1、 計(jì)算機(jī)控制技術(shù)計(jì)算機(jī)控制技術(shù)理論：理論：4040學(xué)時(shí)學(xué)時(shí) 實(shí)驗(yàn)：實(shí)驗(yàn)：8 8學(xué)時(shí)學(xué)時(shí)考核：平時(shí)考核：平時(shí)30% 30% 期末期末70%70%主講：自動(dòng)化教研室韋莉莉主講：自動(dòng)化教研室韋莉莉計(jì)算機(jī)控制技術(shù)計(jì)算機(jī)控制技術(shù) 前言前言隨著科學(xué)的發(fā)展、技術(shù)的進(jìn)步和對(duì)控制的要求的隨著科學(xué)的發(fā)展、技術(shù)的進(jìn)步和對(duì)控制的要求的提高，控制對(duì)象越來越復(fù)雜多樣，使控制系統(tǒng)的提高，控制對(duì)象越來越復(fù)雜多樣，使控制系統(tǒng)的控制越來越復(fù)雜控制越來越復(fù)雜，出現(xiàn)了多輸入，出現(xiàn)了多輸入多輸出的多變多輸出的多變量系統(tǒng)、非線性系統(tǒng)控制、時(shí)變和分布參數(shù)控制量系統(tǒng)、非線性系統(tǒng)控制、時(shí)變和分布參數(shù)控制系統(tǒng)。對(duì)于這些系統(tǒng)，使用常規(guī)的控制方法和

2、手系統(tǒng)。對(duì)于這些系統(tǒng)，使用常規(guī)的控制方法和手段實(shí)現(xiàn)是十分困難的。段實(shí)現(xiàn)是十分困難的。現(xiàn)代控制理論現(xiàn)代控制理論和和計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)技技術(shù)結(jié)合極大地推動(dòng)自動(dòng)控制技術(shù)發(fā)展。術(shù)結(jié)合極大地推動(dòng)自動(dòng)控制技術(shù)發(fā)展。信息化帶動(dòng)工業(yè)化是我國(guó)的基本國(guó)策，利用信息信息化帶動(dòng)工業(yè)化是我國(guó)的基本國(guó)策，利用信息技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)是信息化帶動(dòng)工業(yè)化的基礎(chǔ)工技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)是信息化帶動(dòng)工業(yè)化的基礎(chǔ)工作，作，計(jì)算機(jī)控制計(jì)算機(jī)控制是這項(xiàng)工作的主要手段。是這項(xiàng)工作的主要手段。1 1、為什么開設(shè)該課程？、為什么開設(shè)該課程？計(jì)算機(jī)技術(shù)成熟和普及，計(jì)算機(jī)技術(shù)成熟和普及，計(jì)算機(jī)的應(yīng)用是非常計(jì)算機(jī)的應(yīng)用是非常廣泛的，它幾乎滲透了人類社會(huì)的各個(gè)環(huán)節(jié)

3、。廣泛的，它幾乎滲透了人類社會(huì)的各個(gè)環(huán)節(jié)。如何將如何將計(jì)算機(jī)技術(shù)計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)通信技術(shù)和和自動(dòng)控制自動(dòng)控制原理應(yīng)用于原理應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)工業(yè)生產(chǎn)過過程控制，并程控制，并設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)出所需的計(jì)算機(jī)出所需的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)。2 2、研究?jī)?nèi)容、研究?jī)?nèi)容3 3、課程總目標(biāo)、課程總目標(biāo)學(xué)完本課程后，你應(yīng)具有以下能力：學(xué)完本課程后，你應(yīng)具有以下能力：l熟悉計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的組成原則熟悉計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的組成原則l了解計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)了解計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)l掌握計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方法掌握計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方法l把握計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展方向把握計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展方向l靈活應(yīng)用計(jì)算機(jī)控制技術(shù)解決一些

4、實(shí)際靈活應(yīng)用計(jì)算機(jī)控制技術(shù)解決一些實(shí)際應(yīng)用問題應(yīng)用問題4 4、教材教材微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù) 作 者：于海生 丁軍航 出版社：清華大學(xué)出版社1 1）特點(diǎn)：特點(diǎn)：1.1 1.1 國(guó)家級(jí)精品課程配套教材、國(guó)家級(jí)國(guó)家級(jí)精品課程配套教材、國(guó)家級(jí)“十一五十一五”規(guī)劃教材和高等教育面向二十一世紀(jì)教材規(guī)劃教材和高等教育面向二十一世紀(jì)教材1.21.2第第1 1版于版于19991999年出版，先后印刷年出版，先后印刷2424次，發(fā)行量近次，發(fā)行量近1414萬冊(cè)，是計(jì)算機(jī)控制領(lǐng)域的經(jīng)典教材。本書還榮萬冊(cè)，是計(jì)算機(jī)控制領(lǐng)域的經(jīng)典教材。本書還榮獲全國(guó)高校優(yōu)秀教材二等獎(jiǎng)。獲全國(guó)高校優(yōu)秀教材二等獎(jiǎng)。1.31.3第第2 2版充

