又等于切换瞬间的手动控制量，这就保证了PID控制量的连续性。当然，这一切需要有相应的硬件电路配合。
当从自动(SA与HA)切向软手动(SM)时，只要计算机应用程序工作正常，就能自动保证无扰动切换。当从自动(SA与HA)切向硬手动(HM)时，通过手动操作器电路，也能保证无扰动切换。
5、某炉温度变化范围为0～1500℃，要求分辨率为3℃，温度变送器输出范围为0～5V。若A／D转换器的输入范围也为0～5V，则求A／D转换器的字长应为多少位若A／D转换器的字长不变，现在通过变送器零点迁移而将信号零点迁移到600℃，此时系统对炉温变化的分辨率为多少
6、某执行机构的输入变化范围为4～20mA，灵敏度为0．05mA,应选D／A转换器的字长为多少位
7、编制一个能完成中位值滤波加上算术平均值滤波的子程序。设对变量采样测量7次，7个采样值排序后取中间的3个采样值平均，每个采样值为12位二进制数。
8、设被测温度变化范围为0oC~1200oC,如果要求误差不超过,应选用分辨为多少位的A/D转换器
选择依据：
?1200?
n?log?1???120.4?2?
第八章 课后习题答案
T1、简述星形结构网络的特点。 答案：星形结构网络的特点：
①网络结构简单，便于控制和管理，建网容易；
②网络延迟时间短，传输错误率较低；
③网络可靠性较低，一旦中央结点出现故障将导致全网瘫痪；
④网络资源大部分在外围点上，相互之间必须经过中央结点中转才能传送信息，资源共享能力较差；
⑤通信电路都是专用线路，利用率不高，故网络成本较高。 T2、简述环形结构网络的特点。 答案：环形结构网络具有以下特点：
①信息流在网络中是沿固定的方向流动，故两结点之间仅有唯一的通路，简化了路径选择控制；
②环路中每个结点的收发信息均由环接口自举控制，因此控制软件较简单； ③环结构其结点数的增加将影响信息的传输效率，故扩展受到一定的限制。 T3、简述总线形结构网络的特点。
答案：总线型网络具有如下特点： ①结构简单灵活，扩展方便； ②可靠性高，网络响应速度快；
③共享资源能力强，便于广播式工作； ④设备少，价格低，安装和使用方便；
⑤由于所有结点共用一条总线，因此总线上传送的信息容易发生冲突和碰撞，故不易用在实时性要求高的场合。 T4、简述树形结构网络的特点。
答案：树形结构是分层结构，适用于分级管理和控制系统。与星形结构相比，由于通信线路总长度较短，故它连网成本低，易于维护和扩展，但结构较星形结构复杂。网络中除叶结点及其连线外，任一结点或连线的故障均影响其所在支路网络的正常工作。
2、何为介质访问的控制目前工业局部网络常用的有哪三类各有什么优缺点
答案：由于各结点通过公共传输通路(也称之为信道)传输信息，因此任何一个物理信道在某一时间段内只能为一个结点服务，即被某结点占用来传输信息，这就产生了如何合理使用信道，合理分配信道的问题，也就是各结点既充分利用信道的空间时间传送信息，也不至于发生各信息间的互相冲突。传输访问控制方式的功能就是合理解决信道的分配。
目前常用的传输访问控制方式有三种，即冲突检测的载波侦听多路访问(CSMA/CD)；令牌环(Token Ring)；令牌总线(Token Bus)。
3、国际标准化组织(ISO)提出的开放系统互连参考模型即
OSI模型是怎样的
答案：为了实现计算机系统之间的互连，1977年国际标准化组织(ISO)提出了开放系统互连参考模型OSI(Open System Interconnection/Reference Model)。这个网络层次结构模型规定了七个功能层，每层都使用它自己的协议。
1）物理层（Physical Layer）
物理层在信道上传输未经处理的信息。该层协议涉及通信双方的机械、电气和连接规程。
2）数据链路层(Data Link Layer)
数据链路层的任务是将可能有差错的物理链路改造成对于网络层来说是无差错的传输线路。它把输入数据组成数据帧，并在接收端检验传输的正确性。
3）网络层(Network Layer)
