機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程作業(yè)解答(三)202３-１2－０8一、填空題1．?dāng)?shù)據(jù)總線(xiàn)地址總線(xiàn)控制總線(xiàn)2．S-10０Muｌti(或ＳTＤ、STE)3.總線(xiàn)接口邏輯I/O功能邏輯I/O電氣接口4.濾波電平變換光電隔離功率驅(qū)動(dòng)5.多路開(kāi)關(guān)采樣保持器轉(zhuǎn)換器總線(xiàn)接口邏輯6.采樣精度采樣速度成本7.D／A轉(zhuǎn)換器通道選擇器8.信號(hào)調(diào)理二、簡(jiǎn)答題１.試述可編程序控制器的功能和組成?？删幊绦蚩刂破骺扇〈^電器控制，完畢順序和程序控制;可組成閉環(huán)系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)精確的位置和速度控制;可構(gòu)成高速數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的完全自動(dòng)化。典型的可編程序控制器由電源、微解決器、存貯器、輸入輸出接口和編程器所組成。2．開(kāi)放式體系結(jié)構(gòu)的重要特點(diǎn)是什麼?開(kāi)放式體系結(jié)構(gòu)是近年來(lái)在電子工業(yè)和計(jì)算機(jī)工業(yè)中流行的一種設(shè)計(jì)思想,它使得當(dāng)代計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法與傳統(tǒng)方法有了很大區(qū)別。開(kāi)放式體系結(jié)構(gòu)的重要特點(diǎn)是：向未來(lái)的VＬSI開(kāi)放；向不同用戶(hù)層次開(kāi)放;向用戶(hù)的特殊規(guī)定開(kāi)放；采用模塊化結(jié)構(gòu)。3．采用ＳＴＤ總線(xiàn)的工業(yè)控制機(jī)有哪幾種工作模式?由于ＳTD總線(xiàn)的高度模塊化和采用組合方法的特點(diǎn)，STD工業(yè)控制機(jī)可以靈活地組成各種系統(tǒng)。其工作模式有三種:（１）獨(dú)立工作模式即采用微機(jī)的基本系統(tǒng)與工業(yè)用I/Ｏ模板單獨(dú)構(gòu)成控制系統(tǒng)。(2）作為前端控制機(jī)STD工業(yè)控制機(jī)可作為其它微機(jī)(工業(yè)PC機(jī)）的前端控制機(jī)，完畢實(shí)時(shí)在線(xiàn)控制，并把采集的數(shù)據(jù)和執(zhí)行結(jié)果傳送給上位機(jī)。（3)構(gòu)成分布式組合運(yùn)用STD控制機(jī)的組合方法，可方便地進(jìn)行各種分布式系統(tǒng)的組合。4．簡(jiǎn)述ＳＴD總線(xiàn)微機(jī)控制系統(tǒng)的重要特點(diǎn)。ＳＴD總線(xiàn)微機(jī)控制系統(tǒng)的重要特點(diǎn)：（1）采用小板結(jié)構(gòu)，高度的模塊化,其功能模板結(jié)構(gòu)靈活，可靠性高,硬件冗余小，成本低。（2)模板設(shè)計(jì)具有嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)和廣泛的兼容性。（3）面向I/Ｏ的設(shè)計(jì)，具有強(qiáng)大的I/O擴(kuò)展能力，使控制系統(tǒng)非常適合工業(yè)控制的應(yīng)用。（4)高可靠性。５.ＳＴD總線(xiàn)系統(tǒng)的I/O子系統(tǒng)有哪些重要功能？在計(jì)算機(jī)工業(yè)過(guò)程控制系統(tǒng)中,Ｉ／O子系統(tǒng)是過(guò)程接口,其重要功能有:（１)開(kāi)關(guān)量的輸入輸出用于Ｉ/O信號(hào)的測(cè)量與控制。(2）模擬量的輸入輸出用于外部模擬量的采樣及輸出模擬量的控制。