5、實(shí)新理論、新技術(shù)和新方法，以版充實(shí)新理論、新技術(shù)和新方法，以主流機(jī)主流機(jī)型型ISA/PCIISA/PCI總線總線工業(yè)控制機(jī)為控制工具，系統(tǒng)闡述計(jì)工業(yè)控制機(jī)為控制工具，系統(tǒng)闡述計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和工程實(shí)現(xiàn)方法。著力培養(yǎng)學(xué)算機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和工程實(shí)現(xiàn)方法。著力培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力與創(chuàng)新精神。生的實(shí)踐能力與創(chuàng)新精神。3 3）. .前續(xù)基礎(chǔ)課程前續(xù)基礎(chǔ)課程程序設(shè)計(jì)技術(shù)（匯編、程序設(shè)計(jì)技術(shù)（匯編、C/C+/VCC/C+/VC、VBVB）自動(dòng)控制理論（經(jīng)典自動(dòng)控制理論（經(jīng)典/ /現(xiàn)代）現(xiàn)代）檢測(cè)技術(shù)與自動(dòng)化儀表檢測(cè)技術(shù)與自動(dòng)化儀表微機(jī)原理（單片機(jī)）與接口技術(shù)微機(jī)原理（單片機(jī)）與接口技術(shù)教材類：微型計(jì)算機(jī)控

6、制技術(shù)教材類：微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù) 賴壽宏賴壽宏期刊雜志期刊雜志: :工業(yè)控制計(jì)算機(jī)工業(yè)控制計(jì)算機(jī)測(cè)控技術(shù)測(cè)控技術(shù) 自動(dòng)化與儀表自動(dòng)化與儀表專業(yè)網(wǎng)站：專業(yè)網(wǎng)站： 2 2）. . 參考資料參考資料5 5、主要教學(xué)內(nèi)容、主要教學(xué)內(nèi)容內(nèi)容共分內(nèi)容共分9 9章，內(nèi)容包括：章，內(nèi)容包括：第一章緒論第一章緒論 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)及其組成、典型型式，工業(yè)控制機(jī)的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)及其組成、典型型式，工業(yè)控制機(jī)的組成結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展概況和趨勢(shì)；組成結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展概況和趨勢(shì)； （了解）（了解）第二章計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的輸入輸出接口與過程通道；第二章計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的輸入輸出接口與過程通道；（重

7、點(diǎn)）（重點(diǎn)）第三章數(shù)字控制技術(shù)；第三章數(shù)字控制技術(shù)；（重點(diǎn)：插補(bǔ)原理）（重點(diǎn)：插補(bǔ)原理）第四章常規(guī)及復(fù)雜控制技術(shù)；第四章常規(guī)及復(fù)雜控制技術(shù)；（重點(diǎn)：數(shù)字控制器的離散化設(shè)計(jì)、（重點(diǎn)：數(shù)字控制器的離散化設(shè)計(jì)、純滯后控制技術(shù)）純滯后控制技術(shù)）第五章現(xiàn)代控制技術(shù)；第五章現(xiàn)代控制技術(shù)；（不講）（不講）第六章應(yīng)用程序設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)技術(shù)；第六章應(yīng)用程序設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)技術(shù)；（重點(diǎn)：測(cè)量數(shù)據(jù)預(yù)處理技術(shù)）（重點(diǎn)：測(cè)量數(shù)據(jù)預(yù)處理技術(shù)）第七章第七章HMI/SCADAHMI/SCADA技術(shù)與監(jiān)控組態(tài)軟件；技術(shù)與監(jiān)控組態(tài)軟件；（了解）（了解）第八章分布式測(cè)控網(wǎng)絡(luò)技術(shù)；第八章分布式測(cè)控網(wǎng)絡(luò)技術(shù)；（了解）（了解）第九章計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)

8、設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。第九章計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。（課程設(shè)計(jì)）（課程設(shè)計(jì)） 思考思考：可編程序控制器（：可編程序控制器（PLCPLC）技術(shù)）技術(shù)是不是屬于計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)范疇？是不是屬于計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)范疇？第第1 1章章 緒論緒論 1.1 1.1 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)概述計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)概述1.2 1.2 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的典型型式計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的典型型式1.3 1.3 工業(yè)控制機(jī)的組成結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)工業(yè)控制機(jī)的組成結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)1.4 1.4 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展概況和趨勢(shì)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展概況和趨勢(shì)1.1 1.1 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)概述計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)概述就是在沒有人直接參與的情況下，通過控制器就是在沒有人直接參與的情

