工业计算机控制技术

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1、第1章计算机控制系统概述随着科学技术的进步和发展，计算机在自动控制领域中得到了广泛的应用。计算机控制是计算机技术与自动控制理论及自动化技术紧密结合并应用于实际的结果。它在现代化的工、农、医、国防等领域发挥着越来越重要的作用。本书将侧重应用的角度讨论计算机控制系统的基本工作原理、基本工作方式以及总线技术、输入输出接口技术、数据采集技术、控制策略、软件技术、系统的工程实现以及计算机集散控制系统等。为使读者拓宽知识面，本书还介绍了近年来新发展起来的与计算机控制有关的一些先进技术，如现场总线技术以及计算机集成制造系统等。

2、（是否其中一个改为顿号，这样两个连在一起不太好，请根据关系的远近修改）1.1计算机控制系统的概念、组成与特点1.1.1计算机控制系统概述人们用计算机取代了常规的控制设备，从而形成了计算机控制系统。所以，计算机控制系统的基础是自动控制技术和计算机技术，应当从自动控制技术的发展情况和计算机技术向控制领域的渗透两个方面进行了解。（第一段删除了开头的“如前所述”）在古代，中国和外国都出现过一些自动控制装置的雏形。（此处删了一句话，即由于介绍这方面情况的材料很多，不必赘述。）真正得到广泛应用的是18世纪的锅炉供水的水位调节

3、装置和蒸汽机转速调节器。19世纪初，人们设计出一些自动控制系统，但这些成就主要依靠直观的创造发明，缺少理论的分析和描述。19世纪中后期，人们才开始用微分方程描述控制系统的运动情况。第二次世界大战期间及其战后，由于工业和军事的需要，自动控制理论和实践得到了飞速发展，飞机自动驾驶仪、大炮位置控制系统、雷达天线控制系统和其他一些以反馈控制方法为基础的军用装备系统得到了发展。在工业上，出现了各种用于控制生产过程的基地式调节仪表，并逐步发展成单元组合式仪表，由气动、液压仪表过渡到大量使用电动调节仪表，这些都是实现计算机控制

4、的良好基础。世界上第一台电子计算机于1946年在美国问世，经过10多年的研究，到20世纪50年代末已经将计算机用于过程控制。例如，美国德克萨斯州的一个炼油厂，从1956年开始与美国的航天工业公司TRW合作进行计算机控制的研究。到1959年，已经将RW－17300计算机用于控制聚合装置。该系统控制26个流量、72个温度、3个压力、3种成分。其功能是使反应器压力最小，确定5个反应器进料量的最优分配，根据催化作用控制热水流量和确定最优循环。（超过4以上包括4，都要阿拉伯数字，下同）由于计算机控制方面的上述开创性工作，使

5、计算机逐步渗入到各行各业中。在渗入过程中，既有高潮，也有由于某些失败项目的阴影，而进入低潮。但是，最终还是逐步进入成熟期，从理论分析、系统设计，到工程实践都有一整套方法。从工作性质上来看，计算机逐步由早期的操作指导控制系统转变为直接数字控制(DirectDigitalControl，DDC)。操作指导控制系统仅仅向操作人员提供反映生产过程的数据，并给出指导信息，而直接数字控制可以完全替代原有的模拟控制仪表，由计算机根据生产过程数据，对生产过程直接发出控制作用。20世纪60年代，由于集成电路技术的发展，计算机技术也

6、有了很大发展，计算机的体积缩小、运算速度加快、工作可靠、价格便宜。60年代后期，出现了适合工业生产过程控制的小型计算机(Minicomptuter)，使规模较小的过程控制项目也可以考虑采用计算机控制。70年代，由于大规模集成电路技术的发展，1972年出现了微型计算机。微型计算机具有价格便宜、体积小、可靠性高等优点，使计算机控制由集中式的控制结构（是否改为有，要不句子不完整），也就是用一台计算机完成许多控制回路的控制任务，转变成分散控制结构。人们设计出以微型计算机为基础的控制装置。例如，用于控制8个回路的“现场控制

7、器”，用于控制一个回路的“单回路控制器”等。它们可以被“分散”安装到更接近于测量和控制点的地方。这一类控制装置都具有数字通信能力，它们通过高速数据通道和主控制室的计算机相连接，形成分散控制、集中操作和分级管理的布局。这就是“分散控制系统”(DistributedControlSystems，DCS)。对DCS的每个关键部位都可以考虑冗余措施，保证在发生故障时不会造成停产检修的严重后果，使可靠性大大提高。许多国家的计算机和仪表制造厂都推出了自己的DCS，如美国Honeywell公司的TDC一2000和新一代产品TD

8、C一3000，日本横河公司的CENTUM等。现在，世界上几十家公司生产的DCS产品已有50多个品种，而且有了几代产品。除了在过程控制方面计算机控制日趋成熟外，在机电控制、航天技术和各种军事装备中，计算机控制也日趋成熟，得到了广泛的应用。例如，通信卫星的姿态控制，卫星跟踪天线的控制，电气传动装置的计算机控制，计算机数控机床，工业机器人的姿态，力、力矩伺服系统，射电望远镜天线