《计算机控制概论》PPT课件

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1、第1章计算机控制概论课程特点综合性强计算机控制技术是计算机科学技术、自动化理论技术与客观对象紧密结合的产物，涉及到控制论、信息论、电子技术和系统工程等诸多领域。应用广泛从最初的炼油控制装置，到现在应用于国防、工业、航天、运输、家电等不同领域的规模和特征不同的计算机控制系统，对社会进步的重要性与日俱增。知识更新快随着计算机控制技术各相关学科的飞速发展，如计算方法、控制策略、软硬件技术、网络通信技术的不断推陈出新，这门综合性理论技术被不断推向新的高度，成为知识内容更新最快的学科之一。两个方面《计算机控制技术与系统》分两个方面计算机控制技术包括计算机控制理论和方法

2、，如采样系统、离散系统和数字系统理论基础，数字控制器的基本控制算法、现代、预测、智能控制方法等，还包括过程通道技术、抗干扰技术、软件技术以及网络通信技术等集成计算机控制系统的重要技术。计算机控制系统着重介绍大型过程计算机控制系统的几种型式,如DCS、FCS和管控一体化的生产企业综合自动化系统。学习意义能源、电力等过程工业面向的是复杂、多元及综合的系统，属于技术密集型的行业，随着本体制造技术与生产工艺的进步，系统越来越向大规模的方向发展，因此该行业的安全、高效运作完全建立在高度的自动化技术平台上，对生产信息化、自动化、智能化的要求越来越高。课程的发展控制理论的

3、发展控制科学的发展过程技术更新软硬件、检测、通信、网络技术的发展开环控制确定性反馈控制最优控制随机控制自适应控制鲁棒控制自学习控制智能控制控制科学的发展过程体系的演化从最初的数据监测与采集装置到直接控制系统，再到分层控制的SCADA系统，进一步分散化为DCS系统，以及PLC、FCS系统，规模日益扩大，系统的组成也更为灵活。为提高企业的市场竞争力，实施管控一体化的计算机集成控制系统CIPS也在过程工业自动化中，日益得到重视和发展。这门课程的内涵将日益得到丰富和发展1．1过程计算机控制系统的原理和组成过程计算机亦称工业控制计算机，是适应工业环境下生产要求，在线、

4、实时工作的计算机系统。过程计算机控制系统原则性结构过程计算机的工作原理实时数据采集：对来自测量变送装置的被控量的瞬时值进行检测和输入。实时控制决策：对采集到的被控量进行分析和处理，并按已定的控制规律，决定将要采取的控制行为。实时控制输出：根据控制策略，适时地对执行机构发出控制信号，完成控制任务。过程计算机与通用计算机的差别①有丰富的过程I/O及人机I/O功能；②为了保证实时性，采用实时操作系统并增加了许多支持功能；③为了长期稳定工作，采取了包括冗余在内的许多RAS（Reliability,Availability,Serviceability）技术。1．1．

5、1过程计算机的硬件系统一、计算机作用：数字控制器结构：中央处理机（CPU）、内部存贮器（RAM、ROM）、总线（数据、地址、控制总线）及各种输入／输出（I/O）接口等。类型：可编程序控制器（PLC）、工控机（IPC）、单片机、数字信号处理器（DSP）、智能调节器等，都是常用的控制器。计算机与过程I/O子系统之间可以采用不同的接口关系，这就决定了计算机控制系统的结构模式，即内总线结构或外总线结构。内总线在计算机各内部模块之间传送各种控制、地址与数据信号，并为各模块提供统一的电源，常用内总线如IBMPC总线、多总线、STD总线、ISA总线、PCI总线等；外总线是

6、计算机系统之间或计算机与智能设备之间进行信息传送的公共通道。常用外总线有RS-232C、RS-485和USB等。二、计算机外部设备通常把外部设备分为四类：输入设备和输出设备；外部存贮器；过程输入/输出设备；通信设备。1．1．2过程计算机的软件系统软件是指能完成各种功能的计算机程序的总和。系统软件主要包括操作系统、各种支持软件（或称工具软件）以及语言和语言处理程序。过程控制应用软件一般包括过程输入程序、基于经典、现代或智能控制理论控制算法的过程控制程序、过程输出程序、人机接口程序、打印显示程序及各种公共服务子程序。过程计算机软件系统的特点过程计算机控制系统是实

7、时系统。实时系统是指对响应时间要求比较高的系统，具有实时性、在线性和并发性的特点。实时性是指在一个确定的有限时间内，系统对外部产生的激励必须作出响应。并发性指系统要求同时完成多个相互独立的任务，如过程控制中的采样、计算、打印、控制等，这些任务一方面受到系统时钟的定时控制，另一方面相互制约，使整个系统中诸多任务并行工作，同步前进。在线性指实时系统和被处理过程直接相连，组成了一个嵌入式的计算机系统，具有很高的可靠性要求。1．2过程计算机控制系统的分类数据采集和处理系统直接数字控制系统计算机监督控制系统集散型控制系统现场总线控制系统。1．2．1数据采集与处理系统

8、（DataAcquisitionSystem，DAS