计算机测控(1).doc

计算机测控1、 工业控制计算机系统简称工控机系统，有时也简称工业计算机控制系统2、 平均无故障时间（MTBF）衡量一个系统的可靠性，越大越好；平均修复时间（MTTR）越小越好3、 工业控制计算机的分类（按功能）：数据采集系统、直接数字控制系统（DDS）、计算机监督控制系统（SCC）、分级控制系统、集散控制系统（DCS）及现场总线控制系统（FCS）4、 接口是计算机与外部设备或工业控制设备交换信息的中间电路按照信息的流向可以将接口分为输入接口和输出接口；按照信息的传输格式可以将接口分为串行接口和并行接口计算机常用接口规范包括串行通信口（RS—232/485/422）、打印机并口、磁盘驱动器接口、VGA接口及USB接口等5、 面向字符的异步通信格式：P18 图2.1例 ： 4800bps 起始位 D0~D7 停止位 1 8 14800/(1+8+1)=480字符/秒6、 P19 表2.17、 P24 图2.11 9针D型插座 接2、3、5三根线8、 在长距离传输或工作环境有干扰时，应在RS—485总线的始端和末端加入终端匹配电阻和驱动器保护电阻，以减少终端反射和削弱干扰信号。

RS—485通信网络中，主站可以和各从站进行点对点通讯，也可以对所有从站进行广播式通讯9、比较项目 接口标准RS—232RS—422RS—485驱动方式单端平衡平衡通讯节点数驱动器和接收器为1；10驱动器和接收器为32:32最大传输距离15m1200m1200m最大传输速率20kbps100kbps(1200m)100kbps(1200m)10、210=1K ，【20根地址线】220=1M， 230=1G， 224=16M11、常用ISA总线（有“#”的信号为低电平有效） P42 图2.19CLK:6.0MHz时钟信号，周期为167ns.ALE:地址锁存起动信号，降沿有效A0~A15:地址线IOR#:I/O读命令信号，低电平有效D0~D7:数据线IOW#:I/O写命令，低电平有效AEN:DMA传输允许信号高电平时，应使I/O通道与微处理器和其他设备脱开，以便执行DMA传送当该信号有效时，DMA控制器就取得了对地址总线、数据总线、和读写命令线（存储器和I/O）的控制权ISA总线上的过程板卡，应工作在AEN为低电平期间12、规范中规定PCI总线可选择66MHz时钟频率和64位数据总线，从而使PCI总线的最高传输速率可达528MBps（66*64/8=528MBps）13、P58 图2.26 图2.27PCI总线操作命令；CLK 时钟信号FRAME# s/t/s:帧周期信号AD[31:00] t/s: 地址、数据多路复用的输入/输出信号C/BE[3:0]# t/s:总线命令和字节使能多路复用信号线IRDY# s/t/s:主设备准备好信号TRDY# s/t/s:从设备准备好信号DEVSEL# s/t/s:设备选择信号14、工业过程通道实现计算机信号和工业现场信号的互连与互换，是工业生产过程实现自动控制的输入输出通道。

工业过程通道有过程通道板卡、过程通道子系统和远程I/O三种基本形式都要具备模拟量输入/输出、开关量输入/输出、脉冲量输入/输出和中断量输入等基本功能15、模拟信号规格：DDZ—Ⅲ型 ：1~5V电压信号 4~20mA电流信号DDZ—Ⅱ型: 0~5V电压信号 0~10mA电流信号16、精度等级：概念源自仪表，仪表精度等级是指仪表的允许百分误差值去掉“±”号和“%”号后的数值P81 表3.1仪表的精度等级Ⅰ级标准Ⅱ级标准Ⅲ级标准0.005、0.02、0.050.1、0.2、0.35、0.4、0.51.0、1.5、2.5、4.017、信号与工控机系统的连接方式：（1）电压信号与电流信号：传感器的输出信号是小信号，如果该类信号直接输入到工控机系统的过程通道，则应采用差动输入方式，每个信号接3根传输线，即信号高端（SH）、信号低端（SL）和信号地（SG）；如果传感器的输出信号经变送器转换为标准信号（4～20mA）输入到工控机系统的过程通道，则使用两根传输线，其中一根为信号线（SH），另一根为信号地（SG）；工控机系统输出的控制信号是标准信号（4～20mA），可以和执行机构的标准信号输入端子直接相连。

2）热电阻与与工控机系统的连接方式：两线制、三线制、四线制18、开关量输入信号有触点输入（干）和电平输入（湿触点信号）两种方式19、地址空间选择电路 P84 图3.4 20、模拟量有单端和差动两种输入方式单端输入方式：模拟量输入信号相对于模拟信号地（SG）而言只有一个输入信号端（SH），SH一般连接到运算放大器的其中一个输入端，而另一个输入端接模拟信号地差动（差分）方式：模拟量输入信号相对于模拟信号地而言有两个输入信号，分别称之为输入信号高端（SH）和输入信号低端（SL），SH与SL分别连接到运算放大器的两个输入端，运放的实际输出取决于SH与SL的差值如果模拟量信号为标准信号（如1～５V、4～20mA等），则可以采用单端输入方式，也可以采用差动输入方式；如果模拟量输入信号为毫伏级的小信号，采用差动输入方式21、模拟量信号的极性：单极性（0～５Ｖ）和双极性（-2.5～+2.5Ｖ）注：极性与方式无关22、隔离方式：信号隔离是指信号的参考地是隔断的（不共地）半隔离：模拟量信号和计算机侧的的数字量之间是隔离的，而模拟量信号之间是非隔离的全隔离：是指计算机侧数字量和模拟量之间以及各个模拟量通道之间都是隔离的。