9、況下，通過控制器使生產(chǎn)過程自動(dòng)地按照預(yù)定的規(guī)律運(yùn)行。使生產(chǎn)過程自動(dòng)地按照預(yù)定的規(guī)律運(yùn)行。 自動(dòng)控制自動(dòng)控制系統(tǒng)系統(tǒng)原理框圖：原理框圖：什么是自動(dòng)控制？什么是自動(dòng)控制？1.1 1.1 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)概述計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)概述典型的工業(yè)生產(chǎn)過程：典型的工業(yè)生產(chǎn)過程：連續(xù)過程：產(chǎn)品為液體或氣體連續(xù)過程：產(chǎn)品為液體或氣體離散過程：也稱制造業(yè)，其產(chǎn)品為固態(tài)，按離散過程：也稱制造業(yè)，其產(chǎn)品為固態(tài)，按 件計(jì)量件計(jì)量批量過程：間歇性多品種生產(chǎn)過程，是連續(xù)批量過程：間歇性多品種生產(chǎn)過程，是連續(xù) 過程和離散過程交替進(jìn)行過程和離散過程交替進(jìn)行茶飲料生產(chǎn)場(chǎng)景茶飲料生產(chǎn)場(chǎng)景輪胎生產(chǎn)部分設(shè)備輪胎生產(chǎn)部分設(shè)備1. 1. 計(jì)算機(jī)

10、控制系統(tǒng)工作原理計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)工作原理 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)是在自動(dòng)控制技術(shù)和計(jì)算機(jī)技計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)是在自動(dòng)控制技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)飛速發(fā)展的基礎(chǔ)上產(chǎn)生的。術(shù)飛速發(fā)展的基礎(chǔ)上產(chǎn)生的。 將將模擬式模擬式自動(dòng)控制系統(tǒng)中的自動(dòng)控制系統(tǒng)中的控制器的功能控制器的功能用用計(jì)計(jì)算機(jī)算機(jī)來實(shí)現(xiàn)，組成一個(gè)來實(shí)現(xiàn)，組成一個(gè)典型的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)典型的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。 簡(jiǎn)單簡(jiǎn)單地說，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)就是利用計(jì)算機(jī)地說，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)就是利用計(jì)算機(jī)( (通常稱為工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，簡(jiǎn)稱工業(yè)控制機(jī)通常稱為工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，簡(jiǎn)稱工業(yè)控制機(jī)) )來實(shí)來實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程自動(dòng)控制的系統(tǒng)?，F(xiàn)生產(chǎn)過程自動(dòng)控制的系統(tǒng)。 1.1.1計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)控制系

11、統(tǒng) 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的工作原理：計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的工作原理： 實(shí)時(shí)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)采集：對(duì)來自測(cè)量變送裝置的：對(duì)來自測(cè)量變送裝置的被控量的瞬時(shí)值進(jìn)行檢測(cè)和輸入。被控量的瞬時(shí)值進(jìn)行檢測(cè)和輸入。 實(shí)時(shí)實(shí)時(shí)控制決策控制決策：對(duì)采集到的被控量進(jìn)行：對(duì)采集到的被控量進(jìn)行分析和處理分析和處理，并按已定的控制規(guī)律，決定將要，并按已定的控制規(guī)律，決定將要采取的控制行為。采取的控制行為。 實(shí)時(shí)實(shí)時(shí)控制輸出控制輸出：根據(jù)控制決策，適時(shí)地：根據(jù)控制決策，適時(shí)地對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出控制信號(hào)，完成控制任務(wù)。對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出控制信號(hào)，完成控制任務(wù)。 2. 2. 在線方式和離線方式在線方式和離線方式 在線在線方式（方式（on-line

12、on-line）: : 生產(chǎn)過程和計(jì)算機(jī)直接連生產(chǎn)過程和計(jì)算機(jī)直接連接，并受計(jì)算機(jī)控制的方式稱為在線方式或聯(lián)機(jī)方式。接，并受計(jì)算機(jī)控制的方式稱為在線方式或聯(lián)機(jī)方式。 離線離線方式方式(off-line):(off-line): 生產(chǎn)過程不和計(jì)算機(jī)相連，生產(chǎn)過程不和計(jì)算機(jī)相連，且不受計(jì)算機(jī)控制，而是靠人進(jìn)行聯(lián)系并做相應(yīng)操作的且不受計(jì)算機(jī)控制，而是靠人進(jìn)行聯(lián)系并做相應(yīng)操作的方式稱為離線方式或脫機(jī)方式。方式稱為離線方式或脫機(jī)方式。 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)( (工業(yè)控制工業(yè)控制機(jī)機(jī)) )和生產(chǎn)過程兩大部分組成。和生產(chǎn)過程兩大部分組成。 1.1.2 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的組成計(jì)算機(jī)控制系

