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1、计算机控制技术复习资料配套教材计算机控制技术朱玉玺崔如春一、第一章重点 1、 计算机控制控制系统：由计算机完成部分或全部功能的控制系统，称为计算机控制系统 2、一般的计算机控制系统由计算机、I/O接口电路、通用外部设备和工业生产对象等部分组成。 2、 计算机控制系统分为：DDC、DPS、SCC、DCS、CIMS。 3、 DCS：DCS由DDC、SCC、和MIC组成，它 的下一代技术是集计算机、通信、控制三种技术为一体的现场总线控制系统。 二、第二章重点 1、 温度测量方式有接触式和非接触式二大类型，如热电偶属于接触式，红外温度传感器属于非接触式。 2、 ADC0809八位A/D转换器 见书P1
2、9页，P23页、图2-9及P24页程序，应掌握 如何通道选择 START：启动信号 EOC：转换结束信号 OE：输出允许信号 一次转换过程如下： 先由ADDA、ADDB、ADDC三个信号选择通道，如要选IN4，则CBA 分别为100，如要选IN0，则CBA为000 CB A 通道号 0 0 0 IN0 0 0 1 IN1 0 10 IN2 。 在P24中语句为：MOV DX，200；送通道IN0地址 置START为高电平，启动转换过程，此时EOC变为低电平 在P24中语句为：OUT AL，DX；启动A/D转换 转换结束，EOC变为高电平 在P24中语句为：MOV DX，220；送查询地址 IN
3、 AL，DX；读入EOC状态， TEST AL，80H；测试D7位是否为1 JZ START2；如为0，则A/D没有结束，继续查询。 使OE为高电平，从ADC0809锁存器中读出数据 在P24中语句为：IN AL，DX；读取A/D转换结果 3、 数字滤波有程序判断滤波、中值滤波、算术平均值滤波、加权平均值滤波、滑动平均值滤波、低通滤波、复合数字滤波等，要求说出5种以上的方式。 4、设某12位A/D转换器的输入电压为0+5V，求出当模拟量为下列值时输出的数字量： 1. 25V； 2V； 2.5V； 3V； 4V； 5V 提示：N=U/UM UM =5； 212 =4096 三、第三章重点： 1、
4、 PWM技术 PWM也就是脉冲宽度调制，在频率不变的情况下，通过改变输出脉冲的宽度从而使输出信号的平均值发生改变，达到控制外部对象的目的。改变占空比的方法有定宽调频法、调频调宽法、定频调宽法，目前在直流电机的控制中，主要使用定频调宽法 2、 LED显示：LED显示技术有动态和静态二种显示方式，动态显示中显示器件是分 时工作的，任一时刻只有一个显示器在工作。静态显示时，当显示某个字符时，相应的显示段恒定地导通或截止，直到显示另一个字符为止。静态显示占用机时少，显示稳定可靠，但元件较多，相对成本较高。 3、 光电隔离器的主要作用把外部电路和计算机电路实行电气隔离，抵抗较为强烈的干 扰信号的侵入。
5、4、 固态继电器实际上是一个带光电隔离器的无触点开关。 5、 步进电机的控制主要是速度控制、方向控制、位移控制。速度控制是通过改变二拍 之间的延时实现的，延时时间越长，则速度越慢；方向控制是通过改变步进电机各相磁极的通电顺序实现的；而步进电机的位移取决于给步进电机的脉冲数的多少。 6、 晶闸管(可控硅整流器) 的工作方式有调压方式和调功方式二种形式 调压方式：是通过利用移相触发脉冲调节晶闸管的导通角，使输入到电加 热元件的电压改变，达到调节用电器的输入功率，来实现控制目的。 调功方式：触发电路采用的是过零触发方式，外加正弦电压过零时控制信 号才使晶闸管的触发导通，则负载上得到的电压是一个正弦波
