1、國家精品課程國家精品課程計算機控制技術(shù)計算機控制技術(shù)微型計算機控制技術(shù)微型計算機控制技術(shù)國家精品課程國家精品課程計算機控制技術(shù)計算機控制技術(shù)1.1.教材教材 1.1 1.1 國家級精品課程配套教材國家級精品課程配套教材 于海生于海生 等編著，微型計算機控制技術(shù)（第等編著，微型計算機控制技術(shù)（第2 2版），清華大學版），清華大學 出版社，出版社，20092009 1.2 1.2 國家級國家級“十一五十一五”規(guī)劃教材規(guī)劃教材 于海生于海生 等編著，計算機控制技術(shù)，機械工業(yè)出版社，等編著，計算機控制技術(shù)，機械工業(yè)出版社，20072007 1.3 1.3 高等教育面向二十一世紀教材高等教育面向二十一世

2、紀教材 于海生于海生 等編著，微型計算機控制技術(shù)，清華大學出版社，等編著，微型計算機控制技術(shù)，清華大學出版社， 199919992. 2. 參考書參考書 2.1 2.1 謝劍英，微型計算機控制技術(shù)，國防工業(yè)出版社謝劍英，微型計算機控制技術(shù)，國防工業(yè)出版社 2.2 2.2 何克忠，計算機控制系統(tǒng)，清華大學出版社何克忠，計算機控制系統(tǒng)，清華大學出版社 2.3 2.3 王錦標，計算機控制系統(tǒng)，清華大學出版社王錦標，計算機控制系統(tǒng)，清華大學出版社課程要求與說明課程要求與說明國家精品課程國家精品課程計算機控制技術(shù)計算機控制技術(shù) 計算機控制技術(shù)計算機控制技術(shù)是國家級精品課是國家級精品課程、自動化專業(yè)的主干

3、專業(yè)課。程、自動化專業(yè)的主干專業(yè)課。4.4.前續(xù)基礎(chǔ)課程前續(xù)基礎(chǔ)課程3.3.課程的性質(zhì)課程的性質(zhì)程序設(shè)計技術(shù)（匯編、程序設(shè)計技術(shù)（匯編、C/C+/VCC/C+/VC、VBVB）自動控制理論（經(jīng)典自動控制理論（經(jīng)典/ /現(xiàn)代）現(xiàn)代）檢測技術(shù)與自動化儀表檢測技術(shù)與自動化儀表微機原理（單片機）與接口技術(shù)微機原理（單片機）與接口技術(shù)國家精品課程國家精品課程計算機控制技術(shù)計算機控制技術(shù)5.5.指定課后閱覽的參考期刊雜志指定課后閱覽的參考期刊雜志 電氣自動化電氣自動化 自動化儀表自動化儀表 電氣傳動電氣傳動 控制工程控制工程 自動化博覽自動化博覽 工業(yè)控制機工業(yè)控制機 測控技術(shù)測控技術(shù) 工業(yè)儀表與自動化裝

4、置工業(yè)儀表與自動化裝置 化工自動化及儀表化工自動化及儀表國家精品課程國家精品課程計算機控制技術(shù)計算機控制技術(shù)6.6.主要教學內(nèi)容主要教學內(nèi)容 本課程以主流機型本課程以主流機型ISA/PCIISA/PCI總線工業(yè)控制機為控制工具，總線工業(yè)控制機為控制工具，系統(tǒng)地闡述了計算機控制系統(tǒng)的設(shè)計和工程實現(xiàn)方法。系統(tǒng)地闡述了計算機控制系統(tǒng)的設(shè)計和工程實現(xiàn)方法。 內(nèi)容共分內(nèi)容共分9 9章，內(nèi)容包括：計算機控制系統(tǒng)及其組成，章，內(nèi)容包括：計算機控制系統(tǒng)及其組成，計算機控制系統(tǒng)的典型型式、工業(yè)控制機的組成結(jié)構(gòu)及特計算機控制系統(tǒng)的典型型式、工業(yè)控制機的組成結(jié)構(gòu)及特點、計算機控制系統(tǒng)的發(fā)展概況和趨勢；計算機控制系統(tǒng)

