计算机控制技术
工业自动化中的计算机控制技术
工业自动化中的计算机控制技术工业自动化是指通过计算机、仪器仪表和执行器等技术手段，对工业生产过程进行监测、控制和优化，以提高生产效率、降低成本和改善产品质量。
在工业自动化系统中，计算机控制技术起到了至关重要的作用。
一、计算机控制技术的基本原理和分类1.1 基本原理计算机控制技术是指利用计算机进行物理过程的控制，主要包括采集过程的信息、处理这些信息并对物理过程进行控制的三个环节。
其中，信息采集是指通过传感器等设备，将物理过程的信息转换成计算机可以处理的电信号；信息处理是指利用计算机对采集到的信息进行运算和处理；控制是指计算机根据处理后的信息，通过执行器等设备对物理过程进行干预和调节。
1.2 分类根据计算机控制技术的不同特点和应用领域，可以将其分为以下几类：1.2.1 逻辑控制技术逻辑控制技术是利用计算机对离散事件进行控制的技术，常用于开关控制、计时器等。
逻辑控制技术通过编写逻辑控制程序，根据输入的条件决定输出的动作，实现对工业过程的控制。
1.2.2 过程控制技术过程控制技术是利用计算机对连续过程进行控制的技术，常用于流程控制、温度控制等。
过程控制技术通过采集过程的信息，对其进行处理和分析，并根据处理结果对过程进行控制，实现对工业过程的自动化控制。
1.2.3 模型预测控制技术模型预测控制技术是利用数学模型对系统进行建模，并通过对模型进行预测和优化来实现对工业过程的控制。
模型预测控制技术可以对工业过程进行长期的预测和优化，以达到最佳的控制效果。
二、计算机控制技术在工业自动化中的应用2.1 生产线控制生产线控制是指利用计算机控制技术对生产线上的设备和工艺进行控制，以实现生产过程的自动化。
通过在生产线上布置传感器和执行器等设备，采集生产过程的信息并对其进行处理和控制，可以提高生产效率、降低成本，并提高产品质量的稳定性。
2.2 机器人控制机器人控制是指利用计算机控制技术对机器人进行控制，实现其灵活和自主的工作能力。
总结计算机控制技术的优点
总结计算机控制技术的优点
计算机控制技术具有以下优点：
1. 自动化程度高：计算机控制技术可以实现高度自动化，减少对人力的依赖，提高生产效率和质量。
2. 精确度高：计算机通过严格的算法和精准的传感器，可以实现高精度的控制，降低误差率。
3. 灵活性强：计算机控制技术能够通过编程进行快速调整和改变控制策略，适应不同的生产需求和环境变化。
4. 协调性好：多台计算机可以通过网络互相通信，实现协同控制，提升系统整体效能。
5. 数据处理能力强：计算机能够快速处理大量的数据，进行实时监测和控制，为决策提供准确的依据。
6. 可追溯性好：计算机控制系统可以记录和存储大量的数据，便于追溯每个环节的生产情况和质量追溯。
7. 安全性高：计算机控制技术可以设置访问权限和加密机制，保护系统的安全性和数据的机密性。
总的来说，计算机控制技术能够提高生产效率和质量，提升系统的可靠性和安全性，降低人力成本，实现智能化生产和管理。
《计算机控制技术》课件
contents
目录
• 计算机控制技术概述 • 计算机控制系统组成 • 计算机控制系统的基本原理 • 计算机控制系统的设计方法 • 计算机控制系统的实现技术 • 计算机控制系统的应用实例
01
计算机控制技术概述
定义与特点
总结词
计算机控制技术的定义和特点
详细描述
计算机控制技术是指利用计算机对工业生产过程进行自动控制的技术。它具有 高精度、高效率、高可靠性的特点，能够实现生产过程的自动化、智能化和信 息化。
动控制。
监控软件
用于实时监控系统的运行状态 ，显示各种参数和数据，以及
进行故障诊断和报警等。
数据库软件
用于存储和管理各种数据，如 历史数据、实时数据等。
操作系统
提供计算机控制系统的运行环 境和基础服务。
人机接口
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02
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界面设计