6、。 调功方式输入电炉的平均功率为： nU2P=NR式中：P输入电炉的功率；R负载有效电阻；U电网电压 ；n允许导通的波头数；N设定的波头数。 当 n0时，电炉的输入功率为零； nN，电炉的输入功率为满功率。 7、分析下图电路原理 +5V 100 双向晶闸管 电热元件 光电耦合器 22/1W SCR Pn 反向驱动器 330 R RM C 220Vac ， 分析：当Pn=1时，光电耦合器中的发光二极管截止，双向晶闸管断开，电热元件不工作；当Pn=0时，光电耦合器中的发光二极管导通，双向晶闸管导通，220V电压加在电热元件上，使之工作；通过计算机对Pn信号的控制可以实现功率控制的目的 图中光电耦合
7、器的作用是把计算机电路和外部电路隔开，以防干扰。 四、第四章重点： 1、 什么是顺序控制？什么是数字程序控制？数字程序控制有哪几种方式？ 顺序控制就是以预先规定好的时间或条件为依据，按预先规定好的动作次序顺序地完成工作的自动控制 数字程序控制就是计算机根据输入的指令和数据，控制生产机械按规定的工作顺序、运动轨迹、运动距离和运动速度等规律自动地完成工作的自动控制。 数字程序控制有逐点比较插补法和数字积分器插补法二 2、PLC特点： 可靠性高，抗干扰能力强 配套齐全，功能完善，适用性强 易学易用，深受工程技术人员欢迎 系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造 体积小，重量轻，能耗低 3、P83
8、页数字积分器法直线插补计算举例 五、第五章重点 1、 阶跃响应 阶跃响应是指将一个阶跃输入加到系统上时，系统的输出 2、 稳态误差 稳态误差是指系统的响应进入稳态后，系统的期望输出与实际输出之差 3、 PID控制 在工程实际中，应用最为广泛的调节器控制规律为比例、积分、微分控制，简称PID控制，又称PID调节，其数学表达式为 比例控制及其作用 比例控制是一种最简单的控制方式。其控制器的输出与输入误差信号成比例关系。当仅 有比例控制时系统输出一般存在稳态误差。 积分控制及其作用 在积分控制中，控制器的输出与输入误差信号的积分成正比关系，引入积分项的主要目的为了消除稳态误差。 微分控制及其作用 在
9、微分控制中，控制器的输出与输入误差信号的微分成正比关系。它能预测误差变化的趋势，其作用是能够避免被控量的严重超调，改善系统在调节过程中的动态特性，一般用于有较大惯性或滞后的被控对象。 4、 数字PID控制 数字PID有二种形式，分别是位置式和增量式 位置式：其表达式为 uk=KPek+KIej+KD(ek-ek-1)j=0k位置式控制算法提供执行机构的位置Uk，需要用到过去的累计误差，一般用于以可控硅或伺服电机作执行器件的控制系统中 增量式：其表达式为 Duk=d0ek+d1ek-1+d2ek-2增量式控制算法提供执行机构的增量uk ，只需要保持现时以前3个时刻的偏差值即可，一般用在步进电机或
10、多圈电位器作执行器件的控制系统中 5、 香农采样定理：系统采样频率的下限为fs=2fmax，此时系统可真实地恢复到原来的连续 信号。 六、第七章重点 1、串行通信标准有RS232、RS422/RS423、RS485，重点掌握RS232和RS485，通信的特 点是传输速率与通信距离相关，距离越远，速率越慢；距离越近，速率越高。RS232的最大电缆是电缆长度不超过15m，最大数据传输速率是20KB；RS485最大电缆长度是1200m，最大传输速率是10M(12m时) 2、 RS232 电气特性：它规定高电平为+3+15V，低电平为-3-15V。RS-232-C数据线TxD、RxD使用负逻辑，其低电
