关于水污染控制技术第二版课后答案(精选范文4篇)

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水污染控制技术第二版课后答案4篇

第1篇: 水污染控制技术第二版课后答案

第一章PLC应用基础

1-1 简述接触器、继电器各有什么特点？其主要区别是什么？

接触器是利用电磁力的作用使主触点接通或断开电动机或其他负载主电路的控制电器。接触器具有比工作电流大数倍的接通能力和分断能力，可以实现频繁的远距离操作。接触器最主要的用途是控制电动机的启动、正反转、制动和调速等。

继电器是一种根据特定形式的输入信号的变化而动作的自动控制器。它与接触器不同，主要用于反映控制信号，其触点通常接在控制电路中。

1-2 交流电磁线圈中通入直流电会发生什么现象？

交流电磁线圈的特点是匝数少、电阻小，靠感抗限制线圈电流，通入直流电后因感抗为零，将会造成线圈电流过大而烧毁。

1-3 直流电磁线圈中通入交流电会发生什么现象？

直流电磁线圈的特点是匝数多、电阻大，靠电阻限流，而铁心由整块工程纯铁制成，这样通入交流电后，将在铁心中产生较大的磁滞和涡流损耗，间接造成线圈过热而烧毁。

1-4带有交流电磁机构的接触器，线圈通电后衔铁被卡住，会发生什么现象？为什么？

根据交流电磁机构的特性可知，交流电磁铁的线圈电流I与工作气隙δ成反比，如果线圈通电后衔铁被卡住，工作气隙δ一直很大，因此电磁线圈的电流I也一直很大，电磁线圈将被烧毁。

1-5 带有直流电磁机构的接触器是否允许频繁操作？为什么？

带有直流电磁机构的接触器适于频繁操作，根据直流电磁机构吸力特性可知，直流电磁机构线圈的电流I与工作气隙δ无关，因此线圈电流I的大小不受衔铁状态的影响，所以带有直流电磁机构的接触器频繁操作时，不会造成线圈过热。

1-6 交流电磁铁的铁心端面上为什么要安装短路环？

根据交流电磁机构的吸力特性可知，电磁吸力F随时间周期变化，且每周期有两次过零点，也就是说F有两次小于机械负载反力Fr ，衔铁有两次“拍合”铁心的现象，引起电磁噪声，因此在铁心端面的2/3处安装短路环，从而产生相差一个相位的两个磁通Φ1和Φ2，Φ1和Φ2分别产生两个分力F1和F2，其合力F= F1+F2总大于反力，这样就消除了电磁噪声。

1-7 交流接触器能否串联使用？为什么？

交流接触器不能串联使用， 既使外加电压是两个线圈额定电压之和，也是不允许的。因为每个线圈上所分配到的电压与线圈阻抗成正比，而两个电器的动作总是有先有后，不可能同时吸合。假如一个接触器先吸合，则其磁路闭合，线圈电感显著增加，因而在该线圈上的电压降也相应增大，使另一个接触器的线圈电压达不到动作电压，从而使工作气隙δ一直很大，由于交流电磁铁的线圈电流I与工作气隙δ成反比，将造成线圈过热而烧毁。

1-8 直流电磁式时间继电器的延时原理是怎样?如何整定延时范围？

直流电磁式时间继电器断电延时原理是利用楞次定律，方法有两种：

1、阻尼铜套法：当线圈通电时，衔铁处于释放位置，气隙大，磁阻大，磁通小，所以阻尼铜套的作用很小，可不计延时作用，而线圈断电时，由于电流瞬间减小，根据楞次定律阻尼铜套中将产生一个感应电流，阻碍磁通的变化，维持衔铁不立即释放，直至磁通通过阻尼铜套电阻消耗逐渐使电磁吸力不足以克服反力时，衔铁释放，从而产生了断电延时。

2、短接线圈法：当电磁线圈断电时，立即把线圈短接，根据楞次定律线圈中将产生一个阻碍磁通变化的感应电流，维持衔铁不立即释放，从而产生断电延时。

延时范围的调整：

（1）改变释放弹簧的松紧度：释放弹簧越紧，释放磁通越大，延时越短。

（2）改变非磁性垫片厚度：垫片厚度增加，延时增加。

（3）为增大断电延时，对带阻尼套的时间继电器可兼用短接线圈法。

1-9 交流电压继电器与直流电压继电器在结构上有什么不同？

二者均为电压线圈，但有交流和直流之分。交流电压线圈的特点是匝数少、电阻小，靠感抗限制线圈电流，铁心由硅钢片叠铆而成；直流电压线圈的特点是匝数多、电阻大，靠电阻限流，铁心由整块工程纯铁制成。

1-10 直流电压继电器与直流电流继电器在结构上有什么不同？

直流电压继电器的线圈是电流线圈，它与负载串联以反映负载电流的变化，故它的线圈匝数少而导线粗；直流电压继电器的线圈是电压线圈，导线细、电阻大、与负载并联以反映电路电压的变化。

1-11 Y形接法的三相异步电动机能否采用两相结构的热继电器作为断相和过载保护？△接法的三相异步电动机为什么要采用带有断相保护的热继电器？

电动机为Y接时，若任一相发生断相，另外两相电流增大，由于线电流等于相电流，流过绕组的电流与流过热元件的电流增加比例相同，因此采用普通两相式热继电器既可实现断相保护；若供电线路严重不平衡或电动机绕组内部发生短路或绝缘不良等故障时，就可能使绕组某一相电流比其它两相高，若恰好在这一相中没有热元件，则不能起到保护作用。此时须采用三相结构的热继电器。

电动机为△接时，若发生断相故障，流过绕组的电流与流过热元件的电流不相同，而热继电器按线电流整定，整定值比绕组相电流大，因此故障线电流达到动作值以前，绕组电流就已超过额定电流，使绕组过热烧毁。因此必须采用带断相保护的热继电器。

1-12试设计可以从两地控制一台电动机，能实现点动工作和连续运转工作的控制线路。

1-13在没有时间继电器的情况下，设计一个用按钮和接触器控制电动机串电阻降压启动的控制线路。

1-14试设计一控制线路，要求：按下按钮后，KM1通电，经10s后，KM2通电，经5s后，KM2释放，同时KM3通电，再经15s，KM1、KM3同时释放，在任何时刻，按停止按钮线路停止工作。

1-15试设计一绕线式异步电动机的控制线路，要求：①用按钮实现单方向运转；②按时间原则串电阻三级启动。

1-16图1－65所示TPH31系列滑环式异步电动机通用屏能实现几级调速？线路有哪些保护？分别是哪些元件实现的？当主令控制器的手柄在第二位时，有哪些线圈通电？

答：TPH31系列滑环式异步电动机通用屏能实现三级调速；有4种保护：短路保护（QF、QF1）、过载保护（KA1、KA2、KA3）、失压保护（KV、KM1、KM2、KM3）、零位保护（KV、SA）；当主令控制器的手柄在第二位时，线圈KV、KM1、KM2、KB、YB、KA1、KA2、KA3通电。

1-17试设计一小车运行的控制线路，小车由异步电动机拖动，其动作过程如下：

（1）小车由原位开始前进，到终点自动停止。

（2）小车在终点停留2min后自动返回原位停止。

（3）要求能在前进或后退途中任意位置启动和停止。

1-18设计预警启动线路，要求：按下启动按钮后，电铃响，10s后KM启动再过10s后电铃停。

1-19两台电机连锁启停控制线路，要求:M1启动后，M2才启动；M2停止后，M1才停止。

1-20设计闪光电源控制线路，要求：线路发生故障（KA闭）时，信号灯HL亮2s，灭1s，周而复始，直到按下解除按钮。

第二章PLC的结构和特点

2.1 PLC工作过程分为几个阶段?

PLC一般采用循环扫描工作方式，其工作过程一般分为四个阶段：系统监测阶段、执行外围设备命令阶段、程序执行阶段、输入/输出刷新阶段。

2.2 什么是PLC的扫描周期？扫描周期如何计算？

PLC完成一个扫描周期所需要的时间，称为扫描周期；将一次工作循环中系统监测阶段、执行外围设备命令阶段、程序执行阶段、输入/输出刷新阶段所需的时间加在一起计算扫描周期。

2.3 什么是PLC的响应时间?在输出采用循环刷新和直接刷新方式时,响应时间有何区别?