13、統(tǒng)的組成1.1.3 常用的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)常用的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)主機(jī)主機(jī) 可編程序控制器（可編程序控制器（PLCPLC） PLCPLC是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工工 業(yè)環(huán)境應(yīng)用業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。它采用一類可編程的存儲(chǔ)器，而設(shè)計(jì)的。它采用一類可編程的存儲(chǔ)器， 用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序，執(zhí)行面向用戶的指令，并通用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序，執(zhí)行面向用戶的指令，并通過過 數(shù)字或模擬式輸入數(shù)字或模擬式輸入/ /輸出，控制各種類型的機(jī)械或輸出，控制各種類型的機(jī)械或生生 產(chǎn)過程。是工業(yè)控制的產(chǎn)過程。是工業(yè)控制的核心核心部分。部分。 特點(diǎn)：特點(diǎn)：可靠性高、編程容易、功能完善、擴(kuò)展

14、靈活、可靠性高、編程容易、功能完善、擴(kuò)展靈活、安裝調(diào)試簡(jiǎn)單方便等特點(diǎn)。安裝調(diào)試簡(jiǎn)單方便等特點(diǎn)。 1.1.3 常用的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)常用的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)主機(jī)主機(jī)2. 2. 工控機(jī)（工控機(jī)（IPCIPC） 是一種是一種面向工業(yè)控制面向工業(yè)控制、采用、采用標(biāo)準(zhǔn)總線標(biāo)準(zhǔn)總線技術(shù)和開放技術(shù)和開放式體系結(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī)，配有豐富的外圍接口產(chǎn)品。廣式體系結(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī)，配有豐富的外圍接口產(chǎn)品。廣為流行的工控機(jī)總線有：為流行的工控機(jī)總線有：PCPC、ISAISA、PCIPCI、STDSTD、VMEVME總總線。線。特點(diǎn)：特點(diǎn)：可靠性高、可維修性好、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)、控制可靠性高、可維修性好、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)、控制實(shí)時(shí)性強(qiáng)、軟

15、件豐富等。實(shí)時(shí)性強(qiáng)、軟件豐富等。廠家品牌：臺(tái)灣研華、中國(guó)研祥、德國(guó)西門子廠家品牌：臺(tái)灣研華、中國(guó)研祥、德國(guó)西門子1.1.3 常用的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)主機(jī)常用的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)主機(jī)3. 3. 嵌入式系統(tǒng)嵌入式系統(tǒng) 嵌入式系統(tǒng)是控制、監(jiān)控或者輔助裝置、機(jī)器嵌入式系統(tǒng)是控制、監(jiān)控或者輔助裝置、機(jī)器和設(shè)備運(yùn)行的設(shè)備。嵌入式系統(tǒng)是和設(shè)備運(yùn)行的設(shè)備。嵌入式系統(tǒng)是軟件和硬件的軟件和硬件的綜合體綜合體，其中核心是嵌入式微處理器。，其中核心是嵌入式微處理器。 微處理器可以分成下面幾類：微處理器可以分成下面幾類： （1 1）嵌入式微處理器（）嵌入式微處理器（MPU)MPU)：3232位以上處理位以上處理器，器，只保留只

16、保留和嵌入式應(yīng)用緊密相關(guān)的和嵌入式應(yīng)用緊密相關(guān)的功能硬件功能硬件，以最低功耗和資源實(shí)現(xiàn)嵌入式應(yīng)用的特殊要求。以最低功耗和資源實(shí)現(xiàn)嵌入式應(yīng)用的特殊要求。 （2 2）嵌入式微控制器）嵌入式微控制器(MCU)(MCU)：典型代表是單：典型代表是單片機(jī)，最大特點(diǎn)片機(jī)，最大特點(diǎn)單片化單片化，體積大大減小，功耗成，體積大大減小，功耗成本下降、可靠性高，是嵌入式系統(tǒng)本下降、可靠性高，是嵌入式系統(tǒng)主流主流，適用于，適用于控制控制。 1.1.3 常用的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)主機(jī)常用的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)主機(jī)3. 3. 嵌入式系統(tǒng)嵌入式系統(tǒng) 嵌入式系統(tǒng)是控制、監(jiān)控或者輔助裝置、機(jī)器嵌入式系統(tǒng)是控制、監(jiān)控或者輔助裝置、機(jī)器和設(shè)備