11、平表示逻辑“1”，高电平表示逻辑“0”。最简单的联接方法如下： 3、 现场总路线主要特点 数字信号完全取代420mA模拟信号。 基本过程控制、报警和计算功能等完全分布在现场完成。 使设备增加非控制信息，如自诊断信息、组态信息及补偿信息等。 实现现场管理和控制的统一。 真正实现系统的开放性、互操作性。 七、第八章重点 1、 P231例8-9 2、 软件抗干扰技术有数字滤波、指令冗余技术、软件陷阱技术、看门狗技术。 3、 看门狗技术及原理：看门狗技术是一种计算机程序监视技术，防止程序由于干扰等原因 而进入死循环，一般用于计算机控制系统。是不断监测程序循环运行的时间，一旦发现程序运行时间超过循环设定
12、的时间，就认为系统已陷入死循环，然后强迫程序返回到已安排了出错处理程序的入口地处，使系统回到正常运行。它可用软件或硬件方法实现。 4、 掌握P252页实验建模法 实验建模法主要用于得到被控对象的数字模型 已知对象的数字模型类型是一阶惯性环节 通过实验建模法确定公式中的K、T0和。 过程：实验在开环情况下输入一个阶跃信号Ui=2.76V，稳态时传感器输出为 V=5.52V，然后测量输出，作出阶跃响应曲线如图8-22，在曲线的拐点处作切线。 5、 计算题： 现已知某炉温变化范围为01000，测试时，采用9位的A/D变换器(带符号位)，试问此时系统对炉温变化的分辩率为多少。若测试时，通过变送器将测试
13、起点迁移到500，保持同样的系统对炉温变化的分辩率，试问此时可采用几位的A/D变换器就可以了。 8o1） 2=(1000)/D， 故=3.9 o2） 2=(1000-500)/3.9， 故noonlg128.2/lg2=7 八、自己看江苏省灌南县地表水厂自动化控制系统竞争性谈判招标书里面重点内容已做了标志。要求弄懂原水池的水位控制和清水池的压力控制原理。 灌南县地表水厂自动化控制系统竞争性 谈判招标书 项目编号：gnzfcg20060201 项目名称：灌南县地表水厂自动化控制系统 灌南县*采购中心 二00六年二月十六日 第一章 竞争性谈判邀请函 灌南县*采购中心受灌南县财政局委托，对灌南县地表
14、水厂自动化控制系统进行竞争性谈判采购，邀请有资质的供应商参加报价和谈判。 一、项目编号：gnzfcg20060201 二、项目名称：灌南县地表水厂自动化控制系统 三、供应商资质要求： 1、 投标商注册资金需达到200万元以上的法人单位； 2、 投标商具有同类项目的经营业绩； 3、 地表水厂自动控制系统为其经营项目范围； 4、 企业还需具有智能三级以上或自控二级以上资质 5、 依法纳税。 四、项目完工时间：XX年6月底之前 五、竞争性谈判项目保证金2万元整，采用汇票或现金形式提交。 六、竞争性谈判文件获取方法：从连云港招投标网站下载。 七、竞争性谈判文件获取时间：XX年x月x日XX年x月x日 八
15、、谈判文件份数：正本一份，副本三份，电子文档一份。 九、递交谈判文件时间、地点：XX年3月 2 日上午8：30至9：00。灌南县*采购中心。 十、谈判时间、地点：XX年x月x日上午9：00整，地点是灌南县财政局二楼会议室。界时请参加谈判单位的法定代表人或授权委托人参与谈判。 联系人：灌南县*采购中心：王东平 联系电话：0518-3289019 灌南县自来水公司：陈建林 联系电话：0518-2920302 第二章 竞争性谈判须知 一、时间安排 在竞争性谈判文件规定的递交申报截止后，按照递交申报文件的顺序，采购中心组织谈判小组分别与各申报供应商就采购项目的设备及技术性能、配置、价格和售后服务等进行