从PLC收到一个输入信号到PLC向输出端输出一个控制信号所需的时间，就是PLC的响应时间，使用循环刷新时，在一个扫描周期的刷新阶段开始前瞬间收到一个信号，则在本周期内该信号就起作用了，这时响应时间最短，等于输入延时时间、一个扫描周期时间、输出延迟时间三者之和；如果在一个扫描周期的I/O更新阶段刚过就收到一个信号，则该信号在本周期内不能起作用，必须等到下一个扫描周期才能起作用，这时响应时间最长，它等于输入延迟时间、两个扫描周期时间与输出延迟时间三者之和；在使用直接输出刷新时，最长响应时间等于输入延迟时间、一个扫描周期时间、输出延迟时间三者之和。

2.4 PLC的基本配置包括那些部分？

CQM1的基本配置包括CPU、内存单元、I/O模块、电源、简易编程器等。

2.5 接终端扩展和接模块扩展配置各有什么特点？

接终端扩展特点：在CQM1主机部分接B7A接口单元，而在远程接相应终端，终端与接口间由双绞线连接。最大传距离可达500m。

接模块扩展的特点：在CQM1主机部分安装G730主控单元，其上装有RS-485接口，而在远程，各模块依次连接，然后再通过双绞线与主控单元相连。最大传送距离可达200m。

2.6 如何进行传感器模块的示教调整？其步骤如何？

示教的目的是调整传感器灵敏度，起调整步骤如下：

（1）将目标放在探头之间。

（2）设远程控制器为SET模式。

（3）按示教按钮，示教指示灯（橙色）亮。

（4） 目标移出探头工作区，若示教成功，示教指示灯将转为绿色；若不成功，则仍为橙色，并闪烁。这时应改变目标与探头的距离，返回步骤（2）

（5）把远程控制器的模式设为RUN，以完成这次示教。

2.7 CX-P编程软件有那些功能？

1.为适用的PLC建立和编辑梯形图或助记符程序

2.建立和检索I/O表

3.改变CPU单元的操作模式

4.在个人计算机和PLC之间传送程序、内存数据、I/O表、PLC设置值和I/O注释

5.在梯形图显示上监控I/O状态和当前值，在助记符显示上监控I/O状态和当前值，以及在I/O内存显示上监控当前值。

第三章PLC的基本指令及编程

3-1 写出图3-1对应的指令语句表。

解答：梯形图和指令语句的转换，首先要划分好各电路块。电路块由简单串并联的接点组成，当电路块处理完后，再用电路块的串并联指令将其连接起来。有分支时，应使用暂存继电器记忆分支点。图3-1对应的语句表如下：

LD 00000

AND-NOT 00001

LD 01600

OR 10000

AND 00002

AND 01601

OR-LD

LD 10000

AND-NOT 01600

OR-LD

LD 10000

OR T00

AND-LD

OUT TR0

AND 00003

OUT 10000

LD TR0

AND 00004

TIM 000

#0100

3-2 画出下列指令语句表对应的梯形图。

① LD 00000

OR 00001

AND-NOT 00002

OR 00003

LD 00004

AND 00005

OR 00006

AND-LD

OR 00007

OUT 10000

② LD 00000

AND 00001

OUT TR0

AND-NOT 01601

OUT 01600

LD TR0

OUT 01601

LD 01600

LD C000

OR 25315

CNT 000

#0002

LD 01600

OR 01601

OR 10000

AND-NOT C000

OUT 10000

解答：将指令语句转换成梯形图时，首先应将以LD指令为起点的电路块找出来，然后根据两个电路块后面的指令确定其相互关系。

①如图3-2所示。

②如图3-3所示。

3-3 对图3-2所示各梯形图进行化简，然后写出指令语句表。

解答：首先将图3-4各梯形图简化成图3-5形式。

对应的指令语句表如下：

a） LD 01600

AND 00002

LD-NOT 00001

OR-LD

AND 00000

OUT 10000

b）LD-NOT 00004

AND 00005

LD 10000

AND 00006

OR-LD

AND 00003

LD 00002

AND 00004

OR-LD

AND 00001

OUT 10000

c）LD 10000

AND 00003

AND 00004

OR 00001

AND 00000

LD 10000

AND 00001

LD 00003

AND 00004

OR-LD

AND 00002

OR-LD

OUT 10000

3-4写出图3-6所示梯形图对应的指令语句表。

解答：用暂存器来处理分支电路。要注意的是，线圈10001前面没有接点，因此不必按分支处理。指令语句如下：

LD 00001

OUT TR0

AND 00002

AND 00003

OUT 10000

LD TR0

AND 00003

OUT 10001

AND 10000

OUT TR1

AND 00006

OUT 10002

LD TR1

AND 00007

OR 00008

OUT 10003

3-5画出图3-7所示梯形图对应的波形图。

解答：画波形的题考查的是读者对梯形图的理解。

a）本题为一个单按钮启停电路。由于采用了下沿微分，因此，按钮在每次按下并松开后有效。00000第一次为ON并变为OFF时，01600为ON一个扫描周期，10000置“1”，此时01601为OFF；00000第二次为ON时，由于10000已经为ON，因此01601在本周期为ON，使10000置“0”。如图3-8所示。

b)本题为一个故障报警电路。其中，00000为故障信号输入；00001为试灯按钮；00002为解音按钮；10000为灯光报警输出；10001为音响报警输出。25502为1秒时钟脉冲，ON0.5秒，OFF0.5秒。如图3-7所示。

3-6 有一个用四条皮带运输机的传输系统，分别用四台电动机M1~M4驱动，如图3-10所示。控制要求如下：

(1)起动时，先起动最后一条皮带，每延时2s后，依次起动其它皮带机，即M4→M3→M2→Ml。

(2)停止时，先停最前面一条皮带，每延时5s后，依次停止其它皮带机，即M1→M2→M3→M4。

(3)当某条皮带机发生故障时，该皮带机及其前面的皮带机立即停下，而后面的皮带机按停止顺序依次停车。

试设计满足上述控制要求的PLC控制程序。

解答：根据要求，每隔2s启动一条皮带，可由脉冲发生器来设定时间间隔。设00000为启动按钮，00001为停止按钮，00002、00003、00004、00005分别为四条皮带的故障停车信号；10000为第1条皮带驱动，10001为第2条皮带驱动，10002为第3条皮带驱动，10003为第4条皮带驱动。中间继电器01602和01603的作用是在启动过程中，连锁接点10002、10001的有效时间滞后1个扫描周期，以保证启动顺序；01604的作用是在4条传送带均停止后，复位停止继电器01601，使系统复原，如图3-11所示。

3-7 传送带产品检测：用红外传感器检测传送带上的产品，若20s内无产品通过，则传送带停止，同时报警。设检测信号从00002端子输入，传送带由10000点驱动，报警信号由10001点控制，00000为起动按钮，00001为停止按钮。

解答：如图3-12所示，其中，00001既作为停止按钮，也作为报警解除按钮。

3-8 某机床动力头的进给运动如图3-13所示，00000为启动按钮，按一次则动力头完成一个工作循环。启动时，动力头处于最左边，10000、10001、10002分别驱动三个电磁阀。试设计PLC程序。