设计易于操作的人机界面 ，包括图形界面和文本界 面等。
交互方式
提供多种交互方式，如鼠 标操作、键盘输入等，方 便用户进行操作和控制。
常见的开环控制系统有步进电机 控制系统、温度控制系统等。
闭环控制系统
闭环控制系统是一种包含反馈环节的控制系统，通过检测系统输出结果，将检测结 果反馈给输入端，与输入信号进行比较，根据比较结果调整输入信号。
闭环控制系统的优点是能够实时调整系统输出，提高控制精度和稳定性，但结构相 对复杂。
常见的闭环控制系统有伺服电机控制系统、数控机床控制系统等。
自适应控制
通过调整控制器参数，使系统能够自动适应环境变化和不确定性， 保持最优性能。
鲁棒控制
设计具有鲁棒性的控制系统，使系统在存在不确定性和干扰的情况 下仍能保持稳定和良好的性能。
计算机控制技术
计算机控制技术计算机控制技术是一种非常重要的技术领域，它与计算机科学和工程学息息相关。
本文将就计算机控制技术的定义、应用领域、工作原理以及其在社会中的重要性展开讨论。
计算机控制技术简单来说是指通过计算机，对一些设备或系统进行控制和管理的技术。
计算机控制技术是近代科学技术的发展和应用，它与计算机科学、信息科学、自动控制理论等学科有着密切的联系。
同时，计算机控制技术广泛应用于各个行业和领域，如工业生产控制、交通运输控制、环境监测与控制、军事作战控制等。
在工业生产控制方面，计算机控制技术是实现工业自动化的重要手段。
通过搭载计算机控制系统，可以对工业生产中的各种设备和工艺进行精确的控制和监测，提高生产效率和质量，减少人力资源的浪费。
例如，在汽车制造业中，计算机控制技术可以自动化地控制整个生产线，实现汽车的快速生产和集中管理。
在交通运输领域，计算机控制技术也发挥着重要作用。
交通信号灯、地铁列车、高速公路收费系统等，都离不开计算机控制技术的支持。
计算机控制技术可以帮助交通管理部门对交通流量进行精确监测和管理，并根据实时情况调整红绿灯的时序，以减少交通拥堵，提高道路通行能力。
在环境监测与控制方面，计算机控制技术可以用于监测和控制大气质量、水质、土壤质量等环境因素。
通过搭载传感器和计算机控制系统，可以实时监测环境因素的变化，并及时采取相应的控制措施，保护环境和人民的健康。
例如，在一些污水处理厂中，计算机控制技术可以实现对污水处理过程的自动控制，有效提高污水的处理效率和水质的净化程度。
在军事作战控制方面，计算机控制技术在现代军事中起到了关键作用。
计算机控制系统可以用于军事装备和作战系统的控制和管理，实现敌情监测、指挥决策、武器装备控制等功能。
同时，计算机控制技术还可以用于军事仿真训练，提高军事人员的作战能力和实战经验。
总的来说，计算机控制技术是一种广泛应用的技术，它的重要性不言而喻。
通过计算机控制技术，可以实现对各种设备和系统的精确控制和监测，提高生产效率和质量，改善社会生活和环境质量，提高国家的竞争力和发展水平。
计算机控制技术课程设计
计算机控制技术课程设计一、教学目标本课程旨在让学生了解和掌握计算机控制技术的基本原理和应用方法。
通过本课程的学习，学生将能够：1.知识目标：理解计算机控制技术的基本概念、原理和特点；熟悉计算机控制系统的组成和分类；掌握常见的计算机控制算法和应用。
2.技能目标：能够运用计算机控制技术解决实际问题；具备分析和设计简单计算机控制系统的的能力。
3.情感态度价值观目标：培养学生对计算机控制技术的兴趣和好奇心，提高学生运用科学技术解决实际问题的意识。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个部分：1.计算机控制技术概述：计算机控制技术的起源、发展及其在各个领域的应用。
2.计算机控制系统的基本原理：模拟计算机控制系统、数字计算机控制系统、混合计算机控制系统。
3.计算机控制系统的组成：控制器、执行器、传感器、反馈元件等。
4.计算机控制算法：PID控制算法、模糊控制算法、神经网络控制算法等。