5、點、計算機控制系統(tǒng)的發(fā)展概況和趨勢；計算機控制系統(tǒng)的輸入輸出接口與過程通道；數(shù)字控制技術(shù)；常規(guī)及復雜的輸入輸出接口與過程通道；數(shù)字控制技術(shù)；常規(guī)及復雜控制技術(shù)；現(xiàn)代控制技術(shù)；應(yīng)用程序設(shè)計與實現(xiàn)技術(shù)；控制技術(shù)；現(xiàn)代控制技術(shù)；應(yīng)用程序設(shè)計與實現(xiàn)技術(shù)；HMI/SCADAHMI/SCADA技術(shù)與監(jiān)控組態(tài)軟件；分布式測控網(wǎng)絡(luò)技術(shù)；計技術(shù)與監(jiān)控組態(tài)軟件；分布式測控網(wǎng)絡(luò)技術(shù)；計算機控制系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)。算機控制系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)。 本課程以理論課和實驗課相結(jié)合的形式進行教學，配本課程以理論課和實驗課相結(jié)合的形式進行教學，配有實驗指導書。有實驗指導書。國家精品課程國家精品課程計算機控制技術(shù)計算機控制技術(shù)第第1 1章

6、章 緒論緒論 1.1 1.1 計算機控制系統(tǒng)概述計算機控制系統(tǒng)概述1.2 1.2 計算機控制系統(tǒng)的典型型式計算機控制系統(tǒng)的典型型式1.3 1.3 計算機控制系統(tǒng)的發(fā)展概況和趨勢計算機控制系統(tǒng)的發(fā)展概況和趨勢國家精品課程國家精品課程計算機控制技術(shù)計算機控制技術(shù)1.1 1.1 計算機控制系統(tǒng)概述計算機控制系統(tǒng)概述 自動控制：就是在沒有人直接參與的情況下，通過控自動控制：就是在沒有人直接參與的情況下，通過控制器使生產(chǎn)過程自動地按照預定的規(guī)律運行。制器使生產(chǎn)過程自動地按照預定的規(guī)律運行。 典型的工業(yè)生產(chǎn)過程：典型的工業(yè)生產(chǎn)過程： 連續(xù)過程（連續(xù)過程（Continuous ProcessContinuo

7、us Process） 離散過程（離散過程（Discrete ProcessDiscrete Process） 批量過程（批量過程（Batch ProcessBatch Process） 自動控制系統(tǒng)原理框圖：自動控制系統(tǒng)原理框圖：國家精品課程國家精品課程計算機控制技術(shù)計算機控制技術(shù)1.1.1 1.1.1 計算機控制系統(tǒng)計算機控制系統(tǒng) 計算機控制系統(tǒng)：就是利用計算機計算機控制系統(tǒng)：就是利用計算機( (通常稱為工業(yè)控制計算機，簡通常稱為工業(yè)控制計算機，簡稱工業(yè)控制機稱工業(yè)控制機) )來實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動控制的系統(tǒng)。來實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動控制的系統(tǒng)。 國家精品課程國家精品課程計算機控制技術(shù)計算機控制技術(shù)

8、1. 1. 計算機控制系統(tǒng)的工作原理計算機控制系統(tǒng)的工作原理 計算機控制系統(tǒng)的工作原理：計算機控制系統(tǒng)的工作原理： 實時數(shù)據(jù)采集：對來自測量變送裝置的被控量的瞬實時數(shù)據(jù)采集：對來自測量變送裝置的被控量的瞬時值進行檢測和輸入。時值進行檢測和輸入。 實時控制決策：對采集到的被控量進行分析和處理，實時控制決策：對采集到的被控量進行分析和處理，并按已定的控制規(guī)律，決定將要采取的控制行為。并按已定的控制規(guī)律，決定將要采取的控制行為。 實時控制輸出：根據(jù)控制決策，適時地對執(zhí)行機構(gòu)實時控制輸出：根據(jù)控制決策，適時地對執(zhí)行機構(gòu)發(fā)出控制信號，完成控制任務(wù)。發(fā)出控制信號，完成控制任務(wù)。 國家精品課程國家精品課程計

