計(jì)算機(jī)監(jiān)控及數(shù)據(jù)采集階段練習(xí)4.doc

“計(jì)算機(jī)監(jiān)控及數(shù)據(jù)采集”階段練習(xí)四（第7第9章）簡(jiǎn)答題1、 結(jié)合圖1說(shuō)明基于PC的控制的產(chǎn)生。2、3、 圖1 軟PLC的基本原理（從PLC控制到軟PLC控制）（1）PC（IPC）在工業(yè)控制中的應(yīng)用增多，且具有較為豐富的軟、硬件資源。（2）傳統(tǒng)PLC控制等存在系統(tǒng)封閉等特性。（3）軟PLC綜合了計(jì)算機(jī)和PLC的開(kāi)關(guān)量控制、模擬量控制、數(shù)學(xué)運(yùn)算、數(shù)值處理、網(wǎng)絡(luò)通信、PID調(diào)節(jié)等功能，通過(guò)一個(gè)多任務(wù)控制內(nèi)核，提供強(qiáng)大的指令集、快速而準(zhǔn)確執(zhí)行控制任務(wù)。隨著對(duì)軟PLC的認(rèn)識(shí)深入及控制技術(shù)的發(fā)展，進(jìn)一步產(chǎn)生了基于PC（PC-Based）的控制概念。2、目前在基于PC的控制中，常用的操作系統(tǒng)有哪些？Windows NT系列、Windows CE、Linux （RT）、VxWorks及QNX以及近幾年來(lái)出現(xiàn)的XP embedded等3、軟PLC開(kāi)發(fā)系統(tǒng)主要有哪些特點(diǎn)和功能？ 編程語(yǔ)言標(biāo)準(zhǔn)化：遵循IEC 61131-3標(biāo)準(zhǔn)，支持多語(yǔ)言編程，編程語(yǔ)言之間可以相互轉(zhuǎn)換。 豐富的控制模塊：支持多種PID算法（如常規(guī)PID控制算法、自適應(yīng)PID控制算法、模糊 PID控制算法等）。 開(kāi)放的控制算法接口：支持用戶(hù)嵌入自己的控制算法模塊。 仿真運(yùn)行、實(shí)時(shí)在線(xiàn)監(jiān)控、在線(xiàn)程序修改。 強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)功能：支持TCPIP網(wǎng)絡(luò)，可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控，遠(yuǎn)程程序修改。4、PAC的主要特征有哪些？（1）具有多范疇的功能性，在一個(gè)平臺(tái)上可實(shí)現(xiàn)包括邏輯和順序控制、運(yùn)動(dòng)控制、驅(qū)動(dòng)控制和過(guò)程控制的功能。（2）具有單一多專(zhuān)業(yè)的開(kāi)發(fā)平臺(tái)，運(yùn)用共用的變量標(biāo)簽（tagging）和統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫(kù)。（3）具有開(kāi)放、模塊化體系結(jié)構(gòu)，適用于從工廠(chǎng)自動(dòng)化到流程工業(yè)的單元操作。（4）采用事實(shí)上的網(wǎng)絡(luò)接口、編程語(yǔ)言、安全等各種工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，使異型和異構(gòu)系統(tǒng)間能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。5、SCADA系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原址有哪些？可靠性、先進(jìn)性、實(shí)時(shí)性、開(kāi)放性、經(jīng)濟(jì)性、可擴(kuò)展性6、SCADA系統(tǒng)上位機(jī)選型時(shí)主要考慮哪些問(wèn)題？主要選擇監(jiān)控主機(jī)、操作計(jì)算機(jī)、服務(wù)器及相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)、打印、UPS等設(shè)備。計(jì)算機(jī)品牌較多，可以選擇在CPU主頻、內(nèi)存、硬盤(pán)、顯示卡、顯示器等各方面滿(mǎn)足要求的品牌計(jì)算機(jī)。當(dāng)然，若對(duì)可靠性要求更高，可以選擇工控機(jī)。一般而言，工控機(jī)的配置要比商用機(jī)的配置要低一些（同樣配置的工控機(jī)與商用機(jī)比較，工控機(jī)的上市時(shí)間更晚）。設(shè)計(jì)人員可根據(jù)要求合理地進(jìn)行選型。監(jiān)控中心的計(jì)算機(jī)多配置大屏幕顯示器。