5.计算机控制技术的应用：工业自动化、交通运输、楼宇自动化等。
三、教学方法为了提高教学效果，本课程将采用多种教学方法相结合的方式进行教学：1.讲授法：通过讲解计算机控制技术的基本概念、原理和特点，使学生掌握相关知识。
2.案例分析法：分析实际案例，使学生更好地理解计算机控制技术的应用。
3.实验法：让学生动手进行实验，培养学生的实际操作能力和解决问题的能力。
4.讨论法：学生进行课堂讨论，激发学生的思考，提高学生的表达能力。
四、教学资源为了支持本课程的教学，我们将准备以下教学资源：1.教材：选用国内权威出版社出版的计算机控制技术教材。
2.参考书：提供相关的计算机控制技术参考书籍，供学生自主学习。
3.多媒体资料：制作课件、教学视频等，丰富教学手段，提高教学效果。
4.实验设备：准备计算机控制系统实验装置，让学生能够实际操作，加深对知识的理解。
五、教学评估为了全面、客观地评估学生的学习成果，本课程将采用以下评估方式：1.平时表现：通过课堂参与、提问、讨论等方式，评估学生的学习态度和积极性。
计算机控制技术复习总结
计算机控制技术复习总结
一、计算机控制技术
计算机控制技术是处理自动化控制系统的一种技术，它可以控制外部设备、测量参数和控制变量，从而实现设计目标。
计算机控制技术主要涉及到对自动化控制系统的模型及结构、系统设计、信号处理、计算机控制算法和硬件技术等多个方面。
1、模型及结构
2、系统设计
系统设计是指选择适当的控制系统以及其组件，组成系统，达到设计要求。
系统设计需要考虑的因素有系统的实验数据、实际控制要求、安全性、精度等。
3、信号处理
信号处理指通过信号极化、误差补偿、延迟、非线性处理等方法，使控制系统的信号在到达控制端时，达到最佳控制效果。
4、计算机控制算法
5、硬件技术
硬件是指控制系统的硬件组件，合理组合各种硬件组件，形成安全可靠的自动控制系统是所有计算机控制技术的重要基础。
二、应用。
计算机控制技术范文
计算机控制技术范文
计算机控制技术是现代科技发展的必然产物，它是把计算机系统与硬件、软件相结合，从而使计算机自动控制现实世界物理系统的技术。
它已
经被广泛应用于现代工业自动化、交通控制、环境控制、生物医学工程、
军事工程等领域，并在电力、航空、航天、原子能等领域发挥着重要作用。
我国正在从一个技术落后的国家转变成一个技术先进的国家，计算机
控制技术的发展也越来越快。
目前，已经有多种控制系统，如电子数控系统、计算机辅助控制系统、微机辅助控制系统、智能控制系统等，形成了
一个完备的控制体系，可以实现控制对象的自动化控制、优化控制、动态
调节和智能控制等功能。
计算机控制技术正在以前所未有的速度发展，预计将来将深刻改变人
们的生活方式。
比如，当计算机控制技术运用于交通控制时，将有助于提
高交通安全，减少交通拥堵和交通事故；当它应用于电力控制时，将会更
有效地利用电力资源；当它应用于环境控制时，将会降低污染和危害环境，确保人们的生活和工作环境安全有序。
今后，计算机控制技术要面对更大的挑战：系统的复杂性、低成本、
高可靠性、高效率。
计算机控制技术学习心得
千里之行，始于足下。
计算机控制技术学习心得计算机控制技术学习心得计算机控制技术是现代工程技术领域的重要学科，它涉及到许多方面，如控制原理、自动化技术、电气工艺等等。
在我学习计算机控制技术的过程中，我深刻体会到了这门学科的重要性和应用广泛性。
下面，我将结合自己的学习经验和体会，分享一些学习心得。
首先，学习计算机控制技术需要扎实的理论基础。
掌握计算机控制技术，需要具备良好的数学、物理等理论基础。
特别是对于控制原理，需要深入理解控制对象的特性、控制系统的结构和工作原理等。
只有建立起扎实的理论基础，才能更好地应用计算机控制技术解决实际问题。
其次，实践是学习计算机控制技术的关键。
虽然理论知识的掌握是学习的基础，但只有通过实践操作才能真正将理论知识转化为应用能力。
在实际学习中，我们需要进行大量的实验和项目实践，通过编程、调试和测试等过程，加深对计算机控制技术的理解和应用能力。