9、算機控制技術(shù)計算機控制技術(shù)2. 2. 在線方式和離線方式在線方式和離線方式 在線方式（在線方式（on-lineon-line）: : 生產(chǎn)過程和計算機直接連接，并生產(chǎn)過程和計算機直接連接，并受計算機控制的方式稱為在線方式或聯(lián)機方式。受計算機控制的方式稱為在線方式或聯(lián)機方式。 離線方式離線方式(off-line):(off-line): 生產(chǎn)過程不和計算機相連，且不生產(chǎn)過程不和計算機相連，且不受計算機控制，而是靠人進行聯(lián)系并做相應(yīng)操作的方式稱為離受計算機控制，而是靠人進行聯(lián)系并做相應(yīng)操作的方式稱為離線方式或脫機方式。線方式或脫機方式。國家精品課程國家精品課程計算機控制技術(shù)計算機控制技術(shù)1.1.2

10、 1.1.2 計算機控制系統(tǒng)的組成計算機控制系統(tǒng)的組成 計算機控制系統(tǒng)由計算機計算機控制系統(tǒng)由計算機( (工業(yè)控制機工業(yè)控制機) )和生產(chǎn)過程兩大部分和生產(chǎn)過程兩大部分組成。組成。 國家精品課程國家精品課程計算機控制技術(shù)計算機控制技術(shù) 1.1.3 1.1.3 常用的計算機控制系統(tǒng)主機常用的計算機控制系統(tǒng)主機 1. 1. 可編程序控制器（可編程序控制器（PCPC） 2. 2. 工控機（工控機（IPCIPC） 3. 3. 單片機單片機 4. DSP4. DSP 5. 5. 智能調(diào)節(jié)器智能調(diào)節(jié)器國家精品課程國家精品課程計算機控制技術(shù)計算機控制技術(shù)1.2 1.2 計算機控制系統(tǒng)的典型形式計算機控制系統(tǒng)

11、的典型形式1.2.1 1.2.1 操作指導控制系統(tǒng)操作指導控制系統(tǒng) 優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，控制靈活和安全。優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，控制靈活和安全。缺點是要由人工操作，開環(huán)結(jié)構(gòu)，控制的實時性差，不能缺點是要由人工操作，開環(huán)結(jié)構(gòu)，控制的實時性差，不能控制多個對象?？刂贫鄠€對象。國家精品課程國家精品課程計算機控制技術(shù)計算機控制技術(shù)1.2.2 1.2.2 直接數(shù)字控制（直接數(shù)字控制（DDCDDC）系統(tǒng)）系統(tǒng)閉環(huán)結(jié)構(gòu)，控制的實時性好，可以控制多個回路或?qū)ο?。閉環(huán)結(jié)構(gòu)，控制的實時性好，可以控制多個回路或?qū)ο蟆揖氛n程國家精品課程計算機控制技術(shù)計算機控制技術(shù)1.2.3 1.2.3 監(jiān)督控制（監(jiān)督控制（SCCSCC）系

12、統(tǒng)）系統(tǒng) a a） SCC+SCC+模擬調(diào)節(jié)器的控制系統(tǒng)模擬調(diào)節(jié)器的控制系統(tǒng) b b） SCC+DDCSCC+DDC的分級控制系統(tǒng)的分級控制系統(tǒng)國家精品課程國家精品課程計算機控制技術(shù)計算機控制技術(shù)1.2.4 1.2.4 集散控制系統(tǒng)（集散控制系統(tǒng)（DCSDCS） 亦稱分布式控制系統(tǒng)亦稱分布式控制系統(tǒng) 國家精品課程國家精品課程計算機控制技術(shù)計算機控制技術(shù) 國家精品課程國家精品課程計算機控制技術(shù)計算機控制技術(shù)1.2.6 1.2.6 綜合自動化系統(tǒng)綜合自動化系統(tǒng) 綜合自動化系統(tǒng)的整體解決方案綜合自動化系統(tǒng)的整體解決方案： 企業(yè)資源信息管理系統(tǒng)企業(yè)資源信息管理系統(tǒng)ERPERP （Enterprise