网络层也称分组层，它的任务是使网络中传输分组。网络层规定了分组(第三层的信息单位)在网络中是如何传输的。网络层控制网络上信息的切换和路由选择。因此，本层要为数据从源点到终点建立物理和逻辑的连接。
4）传送层(Transport Layer)
传送层的基本功能是从会话层接收数据，把它们传到网络层并保证这些数据全部正确地到达另一端。功能是控制端到端的数据的完整性。其总目的是作为网络层和会话层的一个接口，确保网络层为会话层和网络的高级功能提供高质量的服务。
5）会话层(Session Layer)
它控制建立或结束一个通信会话的进程。这一层检查并决定一个正常的通信是否正在发生。如果没有发生，这一层必须在不丢失数据的情况下恢复会话，或根据规定，在会话不能正常发生的情况下终止会话。
6）表示层(Presentation Layer)
表示层实现不同信息格式和编码之间的转换。常用的转换有：正文压缩；提供加密、解密；不同计算机间不相容文件格式的转换(文件传输协议)，不相容终端输入输出格式的转换(虚拟终端协议)。
7）应用层(Application Layer)
应用层的内容视对系统的不同要求而定。它规定在不同应用情况下所允许的报文集合和对每个报文所采取的动作。这一层负责与其它高级功能的通信，如分布式数据库和文件传输。这一层解决了数据传输完整性的问题或与发送/接收设备的速度不匹配的问题。 4、IEEE 802标准包括哪些主要内容
IEEE 802为局部网络制定的标准，包括以下内容： IEEE ：系统结构和网络互连； IEEE ：逻辑链路控制；
IEEE ：CSMA/CD总线访问方法和物理层技术规范； IEEE ：Token Passing Bus访问方法和物理层技术规范； IEEE ：Token Passing Ring访问方法和物理层技术规范； IEEE ：城市网络访问方法和物理层技术规范； IEEE ：为宽带网络标准； IEEE ：为光纤网络标准； IEEE ：为集成声音数据网络。
5、什么是现场总线有哪几种典型的现场总线它们的特点各是怎样的
现场总线是连接工业过程现场仪表和控制系统之间的全数字化、双向、多站点的串行通讯网络，与控制系统和现场仪表联用，组成现场总线控制系统。
下面是几种典型的现场总线。
（1）CAN(Control Area Network)控制器局域网络
控制器局域网络CAN是由德国Bosch公司的为汽车的监测和控制而设计
的，逐步发展到用于其它工业领域的控制。CAN已成为国际标准化组织ISO 11898标准。CAN具有如下特性：
(a)通信速率为5Kbps/10km,1Mbps/40m,节点数110个，传输介质为双绞线或光纤等。
(b)采用点对点、一点对多点及全局广播几种方式发送接收数据。 (c)可实现全分布式多机系统且无主、从机之分，每个节点均主动发送报文，用此特点可方便地构成多机备份系统。
(d)采用非破坏性总线优先级仲裁技术，当两个节点同时向网络发送信号时，优先级低的节点主动停止发送数据，而优先级高的节点可不受影响地继续发送信息；按节点类型分成不同的优先级，可以满足不同的实时要求。
(e)支持三类报文帧：数据帧、远程帧、超载帧。采用短帧结构，每帧有效字节数为8个。这样传输时间短，受干扰的概率低，且具有较好的检错效果。
(f)采用循环冗余校验CRC(Cyclic Redundancy Check)及其它检错措施，保证了极低的信息出错率。
(g)节点具有自动关闭功能，当节点错误严重时，则自动切断与总线的联系，这样不影响总线正常工作。
(h)CAN单片机：Motorola公司生产带CAN模块的MC68HC05x4，Philips公司生产82C200，Intel公司生产带CAN模块的P8XC592。
(j)CAN控制器：Philips公司生产的82C200，Intel公司生产的82527。 (k)CAN I/O器件：Philips公司生产的82C150，具有数字和模拟I/O接口。 （2）LONWORKS(Local Operating Network)局部操作网络 LONORKS是美国Echelon公司研制，主要有如下特性：