解答：如图3-14所示，根据给定的波形图，可得到三个电磁阀的启停控制状态。

3-9 用PLC实现下述控制要求，分别画出其梯形图。

(1)电动机Ml先起动后，M2才能起动，M2能单独停车。

(2)M1起动后，M2才能起动，M2可以点动。

(3)M1起动10s后，M2自行起动。

(4)M1起动10s后，M2起动，同时M1停止。

(5)M1起动后，M2才能起动；M2停止后，MI才能停止。

解答：如图3-15所示，设00000、00001为M1启、停按钮，00002、00003为M2启、停按钮，00004为M2点动按钮，10000、10001分别为M1、M2驱动。第5小题也可仿照图2-19将继电接触线路改写成PLC的梯形图，如图（5b）。如图（5a）为采用保持器的PLC设计方式。

3-10 一个用于检测和计算送到包装机装配线上的产品数量的控制电路如图3-16所示。当计数器计到12个产品时，电路接通一个电磁线圈，2s后，电磁线圈自动断开。试用PLC取代该继电器控制线路。

解答：对于继电器控制线路的PLC改造问题，应首先了解原系统工艺要求，然后确定PLC的型号及点数，并进行通道分配，最后画出梯形图。设00000为行程开关XK输入，10000为电磁线圈X输出，其余均由PLC内部器件实现：设计数器CC为C000，定时器KT为T001，中间继电器K为01600，则梯形图如图3-17所示。

3-11用PLC控制三个接触器KMl、KM2、KM3动作。要求：按下启动按钮后，KMl、KM 2启动，10s后，KM2断电，再过5s后，KM3接通，按停车按钮后，KM1、KM3断电。

解答：如图3-18所示，设00000、00001为启、停控制按钮，KMl、KM2、KM3分别由10000、10001、10002驱动。

3-12 试设计用PLC实现的密码锁控制。有8个按钮SBl~SB8，其控制要求为：

(1)SB7为启动按钮，按下SB7才可以进行开锁作业。

(2)SBl、SB2、SB5为可按压键。开锁条件：SBl设定按压次数为3次，SB2设定按压次数为2次，SB5设定按压次数为4次，如按此条件依次按键，则密码锁打开。

(3)SB3、SB4为不可按压键，一按压报警器就响，发出警报。

(4)SB6为复位按键，按下SB6，重新开始开锁作业。

(5)SB8为停止按健，按下SB8，停止开锁作业。

解答：如图3-19所示，设00006、00007为启、停控制按钮SB7、SB8，SB1：00000，SB2：00001，SB3：00002，SB4：00003，SB5：00004，SB6：00005，10000为开锁信号，10001为报警信号。图中，开锁信号维持1s，报警信号则必须按复位按钮才能解除；计数器C000和C001的复位端将自身输出信号与相应的按压信号串联，可避免超过规定次数的按压有效；按下停止按钮后，开锁操作无效，但要重新开锁，必须先按复位键SB6。

第四章 PLC功能指令及应用

4.1在某些控制场合，需要对控制信号进行分频处理。试设计一个四分频的PLC控制程序。

解：设输入点为00000，输出端为10000。图4-1（a）为用计数器和比较指令设计的程序，结果比较直观；本题也可用移位器来设计，如图4-1（b）所示，利用00000本身作为移位脉冲，则01601的输出状态刚好满足要求，图4-1（c）为时序图。

4.2设计彩灯控制电路，要求：9组彩灯，启动后分两种动作交替循环进行。

（1）分三大组，1、4、7为一组，2、5、8为一组，3、6、9为一组，每大组依次亮1s。

（2）按1到9顺序，每组依次亮1s。

解：设启动按钮00000，停止按钮00001；输出彩灯分别为10001，10002，10003，10004，10005，10006，10007，10008，10009；如图4-2所示，按下启动按钮00000后，彩灯按要求循环亮灭，按下停止按钮00001后，彩灯立即熄灭。

4.3试设计一个能计算下面算式的PLC程序，设X1、X2为4位十进制数。

解：设X1存放在DM0000中，X2存放在DM0001中，结果Y存放在DM0002中。由于本题的计算有条件限制，最容易想到的是先通过比较指令判断条件，然后根据要求进行计算，如图4-3（a）所示；本题也可以先进行减法运算，如果有借位，则表示X1 ＜X2，因此再重新按加法计算，如图4-3（b）所示。

4.4设计一小车控制程序，如图4-4所示，要求起动后，小车由A处开始从左向右行驶，到每个位置后，均停车2s，然后自行启动；到达E位置后，小车直接返回A处，再重复上述动作，当每个停车位置均停车3次后，小车自动停于A处。试用步进指令和移位指令两种方法设计。

解：设对应A、B、C、D、E点的检测开关由00000、00001、00002、00003、00004点输入，00005为启动按钮；小车右行为10000，左行为10001。用移位指令和步进指令实现的梯形图分别见图4-5和图4-6。

4.5设计全通全断叫响提示电路：当3个开关全为ON或全为OFF时，信号灯发光。

解：设3个开关分别为00000、00001、00002，信号灯由10000控制。图4-7为实现该电路的三种方法。

4.6 试编制能显示可逆计数器当前值的PLC程序。

解：图4-8（a）为用七段码显示2位可逆计数器当前值的PLC程序，图4-8（b）为用BCD码显示2位可逆计数器当前值的PLC程序。

4.7用10个按钮控制一位BCD数码显示：按下0按钮时，数码显示0；按下1按钮时，数码显示1；……按下9按钮时，数码显示9。试用基本指令和译码指令两种方法编制该程序。

解：用基本指令编程时，思路比较简单，但程序较复杂，而用功能指令编写的程序往往非常简单。如图4-9所示，图(b)既可代替图(a)的功能。

4.8电动葫芦起升机构的动负荷试验，控制要求如下：

(1)可手动上升、下降；

(2)自动运行时，上升6s→停9s→下降6s→停9s，循环运行1h，然后发出声光信号，并停止运行。

试设计用PLC控制的上述系统。

解：设手动上升为00000，手动下降为00001，自动为00002，声光复位为00003；输出信号：上升10000，下降10001，声光10002。根据要求，循环运行1h，正好是120个循环。梯形图见图4-10。

4.9要求：按下启动按钮后，能根据图4-11所示依次完成下列动作：

(1)A部件从位置1到位置2。

(2)B部件从位置3到位置4。

(3)A部件从位置2回到位置1。

(4)B部件从位置4回到位置3。

用PLC实现上述要求，画出梯形图。

4.10试设计一个4层电梯PLC控制系统，要求：某层楼有呼叫信号时，电梯自动运行到该楼层后停止；如果同时有2或3个楼层呼叫时，依先后顺序排列，同方向就近楼层优先；