17、運(yùn)行的設(shè)備。嵌入式系統(tǒng)是和設(shè)備運(yùn)行的設(shè)備。嵌入式系統(tǒng)是軟件和硬件的軟件和硬件的綜合體綜合體，其中核心是嵌入式微處理器。，其中核心是嵌入式微處理器。 微處理器可以分成下面幾類：微處理器可以分成下面幾類： （3 3）嵌入式）嵌入式DSPDSP處理器處理器(EDSP)(EDSP)：專門用于：專門用于信號(hào)信號(hào)處理處理方面的處理器，其在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和指令算法方方面的處理器，其在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和指令算法方面進(jìn)行面進(jìn)行特殊設(shè)計(jì)特殊設(shè)計(jì)，具有很高的編譯效率和指令的，具有很高的編譯效率和指令的執(zhí)行速度。執(zhí)行速度。 （4 4）嵌入片上系統(tǒng)）嵌入片上系統(tǒng)(SoC(SoC）：成功實(shí)現(xiàn)）：成功實(shí)現(xiàn)軟硬件軟硬件無縫結(jié)合無縫結(jié)合，直

18、接在處理器，直接在處理器片內(nèi)嵌入片內(nèi)嵌入操作系統(tǒng)的操作系統(tǒng)的代代碼模塊。碼模塊。1.1.3 常用的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)主機(jī)常用的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)主機(jī)4 4、智能調(diào)節(jié)器：是一種、智能調(diào)節(jié)器：是一種數(shù)字化數(shù)字化的過程控制儀表，一的過程控制儀表，一微處理器或單片微型計(jì)算機(jī)為核心，具有微處理器或單片微型計(jì)算機(jī)為核心，具有數(shù)據(jù)通信數(shù)據(jù)通信功功能，能完成生產(chǎn)過程能，能完成生產(chǎn)過程多個(gè)回路多個(gè)回路直接直接數(shù)字控制數(shù)字控制任務(wù)。任務(wù)。智能調(diào)節(jié)器可以接受智能調(diào)節(jié)器可以接受4-20mA4-20mA電流信號(hào)，具有異步通電流信號(hào)，具有異步通信接口信接口RS-422/485RS-422/485、RS-232RS-232等，可與

19、上位機(jī)通信，等，可與上位機(jī)通信，發(fā)送和接收過程參數(shù)和控制參數(shù)。發(fā)送和接收過程參數(shù)和控制參數(shù)。常用的智能調(diào)節(jié)器：日本島電、日本橫河、美國(guó)霍常用的智能調(diào)節(jié)器：日本島電、日本橫河、美國(guó)霍尼韋爾、日本歐姆龍、日本理化，中國(guó)廈門宇光尼韋爾、日本歐姆龍、日本理化，中國(guó)廈門宇光AIAI系列。系列。1.2 1.2 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的典型形式計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的典型形式1.2.1 1.2.1 操作指導(dǎo)操作指導(dǎo)控制系統(tǒng)控制系統(tǒng) 優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，控制靈活和安全。特別適用于未摸清優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，控制靈活和安全。特別適用于未摸清控制規(guī)律的系統(tǒng)，常用于控制系統(tǒng)研制的控制規(guī)律的系統(tǒng)，常用于控制系統(tǒng)研制的初級(jí)階段初級(jí)階段。缺點(diǎn)：要

20、由人工操作，缺點(diǎn)：要由人工操作，開環(huán)開環(huán)結(jié)構(gòu)，控制的實(shí)時(shí)性差，不結(jié)構(gòu)，控制的實(shí)時(shí)性差，不能控制多個(gè)對(duì)象。能控制多個(gè)對(duì)象。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)DDC系統(tǒng)屬于計(jì)算機(jī)閉環(huán)控制系統(tǒng)，是最普遍的一種應(yīng)系統(tǒng)屬于計(jì)算機(jī)閉環(huán)控制系統(tǒng)，是最普遍的一種應(yīng)用方式。用方式。不需改變硬件不需改變硬件，只需通過改變程序就能實(shí)現(xiàn)多，只需通過改變程序就能實(shí)現(xiàn)多種復(fù)雜控制。要求控制的實(shí)時(shí)性好、可靠性高、適應(yīng)性種復(fù)雜控制。要求控制的實(shí)時(shí)性好、可靠性高、適應(yīng)性強(qiáng)?？梢钥刂贫鄠€(gè)回路或?qū)ο?。?qiáng)?？梢钥刂贫鄠€(gè)回路或?qū)ο蟆?.2.3 1.2.3 監(jiān)督控制（監(jiān)督控制（SCCSCC）系統(tǒng)