（3）脈沖量的輸入輸出用于輸入脈沖信號(hào)的接受、輸出脈沖信號(hào)的控制；定期信號(hào)的產(chǎn)生及解決；伺服電機(jī)使用的運(yùn)動(dòng)控制接口。6.A／D、D/A接口的功能是什麼?在工業(yè)系統(tǒng)中,需要測(cè)量和控制的參數(shù)經(jīng)常是連續(xù)變化的模擬信號(hào)，這些物理量經(jīng)傳感器變成連續(xù)變化的電壓、電流等信號(hào)，A／D接口的功能是將這些模擬量再變換成數(shù)字量，以便計(jì)算機(jī)辨認(rèn)。Ｄ／A接口的功能則是將經(jīng)計(jì)算機(jī)解決后的數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬電壓或信號(hào),輸送到執(zhí)行機(jī)構(gòu)，達(dá)成控制過(guò)程的目的。三、分析題1.畫(huà)圖說(shuō)明工業(yè)PC機(jī)與普通信息解決計(jì)算機(jī)的重要區(qū)別是什么？工業(yè)控制機(jī)與普通信息解決機(jī)的差別在于取消了普通信息解決機(jī)的大母板,將其改為功能插板,與普通信息解決機(jī)相比較,工業(yè)控制機(jī)有以下特點(diǎn)：（1)具有豐富的過(guò)程輸入輸出功能。（２）良好的時(shí)實(shí)性,能對(duì)生產(chǎn)過(guò)程工況變化實(shí)時(shí)地進(jìn)行監(jiān)控。(３）可靠性高，故障率低，維修時(shí)間短，運(yùn)營(yíng)效率高。（４）采用抗干擾電源,密封機(jī)箱,具有良好的環(huán)境適應(yīng)性。（5）豐富的應(yīng)用軟件。（６)具有良好的技術(shù)綜合性。2.畫(huà)圖說(shuō)明8路輸入、8路輸出STD總線(xiàn)開(kāi)關(guān)量接口模板的組成原理。如圖所示，STD總線(xiàn)的開(kāi)關(guān)量輸入輸出模板的典型接口由STD總線(xiàn)接口邏輯、I/Ｏ功能邏輯（輸入緩沖器和輸出鎖存器)、I/O電氣接口等三部分組成。輸入模板的基本組成為：外部開(kāi)關(guān)信號(hào)→輸入信號(hào)條理電路→輸入緩沖器→輸入端口譯碼控制→SＴD總線(xiàn)；輸出模板的基本組成為:STD總線(xiàn)信號(hào)→輸出端口譯碼控制→輸出鎖存器→輸出信號(hào)條理電路→負(fù)載。3．試分析比較工業(yè)控制PC計(jì)算機(jī)與可編程序控制器的重要區(qū)別。工業(yè)控制PＣ計(jì)算機(jī)與可編程序控制器以較強(qiáng)的輸出帶負(fù)載能力、良好的抗干擾能力和可靠性，在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。但兩者在系統(tǒng)組成、功能以及程序語(yǔ)言等方面有所不同。工業(yè)控制ＰC計(jì)算機(jī)的基本系統(tǒng)與普通PＣ機(jī)大體相同，但備有各種控制模板,一般不需要再作硬件開(kāi)發(fā),在結(jié)構(gòu)上進(jìn)行了模塊化；系統(tǒng)具有完整的控制功能,軟件豐富，執(zhí)行速度快，合用于需要作大量數(shù)據(jù)解決的測(cè)控系統(tǒng)。在程序語(yǔ)言方面，工業(yè)控制計(jì)算機(jī)以使用高級(jí)語(yǔ)言為主,也可使用匯編語(yǔ)言。可編程序控制器(ＰＬＣ）結(jié)構(gòu)小巧,適應(yīng)性強(qiáng)，可按照使用規(guī)定選購(gòu)相應(yīng)產(chǎn)品組成控制系統(tǒng)，可編程序控制器的控制功能以邏輯控制為主，小型ＰLＣ合用于實(shí)現(xiàn)各種邏輯控制和開(kāi)關(guān)量控制,大中型的ＰLC為模塊化結(jié)構(gòu)，按用戶(hù)所需的功能選配模塊，可組成規(guī)模較