工业组态软件复习

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1、内容提要本章介绍计算机控制系统的基本组成和分类，采用组态控制技术的计算机控制系统和一般计算机控制系统的异同以及常用组态控制产品。0.1计算机控制系统计算机控制就是用计算机控制某种设备使其按照要求工作。人们熟知的机器人就是在计算机的控制下工作的，工厂自动化生产线、家用电器中也普遍使用计算机控制。利用计算机控制各种设备，是电气工程师和技术人员的一项基本工作。计算机在实现其控制功能的时候往往还需要一些设备的配合，这些设备与计算机、被控设备一起统称为计算机控制系统。0.1.1人是如何对设备进行控制的？现在通过水罐水位控制实例说明人工控制的方法

2、与过程。对于图0.1水罐，通常采用以下方法：图0.1水罐对象（1）观察水位—用眼睛。（2）判断与计算：将实际水位和期望的水位进行比较，根据差值先判断需要开大还是关小进水阀门，再根据差值估计进水阀开度的改变量—用大脑。（3）行动：改变阀门开度—用手。（4）重复步骤（1）～（3），直到水位达到期望范围。0.1.2自动控制系统的组成如果用水位变送器代替人眼，用电动调节器代替人脑、用电动调节阀代替人手，用给定器输入水位给定值，就构成了一个水位自动控制系统，如图0.2所示。图0.2水位自动控制系统在该系统中，水位变送器不断地检测水位，并将其转换

3、成电流信号送给电动调节器，电动调节器像人脑一样接收水位信号和水位给定信号，将两者进行比较，根据偏差计算出给水调节阀门的开度，并将开度信号以电流形式送给电动调节阀门，电动调节阀门根据电流大小改变给水阀门开度，调节给水流量，从而达到控制水位的目的。由水位自动控制系统，我们引出了一般自动控制系统的典型组成结构，如图0.3所示。图0.3一般自动控制系统方框图1有时候，也将一般自动控制系统的方框图画成图0.4，其中符号代表偏差计算。偏差＝给定值-测量值图0.4一般自动控制系统方框图2图0.3或图0.4所示构成的自动控制系统也称为闭环控制系统。闭

4、环控制系统的基本工作过程是：当发生干扰时，被控参数偏离给定值，通过检测器，控制器能“感知”生产进行的情况，并根据参数实际值与设定值的偏差，按照一定的控制算法发出控制信号。通过执行器，控制器的控制信号被转换成物料量或能量的变化，抵消了干扰对被控参数造成的影响，从而使被控参数稳定在规定范围。有时候，一个自动控制系统也可以不要检测器，这样的系统称为开环控制系统。开环控制系统的组成框图如图0.5所示。图0.5开环控制系统方框图开环控制用在不需要精确控制被控参数，或被控对象受到的干扰较少，被控参数不经常波动等情况下。0.1.3计算机控制系统的组

5、成计算机控制系统的控制器全部采用计算机。而一般自动控制系统的控制器则形式多样，可能是由继电器、接触器构成的一个电路，可能是一块独立的仪表，也可能是某种机械装置。计算机控制系统的组成框图如图0.7所示。与一般自动控制系统相比，还有一个主要的不同，它增加了输入接口（theInputInterface）和输出接口（theOutputInterface），统称为输入输出接口或I/O接口（I/OInterface）。输入接口的主要作用是将检测环节的输入信号（通常为电信号）转换为计算机能够接收的数字信号；输出接口的主要作用是将计算机输出的数字信号

6、转换为电信号输出给执行器。图0.7一般计算机控制系统的结构组成0.2计算机控制系统中使用的计算机0.2.1计算机控制系统中使用计算机的种类经常使用的计算机主要有三种：IPC、PLC、MCU。IPC称为工业控制计算机或工业PC机。它与普通的PC相比，具有抗干扰性强，稳定性和可靠性好，防护性能好，运行速度快，存储容量可高可低，装备应用软件少，可组合性好等优点。PLC是一种专门用于工业控制的计算机，在外观上和使用方法上与PC机完全不同。图0.9所示是两种PLC的外观。MCU是微控制器，也称为单片机。它是一种可用于工业控制也可用于家用电器、办

7、公设备、实验室测量等多领域的微型计算机芯片。图0.10所示是两种单片机芯片的外观。图0.9PLC外观图0.10两种单片机芯片0.2.2IPC、PLC、MCU系统性能特点比较0.3组态控制技术0.3.1在计算机控制系统中组态技术的两个层面1．组态的本来含义组态（Configuration）的意思就是模块的任意组合。2．在计算机控制系统中组态的两个层面在计算机控制系统中，组态含有硬件组态和软件组态两个层面的含义。所谓硬件组态，是指系统大量选用各种专业设备生产厂家提供的成熟通用的硬件设备，通过对这些设备的简单组合与连接实现自动控制系统。这些

8、通用设备包括控制器（IPC、PLC和以MCU为核心的各种控制器）、各种检测设备（传感器和变送器）、各种执行设备（电磁阀、气缸、电动机等）、各种命令输入设备（按钮、给定设备），还有各种I/O接口设备。这些通用设备一般都做成