通过实践，我发现自己对于控制系统的建模、参数调整和系统优化等方面有了更深入的理解。
此外，学习计算机控制技术还需要不断学习和更新知识。
计算机控制技术是一个不断发展和更新的领域，随着科技的进步，控制技术也在不断更新换代。
为了跟上最新的发展趋势，我们需要积极参加学术会议、研讨会等活动，了解最新的研究成果和技术进展。
同时，我们还应保持对新技术、新理论的探索和研究，不断提高自己的综合素质和创新能力。
在学习计算机控制技术的过程中，我还学到了一些重要的思维方法和工作态度。
首先，要注重细节和系统性。
计算机控制技术需要进行精确的计算和调第1页/共2页锲而不舍，金石可镂。
试，因此，我们要注重细节、严谨和系统性，做到心中有数、条理清晰。
其次，要有问题意识和解决问题的能力。
学习计算机控制技术不仅仅是为了掌握理论知识，更是为了解决实际问题。
因此，我们要培养良好的问题意识，学会分析和解决问题的能力。
最后，要勇于创新和实践。
计算机控制技术是一个创新的领域，要培养自己的创新能力，敢于尝试新思路、新方法，不断探索和实践，推动技术的进步和发展。
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重点习题和思考题第1章计算机控制习题概述1、计算机控制系统中实时性、离线方式、在线方式的含义？答：生产过程和计算机直接连接，并受计算机控制的方式为在线方式；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相应操作的方式为离线方式。
实时：信号的输入、计算、输出都要在一定的时间范围内完成。
2、计算机控制系统由哪几部分组成？答：硬件组成：主机、IO接口、通用外部设备、检测元件和执行机构、操作台。
软件组成：系统软件和应用软件。
3、计算机控制技术的主要发展趋势是什么？答：（1）综合自动化，包括CIMS和CIPS；（2）网络化；（3）智能化；（4）虚拟化；（5）绿色低碳化。
第2章工业控制计算机1、什么是总线、内部总线、外部总线答：总线是一种接口信号的标准和协议，提供通用的电平信号来实现各种电路信号的传递。
内部总线指微机内部各功能模块间进行通信的总线。
外部总线指用于计算机与计算机之间或计算机与其他智能外设之间的通信线路2、哈佛结构和冯诺伊曼结构的区别答：冯诺伊曼结构，程序指令存储器和数据存储器合并在一起的存储结构；哈佛结构程序指令存储和数据存储分开的存储结构。
3、工控机和普通PC的区别答：机箱加固、防尘；工业电源，有时双电源；无源母板；一体化主板第3章 IO接口和过程通道1、什么是接口、接口技术和过程通道？1 / 34答：接口是计算机和外部设备交换信息的桥梁，包括输入和输出接口；接口技术是研究计算机和外部设备之间如何交换信息的技术；过程通道指在计算机和生产过程之间设置的信息传送和交换的连接通道。
2、模拟输入通道中信号调理的作用，为什么需要量程变换，为什么需要I/U变换？答：现场过来的信号经过放大、量程自动转换、电流/电压转换、滤波、线性化、隔离等措施转换成计算机能接收的逻辑信号。
多参数信号采集时，各路信号电流信号经过长距离传输到计算机接口电路，经过I/U变换成电压信号才能进行A/D转换进入计算机被处理。
3、利用8255A、AD574、LF398、CD4051和51单片机接口，设计出8路模拟量采集系统，画出接口电路原理图，并编写相应的程序。
Org 1000HMOV DPTR #2000H(数据首地址)MOV R7 #08H(8个通道)MOV R0 #7EH（C口地址）MOV R2 #C0H（通道0开始地址）MAIN：MOV A R2MOVX @R0 A (启动A/D)MOV R1 #7CH （A口）2 / 34LOOP1:MOVX A @R1ANL A #80H （检测STS）JNZ LOOP1MOV A #10HORL A R2MOVX @R0 AMOVX A @R1ANL A #0FHMOVX @DPTR AINC DPTRINC R1MOVX A @R1MOVX @DPTR AINC R2DJNZ R7 MAINRET4、采样保持器的作用是什么？是否所有的模拟量输入通道中都需要采样保持器？（1）为了保证A/D转换的精度，需要应用采样保持器；（2）同时采样几个模拟量，以便进行数据处理和测量；（3）减少D/A转换器的输出毛刺，从而消除输出电压的峰值及缩短稳定输出值的建立时间；（4）把一个D/A转换器的输出分配到几个输出点，以保证输出的稳定性。