电梯运行到先呼叫的楼层时，待门关严后，电梯自行启动，运行至下一个楼层。

解：首先进行通道分配：

输入信号：

一层内选指令按钮00000

二层内选指令按钮00001

三层内选指令按钮00002

四层内选指令按钮00003

一楼向上呼梯按钮00004

二楼向上呼梯指令00005

三楼向上呼梯指令00006

二楼向下呼梯指令00007

三楼向下呼梯指令00008

四楼向下呼梯指令00009

1~4层行程开关（并联）00010

手动开门按钮00011

输出信号：

电梯上行及指示10000

电梯下行及指示10001

一层到站指示10002

二层到站指示10003

三层到站指示10004

四层到站指示10005

呼梯信号指示10006

开门状态指示10007

一楼内选信号指示10100

二楼内选信号指示10101

三楼内选信号指示10102

四楼内选信号指示10103

一楼向上呼叫指示10104

二楼向上呼叫指示10105

三楼向上呼叫指令10106

二楼向下呼叫指示10107

三楼向下呼叫指令10108

四楼向下呼叫指令10109

电梯控制的PLC梯形图如图4-13所示。

第五章 PLC联网与通信

5.1 数据通信主要采用那两种方式？从通信双方信息的交换方式上分为那几种？

数据通信主要采用并行通信和串行通信两种方式。从通信双方信息交互方式看，数据通信方式有以下三种：单工通信、半双工通信、全双工通信。

5.2 数据通信的主要技术指标有那些？

通信波特率：通信波特率是指单位时间内传送的信息量。

误码率：误码率PC=NC/N。N为传输的码元（一位二进制）数，Nc为错误码元数。在计算机网络通信中，一般要求PC为10-5~10-9，甚至更小。

5.3 比较RS-232C、RS-422/ RS-485串行通信接口？

5.4 简述OMRON PLC网络的主要类型？试说明CompoBus/D和CompoBus/S各自的特点？

主要类型有：以太网（Ethernet）、SYSMAC NET网、SYSMAC Link网、Controller Link网、HOST Link网、PC Link网、Remote I/O网、CompoBus/D、CompoBus/S网。

CompoBus/D：CompoBus/D是一种开放、多主控的器件网，其功能有远程开关量和模拟量的I/O控制及信息网通信。是一种较为理想的控制功能齐全、配置灵活、实现方便的分散控制网络。

CompoBus/S：CompoBus/S也是器件网，是一种高速ON/OFF系统控制总线，使用CompoBus/S专用通信协议。CompoBus/S功能不及CompoBus/D，但它实现简单，通信速度更快。主要的功能为远程开关量的I/O控制。

5.5 OMRON C系列PLC有几种通信系统，各自的功能和特点如何？

上位机链接系统：以IBM微机为上位机，通过HostLink单元把它作为下位机的PLC互连起来构成的系统称为上位机链接系统。

同位链接系统：把数台PLC通过PC-Link单元互连在一起就构成了同位链接系统，因为从通信角度看，每台PLO地位相同，没有主从之分，所以称为同位链接系统。

下位链接系统：下位链接系统又称远程I/O系统。它是以一台PLC为主，通过远程I/O链路把远程I/O单元、远程终端及I/O链接单元互连在一起构成的系统。

5.6 简述上位链接系统组成？

上位链接系统是以一台微型计算机作上位机，数台可编程控制器作下位机，通过HOST Link单元及串行总线互联而成的监督控制系统。其一般由上位机、Link适配器、HOST Link单元、传输介质组成。

第2篇: 水污染控制技术第二版课后答案

第一章

1.微型计算机控制系统的硬件由哪几部分组成？各部分作用?

由四部分组成

(1)主机：这是微型计算机控制系统的核心，通过接口它可以向系统的各个部分发出各种命令，同时对被控对象的被控参数进行实时检测及处理。主机的主要功能是控制整个生产过程，按控制规律进行各种控制运算(如调节规律运算、最优化计算等)和操作，根据运算结果作出控制决策；对生产过程进行监督，使之处于最优工作状态；对事故进行预测和报警；编制生产技术报告，打印制表等等。

(2)输入输出通道：这是微机和生产对象之间进行信息交换的桥梁和纽带。过程输入通道把生产对象的被控参数转换成微机可以接收的数字代码。过程输出通道把微机输出的控制命令和数据，转换成可以对生产对象进行控制的信号。过程输入输出通道包括模拟量输入输出通道和数字量输入输出通道。

(3)外部设备：这是实现微机和外界进行信息交换的设备，简称外设，包括人机联系设备(操作台)、输入输出设备(磁盘驱动器、键盘、打印机、显示终端等)和外存贮器(磁盘)。其中作台应具备显示功能，即根据操作人员的要求，能立即显示所要求的内容；还应有按钮，完成系统的启、停等功能；操作台还要保证即使操作错误也不会造成恶劣后果，即应有保护功能.

(4)检测与执行机构:a.测量变送单元：在微机控制系统中，为了收集和测量各种参数，采用了各种检测元件及变送器，其主要功能是将被检测参数的非电量转换成电量.b.

执行机构：要控制生产过程，必须有执行机构，它是微机控制系统中的重要部件，其功能是根据微机输出的控制信号，改变输出的角位移或直线位移，并通过调节机构改变被调介质的流量或能量，使生产过程符合预定的要求。

4、操作指导、DDC和SCC系统工作原理如何？它们之间有何区别和联系？

(1)操作指导控制系统：在操作指导控制系统中，计算机的输出不直接作用于生产对象，属于开环控制结构。计算机根据数学模型、控制算法对检测到的生产过程参数进行处理，计算出各控制量应有的较合适或最优的数值，供操作员参考，这时计算机就起到了操作指导的作用

(2)直接数字控制系统(DDC系统)：DDC(Direct Digital Control)系统就是通过检测元件对一个或多个被控参数进行巡回检测，经输入通道送给微机，微机将检测结果与设定值进行比较，再进行控制运算，然后通过输出通道控制执行机构，使系统的被控参数达到预定的要求。DDC系统是闭环系统，是微机在工业生产过程中最普遍的一种应用形式。

(3)计算机监督控制系统(SCC系统)：SCC(Supervisory Computer Control)系统比DDC系统更接近生产变化的实际情况，因为在DDC系统中计算机只是代替模拟调节器进行控制，系统不能运行在最佳状态，而SCC系统不仅可以进行给定值控制，并且还可以进行顺序控制、最优控制以及自适应控制等。

SCC是操作指导控制系统和DDC系统的综合与发展。

第二章

2 采样周期越小越好吗？为什么？

答：不是。若采样间隔太小（采样频率太高），则对定长的时间记录来说其数字系列就很长，计算工作量迅速增大，可能产生较大的误差。

5 试用CD4051设计一个32路模拟多路开关，画出电路图并说明其工作原理。

6 采样-保持器有什么作用？说明保持电容大小对数据采集系统的影响。

答：为了提高模拟量输入信号的频率范围，以适应某些随时间变化较快的信号的要求，可采用带有保持电路的采样器，即采样保持器。

保持电容对数据采集系统采样保持的精度有很大影响。保持电容值小，则采样状态时充电时间常数小，即保持电容充电快，输出对输入信号的跟随特性好，但在保持状态时放电时间常数也小，即保持电容放电快，故保持性能差；反之，保持电容值大，保持性能好，但跟随特性差。

9 A/D和D/A转换器在微型计算机控制系统中有什么作用？

答：答：A/D的作用主要是把传感器检测到的模拟电信号转换为数字电信号，方便用于单片机中进行处理。D/A的作用，在单片机处理完毕的数字量，有时需要转换为模拟信号输出，D/A的作用正是用于把数字信号转换为模拟信号。

13 串行A/D转换器有什么特点？

答：与同位数并行A/D转换器精度一样，但大大降低了成本，节约微型计算机I/O口。

26 试用DAC0832设计一个单缓冲的D/A转换器，画出接口电路，编写程序。

27 试用8255A的B口和DAC0832设计一个8位D/A装换接口电路，并编写程序。

29

33

第三章 

1、键盘为什么防止抖动?在计算机控制系统中如何实现防抖？ 

为了使CPU对一次按键动作只确认一次，从而保证系统正常工作，所以必须防止抖动？硬件防抖有滤波防抖电路和双稳态防抖电路，还可以采用软件防抖法，即软件延迟。 

7、 

8、多位LED显示器显示方法有几种？它们各有什么特点？ 

常用的显示方法有两种：一种为动态显示，一种为静态显示。动态显示利用人的视觉暂留产生，优点是使用硬件少，因而价格低，线路简单。但占用的机时长。静态显示占用机时少，显示可靠，但是使用元件多，线路复杂。