(a)通信速率为78Kbps/2700m、130m,节点数32000个，传输介质为双绞线、同轴电缆、光纤、电源线等。
(b)采用Lon Talk通储备协议，该协议遵循国际标准化组织ISO定义的开放系统互连OSI(Open System Interconnection)全部7层模型。
(c)其核心是Neuron(神经元)芯片，内含了3个8位的CPU；第1个CPU为介质访问控制处理器，实现Lon Talk协议的第1层和第2层；第2个CPU为网络处理器，实现Lon Talk协议的第3层至第6层；第3个CPU为应用处理器，实现Lon Talk协议的第7层，执行用户编写的代码及用户代码所调用的操作系统服务。
(d)Neuron芯片的编程语言为Neuron C，它是从ANSI C派生出来的。LONWORKS提供了一套开发工具LonBuilder与NodeBuilder。
(e)Lon Talk协议提供了5种基本类型的报文服务：确认(Acknowledged)、
非确认(Unacknowledged)、请求/响应(Request/Response)、重复(Repeated)、非确认重复(Unacknowledge Repeated)。
(f)Lon Talk协议的介质访问控制子层(MAC)对CSMA作了改进，采用一种新的称作Predictive P-Persistent CSMA，根据总线负载随机调整时间槽n(1～63)，从而在负载较轻时使介质访问延迟最小化，而在负载较重时使冲突的可能最小化。
（3）PROFIBUS(Process Field Bus)过程现场总线
PROFIBUS是德国标准，1991年在DIN 19245中分布了标准，PROFIBUS有几种改进型，分别用于不同的场合，例如：
(a)PROFIBUS-PA(Process Automation)用于过程自动化，通过总线供电，提供本质安全型，可用于危险防爆区域。
(b)PORFIBUS-FMS(Field bus Message Specification)用于一般自动化，适用于纺织、楼宇自动化、可编程控制器、低压开关等。
(c)PROFIBUS-DP用于加工自动化领域，适用于分散的外围设备之间的高速数据传输。
传输速率为～12Mbps，最大传输距离在12Mbps时为100m、时为400m，可用中继器延长至10Km。其传输介质可以是双绞线，也可以是光缆。最多可挂接127个站点。
PROFIBUS引入功能模块的概念，不同的应用需要使用不同的模块。在一个确定的应用中，按照PROFIBUS规范来定义模块，写明其硬件和软件的性能，规范设备功能与PORFIBUS通信功能的一致性。
PROFIBUS为开放系统协议，为保证产品质量，在德国建立了FZI信息研究中心，对制造厂和用户开放，对其产品进行一致性检测和实验性检测。
（4）HART(Highway Addressable Remote Transclucer)可寻址远程传感器数据通路
HART是美国Rosemount研制，HART协议参照ISO/OSI模型的第1、2、7层，即物理层、数据全连路层和应用层，主要有如下特性：
(a)物理层：采用基于Bell 202通信标准的FSK技术，即在4～20mA(DC)模拟信号上叠加FSK数字信号，逻辑1为1200Hz、逻辑0为2200Hz，波特率为1200bps，调制信号为
±
或(250Ω负载)。用屏蔽双绞线单台设备距
离3000m，而多台设备互连距离1500m。
(b)数据链路层：数据帧长度不固定，最长25个字节。可寻地址为0～15，当地址为0时，处于4～20mA(DC)与数字通信兼容状态；当地址为1～15时，则处于全数字通信状态。通信模式为“问答式”或“广播式”。
(c)应用层：规定了三类命令，第1类是通用命令，适用于遵守HART协
计算机控制技术课后习题与答案