3 / 34当被测信号变化缓慢时，若A/D转换器转换时间足够短，可以不加采样保持器。
5、分别画出DA转换器的单极性和双极性电压输出电路，分别推导输出电压和输入数字量之间的关系式。
6、什么是串模干扰和共模干扰？如何抑制？串模干扰指叠加在被测信号上的干扰噪声。
方法：（1）采用硬件滤波器抑制串模干扰是一种常用的方法。
（2）对于电磁感应产生的串模干扰，应对被测信号尽可能早的进行信号放大，以提高电路中的信号噪声比；或者尽可能早的完成A/D转换再进行长线传输；或者采用隔离和屏蔽等措施。
（3）从选择元器件入手，利用逻辑器件的特性来抑制串模干扰。
（4）利用数字滤波技术对进入计算机的串模干扰进行数据处理，可以有效滤去难以抑制的串模干扰。
4 / 34共模干扰是指模/数转换器两个输入端上公有的干扰电压。
方法：（1）利用双端输入的放大器作前置放大器；（2）利用变压器或光电耦合器把各种模拟负载和数字信号隔离，即“模拟地”与“数字地”断开，被测信号通过变压器或光电耦合器获得通路，而共模干扰不能形成回路而得到抑制；（3）采用双层屏蔽—浮地输入方式。
7、数字信号通道一般采取哪些抗干扰措施？答：数字信号负逻辑传输；提高数字信号的电压等级；通过光电耦合隔离；提高输入端的门限电压。
8、推导下面仪用放大器电路的放大倍数，并简述该电路的特点，注意要写出推导过程。
解：则：5 / 34该电路最大优点是输入阻抗高，共模抑制作用强，增益调节方便，并由于结构对称，失调电压和温度漂移小，在传感器微弱信号放大系统中得到广泛应用。
第四章顺序控制和数字控制技术1、什么是顺序控制？顺序控制系统有何特点？指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，对控制过程各阶段顺序地进行自动化。
1）顺序控制系统的输入、输出信号以开关量信号为主2）逻辑关系复杂3）控制程序客观4）可靠性要求高2、什么是逐点比较法？原理：每当画笔或刀具向某一方向移动一步，就进行一次偏差计算和偏差判别，也就是到达新的点位置和理想线型上对应点的理想位置坐标之间的偏离程度，然后根据偏差的大小确定下一步的移动方向，使画笔或刀具始终紧靠理想线型运动，起到步步逼近的效果。
特点：1）逐点逼近，以直线或折线(阶梯状的)来逼近直线或圆弧等曲线的，它与给定轨迹之间的最大误差为一个脉冲当量；2）只要把运动步距取得足够小，便可精确地跟随给定轨迹，以达到精度的要求。
3、假设给定的加工曲线为第二象限的顺时针圆弧AB，该圆弧所属圆的圆心坐标为(-1,2)，如图所示，试进行插补计算（步长为1），完成下面表格。
6 / 34F≥0：+△x，F′=F+2x+3F＜0：+△y，F′=F+2y-3序偏差判进给方偏差计终点判F0=x= -y=20=8x F1= F0+2x+3= -x= -y=21F0=0x=7x F2= F1+2y-3= -x= -y=302F1= -y=6xy F3= F2+2y-3= -3，x= -4，3 △F2= -60 +y y=4 n=5 ＜xy F4= F3+2y-3= 2，4 +△y x= -4，y=5 n=4 0 F3= -3＜xy F5= F4+2x+3= -3F4= 2 ，x= -3，y=5 n+ △x =3 5 0＞xy F6= F5+2y-3= 4，y +0 F5= -3△ x= -3，y=6 6 n=2 ＜xy F7= F6+2x+3= 1，x + △F6= 4 7 x= -2，y=6 n=1 0＞xy F8= F7+2x+3= 0，△8 + x F7= 1 x= -1，y=6 n=0 0＞xy 9103、简述反应式步进电机的步进原理。