如何实现模拟量输入板卡的全隔离：采用隔离变压器23、模拟量输入板卡的性能指标：输入信号量程、分辨率、精度、转换速率、输入信号类型及方式、输入通道数、可编程增益、驱动程序及支持软件24、多路转换开关电路：4051CH0H～CH7H为 8个差动输入通道的信号高端，CH0L～CH7L为8个差动输入通道的信号低端CH00～CH15为16个单端输入通道当短接器J2的1-2、7-8、9-10、11-12引脚短接时，则为单端输入方式（大信号）；当J2的3-4、5-6、9-10引脚短接时，则为差动输入（大信号、小信号）注：1-2、3-4不能同时接通或断开如何实现单端输入和差动输入方式的选择：配置J2即可实现25、A/D板卡设计实例 P92五步法：1、选择输入信号范围(增益) 2、选通道 3、给出启动信号四步法： 【4、判断完成信号—查询、延时、中断 5、读取数据】26、D/A板卡的主要性能指标：分辨率、输出范围、线性度（反映了实际输出值与按线性关系计算出的理论值之间的误差，线性度越好，线性误差越小；）、精度（反映了实际输出的电压／电流值与计算出的理论电压／电流值的误差，与分辨率、线性度、放大器各项参数有关；）、输出通道数、建立时间、负载特性。

27、D／A板卡设计实例 P9928、采用数字滤波算法克服随机误差的优点：（1）数字滤波是由软件实现的，不需要硬件，不存在各种匹配问题；（2）对于多路信号输入通道，可以共用一个数字滤波器，从而降低成本；（3）改变滤波器程序或运算参数，就能方便地改变滤波特性29、线性标度变换：Y=Ymin+(Ymax-Ymin)(X-Nmin)/(Nmax-Nmin)补充：已知某温度信号的测量范围为100°C～1000°C，经传感器和变送器后的输出信号为1～5V或4～20mA，对于A/D转换器（A/D卡），输入0～5V信号时，其转换结果分别为100和4080，试问如果读得的A/D结果为1000，则对应的温度为多少？解：方法（1）Ymax =1000°C Ymin =100°C Nmax=4080 Nmin =100+（4080-100）（1-0）/（5-0）=896Y=Ymin+(Ymax-Ymin)(X-Nmin)/(Nmax-Nmin) =100+(1000-100)(1000-896)/(4080-896) =100+900*104/3184=129.4°C方法（2）:①求代码1000对应的电压值Y1=[(5-0)/(4080-100)]*（1000-100）=450/398=1.13V②求电压值（450/398）对应的测量温度Y2=100+[(1000-100)/(5-1)]*(1.13-1)=129.4°C30、PID控制算法的改进：（1）积分饱和防止措施①积分限幅法②积分分离法(2)设立PID死区（作用避免调节阀频繁动作）；如果死区为0，对执行机构的影响：缩短了调节阀的寿命。

31、工控软件的功能：（1）数据输入/输出及报警检测功能 （2）回路控制功能 （3）画面显示功能（4）报表功能 （5）系统生成功能 （6）通讯功能32、实时数据库与一般数据库的区别：（1）实时数据库将数据存储在内存中直接操作的数据库，随机访问，速度快； 一般数据库将数据存储在磁盘中，按顺序访问，速度慢2）实时数据库，实时采集的数据，数据量小，小型系统； 一般数据库，各种数据，数据量大，大型系统3）实时数据库是线性结构，一般数据库是关系结构33、模拟量信号的数据结构：点索引号ID、点状态字AS（当前所处的状态）报警限位参数：HL报警上线、LL报警下线、IL报警增量、DB报警死区P165 图5.334、自动方式：PID运算结果直接作为输出控制量，经D/A后作用于调节阀，属于计算机控制软手动：使用键盘和鼠标直接修改或输出控制量，经D/A后作用于调节阀，属于计算机控制硬手动：使用手操器上提供的增加，减少按钮修改控制量，不属于计算机控制35、人机界面包括键盘（鼠标）输入和画面显示两部分主要的显示画面一般有帮图显示、细目显示、实时趋势曲线、历史趋势曲线、报警显示、回路显示、参数总表显示、操作记录显示、事故追忆显示及工艺流程显示等。

36、P192 表6.1 ISO-1745使用的通信控制字符控制字符ASCII功能STX02H表示正文开始和报头结束ETX03H表示正文结束，其后紧跟校验码BCCETB17H报头或正文过长进行分块传输时，用EBT做各块的结束标识ENQ05H用来构成与查询、选择有关的监控序列ACK06H用来做出肯定应答NAK15H用来做出否定回答37、通信格式：ISO-1745的通信格式为报文格式，该协议将报文分为信息报文和监控序列两部分信息报文由报头和正文组成报头总是放在正文之前，报头中常常包括接收站地址、传送路径、报文优先级及报文编号等内容，以便给正文提供辅助信息任何信息报文可以没有报头但不能没有正文，任何信息报文必须用ETX结束正文A B C D ESOH报头FTBBCCSOH报头STX正文ETBBCCSTX正文ETBBCCSOH报头STX正文STX正文ETXBCCETXBCC38、ISO-1745协议数据链路的工作过程分为5个阶段：物理链路建立阶段、数据链路建立阶段、信息传输阶段、结束阶段、拆除物理线路阶段。