16、单独商谈。 二、招标文件组成 1、 谈判邀请函 2、 谈判须知 3、 项目要求及项目简介 4、 合同样本 5、 部分投标文件的通用格式 三、申报文件组成 1、 申报供应商应提供的证明性文件 、营业执照复印件 、法定代表人证明函 、法定代表人授权书 、法定代表人与被授权人身份证复印件 、业绩证明材料 、其他资信证材料 2、申报供应商的谈判申请与声明 3、为灌南县地表水厂自动控制系统制定的解决方案和为实现该方案所须安装的配套设备及数量 4、申报供应商的报价 货物单价及总价应包括运输、相关税金、培训、安装、调试和服务及为之实现上述功能报须提供的配件等全部费用 5、产品质量及服务承诺 以上资料将作为评
17、分依据 四、投标中的相关规定 1、 时间规定是以北京时间为准 2、 货币计量是以人民币为计量单位 3、 其他计量单位以国家规定的通用计量单位为依据 4、 谈判用语言为汉语普通话 五、现场考察及投标费用 1、 在投标截止日之前，投标人自行安排时间对安装现场和周围环境进行现场考察，投标人应充分重视和仔细地进行这种考察，以获取那些由投标人自已负责的有关编制投标文件和签署合同所需的所有信息。一旦中标，这种考察即被认为其结果已在投标文件中得到充分反映。考察现场的费用由投标人自已承担； 2、 投标人及其代表必须承担在现场考察过程中由他们自已的行为造成的人身伤害、财产损失以及其他原因造成的损失、伤害或费用。
18、在这一考察过程中招标人不承担任何责任； 3、 在现场考察中由业主提供的关于现场及周边环境以及与地表水厂建设的有关资料和数据，仅供投标人参考，业主与招标方对投标人由此而产生的推论、解释和结论概不负责； 4、 投标方在投标过程报发生的与投标有关的一切费用由投标方自行负担； 5、 中标方须承担公证费用1000元。 六、谈判的投标保证金为两万元，在递交投标申请的同时递交投标保证金。 七、申报文件递交 1、 申报文件应于竞争性谈判邀请规定的时间前递交至灌南县*采购中心。 2、 申报文件须正本一份、副本三份、电子文档一份；正本须法定代表人或被授权人签署；正本须打印或碳素墨水手写，字绩工正，副本可以用复印件
19、； 3、 申报文件应装入密封袋，封面注明：谈判文件项目编号、谈判文件项目名称、投标单位、地址、电话和传真，封口处加盖投标单位印章，并注明开标时启封字样。 八、 谈判 1、 谈判小组：谈判依法由相关专家和采购人代表组成 2、 谈判程序： 、谈判小组审阅各申报供应商所递交的投标文件； 、谈判小组所有成员集中与单一供应商按照递交申报文件顺序分别进行谈判； 、谈判文件如有实质性变动的，谈判小组将以书面形式通知所有参加谈判的供应商； 、谈判小组根据各供应商提供的相关文件、最后报价及谈判情况作综合评定； 、推荐候选人或最终确定成交供应商。 3、评分依据：本次采用综合评分法 、商务部分 包括：标书制作及投标
20、书响应程度、投标报价、企业资质材料、业绩等； A、标书制作及投标响应程度1分 该项仅对无重大偏离的投标单位加分 B、企业资质 2分以注册资金为依据，在200万元以上每增加100万元加1分，最多加2分 C、企业业绩 2分 有一个业绩得1分，最多得两分 D、企业报价 65分 在所有入围的企业报价中，以合理最低价为满分，向上每增加2%扣1分 、技术部分 包括：技术方案的合理性、产品技术参数、性能、产品质量及功能等； 、服务承诺主要是维护、响应时间等 、统计方法 A评标委员会所有成员按规定进行评分； B汇总统计各评委打分，计算出总分并排序； C确定总分最多排序第一的投标人为中标单位。 九、合同授予 1