在許多大型SCADA系統(tǒng)監(jiān)控、調(diào)度中心，一般都配置有大屏幕顯示系統(tǒng)或模擬屏，以方便對(duì)系統(tǒng)的監(jiān)控和調(diào)度，但這些設(shè)備要專(zhuān)門(mén)的廠(chǎng)家來(lái)設(shè)計(jì)制造。上位機(jī)在選型時(shí)還要考慮組態(tài)軟件、數(shù)據(jù)庫(kù)和其他應(yīng)用軟件，以滿(mǎn)足生產(chǎn)監(jiān)控和全廠(chǎng)信息化管理對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、查詢(xún)、分析和打印等的要求。7、SCADA系統(tǒng)下位機(jī)選型時(shí)主要考慮哪些問(wèn)題？ 下位機(jī)選擇時(shí)，要特別注意下位機(jī)的控制器模塊的內(nèi)存容量、工作頻率（掃描時(shí)間）、編程方式與語(yǔ)言支持、通信接口和組網(wǎng)能力等，以確保下位機(jī)有足夠的數(shù)據(jù)處理能力、控制精度與速度，方便程序開(kāi)發(fā)和調(diào)試。下位機(jī)的選擇還要考慮到所選用的組態(tài)軟件是否支持該設(shè)備。8、SCADA系統(tǒng)的應(yīng)用軟件有哪些？SCADA系統(tǒng)的應(yīng)用軟件主要包括上位機(jī)的人機(jī)界面、通信軟件、下位機(jī)中的程序，甚至還包括那些專(zhuān)門(mén)開(kāi)發(fā)的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序。9、什么是下位機(jī)程序設(shè)計(jì)時(shí)的邏輯設(shè)計(jì)方法？邏輯設(shè)計(jì)的基本含義是以邏輯組合的方法和形式設(shè)計(jì)控制程序。這種方法有嚴(yán)密可循的規(guī)律性、明確可行的設(shè)計(jì)步驟，又具有簡(jiǎn)便、直觀和十分規(guī)范的特點(diǎn)，屬于系統(tǒng)化的設(shè)計(jì)方法。其基本設(shè)計(jì)步驟如下：（1）明確控制任務(wù)和控制要求。通過(guò)分析機(jī)械裝置、工藝過(guò)程和控制要求，取得工作循環(huán)圖、檢測(cè)元件分布圖與執(zhí)行元件動(dòng)作節(jié)拍表。分配下位機(jī)IO地址。（2）繪制控制系統(tǒng)狀態(tài)轉(zhuǎn)換表。（3）進(jìn)行系統(tǒng)邏輯設(shè)計(jì)。（4）根據(jù)控制特點(diǎn)和要求，選擇合適的編程語(yǔ)言，編寫(xiě)控制軟件。（5）程序的調(diào)試和修改。10、什么是下位機(jī)程序設(shè)計(jì)時(shí)的狀態(tài)流程圖法？ 狀態(tài)流程圖，又叫狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖，是完整地描述控制系統(tǒng)的工作過(guò)程、功能和特性的一種圖形，是分析和設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)程序的重要工具。所謂“狀態(tài)”都是具有特定功能的，狀態(tài)的流程或轉(zhuǎn)移，實(shí)際上就是控制系統(tǒng)的功能的轉(zhuǎn)換。狀態(tài)流程圖由狀態(tài)、轉(zhuǎn)換、轉(zhuǎn)換條件和動(dòng)作、命令等組成。利用狀態(tài)流程圖設(shè)計(jì)控制程序的步驟是：（1）按照機(jī)械運(yùn)動(dòng)或工藝過(guò)程的工作內(nèi)容、步驟、順序和控制要求畫(huà)出狀態(tài)流程圖。（2）在狀態(tài)流程圖上以輸入點(diǎn)或其他元件定義狀態(tài)轉(zhuǎn)換條件。當(dāng)某轉(zhuǎn)換條件的實(shí)際內(nèi)容不止一個(gè)時(shí)，對(duì)每個(gè)具體內(nèi)容定義一個(gè)元件（地址）編號(hào)，并以邏輯組合形式表現(xiàn)為有效轉(zhuǎn)換條件。（3）按照機(jī)械或工藝提供的電氣執(zhí)行元件功能表，在狀態(tài)流程圖上對(duì)每個(gè)狀態(tài)和動(dòng)作命令配上實(shí)現(xiàn)該狀態(tài)或動(dòng)作命令的控制功能的電氣執(zhí)行元件，并以對(duì)應(yīng)的下位機(jī)輸出點(diǎn)的地址定義這些電氣執(zhí)行元件。4）利用移位寄存器設(shè)計(jì)11、SCADA系統(tǒng)硬件調(diào)試包括哪些方面？對(duì)于SCADA系統(tǒng)中的各種硬件設(shè)備，包括下位機(jī)控制器、IO模塊、通信模塊及各種特殊功能模塊都要按照說(shuō)明書(shū)檢查主要功能。