序，協(xié)調(diào)生產(chǎn)裝置和輔助生產(chǎn)裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定、高效和安全的生產(chǎn)。管理層的功能描述管理層處于流程工業(yè) CIMS 的五層遞階體系結(jié)構(gòu)的第四層，其主要功能是：為管理層提供生產(chǎn)信息和經(jīng)營信息， 通過各類應(yīng)用系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)各個(gè)職能部門管理的數(shù)據(jù)化、科學(xué)化和高效化，有效的管理和協(xié)調(diào)企業(yè)的生產(chǎn)與經(jīng)營過程。決策層的功能描述決策層處于流程工業(yè)CIMS的五層遞階體系結(jié)構(gòu)的最頂層，其主要功能是：為企

7、業(yè)的經(jīng)營決策提供決策信息；為企業(yè)的經(jīng)營決策提供輔助決策支持。第-2-頁共4頁8、常用傳輸介質(zhì)的種類、特點(diǎn)及應(yīng)用場合1）雙絞線雙絞線是應(yīng)用最廣泛的傳輸介質(zhì)，它由兩條相互絕緣的銅線組成，典型直徑為 1 毫米。兩根線絞接在一起是為了防止其電磁感應(yīng)在鄰近線對中產(chǎn)生干擾信號(hào)。雙絞線分為兩類， 即：屏蔽 (Shielded) 雙絞線 STP和非屏蔽 (Unshielded) 雙絞線UTP。由于雙絞線的性能價(jià)格比優(yōu)良，故成為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)室內(nèi)布線的主流線纜。2）同軸電纜 (Coaxial)同軸電纜以單根銅導(dǎo)線為內(nèi)芯，外裹一層絕緣材料，外覆密集網(wǎng)狀導(dǎo)體，最外面是一層保護(hù)性塑料。 金屬屏蔽層能將磁場反射回中心導(dǎo)體，

8、 同時(shí)也使中心導(dǎo)體免受外界干擾，故同軸電纜具有較好的噪聲抑制特性。隨著以雙絞線為傳輸介質(zhì)的快速以太網(wǎng)和千兆以太網(wǎng)的出現(xiàn)，同軸電纜在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用已日見稀少。3）光導(dǎo)纖維 (Fiber Optic)光導(dǎo)纖維是軟而細(xì)的、利用內(nèi)部全反射原理來傳導(dǎo)光束的傳輸介質(zhì)。光纖為圓柱狀，由 3 個(gè)同心部分組成纖芯、包層和護(hù)套，每一路光纖包括兩根，一根接收，一根發(fā)送。光纖有單模和多模之分。單模 ( 模即 Mode，入射角 ) 光纖多用于通信主干網(wǎng)，多模光纖多用于局域網(wǎng)布線系統(tǒng)。用光纖作為網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)的LAN 技術(shù)主要是光纖分布式數(shù)據(jù)接口(Fiber opticData Distributed Interface，

9、 FDDI)、快速以太網(wǎng)和千兆以太網(wǎng)。目前，光纖已成為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)室外布線的主流線纜。三、分析題（ 22 8 7+7）1、分析總結(jié)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟（8）1）計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的總體方案設(shè)計(jì)了解生產(chǎn)過程、分析工藝流程及工作環(huán)境、總結(jié)操作工控制經(jīng)驗(yàn)。確定整個(gè)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和類型。設(shè)計(jì)系統(tǒng)的硬件與軟件結(jié)構(gòu)方塊圖。2）硬件的工程設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)總線與主機(jī)機(jī)型I/O 接口選擇現(xiàn)場設(shè)備3）軟件的工程設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)程序結(jié)構(gòu)規(guī)劃程序的流程，模塊接口條件。4）控制系統(tǒng)的調(diào)試與投運(yùn)離線仿真和調(diào)試在線調(diào)試和投運(yùn)2、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的干擾源及可采取抗干擾措施（7）計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中電磁干擾有三種形式： A、電源噪聲； B、從

10、輸入線侵入的噪聲； C、靜電噪聲。 2 分抗干擾措施包括三方面：電源與供電系統(tǒng)的抗干擾措施：安裝電源低通濾第-3-頁共4頁波器；穩(wěn)壓電源的變壓器采用靜電屏蔽措施；電源應(yīng)放在距電源引進(jìn)口很近的地方；電源的輸出線均應(yīng)采用扭絞線；電源線路應(yīng)盡量避免公共線；電柜接地線與公共接地線應(yīng)分開走線；加大電源變壓器容量等。接口與過程通道的抗干擾措施：使用雙絞線、光電隔離電路、平衡輸出驅(qū)動(dòng)器和平衡輸入接收器；連接信號(hào)線接地和電柜接地時(shí)，采用光電耦合器或耦合變壓器進(jìn)行隔離等?？刂茖ο笈c終端的抗干擾措施：終端裝置內(nèi)的電源線應(yīng)扭絞；電源變壓器用坡莫合金進(jìn)行磁屏蔽；改變終端裝置的安裝位置和方向等。3、簡述計(jì)算機(jī)控制的總體

11、方案設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容（7）總體方案是整個(gè)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，設(shè)計(jì)者必須深入了解生產(chǎn)過程，分析工藝流程及工作環(huán)境，熟悉工藝要求，確定系統(tǒng)的控制目標(biāo)與任務(wù)。（ 1）生產(chǎn)工藝和現(xiàn)場環(huán)境調(diào)研1）弄清系統(tǒng)的規(guī)模，明確控制的范圍，熟悉工藝流程。初步明確控制的任務(wù)。要了解生產(chǎn)工藝對控制的基本要求。初步確定 I/O 的數(shù)目和類型。弄清現(xiàn)場的電源情況和環(huán)境條件形成調(diào)研報(bào)告和初步方案在調(diào)研報(bào)告的基礎(chǔ)上草擬出初步方案。如果系統(tǒng)不是特別復(fù)雜，也可以將調(diào)研報(bào)告和初步方案合二為一。形成總體設(shè)計(jì)技術(shù)報(bào)告 1) 工藝流程的描述2) 功能描述結(jié)構(gòu)描述控制算法的確定I/O 變量總體描述四、計(jì)算題（ 10）某熱處理爐溫度測量儀表的量