将向磁导率最大的位置转答：给处于错齿状态的相通电，转子在电磁力作用下，动，趋于对齿状态转动。
数字控制器第五章1、数字控制器模拟化设计方法有哪些步骤？D(s)⒈设计假想的连续控制器T⒉选择采样周期D(z)D(s)⒊将离散化为⒋设计由计算机实现的控制方法⒌校验、写出数字2PID控制器的位置算式、增量算式，并简述增量式优点。
7 / 34计算机输出增量，所以误动作影响小，必要时可用逻辑判断的方法去掉；(1) 必须首先使计算机的输出值等由手动到自动切换时，(2) 在位置型控制算法中，这将给程自动无扰动切换，才能保证手动/于阀门的原始开度，即P(k-1)，序设计带来困难。
而增量设计只与本次的偏差值有关，与阀门原来的位置自动无扰动切换。
在位置控制算式中，/无关，因而增量算法易于实现手动大幅度变而且计算机的任何故障都会引起P(k)E(j)不仅需要对进行累加，化，对生产产生不利。
不产生积分失控，所以容易获得较好的调节品质。
⑶3、采样周期的选择需要考虑哪些因素？也要相越高，要求采样频率f f 。
通常f ）作用于系统的扰动信号频率（1snn缩短。
fπ／ )应提高，即采样周期(T＝2 sω，≥10ω（2）对象的动态特性。
当系统中仅是惯性时间常数起作用时，ωmms≈Tτ占有一定份量时，应该选择为系统的通频带；当系统中纯滞后时间。
≈τ/10；当系统中纯滞后时间τ占主导作用时，可选择Tτ越长。
若采样时间越多，采样周期T（3）测量控制回路数。
测量控制回路数Nτ。
T≥Nτ为，则采样周期）与计算字长有关。
计算字越长，计算时间越多，采样频率就不能太高。
反4（之，计算字长较短，便可适当提高采样频率。
、简述离散化设计方法的设计步骤？3HG(z)G(s)H(s)；）由和求取广义对象的脉冲传递函数（10(z)G2）根据控制系统的性能指标及实现的约束条件构造闭环脉冲传递函数；（c D(z)）确定数字控制器的脉冲传递函数；（3D(z)）由（4确定控制算法并编制程序。
控制系统的数据处理技术第六章1、何谓系统误差？如何实现系统误差的全自动校准？8 / 34答：系统误差是指在相同条件下，经过多次测量，误差的数值(包括大小符号)保持恒定，或按某种已知的规律变化的误差。
2、某电阻炉温变化范围为0-1600℃，经温度变送器输出电压为1-5V，再经AD574A转换，AD574A输入电压范围为0-5V，当采样值为3D5H时，电阻炉温是多少？解： 3D5H=981;℃。
3、数字滤波和模拟滤波相比有哪些优点？（1）由于数字滤波采用程序实现，所以无需增加任何硬设备，可以实现多个通道共享一个数字滤波程序，从而降低了成本。
（2）由于数字滤波器不需增加硬设备，所以系统可靠性高、稳定性好，各回路间不存在阻抗匹配问题。
9 / 34（3）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。
（4）可根据需要选择不同的滤波方法，或改变滤波器的参数。
较改变模拟滤波器的硬件电路或元件参数灵活、方便。
4、如何实现对输入数字量和输出数字量的软件抗干扰？输入数字量：（1）干扰信号多呈毛刺状，作用时间短，利用这一特点，对于输入的数字信号，可以通过重复采集的方法，将随机干扰引起的虚假输入状态信号滤除掉。
（2）若多次数据采集后，信号总是变化不定，则停止数据采集并报警；或者在一定采集时间内计算出现高电平、低电平的次数，将出现次数高的电平做为实际采集数据。
对每次采集的最高次数限额或连续采样次数可按照实际情况适当调整。
输出数字量：（1）当系统受到干扰后，往往使可编程的输出端口状态发生变化，因此可以通过反复对这些端口定期重写控制宇、输出状态字，来维持既定的输出端口状态。
（2）重复周期尽可能短，外部设备受到一个被干扰的错误信息后，还来不及作出有效的反应，一个正确的，输出信息又来到了，就可及时防止错误动作的发生。