21、、 采购中心将在相关网站上公布中标结果 2、 成交供应商应按中标通知书规定的时间和地点与灌南县*采购中心签订*采购合同。 十、付款方法 设备进场后付货款总额的60%，安装完毕经三个月试运行，初步验收合格后付总额的30%，设备经一年正常工作，验收合格，付清余款。 第三章 项目概况与项目要求 一、项目概述 1、 灌南县地表水厂总规模为5万m3/a，一期工程2.5万m3/a，采用一级潜水泵取水，自动投加混凝剂经混合后进入高效澄清池进行泥水沉浮分离，流入高效均粒滤池再投入二氧化氯进行广谱杀菌灭病注入清水库，经二级泵房送入配水管网。一、二级泵实行变频调速联动运行，实行全部功能自控，计算机监测、显示、记录
22、、打印。实现了操作管理智能化、维修工厂化，大大降低能耗运行成本，节省大量投资，易于掌握和实施。 2、 其自动化控制系统： 设计范围：水源泵池水位、取水流量浊度记录显示、水源及净水厂一、二级泵变频调速联动运行，自动投加、消毒及有关参数显示记录，高效澄清池浓缩泥渣、沉砂斗、泥沙及顶部浮渣的适时适量排除控制显示，高效重力均粒滤池反洗全过程显示、清水池水位数据记录显示出厂水流量、浊度、水压及消毒剂残余量。 设计目标：自动化控制系统设计立足于可靠、实用和先进，充分考虑其良好的性能价格比，其自动化系控制水平达到国际先进水平。 主要功能：对供水系统各可控设备实行监控；对各项数据进行在线检测；协调控制各设备的
23、优化运行，实现全系统的手动、自动、中控的三级控制三级显示的方式；形象直观的人机界面，便于操作人员监测生产全过程； 打印生产管理用的各项报表。 二、工艺方案应达到的具体要求 、原水取水控制系统 1、控制原理 原水取水控制系统。安装在离中控室2.5km的取水泵房内，控制对象为四台45kW潜水供水泵。控制系统采用两台变频器，两台变频器通过计算机传输过来的清水池水位变化，与设定的水位进行比较，采用PID控制方式调整取水泵的电机运行频率，改变取水泵的取水流量。使清水池恒定在一个设定水位上。备用泵在PLC的控制下定时自动切换，互为备用。 2 保护功能 原水取水控制系统，具有对取水泵的各项保护功能。除具有短
24、路、过载、缺相等保护功能外，还具有对各潜水泵电机绕组超温、电机腔泄漏、接线腔进水、油室内进水等进行检测、保护功能。当某一台运行泵发生故障时相对应的备用泵将自动切换运行，同时报警。 3 监控功能 原水取水PLC站适时采集，原水控制柜电源电压、各取水泵的运行电流、变频器运行频率、取水泵池水位等各种模拟量信号，以及变频器的运行、停止、故障、各取水泵的运行、停止、故障、手控/自控/中控等开关量信号，并与中控室计算机联网通讯，将采集的信号送计算机，同时接受计算机传送的各类信号。在中控室采集屏上均有显示。 4 原水取水PLC站与中控室计算机采用何种方式联网并传输信号。 、 混凝剂投加系统 1 工作原理 该
25、系统是根据原水流量和原水浊度自动调节投加量向高效澄清池进水管投加。同时将加药量信号、混凝剂溶液池液位信号、计量泵的运行、停止、故障信号等传送至采集屏PLC系统。用户可在运行实践中根据水源水质、药液浓度等设定加药比例。无需频繁操作，以降低操作工人的劳动强度，节约运行成本。 2 监控功能 中控室采集屏PLC实时采集混凝剂溶液池液位及隔膜计量泵的加药量，以及运行工况，并送入计算机。 、 高效澄清池自动排泥系统及高效重力均粒滤池反冲洗监控 1 工作原理 采用TTV集成电路，双向可控硅光电耦合传感器，对池内泥渣浓度定时自动取样测量。当浓度达到设定排放数值时，信号提示控制部分自动启动电源开启潜水泵，形成压