 9、硬件译码和软件译码各有何优缺点？ 

软件译码优点是电路简单，但显示速度有所下降。硬件译码既能节省计算机的时间，而且程序设计简单。 

30、

31、

第四章 

1、工业控制系统中常用的报警方式有几种？举例说明各自的应用场合？

 有声、光、语言报警方式。例子自己想 

3、光电隔离器有什么作用？ 

将被控系统与微型计算机控制系统通过光电效应连成系统，实现控制；并且可以屏蔽电磁干扰等一些不利因素，提高控制精度。总之，有耦合、隔离和开关的作用。 

18、

22、

23、

25、

第七章

3、数字滤波与模拟滤波相比有什么优点？

答：数字滤波克服了模拟滤波器的不足，它与模拟滤波器相比，有以下几个优点：

(1)数字滤波是用程序实现的，不需要增加硬设备，所以可靠性高，稳定性好，不存在阻抗匹配的问题；

(2)数字滤波可以对频率很低(如0.01Hz)的信号实现滤波，克服了模拟滤波器的缺陷；

(3)数字滤波器可根据信号的不同，采用不同的滤波方法或滤波参数，具有灵活、方便、 功能强的特点。

4、常用的数字滤波方法有几种？各有什么优缺点？

答：常用的数字滤波方法有7种。

（1）程序判断滤波法：是根据生产经验，确定出相邻两次采样信号之间可能出现得最大 偏差。

（2）中值滤波法：它对于去掉偶然因素引起的波动或采样器不稳定而造成的误差所引起的脉动干扰比较有效。

（3）算术平均值滤波法：它适用于一般的具有随机干扰信号的滤波。它特别适合于信号本身在某一数值范围附近作上下波动的情况。

（4）加权平均值滤波：可以提高滤波效果

（5）滑动平均值滤波法：采样时间短，可以提高检测速度

（6）惯性滤波法：适用于慢速随机变量的滤波

（7）复合数字滤波：比单纯的平均值滤波的效果要好

6、 算术平均值滤波、加权平均值滤波以及滑动平均滤波三者的区别是什么？

答：算术平均值法适用于对压力、流量等周期脉动信号的平滑，这种信号的特点是往往在某一数值范围附近作上、下波动，有一个平均值。这种算法对信号的平滑程度取决于平均次数N，当N较大时平滑度高，但灵敏度低；当N较小时，平滑度低，但灵敏度高，应该视具体情况选取N值。对于一般流量，通常取N=12；若为压力，则取N=4。

在算术平均滤波中，N次采样值在结果中所占的比重是均等的，即每次采样值具有相同的加权因子1/N。但有时为了提高滤波效果，往往对不同时刻的采样值赋以不同的加权因子。这种方法称为加权平均滤波法，也称滑动平均或加权递推平均。其算法为

其中。

加权因子选取可视具体情况决定，一般采样值愈靠后，赋予的比重越大，这样可增加新的采样值在平均值中的比例，系统对正常变化的灵敏性也可提高，当然对干扰的灵敏性也稍大了些。

滑动平均值滤波法，依次存放N次采样值，每采进一个新数据，就将最早采集的那个数据丢掉，然后求包含新值在内的N个数据的算术平均值或加权平均值。

7、标度变换在工程上有什么意义？在什么情况下使用标度变换程序？

答：意义：减少硬件设备，降低成本，便于人工检测和管理

情况：在多回路检测系统中，各回路参数信号不一样，需要各种量程放大器的情况下使用尺度变换程序。

2．练习题

21.

22.某梯度炉温度变化范围为0℃~1600℃，经温度变送器输出电压范围轻为1~5v，再经ADC0809转换，ADC0809的输入范围为0~5v，，试计算当采样数值为9BH时，所对应的的梯度炉温度是多少？

解：9BH=155D,所对应的的AD输入电压v1=(155/255) 5v=3.04v

所以温度T=[（3.04-1）/(5-1)] 1600℃=816℃

第八章

1.、在PID调节中，系数K,……等各有什么作用？他们对调节品质有什么影响？

答：系数Kp为比例系数，提高系数Kp可以减小偏差，但永远不会使偏差减小到零，而且无止境的提高系数Kp最终将导致系统不稳定。比例调节可以保证系统的快速性。系数Ki为积分常数，Ki越大积分作用越弱，积分调节器的突出优点是，只要被调量存在误差，其输出的调节作用便随时间不断加强，直到偏差为零。积分调节可以消除静差，提高控制精度。系数Kd为微分常数，kd越大，微分作用越强。微分调节主要用来加快系统的响应速度，减小超调，克服震荡，消除系统惯性的影响。

2、在PID调节其中，积分项有什么作用？常规PID，积分分离与变速积分3中算法有什么区别和联系？

答：积分项用于消除静差。 在常规PID调节中，由于系统的执行机构线性范围受到限制，当偏差较大时，会产生很大的超调量，使系统不停的震荡。为消除这一现象，积分分离法在控制量开始跟踪时，取消积分作用，直到被跳量接近给定值时，才产生积分作用。而变速积分则是改变积分项的累加速度，使其与偏差大小相对应，偏差大时，积分作用弱，偏差小时，积分作用增强。变速积分和积分分离的控制方法很类似，但调节方式不同。积分分离对积分项采取“开关”控制，而变速积分则是线性控制。

3、在数字PID中，采样周期是如何确定的？它与哪些因素有关？对调节品质有何影响？

答：一种是计算法，一种是经验法。因素：扰动频率的高低；对象的动态特性；执行机构的类型；控制回路数；控制质量。 T太小，偏差信号也过小，计算机会失去调节作用；T过大，会引起误差。

4、位置型PID和增量型PID有什么区别？他们各有什么优缺点？

答：位置型需要历次的偏差信号，而增量型只需一个增量信号即可。位置型计算繁琐，保存E占用很多内存，控制不方便。增量型误动作小，易于实现手动/自动的无扰动切换，不产生积分失控。但是缺点在于积分截断效应大，溢出影响大。

6、积分饱和现象是如何产生的？如何消除？

答：是由于积分项不断累加引起的。消除方法有遇限削积分法，有效偏差法等。

第3篇: 水污染控制技术第二版课后答案

《控制工程基础》第二版课后习题答案

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第4篇: 水污染控制技术第二版课后答案

数控技术第二版 章 节 练 习 答 案

第一章 绪论

1.1数控机床是由哪几部分组成，它的工作流程是什么？

答：数控机床由输入装置、CNC装置、伺服系统和机床的机械部件构成。

数控加工程序的编制-输入-译码-刀具补偿-插补-位置控制和机床加工

1.2 数控机床的组成及各部分基本功能

答：组成：由输入输出设备、数控装置、伺服系统、测量反馈装置和机床本体组成

输入输出设备：实现程序编制、程序和数据的输入以及显示、存储和打印

数控装置：接受来自输入设备的程序和数据，并按输入信息的要求完成数值计算、逻辑判断和输入输出控制等功能。

伺服系统：接受数控装置的指令，驱动机床执行机构运动的驱动部件。

测量反馈装置：检测速度和位移，并将信息反馈给数控装置，构成闭环控制系统。

机床本体：用于完成各种切削加工的机械部分。

1.3．什么是点位控制、直线控制、轮廓控制数控机床？三者如何区别？

答：（1）点位控制数控机床特点：只与运动速度有关，而与运动轨迹无关。如：数控钻床、数控镗床和数控冲床等。

（2）直线控制数控机床特点：a.既要控制点与点之间的准确定位，又要控制两相关点之间的位移速度和路线。b.通常具有刀具半径补偿和长度补偿功能，以及主轴转速控制功能。

如：简易数控车床和简易数控铣床等。

（3）连续控制数控机床（轮廓控制数控机床）：对刀具相对工件的位置，刀具的进给速度以及它的运动轨迹严加控制的系统。具有点位控制系统的全部功能，适用于连续轮廓、曲面加工。