13、Resources PlanningEnterprise Resources Planning）； 生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)MESMES （Manufacturing Execution SystemManufacturing Execution System）； 生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)PCSPCS （Process Control SystemProcess Control System）。 計算機集成過程系統(tǒng)（計算機集成過程系統(tǒng)（CIPS-Computer Integrated CIPS-Computer Integrated Process SystemProcess Syst

14、em）國家精品課程國家精品課程計算機控制技術(shù)計算機控制技術(shù)1.3工業(yè)控制機的組成結(jié)構(gòu)及特點工業(yè)控制機的組成結(jié)構(gòu)及特點l1.3.1工業(yè)控制機的組成工業(yè)控制機的組成 工業(yè)控制機包括硬件和軟件兩部分。硬件包括主機(CPU、RAM、ROM)板、內(nèi)部總線和外部總線、人機接口、系統(tǒng)支持板、磁盤系統(tǒng)、通信接口、輸入輸出通道。軟件包括系統(tǒng)軟件、支持軟件和應(yīng)用軟件。國家精品課程國家精品課程計算機控制技術(shù)計算機控制技術(shù) 1. 工業(yè)控制機的硬件組成主機板人機接口系統(tǒng)支持磁盤系統(tǒng)通信接口模擬量輸入通道(AI)模擬量輸出通道(AO)數(shù)字量輸入通道(DI)數(shù)字量輸出通道(DO)外部總線內(nèi)部總線圖1-10 工業(yè)控制機的硬件

15、組成結(jié)構(gòu)國家精品課程國家精品課程計算機控制技術(shù)計算機控制技術(shù)2.工業(yè)控制機的軟件組成工業(yè)控制機的軟件組成l(1)系統(tǒng)軟件l(2)支持軟件l(3)應(yīng)用軟件國家精品課程國家精品課程計算機控制技術(shù)計算機控制技術(shù)1.3.2工業(yè)控制機的總線結(jié)構(gòu)工業(yè)控制機的總線結(jié)構(gòu)l1.內(nèi)部總線l(1)ISA總線及其信號線定義總線及其信號線定義l16位的ISA總線規(guī)范要求與8位PC向下兼容?？偩€插槽由兩部分組成：8位基本插槽和16位擴充插槽 lISA共有98根信號線，數(shù)據(jù)線寬度為16位，地址線寬度為24位，總線時鐘為8MHz,中斷源為邊沿觸發(fā)。 國家精品課程國家精品課程計算機控制技術(shù)計算機控制技術(shù)l(2) PCI/Com

16、pact PCI(2) PCI/Compact PCI總線簡介總線簡介lPCI(Peripheral Component Interconnect)PCI(Peripheral Component Interconnect)是美國是美國SIG(Special Interest Group of Association for SIG(Special Interest Group of Association for Computer Machinery)Computer Machinery)集團推出的集團推出的6464位總線。該總線的最位總線。該總線的最高總線頻率為高總線頻率為33MHz33M

17、Hz，數(shù)據(jù)傳輸率為，數(shù)據(jù)傳輸率為80Mb/s(80Mb/s(峰值傳輸率為峰值傳輸率為133Mb/s)133Mb/s)。 1 1）PCIPCI總線的主要性能總線的主要性能 2 2）其它性能）其它性能國家精品課程國家精品課程計算機控制技術(shù)計算機控制技術(shù)3 3）PCIPCI總線信號定義總線信號定義 主控設(shè)備主控設(shè)備4949條，目標設(shè)備條，目標設(shè)備4747條，可選引腳條，可選引腳 5151條（主要條（主要用于用于6464位擴展、中斷請求、高位擴展、中斷請求、高速緩存支持等），總引腳數(shù)速緩存支持等），總引腳數(shù) 120120條（包含電源、地、保留條（包含電源、地、保留引腳等）。引腳等）。4 4）Compa