26、力水进入虹吸辅助管，通过抽气管进行抽气，使虹吸管内产生负压，形成虹吸，池内泥渣开始经虹吸管排放；泥渣排放后，浓度下降到设定值时，信号提示控制系统自动切断潜水泵电源，断其压力水，辅助虹吸管倒吸空气从而破坏虹吸。与此同时，信号传给启动排除浮渣电动阀控制电源开关，打开排除浮渣电动阀，进行排除上部浮渣，当达到所设定的排渣时间时，信号即通知停止排渣，关闭电动阀。完成排泥周期。 高效重力均粒滤池则利用反冲洗出水水位变化作传达信号显示。 2 监控功能 自动排泥仪安装在中控室的数据采集屏上，供操作人员设定和了解澄清池自动排泥情况。并将排泥次数、排泥时间、滤池反冲洗等信号输入数据采集屏PLC站，供计算机采集。
27、、 消毒系统 1 工作原理 本系统采用高纯二氧化氯广谱杀菌、灭病毒的处理，投加量一般控控制在0.4-0.8mg/L,投加方法采用对滤后水进入清水池时投加。在出水管装有二氧化氯余量测定仪，根据设定标准值实行反馈调节，根据进水量和余二氧化氯量对二氧化氯投加设备闭环控制，从而保证供出水杀菌、灭病毒的可靠性。 2 监控功能 本消毒控制系统自成体系，并配有显示操作盘，供用户设定和监测二氧化氯发生器的运行工况。同时将二氧化氯发生量信号、投加量信号、二台原料桶的液位信号、二氧化氯余量信号通过消毒系统PLC站送入计算机。 、 清水供水控制系统 1 控制原理 清水供水控制系统，控制对象为四台90kW潜水供水泵。
28、控制系统采用两台变频器分别控制两组两用两备泵。变频器通过压力传感器，检测出水管压力的变化，与设定的压力进行比较，采用PID控制方式调整供水泵电机运行频率，改变供水泵的供水流量。使管网压力恒定在一设定值。清水供水控制系统通过清水供水PLC站进行多泵优化组合控制。当用水量较小时，一台供水泵作变频运行，随着用水量的增加，第一台供水泵的电机运行频率不断提高，当到达工频运行时，程序控制器将第一台供水泵仍为变频器控制下的供水运行，同时将第二台供水泵作变频运行，以满足用水量的需要。随着用水量的减小，第一台供水泵的运行频率不断降低，当降到最低设定频率时，第二台供水泵退出运行。第一台泵继续变频运行，以满足水量减
29、少的需要，以此实现各供水泵的自动运行。 2 保护功能 清水供水控制系统，具有对供水泵的各项保护功能。除具有短路、过载、缺相等保护功能外，还具有对各潜水泵电机绕组超温、电机腔泄漏、接线腔进水、油室内进水等进行检测、保护功能。当某一台运行泵发生故障时下一台泵将自动切换运行，同时报警。 3 监控功能 清水供水PLC站适时采集各供水泵的运行电流、管网压力、变频器运行频率等各种模拟量信号，以及变频器运行、停止、故障、各供水泵的运行、停止、故障、手控/自控/中控等开关量信号，并送入计算机。 、 数据采集屏系统 数据采集屏系统，设置在中控室内，主要供值班操作员监察全系统的运行状态。形象直观，一目了然无需频繁
30、切换计算机画面。数据采集屏主要有PLC站、仪表和指示灯组成。负责采集并显示原水泵池水位“原水流量”、“原水浊度”、“药池液位”、“加药量”、“清水浊度”、清水池水位“出水压力”、“出水流量”等模拟量信号并送计算机。同时将其他各系统的数据信号，通过与计算机通讯，输出到采集屏显示仪表和指示灯。采集屏设有全系统的故障声光报警功能。 、计算机监控系统 1 、监控功能 主要功能是将各系统的模拟量信号和数字量信号，采集到计算机内，通过过程可视化软件，较形象的将各系统的运行情况在画面中展现出来。操作管理人员，可在中控值班室，监察、控制全系统生产的全过程，并可设置相关工艺参数和执行相关操作。该系统还具有各项报表的打印功能和系统报警功能。 2、监控画面 A、全系统工艺流程图 B、原水取水控制系统图 C、混凝剂投加控制系统图 D、高效澄清池监控图 E、消毒工艺监控图 F、清水供水控制系统图 G、实时趋势曲线 H、报警窗口 I、历史报表