1.4．数控机床有哪些特点？

答：a．加工零件的适用性强，灵活性好；b．加工精度高，产品质量稳定；c．柔性好；d．自动化程度高，生产率高；e．减少工人劳动强度；f．生产管理水平提高。

适用范围：零件复杂、产品变化频繁、批量小、加工复杂等

1.5．按伺服系统的控制原理分类，分为哪几类数控机床？各有何特点？

答：（1）开环控制的数控机床；

其特点：a.驱动元件为步进电机；b.采用脉冲插补法：逐点比较法、数字积分法；c.通常采用降速齿轮；d. 价格低廉，精度及稳定性差。

（2）闭环控制系统；

其特点：a. 反馈信号取自于机床的最终运动部件（机床工作台）；b. 主要检测机床工作台的位移量；c. 精度高，稳定性难以控制，价格高。

（3）半闭环控制系统：

其特点：a. 反馈信号取自于传动链的旋转部位；b. 检测电动机轴上的角位移；c. 精度及稳定性较高，价格适中。应用最普及。

第二章 数控加工编程基础

1 数控编程是指从零件图样到制成控制介质的全部过程

手工编程的内容：分析零件图样、确定加工工艺过程、数值计算、编写零件加工程序、制作控制介质、程序校检和试切削

2 数控编程的方法及特点

手工编程：用人工完成程序编制的全部工作，对于几何形状较为简单，数值计算比较简单的，程序段不多采用手工编制容易完成

自动编程：程序编制的工作的大部分或全部都由计算机来完成。

3．什么是“字地址程序段格式”，为什么现代数控系统常用这种格式？

答：字地址程序段的格式：NxxGxxXxxYxxZxxSxxFxxTxxMxx；特点是顺序自由。

地址字符可变程序段格式。程序段的长短，字数和字长都是可变，字的排列顺序没有严格要求 。这种格式的优点是程序简短、直观、可读性强、易于检验和修改。

4．数控机床的X、Y、Z坐标轴及其方向是如何确定的？

答：Z 坐标：规定平行于机床主轴的刀具运动坐标为 Z 坐标，取决于远离工件的方向为正方向

X 坐标：规定 X 坐标轴为水平方向，且垂直于 Z 轴并平行于工件的装夹面

Y 坐标：Y 坐标垂直于 x、y 坐标。在确定了 x、z 坐标正方向后，可按右手定则确定 y 坐标的正方向

5 .机床坐标系与工件坐标系的关系：

工件坐标系的坐标轴与机床坐标系相应的坐下轴相平行，方向也相同，但原点不同。在加工中， 工件随夹具在机床上安装后，要测量的工件原点与机床原点之间的坐标距离成为原点偏置。这个偏置值需预读到数控系统中。在加工 时，工件原点偏置值便能自动加到工件坐标系上，使数控系统可按机床坐标系确定加工时的坐标值。

6 .准备功能 G 代码：使机床或数控系统建立起某种加工方式的指令。

辅助功能 M 代码：控制机床辅助动作的指令，主要用作机床加工时的工艺性指令。

7．M00、M01、M02、M30指令各有何特点？如何应用？

答：M00：暂停；

M01：选择性的暂停

M02：复位性加工程序结束，用于数控机床；

M30：复位性加工程序结束，并返回程序起点。用于加工中心。

应用略

8. F 代码：为进给速度功能代码，它是续效代码，用来指定进给速度

S 代码：为主轴转速功能代码， ，它是续效代码，用来指定主轴的转速。

T 代码：为刀具功能代码，该指令用以选择所需的刀具号和补刀号。

9．G90 X20 Y15与G91 X20 Y15有什么区别？

答：G90为绝对坐标

G91为增量坐标即相对坐标。

10. G00-快速点定位指令：使刀具从当前位置以系统设定的速度快速移动到坐标系的另一点。它只是快速到位，不进行切削加工，一 般用作空行程运动。

G01—直接插补指令：该指令时直线运动控制指令，它使刀具从当前位置以两坐标或者三坐标联动方式按指定的 F 进给速度做任意斜 率的直线运动到达指定的位置。该指令一般用作轮廓切削

G02—圆弧插补指令：G02 表示顺时针圆弧插补；

G03 表示逆时针圆弧插补。

11．G41、G42、G43、G44的含义如何？试用图说明。

答：G40 表示注销左右偏置指令，即取消刀补，使刀具中心与编程轨迹重合。

G41：刀具左偏，指顺着刀具前进的方向观察，刀具偏在工件轮廓的左边，如图1示；

G42：刀具右偏，指顺着刀具前进的方向观察，刀具偏在工件轮廓的右边，如图1示；

G40：取消刀补，使刀具中心与编程轨迹重合。G40必须与G41、G42指令配合使用；

G43：正偏置，执行G43时，Z实际值=Z指令值+(H--)，如图2（a）左所示。

G44：负偏置，Z实际值=Z指令值-(H--)，如图2（b）左所示。。

图1刀具半径补偿方向判别 图2刀具长度补偿

13． 零件的加工路线是指数控机床加工过程中刀具刀位点相对于被加工零件的运动轨迹和运动方向。

加工原则：1 应能保证零件的加工精度和表面粗糙度要求。2 应尽量缩短加工路线，减少刀具空程移动时间。3 应使数值计算简单，程序段数量少，以减少编程工作量。

15．什么是对刀点、刀位点和换刀点？

答：①对刀点：是指数控机床上加工零件时，刀具相对与工件运动的起点。也称为程序起点或起刀点。

②换刀点：是指刀架转位换刀时的位置。可以是某一固定点（如加工中心机床，其换刀机械手的位置是固定的），也可以是任意设定的一点（如车床）。应设在工件或夹具的外部。

③刀位点：用于表示刀具在机床上的位置。

17．什么是基点？什么是节点？

答：基点：是指组成零件轮廓曲线的各几何元素（如直线、圆弧、二次曲线等）间的连接点。

节点：是指当利用具有直线插补功能的数控机床加工零件的曲线轮廓时，任一轮廓的曲线均用连续的折线来逼近。此时，根据编程所允许的误差，将曲线分割成若干个直线段，其相邻两直线的交点。

18．试编制精车如图1所示零件的加工程序。

答：

O1001

T0101

M03S600

G00X42.Z2.

G00X32.

G01Z-14.F.2

X40.Z-39.

Z-52.

G00X50.Z20.

M30

19．铣削如图2所示轨迹，起刀点为A，沿A－B－C切削，试用绝对坐标和增量坐标方式编程。

答：

O1002

G54

M03S1200

G00X0Y0Z50.

G00X200.Y40.

G03X140.Y100.R60.

G02X120.Z60.R50.

G00Z5.

G00X0Y0Z50.

M30

图1 题18图 图2 题19图

第三章 数控加工程序的编制

3.1 数控车床的编程特点：

1)1 在一个程序段中，根据图样标注的尺寸，可以采用绝对值编程、增量值编程或者混合编程。

2)2 直径方向用 绝对值编程时，X 以直径值表示；用增量值编程时，以径向实际位移量的二倍值表示。

3)3 为提高工件的径向尺寸精度，X 向的脉冲当 量取 Z 向的一半

4)4 数控装置常具备不同形式的固定循环功能，可进行多次重复循环切削。当编制圆头刀程序是，需要对刀具半径进 行补偿

5)许多数控车床用 X Z 表示绝对坐标指令；用 U W 表示增量坐标指令，而不用 G90 G91 指令。

6)第三坐标指令 IK 在不同的程 序段中左右也不相同。I K 在圆弧切削时表示圆心相对圆弧的起点坐标位置。

3.2 车削固定循环功能：由于车削毛坯多为棒料和铸锻件，因此车削加工多为大余量多次进给切除，所以在车床的数控装置中总是设置 各种不同形式的固定循环功能。

常用指令：1 柱面循环指令 2 锥面循环指令 3 简单螺纹循环指令 4 复杂螺纹循环指令 5 复合式粗车循环指令。

补充思考题：

1．用有G71、G70复合加工循环指令编制图3所示零件的粗、精加工程序（各加工面的精车余量均为0.5mm）。设切深△d＝2，退刀量e＝2，△u＝1，△w＝1。

答：

O1001

T0101

G00X52.Z95.