18、ct PCICompact PCI總線總線國家精品課程國家精品課程計算機控制技術(shù)計算機控制技術(shù)2 2 外部總線外部總線1 1）RS-232RS-232串行通信總線串行通信總線引腳號功能引腳號功能1保護地14（輔信道）發(fā)送數(shù)據(jù)2發(fā)送數(shù)據(jù)15發(fā)送信號無定時（DCE為源）3接收數(shù)據(jù)16（輔信道）接收數(shù)據(jù)4請求發(fā)送（RTS）17接收信號無定時（DCE為源）5允許發(fā)送（CTS，或清除發(fā)送）18未定義6數(shù)傳機（DCE）準備好19（輔信道）請求發(fā)送（RTS）7信號地（公共回線）20數(shù)據(jù)終端準備好8接收線信號檢測21信號質(zhì)量檢測9（保留供數(shù)傳機測試）22振鈴指示10（保留供數(shù)傳機測試）23數(shù)據(jù)信號速率選擇（D

19、TE/DCE為源）11未定義24發(fā)送信號無定時（DTE為源）12（輔信道）接收線信號檢測25未定義13（輔信道）允許發(fā)送（CTS）國家精品課程國家精品課程計算機控制技術(shù)計算機控制技術(shù)RS-232C信號狀態(tài)狀態(tài)-15VV1-5V+5VV1+15V邏輯狀態(tài)10信號條件傳號（MARK）空號（SPACE）功能OFFONRS-232C電平轉(zhuǎn)換及接口電路電平轉(zhuǎn)換及接口電路國家精品課程國家精品課程計算機控制技術(shù)計算機控制技術(shù)2 2）USBUSB串行通信總線串行通信總線 （1 1）具有熱插拔功能）具有熱插拔功能 （2 2）USBUSB采用采用“級聯(lián)級聯(lián)”方式連接各個外部設(shè)備方式連接各個外部設(shè)備 （3 3）適用

20、于低速外設(shè)連接）適用于低速外設(shè)連接國家精品課程國家精品課程計算機控制技術(shù)計算機控制技術(shù)1.3.3 工業(yè)控制機的特點l(1)(1)可靠性高和可維修性好?？煽啃愿吆涂删S修性好。l(2)(2)環(huán)境適應(yīng)性強。環(huán)境適應(yīng)性強。 l(3)(3)控制的實時性?？刂频膶崟r性。 l(4)(4)完善的輸入輸出通道。完善的輸入輸出通道。 l(5)(5)豐富的軟件。豐富的軟件。 l(6)(6)適當?shù)挠嬎銠C精度和運算速度。適當?shù)挠嬎銠C精度和運算速度。國家精品課程國家精品課程計算機控制技術(shù)計算機控制技術(shù) 1.4.1 1.4.1 計算機控制系統(tǒng)的發(fā)展概況計算機控制系統(tǒng)的發(fā)展概況 1.1.計算機技術(shù)的發(fā)展過程計算機技術(shù)的發(fā)展過

21、程 （1 1）開創(chuàng)時期（）開創(chuàng)時期（1955195519621962年）年） （2 2）直接數(shù)字控制時期（）直接數(shù)字控制時期（1962196219671967年）年） （3 3）小型計算機時期（）小型計算機時期（1967196719721972年）年） （4 4）微型計算機時期（）微型計算機時期（19721972年至今）年至今）1.4 1.4 計算機控制系統(tǒng)的發(fā)展概況和趨勢計算機控制系統(tǒng)的發(fā)展概況和趨勢國家精品課程國家精品課程計算機控制技術(shù)計算機控制技術(shù) 2. 2.計算機控制理論的發(fā)展過程計算機控制理論的發(fā)展過程 （1 1）采樣定理）采樣定理 （2 2）差分方程）差分方程 （3 3）Z Z變換法變