21、）系統(tǒng) 計(jì)算機(jī)根據(jù)原始工藝信息和過程參量檢測(cè)值，計(jì)算機(jī)根據(jù)原始工藝信息和過程參量檢測(cè)值，按照描述生產(chǎn)過程的數(shù)學(xué)模型或其他方法，按照描述生產(chǎn)過程的數(shù)學(xué)模型或其他方法，自動(dòng)自動(dòng)地改變地改變模擬調(diào)節(jié)器或以直接數(shù)字控制方式工作的模擬調(diào)節(jié)器或以直接數(shù)字控制方式工作的微型機(jī)中的微型機(jī)中的給定值，給定值，從而使生產(chǎn)過程始終處于最從而使生產(chǎn)過程始終處于最優(yōu)工況。優(yōu)工況。又稱設(shè)定值控制。又稱設(shè)定值控制。 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(jí)控制系統(tǒng)的分級(jí)控制系統(tǒng)SCC+DDCSCC+DDC的分級(jí)控制系統(tǒng)是的分級(jí)控制系統(tǒng)是二級(jí)控制系統(tǒng)二級(jí)控

22、制系統(tǒng)，SCCSCC微機(jī)微機(jī)完成高一級(jí)的最優(yōu)化分析和計(jì)算，給出最優(yōu)給定完成高一級(jí)的最優(yōu)化分析和計(jì)算，給出最優(yōu)給定值，送給值，送給DDCDDC級(jí)執(zhí)行過程控制。級(jí)執(zhí)行過程控制。 在在SCCSCC控制系統(tǒng)中，計(jì)算機(jī)主要任務(wù)是輸入采控制系統(tǒng)中，計(jì)算機(jī)主要任務(wù)是輸入采樣和計(jì)算給定值，可以有時(shí)間進(jìn)行復(fù)雜規(guī)律控制樣和計(jì)算給定值，可以有時(shí)間進(jìn)行復(fù)雜規(guī)律控制算法計(jì)算，因此算法計(jì)算，因此SCCSCC可以進(jìn)行最優(yōu)控制、自適應(yīng)可以進(jìn)行最優(yōu)控制、自適應(yīng)控制等控制等復(fù)雜控制規(guī)律復(fù)雜控制規(guī)律的控制。的控制。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)，采用亦稱分布式控制系統(tǒng)，采用分

23、散控制、集中分散控制、集中操作操作、分級(jí)管理、分而治之和綜合協(xié)調(diào)的方法，、分級(jí)管理、分而治之和綜合協(xié)調(diào)的方法，把系統(tǒng)分為控制級(jí)、監(jiān)控級(jí)、管理級(jí)，形成分布把系統(tǒng)分為控制級(jí)、監(jiān)控級(jí)、管理級(jí)，形成分布式控制。式控制。 現(xiàn)場(chǎng)總線和現(xiàn)場(chǎng)總線和FCSFCS的變革的變革(1) (1) 現(xiàn)場(chǎng)總線對(duì)自動(dòng)化領(lǐng)域的變革現(xiàn)場(chǎng)總線對(duì)自動(dòng)化領(lǐng)域的變革現(xiàn)場(chǎng)總線對(duì)當(dāng)今的自動(dòng)化領(lǐng)域帶來以下現(xiàn)場(chǎng)總線對(duì)當(dāng)今的自動(dòng)化領(lǐng)域帶來以下7 7個(gè)方面的變革個(gè)方面的變革： 用用一對(duì)通信線一對(duì)通信線連接連接多臺(tái)數(shù)字儀表多臺(tái)數(shù)字儀表代替一對(duì)信號(hào)線只能代替一對(duì)信號(hào)線只能連接連接一臺(tái)一臺(tái)儀表；儀表； 用用多變量、雙向、數(shù)字多變量、雙向、數(shù)字通信方式代替

24、通信方式代替單變量、單向、單變量、單向、模擬模擬傳輸方式；傳輸方式； 用多功能的現(xiàn)場(chǎng)用多功能的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)字儀表數(shù)字儀表代替單功能的現(xiàn)場(chǎng)代替單功能的現(xiàn)場(chǎng)模擬模擬儀表；儀表； 用用分散式分散式的虛擬控制站代替的虛擬控制站代替集中式集中式的控制站；的控制站； 用現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)用現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)FCSFCS代替?zhèn)鹘y(tǒng)的代替?zhèn)鹘y(tǒng)的DCSDCS； 變革傳統(tǒng)的變革傳統(tǒng)的信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)、通信標(biāo)準(zhǔn)和系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)、通信標(biāo)準(zhǔn)和系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)； 變革傳統(tǒng)的自動(dòng)化系統(tǒng)變革傳統(tǒng)的自動(dòng)化系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)方法和安裝調(diào)體系結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)方法和安裝調(diào)試方法。試方法。1.2.6 1.2.6 綜合自動(dòng)化系統(tǒng)綜合自動(dòng)化系統(tǒng) 1.2.6 1.2.6