M03S600

G94X-2.Z92.F.4

G71U2.R1.

G71P10Q20U0.5W0.5.

N10G00X0.

G01Z92.F.2

G02U20.W-10.R10.

G01Z63.32

G02X36.Z37.56R20.

G01Z17.

G02U14.W-7.R7.

N20Z0.

G70P10Q20

M30

图3 思考题1图

2．编制立式加工中心图4所示的零件加工程序。

图4 思考题2图

答：

O1002

G54

G00X0.Y0.Z20.

M03S1500

G00Y-4.Z3.

G01Z-5.F150.

Y4.

G00Z3.

G42X40.Y0.D1

G01Z-5.F150.

Y11.

G03X11.Y17.R6.

G01X-11.

G03X-17.Y11.R6.

G01Y-11.

G03X-11.Y-17.R6.

G01X11.

G03X17.Y-11.R6.

G01Y11.

G00Z5.

X0.Y0.Z50.

M30

第四章 计算机数控装置

1． CNC 系统的组成：数控程序、输入输出设备、CNC 装置、可编程控制器、主轴驱动装置和进给驱动装置。核心是 CNC 装置。

2. CNC 装置软件由管理软件和控制软件组成。

3. CNC 装置的功能：1 控制功能 2 准备功能 3 插补功能 4 固定循环加工功能

5 进给功能 6 主轴功能 7 辅助功能 8 刀具功能 9 补偿功能 10 显示功能

11 通信功能 12 自诊断功能

4. 单微处理器与多微处理器的结构区别：单微处理机在 CNC 的装置中，只有一个中央处理器，采用集中控制，分时处理数控的每项 任务。

5．单微处理机结构的CNC装置有哪几部分组成？其I/O接口的功能和任务分别是什么？

答：由CPU（微处理器）、存储器、总线、I/O接口、MDI接口、CRT或液晶显示接口、PLC接口、主轴控制、通讯接口等组成。

I/O接口主要功能：缓冲功能，选择功能（内部、外部的选择），中断功能，转换功能（A/D、D/A转换），数据宽度变换功能，通讯功能。

6．比较共享总线型结构CNC装置和共享存储结构CNC装置的工作特点及优缺点？

答：1）共享总线型：以总线为中心，各模块工作时，仅有一个模块可占用总线，多个请求时由总线仲裁器来裁决。

a．将各个功能模块划分为主模块和从模块。带有CPU和DMA器件的各种模块称为主模块，其余如存储器模块，I/O模块为从模块。

系统中只有主模块有权使用系统总线，而每个主模块按其担负任务的重要程度预先安排好优先级别的高、低顺序。

b．总线裁决方式有两种：串联方式和并联方式。

串联方式中，优先权的排列是按链位置决定的；

并联方式中配有专用逻辑电路来解决主模块的判优问题，通常采用优先权编码方式。

c．该结构优点：结构简单，系统配置灵活，扩展模块容易。缺点是总线一旦出现故障，整个系统受影响。

（2）共享存储器结构：以存储器为中心，各模块工作时，通过优先接受使用请求，使用完成要撤消，释放存储器。

缺点：由于同一时刻只能有一个微处理器对多端口存储器进行读或写，所以功能复杂而要求增加微处理器数量时，会因争取共享而造成信息传送的阻塞，降低系统效率，且扩展较困难。

7. CNC 软件结构的特点：多任务并行处理和多重实时中断

8．CNC装置软件采用的并行处理方法有哪几种？这些方法是如何实现并行处理的？

答：并行处理的方法有：资源共享、资源重复和时间重叠。

资源共享是根据“分时共享”的原则，使多个用户按时间顺序使用一套设备。

时间重叠是根据流水线处理技术，使多个处理过程在时间上相互错开，轮流使用一套设备的几个部分。

资源重复是通过增加资源（如多CPU）提高运算速度。

9. CNC 装置中的中断结构模式：1 中断型结构模式 2 前后台型结构模式

中断型结构模式：除了初始化程序之外，整个系统软件的各种任务模块分别安排在不同级别的中断服务程序中，整个软件就是一个大 的中断系统。

前后台型结构模式：是一个中断服务程序，完成全部实时功能。后台程序是一个循环程序，它包括管理软件和插补准备程序。后台程 序运行时实时中断程序不断插入，与后台程序相配合，共同完成零件加工任务。

12．为什么要对G代码、M代码分组？分组的原则是什么？

答：通常依据G或M指令功能相近的原则将G、M指令进行整理分组，且每组含有若干G代码，把不能同时出现在一个程序段的G代码（M代码）归为一组。如将G00、G01、G02和G03归为一组，M07、M08和M09归为一组。

（2）G代码、M代码分组的目的：

可以减少计算机内存容量，提高数控系统内存资源的利用率；还能方便查出编程错误

14．何谓刀具半径补偿？其执行过程如何？

答：刀具刀位点与刀具进行加工时位置有误差。

刀具半径补偿的执行过程分为三步：

（1）刀补建立：即刀具从起点出发沿直线接近加工零件，依据G41或G42使刀具中心在原来的编程零件轨迹的基础上伸长或缩短一个刀具半径值.

（2）刀补进行：刀补指令是模态指令。在轨迹转接处，采用圆弧过度或直线过渡。

（3）刀补撤销：与刀补建立时相似，在轨迹终点的刀具中心处开始沿一直线到达起刀点起刀点与刀具中心重合，刀补被撤销。

第五章 数控装置的轨迹控制原理

1. 插补：就是按照进给速度的要求，在轮廓起点和终点之间算出若干终点间的坐标值。 插补算法有两类：1 脉冲增量插补；2 数据采样插补。

2. 逐点比较法：数控装置在控制刀具按要求的轨迹移动过程中，不断比较刀具与给定轮廓的误差，由此误差决定下一步刀具移动的 方向，使刀具向减少误差的方向移动，且只有一个方向移动。

4个节拍：第一节拍—偏差判别 第二节拍—进给 第三节拍—偏差计算 第四节拍—终点判别

3．设欲加工第一象限直线OE，终点坐标为，，试用逐点比较法对直线OE进行插补，并画出插补轨迹。

答：略

5．设AB为第一象限逆圆弧，起点A（6,0），终点B（0,6），试用逐点比较法对圆弧AB进行插补，并画出插补轨迹。

答：略

8. 逐点比较插补法是如何实现的？

答：每次仅向一个坐标输出脉冲，而每走一步都要通过偏差函数计算，判别偏差点的顺时坐标同规定的加工轨迹之间的偏差，然后决定下一步的进给方向。每一个插补循环都是由偏差判别、进给、偏差函数计算和终点判别组成。

9.试述DDA插补原理。

答：是利用数字积分的方法，当两个积分器根据插补时钟进行同步累加时，溢出脉冲分别控制相应坐标轴运动，根据插补循环数是否等于2n或坐标进给步数判断插补是否完成。

17．脉冲增量插补的进给速度控制常用哪些方法？

答：常用的方法有：软件延时法和中断控制法 。

（1）软件延时法

由编程进给速度F可求出要求的进给脉冲频率f；从而得到两次插补运算时间的时间间隔t，它必须大于cpu执行插补程序的时间t程，因此，t延=t-t程。可以编写一个延时子程序来改变进给速度。

