测 控 基 础（7)－计算机控制系统

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1、第七章计算机控制系统第一节计算机控制系统概述计算机的问世，在科学技术上引起了一场深刻的革命。并随着电子技术的飞速发展，不断完善和发展。由于计算机具有运算速度快、精度高，存贮容量大和逻辑功能齐全等特点，已成为很多领域强有力的工具。一、概述计算机控制系统，其基本原理框图如图所示。计算机控制系统控制系统中引进计算机，只要运用计算机的各种指令，就能编出符合某种控制规律的程序，计算机执行这样的程序，就能实现对被调参数的控制。而在一般常规的控制系统中，系统的控制规律是由硬件电路产生的改变控制规律就要改变硬件电路，对于一些复杂的，或最优的控制规律往往难以实现。而在计算机控制系统中，控制规律的改变只需

2、改变程序就可以了。在计算机控制系统中，计算机的输入和输出信号都是数字信号，因此在这样的控制系统中，需要有将模拟信号转换为数字信号的模拟数字转换器A/D，以及将数字信号转换为模拟信号的数字模拟转换器D/A。计算机控制系统，可以归结为以下三个步骤：1）实时数据采集，对被调参数的瞬时值进行检测并输入2）实时决策。对采集到的表征被调参数状态的量进行分析，并按已定的控制规律决定进一步的控制过程。3）实时控制。根据决策，适时地对执行器发出控制信号。上述过程不断重复，使整个系统能够按照一定的品质指标进行工作，并且对被调参数和设备本身出现的异常状态及时监督并作出迅速处理。计算机控制系统二、计算机控制系

3、统的一般组成计算机控制系统一般来讲是由硬件部分和软件部分组成。1.硬件部分硬件部分是控制系统的躯体，主要包括计算机（主机）、外部设备、外围设备、自动化仪表和操作控制台等。计算机控制系统计算机控制系统图计算机控制系统的基本组成框图计算机控制系统（1）主机主机是控制系统的核心。主机根据过程输入通道送来的被控对象的各种生产工况信息，按照人们预先安排的程序，自动地进行信息处理、分析和计算，并作出相应的控制决策，以信息的形式通过输出通道，及时发出控制命令。主机中的程序和控制数据是人们事先根据控制规律安排好的。系统启动后，计算机就从内存贮器中逐条取出指令并执行了。（2)常规外部设备按功能可分为三类

4、：输入设备，输出设备和外存贮器。常用的输入设备有键盘、纸带输入机等。输入设备主要用来输入程序和数据。常用的输出设备有打印机、显示器等。输出设备主要用来把各种信息和数据按人们容易接受的形式，如数字、曲线、字符等提供给操作人员，以便及时了解控制过程的情况。外存贮器，如磁带装置、磁盘装置。计算机控制系统（3）外围设备外围设备是计算机控制系统的特有设备，主要包括过程输入输出通道及显示报警设备等。过程输入输出通道，又称过程通道。为了实现计算机对生产过程的控制，必须在计算机和生产过程之间设置信息的传递和变换的连接通道，这就是过程输入输出通道。过程通道一般分为：模拟量输入通道、模拟量输出通道，开关量

5、输入通道、开关量输出通道等。在主机运行过程中，操作人员要经常地了解生产过程的实际情况，当生产过程出现异常工况要及时地以各种有效方式警告操作人员，以便操作人员能及时地采取措施，以免事故计算机控制系统（4）自动化仪表过程输入输出设备中必须通过自动化仪表与被控对象发生联系，进行这种联系的有检测仪表和执行机构等。（5）操作控制台当工艺流程发生变化时，操作人员要根据新的工艺流程要求，需要废弃、增加或修改某些程序或参数，在系统或生产现场出现异常和故障的情况下，操作人员必须直接干预主机的工作，以达到应急或处理各种事故的目的。上述情况需要有专门的人机联系设备，这种设备就是操作控制台。2.软件部分过程控

6、制软件分为系统软件和应用软件两大类。计算机控制系统三、计算机在控制中的典型应用方式工业用计算机控制系统，不同的控制对象和不同的要求，应有不同的控制方案。简述几种典型应用。1.数据采集和数据处理系统计算机在进行采集和处理时，主要是对大量的生产过程的参数进行巡回检测，数据记录，数据计算，数据统计和整理，数据越限报警以及大量数据进行累积和实时分析。这种应用方式，计算机对生产过程不会产生直接影响。在这种应用方式中，计算机虽不直接参与生产过程的控制，但其作用还是很明显的。首先可以代替大量的常规显示和记录仪表，对生产过程进行集中监视。同时由于计算机具有运算，逻辑判断能力，可以对大量的输入数据进行必

7、要的集中，加工和处理，并且能以有利于指导生产过程控制的方式表示出来。另外，可预先存入各种工艺参数的极限值，处理过程中可进行越限报警，以确保生产过程的安全。数据采集与处理系统框图计算机控制系统计算机控制系统2.直接数字控制系统直接数字控制系统（DirectDigitalControlSystem），简称DDC系统，是计算机在生产过程中应用最普遍的一种形式。它是一台计算机配以适当的输入、输出设备，从生产中获取信息，按照预先规定的规律进行运算，然后发