25、綜合自動(dòng)化系統(tǒng)綜合自動(dòng)化系統(tǒng) 計(jì)算機(jī)集成過程系統(tǒng)（計(jì)算機(jī)集成過程系統(tǒng)（CIPS-Computer CIPS-Computer Integrated Process SystemIntegrated Process System）綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的整體解決方案：綜合自動(dòng)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 生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)MESMES 生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)PCSPCS1.3.1 工業(yè)控制機(jī)的組成工業(yè)控制機(jī)的組成 工業(yè)控制機(jī)包括硬件和軟件兩部分。 硬件：包括主機(jī)(CPU、RAM、ROM)板、內(nèi)部總線和外部總線、人機(jī)接口、系統(tǒng)支持板、磁盤系統(tǒng)

26、、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。1.3 工業(yè)控制機(jī)的組成結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)工業(yè)控制機(jī)的組成結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)主機(jī)板人機(jī)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(jī)的硬件組成結(jié)構(gòu) 1. 工業(yè)控制機(jī)的硬件組成2. 工業(yè)控制機(jī)的軟件組成工業(yè)控制機(jī)的軟件組成 l(1)系統(tǒng)軟件：專門用來使用和管理計(jì)算機(jī)的程序，包括：操作系統(tǒng)、引導(dǎo)程序、調(diào)度執(zhí)行程序等。 l(2)支持軟件包括：各種匯編語言、高級(jí)語言、編譯程序、調(diào)整程序及故障診斷程序等。l(3)應(yīng)用軟件：面向生產(chǎn)過程的程序。包括

27、過程輸入輸出程序、過程控制程序、人機(jī)接口程序、打印顯示程序和公共子程序等。l計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的軟件構(gòu)成軟軟件件系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)管理程序、磁盤操作系統(tǒng)程序管理程序、磁盤操作系統(tǒng)程序診斷系統(tǒng)診斷系統(tǒng)調(diào)節(jié)程序、診斷程序等調(diào)節(jié)程序、診斷程序等開發(fā)系統(tǒng)開發(fā)系統(tǒng)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)信息處理信息處理文字翻譯、企業(yè)管理文字翻譯、企業(yè)管理應(yīng)用軟件應(yīng)用軟件過程監(jiān)視過程監(jiān)視上、下限檢查及報(bào)警、巡回檢測(cè)、操作面板服務(wù)、上、下限檢查及報(bào)警、巡回檢測(cè)、操作面板服務(wù)、濾波及標(biāo)度變換、判斷程序、過程分析等濾波及標(biāo)度變換、判斷程序、過程分析等過程控制計(jì)過程控制計(jì)算算控制算法程序控制算法程序PID算法、最優(yōu)化控

28、制、算法、最優(yōu)化控制、串級(jí)調(diào)節(jié)、系統(tǒng)辨識(shí)、串級(jí)調(diào)節(jié)、系統(tǒng)辨識(shí)、比值調(diào)節(jié)、前饋調(diào)節(jié)、比值調(diào)節(jié)、前饋調(diào)節(jié)、其他其他事故處理程序事故處理程序信息管理程序信息管理程序文件管理、輸出、打印、文件管理、輸出、打印、顯示顯示公共服務(wù)公共服務(wù)數(shù)碼轉(zhuǎn)換程序、格式編輯程序、函數(shù)運(yùn)算程序、數(shù)碼轉(zhuǎn)換程序、格式編輯程序、函數(shù)運(yùn)算程序、基本運(yùn)算程序基本運(yùn)算程序1.3.2 工業(yè)控制機(jī)的總線結(jié)構(gòu)工業(yè)控制機(jī)的總線結(jié)構(gòu) l總線是一種內(nèi)部結(jié)構(gòu)，它是cpu、內(nèi)存、輸入、輸出設(shè)備傳遞信息的公用通道，主機(jī)的各個(gè)部件通過總線相連接，外部設(shè)備通過相應(yīng)的接口電路再與總線相連接，從而形成了計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)。l在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，各個(gè)部件之間傳送信息的

29、公共通路叫總線，是一組信號(hào)線的集合，l它定義了各引線的信號(hào)、電氣、機(jī)械特性，使計(jì)算機(jī)內(nèi)部各組成部分之間以及不同的計(jì)算機(jī)之間建立信號(hào)聯(lián)系，進(jìn)行信息傳遞和通信，即微型計(jì)算機(jī)是以總線結(jié)構(gòu)來連接各個(gè)功能部件的。l它包括內(nèi)部總線和外部總線。1.3.2 工業(yè)控制機(jī)的總線結(jié)構(gòu)工業(yè)控制機(jī)的總線結(jié)構(gòu) l內(nèi)部總線：就是計(jì)算機(jī)內(nèi)部功能模板之間進(jìn)行通信的總線，它是構(gòu)成完整的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的內(nèi)部信息樞紐。按功能可分為：數(shù)據(jù)總線、地址總線、控制總線、電源總線?？偩€可分為：片級(jí)總線、系統(tǒng)總線、外部總線、ISA總線插槽PCI總線插槽1.3.2 工業(yè)控制機(jī)的總線結(jié)構(gòu)工業(yè)控制機(jī)的總線結(jié)構(gòu) l1.ISA內(nèi)部總線(1) ISA總線主要技

