计算机控制及网络技术 龙志强 第1章 绪论

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1、新世纪电子信息与自动化系列课程改革教材计算机控制及网络技术龙志强李讯刘建斌编著邹逢兴主审ISBN978-7-5084-4400-0中国水利水电出版社第一章绪论1、概述2、计算机控制系统的组成3、计算机控制系统的类型4、控制网络与网络化控制系统5、计算机控制系统的发展历程与趋势1、概述1、1计算机控制系统概念将控制系统中的控制器功能通过计算机或数字控制装置来实现，就构成了计算机控制系统，其基本框图如图1-1所示。因此，计算机控制系统可以说是由各种各样的计算机参与控制的一类控制系统。图1-1传统的计算机控制系统结构框图1、概述计算机控制系统的控制过程一般可归纳为三个步聚

2、：（1）实时采集：对被控参数的瞬时值实时采集，通过A/D转换通道输入计算机。（2）实时处理：对采集到的被控参数状态量进行分析，控制器按已确定的控制规律，决策进一步的控制行为。（3）实时输出：根据做出的控制决策，通过D/A转换通道，实时地向执行机构发出控制信号，在线、实时地进行控制。以上过程不断重复，使整个系统按照一定的性能指标工作。此外，计算机控制系统还应能对被控参数和设备本身可能出现的异常状态进行及时检测和诊断。1、概述1.2计算机控制系统特点计算机控制系统的主要特点有：1、利用计算机的存储记忆、数字运算和显示功能，可以同时实现多种模拟仪表的功能，并且便于监视和操

3、作。2、可以实现一台计算机同时控制多个回路，并且还可以同时实现直接数字控制、监督控制、顺序控制等多种控制功能。3、可以实现复杂的控制运算。1、概述1.2计算机控制系统特点计算机控制系统的主要特点有：4、系统调试、参数整定灵活方便。5、利用网络的分布结构可以构成计算机控制、管理集成系统，实现工业生产与经营的管理、控制一体化，大大提高企业的综合自动化水平。6、利用控制网络技术可将所有的现场设备(如传感器、执行机构、驱动器等)与控制器用一根电缆连接在一起，构成网络化的控制系统实现现场状态监测、控制、远程传输等功能，使企业信息的采集控制直接延伸到生产现场。2、计算机控制系统

4、的组成计算机是计算机控制系统中的核心装置，是系统中信号处理和决策的机构。计算机控制系统由硬件和软件两部分组成。2、1计算机控制系统的硬件组成图1-2计算机控制系统的硬件组成框图2、计算机控制系统的组成2、1计算机控制系统的硬件组成1、主机。主要由中央处理器（CPU）、内存储器（RAM和ROM）、I/O接口以及连接系统的总线组成，主机是控制计算机的核心，也是计算机控制系统的核心。2、通用I/O设备。常用的通用I/O设备有4类：输入设备、输出设备、外存储器和通信设备。2、计算机控制系统的组成2、1计算机控制系统的硬件组成3、过程I/O设备。是计算机与被控对象之间的信息传

5、递通道，主要有：A/D通道、DI通道、D/A通道、DO通道等组成。A/D通道：用来将被控对象的模拟信号转换为数字信号，输入计算机。D/I通道：用来将被控对象的数字信号或开关量信号经转换输入计算机。D/A通道：将计算机产生数字控制信号转换为模拟信号。D/O通道：用于将计算机产生的数字量或开关量信号直接输出去驱动相应的机构动作。2、计算机控制系统的组成2、1计算机控制系统的硬件组成4、被控对象。被控对象包括传感器、执行机构和被控制的物理对象，一般来说，被控对象是连续模拟环节，而计算机输出数字信号，该信号经D/A转换、保持器后成为连续信号，加到被控对象上。2、计算机控制系

6、统的组成1、2计算机控制系统的软件组成1、系统软件。系统软件即计算机的通用性软件，主要包括操作系统、数据库系统和一些公共平台软件等。2、应用软件。应用软件是计算机在系统软件支持下实现各种应用功能的专用程序。计算机控制系统的应用软件一般包括控制程序，输入输出接口程序，人机接口程序，显示、打印、报警和故障联锁程序等。3、计算机控制系统的类型3.1按照功能以及结构分类1、操作指导控制系统图1-3操作指导控制系统结构框图3、计算机控制系统的类型2、直接数字控制系统图1-4直接数字控制系统结构框图3、计算机控制系统的类型3、监督计算机控制系统，有两种形式（1）SCC+模拟调节

7、器图1-5SCC+模拟调节器控制系统框图3、计算机控制系统的类型（2）SCC+DDC系统图1-6SCC+DDC控制系统框图3、计算机控制系统的类型4、集散控制系统核心思想是集中管理、分散控制。上位机用于实现集中监视管理功能，若干台下位机下放分散到现场实现控制，各上下位机之间用控制网络互连以实现相互之间的信息传递。图1-7集散控制系统示意框图3、计算机控制系统的类型5、现场总线控制系统现场总线控制系统（FieldbusControlSystem，简称FCS）是新一代分布式控制系统，现场总线通过一对传输线，可挂接多个设备，实现多个数字信号的双向传输，数字信号完全取代