比如主機(jī)板（CPU板）上RAM區(qū)的讀寫(xiě)功能、ROM區(qū)的讀出功能、復(fù)位電路、時(shí)鐘電路等的正確性調(diào)試。對(duì)各種IO模塊要認(rèn)真校驗(yàn)每個(gè)通道工作是否正常，精度是否滿(mǎn)足要求。對(duì)上位機(jī)設(shè)備，包括主機(jī)、交換機(jī)、服務(wù)器和UPS電源等要檢查工作是否正常。硬件調(diào)試還包括現(xiàn)場(chǎng)儀表和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，如壓力變送器、差壓變送器、流量變送器、溫度變送器和其他各種現(xiàn)場(chǎng)及控制室儀表，電動(dòng)或氣動(dòng)執(zhí)行器等，在安裝前都要按說(shuō)明書(shū)要求校驗(yàn)完畢。12、SCADA系統(tǒng)軟件調(diào)試包括哪些方面？軟件調(diào)試的順序是子程序、功能模塊和主程序。有些程序的調(diào)試比較簡(jiǎn)單，利用開(kāi)發(fā)裝置、仿真軟件或計(jì)算機(jī)提供的調(diào)試程序就可以進(jìn)行調(diào)試。為了減少軟件調(diào)試的工作量，要確保在軟件編寫(xiě)時(shí)，所有的子程序、功能模塊等都經(jīng)過(guò)測(cè)試，滿(mǎn)足應(yīng)用要求。否則，在軟件調(diào)試階段問(wèn)題會(huì)較多，影響程序的總體調(diào)試。如果軟件有很好的結(jié)構(gòu)，在軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程中都經(jīng)過(guò)了充分的調(diào)試，則在軟件聯(lián)調(diào)中，問(wèn)題會(huì)較少。這時(shí)調(diào)試的重點(diǎn)是模塊之間參數(shù)傳遞、主程序與子程序調(diào)用等。主要觀察系統(tǒng)聯(lián)調(diào)后邏輯是否正確，能否完成預(yù)定的功能，而不是簡(jiǎn)單的語(yǔ)法等檢查。上位機(jī)的程序調(diào)試相對(duì)簡(jiǎn)單，因?yàn)樵陂_(kāi)發(fā)過(guò)程中，每個(gè)界面或功能是否符合要求可以通過(guò)把組態(tài)軟件從開(kāi)發(fā)環(huán)境切換到運(yùn)行環(huán)境，觀察功能實(shí)現(xiàn)。13、系統(tǒng)仿真有哪幾種類(lèi)型？系統(tǒng)仿真有以下3種類(lèi)型：全物理仿真（或稱(chēng)在模擬環(huán)境條件下的全實(shí)物仿真）；半物理仿真（或稱(chēng)硬件閉路動(dòng)態(tài)試驗(yàn)）；數(shù)字仿真（或稱(chēng)計(jì)算機(jī)仿真）。14、SCADA系統(tǒng)接地的目的是什么？SCADA系統(tǒng)接地的目的有兩個(gè)：一是抑制干擾，使計(jì)算機(jī)穩(wěn)定工作；二是保護(hù)計(jì)算機(jī)、電器設(shè)備和操作人員的安全。15、SCADA系統(tǒng)空間感應(yīng)的抗干擾措施有哪些？（1）空間隔離。使敏感設(shè)備或信號(hào)線(xiàn)遠(yuǎn)離干擾源（如大型動(dòng)力設(shè)備及大變壓器等）。（2）屏蔽。對(duì)敏感電路加屏蔽盒或?qū)π盘?hào)加屏蔽層，注意屏蔽層不能隨意接地，必要時(shí)屏蔽層外還要有絕緣層。（3）交流輸出和直流輸出的電纜應(yīng)分開(kāi)敷設(shè)，輸出信號(hào)應(yīng)遠(yuǎn)離動(dòng)力電纜、高壓電纜和動(dòng)力設(shè)備。應(yīng)加大動(dòng)力電纜與信號(hào)電纜之間的距離，盡可能不采取平行布線(xiàn)，以減小電磁干擾的影響。信號(hào)電纜與動(dòng)力電纜之間的距離等安裝要求應(yīng)符合電氣安裝規(guī)范。（4）對(duì)交流噪聲，可在負(fù)荷線(xiàn)圈兩端并聯(lián)RC吸收電路；對(duì)直流噪聲，可在負(fù)荷線(xiàn)圈兩端并聯(lián)二極管。（5）模擬信號(hào)線(xiàn)與數(shù)字信號(hào)線(xiàn)不要走同一根電纜；信號(hào)線(xiàn)與電源線(xiàn)要分開(kāi)，并盡量避免平行敷設(shè)。（6）注意屏蔽的連續(xù)性。即不要使屏蔽體中間斷開(kāi)或使屏蔽體與被屏蔽體過(guò)早分離。（7）采用雙絞線(xiàn)或同軸電纜，可以大大減小電磁干擾。有條件的地方，還可以采用性能更優(yōu)越的光導(dǎo)纖維。（8）輸入和輸出信號(hào)