微型计算机控制技术的发展及应用

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1、微型计算机控制技术的发展及应用摘要微型计算机控制系统是应用计算机参与控制并借助一些辅助部件与被控对象相联系，以获得一定控制目的而构成的系统。文章介绍了计算机控制系统的组成及分类，微型计算机控制系统的硬件一般是由微型计算机、外部设备、输入输出通道和操作台等组成，控制软件是微型计算机控制系统的神经中枢，整个系统的工作都是在程序的指挥下进行协调工作，并介绍了微型计算机控制的起源、发展过程、应用现状及发展趋势。关键词微型计算机；控制技术；发展应用一、引言微型计算机控制系统是应用计算机参与控制并借助一些辅助部件与被控对象相联系，以获得一定控制目的而构成的系统。这

2、里的计算机通常指数字计算机，辅助部件主要指输入输出接口，检测装置和执行装置等。与被控对象的联系和部件间的联系，可以是有线方式，如通过电缆的模拟信号或数字信号进行联系。也可以是无线方式，如用红外线、微波、无线电波、光波等进行联系。被控对象的范围很广，包括各行各业的生产过程、机械装置、交通工具、机器人、实验装置、仪器仪表、家庭生活设施和儿童玩具等。控制目的可以是使被控对象的状态或运动过程达到某种要求，也可以是为达到某种最优化目标。二、计算机控制系统组成及分类计算机控制系统由工业控制计算机和工业对象两大部分组成。图1为计算机控制系统基本框图。与一般控制系统相

3、同，计算机控制系统可以是闭环的，也可以是开环的。而闭环方式用得最普遍，是最基本的控制方式。d图11、硬件组成微型计算机控制系统的硬件一般是由微型计算机、外部设备、输入输出通道和操作台等组成，如图2所示。图22、计算机控制系统的软件软件是指能完成各种功能的计算机程序的总和。它是微型计算机控制系统的神经中枢，整个系统的工作都是在程序的指挥下进行协调工作的。微型计算机控制系统分为：操作指导控制系统、直接数字控制系统（DDC）、计算机监督系统（SCC）、分级计算机控制系统。三、微型计算机控制系统的现状及发展趋势将数字计算机用作控制器的思想萌生于20世纪50年代

4、初。最早，试图在飞行器控制中应用计算机，但由于当时通用机体积大、能耗多、可靠性差而未被使用。此后，计算机控制主要进展是在工业过程控制领域。美国首先用计算机实现过程的巡回检测和数据采集。20世纪50年代后期已成功地实现计算机在线闭环控制。1962年英国实现了计算机的直接数字控制，充分利用计算机的高速分时运算能力，来替代多台控制功能较单一的常规模拟控制仪表。20世纪70年代微型计算机的诞生，使计算机控制系统的应用进入一个新阶段。在工业过程控制领域，不久就出现了控制上分散、操作管理上集中的分散控制直至20世纪90年代，集散型控制系统一直是世界各国也包括我国在

5、过程计算机控制方面的重要发展方向。至今世界上已有数万套以上的集散型控制系统在现场运行，取得了可观的经济效益。微型计算机控制系统技术还迅速渗透到机电控制领域，不仅在航空航天、军事装备、机器人、机械生产自动线中得到广泛应用，而且在家庭生活设施中，如洗衣机、微波炉、空调机、电视机等，都有微型计算机（单片机）构成的控制系统。计算机控制将在以下方面得到发展：1、推广应用成熟的先进技术：①普及应用可编程序控制器（PLC）；②广泛使用智能调节器；③采用新型的DCS和FCS。2、大力研究和发展智能控制系统。当前最流行的控制系统有：①分级递阶智能控制系统；②模糊控制系统

6、；③专家控制系统；④学习控制系统；⑤神经控制系统。（一）以工业PC为基础的低成本工业控制自动化将成为主流20世纪90年代以来，由于PC-based的工业计算机（简称工业PC）的发展，以工业PC、I/O装置、监控装置、控制网络组成的PC-based的自动化系统得到了迅速普及，成为实现低成本工业自动化的重要途径。近年来，工业PC在我国得到了异常迅速的发展。由于基础自动化和过程自动化对工业PC的运行稳定性、热插拔和冗余配置要求很高，现有的IPC已经不能完全满足要求，将逐渐退出该领域，取而代之的将是CompactPCI-based工控机，而IPC将占据管理自动

7、化层。和PLC一样，工业PC市场在过去的两年里保持平稳。与PLC相比，工业PC软件很便宜。据Frost&Sullivan公司估计，全世界每年7亿美元工业PC市场里，大约8500万美元为控制软件，一亿美元为操作系统。到2007年会翻一番，工业PC市场变得非常可观。（二）PLC在向微型化、网络化、PC化和开放性方向发展长期以来，PLC始终处于工业控制自动化领域的主战场，为各种各样的自动化控制设备提供非常可靠的控制方案，与DCS和工业PC形成了三足鼎立之势。同时，PLC也承受着来自其它技术产品的冲击，尤其是工业PC所带来的冲击。微型化、网络化、PC化和开放性

8、是PLC未来发展的主要方向。随着软PLC（SoftPLC）控制组态软件的进一步完善和发展，安装