计算机控制与接口技术知识点.pdf

第一章

什么是计算机控制系统：计算机控制系统是利用计算机（单片机、ARM、PLC、PC机、工控

机等）来实现生产过程自动控制的系统。

计算机控制系统组成：微型计算机控制系统是由计算机（工业控制计算机）和工业对象两大

部分组成。

计算机控制系统基本工作原理（计算机在控制系统中至少起到的三个基本作用）：

实时数据采集：对来自测量变送装置的被控量进行检测和输入；

实时控制决策：对采集到的被控量进行分析和处理，并按已定的控制规律，决定将要采取的

控制行为；

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。

计算机控制系统的硬件部分由哪几部分组成，各部分的作用是什么？

主机：由CPU、存储器和人机接口电路组成的主机是计算机控制系统的核心；

I/O设备：除了一般计算机的标准I/O设备，还有专门的过程I/O设备，用于输入/输出模拟

信号，发布控制命令等；

通信设备：将多台计算机或设备连接起来，构成计算机通信网络；

现场仪表：包括检测变松仪表、执行机构等，前者完成信号的检测、变换、放大和传送，后

者完成计算机控制输出的任务。

计算机控制系统的软件起什么作用：

系统软件：涌来管理和使用计算机本身的资源；

应用软件：面向生产过程的程序，根据实际需要进行开发。

计算机控制系统与一般模拟控制系统相比有什么异同：1）控制规律灵活多样，改动方便；

2）控制精度高，抑制扰动能力强，能实现最优控制；3）能够实现数据统计和工况显示，控

制效率高；4）控制和管理一体化，进一步提高自动化程度。

计算机控制系统中的实时性、在线方式和离线方式的含义：

实时性：指信号的输入、计算和输出，都要在一定的时间范围内完成。（实时系统必是在线

系统）

在线方式：生产过程和计算机直接连接，并受计算机控制的方式；

离线方式：生产过程不和计算机连接，且不受计算机控制，而是靠人进行联系，并作出相应

操作的方式。

比较计算机DDC系统和SCC系统的异同：

直接控制系统（DDC）：灵活性好，几种控制可靠性高，价格便宜，能控制几个甚至几十个

回路。

监督控制系统（SCC）：能保证受控的生产过程始终处于最佳状态。

SCC是DDC系统的综合和发展。

什么是DCS、FCS，它们有什么特点：

DCS：分布式控制系统，也叫集散控制系统。特点：分散控制，集中管理，提高系统可靠性。

DCS：现场总线控制系统。特点：实现现场信号就地处理，实现工业现场各种不同计算机控

制装置的信息交换而制定的总线规范。降低了系统总成本，提高了可靠性。

计算机控制系统的发展趋势：1）模块和系统的小型化；2）硬件和软件的组合化；3）硬件

和软件的模块化；总线、通信接口、工业局部网络、外围设备的标准化。

第二章

采样：在计算机控制系统中，信号是以脉冲序列或数字序列的方式传递的，按一定的时间间

隔，把时间和幅值上连续的模拟信号变成在0、T、2T、……KT时刻的一连串脉冲输出信号的

集合的过程叫做采样过程。

2

采样定理：采样信唯一地复现原信号所需的最低采样角频率必须满足smax。其中，



max是原信号频率的最高角频率。

Z传递函数的定义：离散控制系统在零初始条件下，系统的输出序列的Z变换与输入序列的

Z变换之比。

计算机总线可分为几类，其中内部总线又可分为几种类型：计算机总线可分为内部总线和外

部总线。内部总线分为：数据总线、地址总线、控制总线、电源总线。

数据通信：计算机与计算机之间、见算计与仪器设备之间的数据交换。

数字校花编码的五种方式：

单极性编码：是编码中最简单、最原始的一种，具有直流成分且不含同步信息，需要有某种

方法使发送端和接收端同步；

双极性编码：使用正负两种电平，有效减小传输线上直流分量。码元之间无间隔，难以判定

一位结束和另一位开始；

归零编码：使用正负零三种电平，数据位的中间发生一个跳变，解决了信号同步问题，但占

用较多的带宽；

曼彻斯特编码：自带时钟信息，保证收发双方的绝对同步；

差动曼彻斯特编码：数据位位中间的跳变携带信息，由数据位起始处是否有跳变来传递信息。

比较说明并行通信和串行通信的概念及其特点：

并行通信：传递数据的各位同时发送或接收；

特点：并行传送的速度高，但传输距离