（2）中断控制法

根据编程进给速度计算出定时器/计数器的定时时间常数，以控制cpu中断。在中断服务中进行一次插补运算并发出进给脉冲，cpu等待下一次中断，如此循环。

18．加减速控制有何作用？有哪些实现方法？

答：前加减速控制：进对编程速度F指令进行控制。 优点：不会影响实际插补输出的位置，但须预测减速点，计算量较大。

后加减速控制：分别对各运动轴进行加减速控制，固不必预测减速点，而是在插补输出为零时才开始减速，经过一定的延时逐渐靠近终点。当在加减速过程中对坐标合成位置有影响。

第六章 数控机床的伺服系统

1．数控机床对伺服系统有哪些要求？

答：a.精度高。即定位精度和重复定位精度高；b.快速响应特性好（跟踪精度高，跟随误差等）；c.调速范围宽（恒转矩：1：100～1000，恒功率：1：10～100）d.具有足够的传动刚性和高的速度稳定性。即具有优良的静态与动态负载特性；e.稳定性好（抗干扰能力强，可靠性好）；f.低速大转矩。

2．数控机床的伺服系统有哪几种类型？各自有何特点？

答：按控制理论和有无位置检测反馈环节分为：开环控制系统、闭环控制系统和半闭环控制系统。其特点略。

3．步进电机步距角的大小取决于哪些因素？

答：步进电机步距角与定子绕组的相数m、转子的齿数z、通电方式k有关，可用下式表示： ；式中，m相m拍时，k＝1；m相2m拍时，k=2。

6．简述提高开环系统的伺服精度方法。

答：步距角是决定开环伺服系统脉冲当量的重要参数，θ越小，加工精度越高。

静态步距误差是指理论的步距角和实际的步距角误差。

影响步距误差的因素主要有：①步进电机齿距制造误差；②定子和转子间气隙不均匀；③各相电磁转距不均匀。

7．数控机床对检测装置有哪些要求？

答：①工作可靠、抗干扰能力强；②使用维护方便，适用机床的工作环境；③满足精度、速度和工作行程的要求；④成本低、寿命长；⑤便于与伺服系统的连接。

8．简述旋转变压器两种不同工作方式的原理。

答：鉴相方式和鉴幅方式。

9．莫尔条纹的特点有哪些？在光栅的信息处理过程中倍频数越大越好吗？

答：①放大作用（莫尔条纹的间距对光栅栅具有放大作用）

式中，B为莫尔条纹间距，W为栅距，θ为线纹交角。由此，B可以通过改变的大小来调整。

②平均效应：对光栅栅距局部误差具有误差平均作用。

③莫尔条纹的移动量，移动方向与指示光栅的位移量、位移方向具有对应关系。

在光栅的信息处理过程中倍频数越大要求传感器精度越高，实现越困难。

第七章 数控机床的机械结构

5．数控机床的主轴准停装置的作用？

答：换刀和精确控制刀具的转动角度。在镗削加工和螺纹加工时能实现精确控制。

6．数控机床对进给运动系统有哪些要求？

答：a.高的精、动刚度及良好的抗振性能；

b.良好的热稳定性；

减少热变形主要从两个方面考虑：

①对热源采取液冷、风冷等方法来控制温升；

②改善机床结构，即a、使热变形发生在非敏感方向上；b、在结构上尽可能减少零件变形部分的长度，以减少热变形总量；c、尽量设计对称结构；d、采用热平衡措施和特殊的调节元件来消除或补偿热平衡。

c.高的运动精度和低速运动的平稳性；

d.充分满足人性化要求。

7．滚珠丝杆如何预紧？

答：滚珠丝杠副的预紧 滚珠丝杠螺母副的预紧是通过改变两个螺母的相对位置，使每个螺母中的滚珠分别接触丝杠滚道的左、右两侧面来实现的。

a、双螺母垫片式预紧；b．双螺母螺纹式预紧；c．单螺母变导程自预紧。

9．数控机床的导轨副有哪些形式？

答：机床上常用的导轨，按其接触面间的摩擦性质的不同，可分为三大类：

（1）滑动导轨

（2）滚动导轨

（3）静压导轨

数控机床导轨副有哪些特点？

答：（1）导向精度高

（2）耐磨性能好

（3）足够的刚度

（4）低速运动的平稳性

（5）结构简单、工艺性好。

第八章 数控机床的故障诊断

1．故障及故障诊断的一般定义。

答：（1）系统可靠性：是指系统在规定条件下和规定时间内完成规定功能的能力。

（2）故障：是指系统在规定条件下和规定时间内爽失了规定的功能。

2．根据数控机床的故障频率，整个使用寿命期大致可以分为哪三个阶段？它们各自有什么特点？

答：根据数控机床的故障频率，整个使用寿命期大致可以分为三个阶段：初期运行期、有效寿命期和衰老期。其中，有效寿命期故障率最低。

4．数控机床的故障诊断常用的方法有哪些？

答：（1） 常规分析法

常规分析法是对数控机床的机、电、液等部分进行的常规检查，以此来判断故障发生原因的一种方法。

（2）动作分析法

动作分析法是通过观察、监视机床实际动作，判定动作不良部位并由此来追溯故障根源的一种方法。

（3）状态分析法

状态分析法是通过监测执行元件的工作状态，判定故障原因的一种方法。

（4）操作、编程分析法

操作、编程分析法是通过某些特殊的操作或编制专门的测试程序段，确认故障原因的一种方法。

（5）CNC的故障自诊断

开机自诊断 所谓开机自诊断是指数控系统通电时，由系统内部诊断程序自动执行的诊断，它类似于计算机的开机诊断。

（6）脱机测试（离线诊断）

一般包括三种形式：启动诊断、在线诊断（又称后台诊断）和离线诊断。

第九章 数控技术的发展与机械加工自动化

1．简述数控机床的发展趋势

答：a.高速化与高精度化；b.多功能化（包含工序复合化和功能复合化）c.自适用控制的智能化；d.高柔性化：柔性是指数控设备适应加工对象变化的能力；e.可靠性最大化(启动诊断、在线诊断、离线诊断) ；f.控制系统小型化；g.开放式体系结构

3．什么是柔性制造单元（FMC）？常用的有哪几类？

答：柔性制造单元（FMC）：由加工中心（MC）和自动交换工件（AWC）的装置所组成，同时数控系统还增加了自动检测与工况自动监控等功能。

根据不同的加工对象、CNC机床的类型与数量以及工件更换与存储方式的不同，结构形式主要分为：

（1）托盘搬运式

（2）机器人搬运式

4．柔性制造系统（FMS）具有哪些基本特征？

答：（1）具有多台制造设备；

（2）在制造设备上，利用交换工作台或工业机器人等装置实现零件的自动上料和下料；

（3）由一个物料运输系统将所有设备连接起来，可以进行没有固定加工顺序和无节拍的随机自动制造。

（4）由计算机对整个系统进行高度自动化的多级控制与管理，对一定范围内的多品种，中小批量的零部件进行制造。

（5）配有管理信息系统（MIS）。

（6）具有动态平衡的功能，能进行最佳调度。

5．什么是计算机集成制造系统（CIMS）？

答：一般来说，CIMS的定义应包括以下要素：

（1）系统发展的基础是一系列现代技术及其综合；

（2）系统包括制造工厂全部生产、经营活动，并将其纳入多模式，多层次的分布自动化子系统；

（3）系统是通过新的管理模式、工艺理论和计算机网络对上述各子系统所进行的有机集成。

（4）系统是人、技术和经营三方面的集成，是一个人机系统，不能忽视人的作用。

（5）系统的目标是获得多品种、中小批量离散生产过程的高效益和高柔性，以达到动态总体最优，实现脑力劳动自动化和机器智能化。