30、術(shù)指標(biāo)總線主要技術(shù)指標(biāo)l1987年年IEEE以以IBM PC總線規(guī)范為基礎(chǔ)總線規(guī)范為基礎(chǔ)正式制定正式制定ISA標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)。l總線插槽由兩部分組成：總線插槽由兩部分組成：8位基本插槽和位基本插槽和16位擴(kuò)充插槽。位擴(kuò)充插槽。 16位的位的ISA總線規(guī)范要總線規(guī)范要求與求與8位位PC向下兼容?；静宀劭蓡为?dú)向下兼容?；静宀劭蓡为?dú)使用。使用。lISA共有共有98根信號(hào)線，數(shù)據(jù)線寬度為根信號(hào)線，數(shù)據(jù)線寬度為16位，地址線寬度為位，地址線寬度為24位，總線時(shí)鐘為位，總線時(shí)鐘為8MHz,中斷源為邊沿觸發(fā)。中斷源為邊沿觸發(fā)。 基于基于ISAISA總線的總線的PCL-813BPCL-813B研華數(shù)據(jù)采集卡研

31、華數(shù)據(jù)采集卡其缺點(diǎn)是其缺點(diǎn)是CPUCPU資源占用太高，數(shù)據(jù)傳輸帶寬資源占用太高，數(shù)據(jù)傳輸帶寬太小，是已經(jīng)被淘汰的插槽接口。太小，是已經(jīng)被淘汰的插槽接口。(2) PCI/Compact PCI總線簡(jiǎn)介從結(jié)構(gòu)上看，從結(jié)構(gòu)上看，PCIPCI是在是在CPUCPU和原來的系統(tǒng)總線之間和原來的系統(tǒng)總線之間插插入的一級(jí)總線入的一級(jí)總線，具體由一個(gè)橋接電路實(shí)現(xiàn)對(duì)這一層，具體由一個(gè)橋接電路實(shí)現(xiàn)對(duì)這一層的管理，并實(shí)現(xiàn)上下之間的接口以協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)的傳送。的管理，并實(shí)現(xiàn)上下之間的接口以協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)的傳送。管理器提供了信號(hào)緩沖，使之能支持管理器提供了信號(hào)緩沖，使之能支持1010種外設(shè)，并種外設(shè)，并能在高時(shí)鐘頻率下保持高性能。能

32、在高時(shí)鐘頻率下保持高性能。 20 20世紀(jì)世紀(jì)9090年代，圖形處理器和多媒體技術(shù)的廣年代，圖形處理器和多媒體技術(shù)的廣泛應(yīng)用，對(duì)總線速度提出挑戰(zhàn)，原有泛應(yīng)用，對(duì)總線速度提出挑戰(zhàn)，原有ISAISA、EISAEISA總線總線遠(yuǎn)遠(yuǎn)比不能適應(yīng)。遠(yuǎn)遠(yuǎn)比不能適應(yīng)。19911991年年IntelIntel公司首先提出公司首先提出PCIPCI概概念聯(lián)合多家公司成立念聯(lián)合多家公司成立PCIPCI集團(tuán)。推出的集團(tuán)。推出的6464位總線位總線。該。該總線的最高總線頻率為總線的最高總線頻率為33MHz33MHz，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/

33、s)。 PCIPCI是一種先進(jìn)的是一種先進(jìn)的局部總線，已成為局部總線，已成為局部總線的新標(biāo)準(zhǔn)局部總線的新標(biāo)準(zhǔn)。主控設(shè)備主控設(shè)備4949條，目標(biāo)條，目標(biāo)設(shè)備設(shè)備4747條，可選引腳條，可選引腳 5151條（主要用于條（主要用于6464位位擴(kuò)展、中斷請(qǐng)求、高擴(kuò)展、中斷請(qǐng)求、高速緩存支持等），速緩存支持等），總總引腳數(shù)引腳數(shù) 120120條條（包含（包含電源、地、保留引腳電源、地、保留引腳等）。等）。PCIPCI總線信號(hào)定義總線信號(hào)定義2 2 外部總線外部總線 外部總線：計(jì)算機(jī)與外部總線：計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)之間計(jì)算機(jī)之間或計(jì)算機(jī)或計(jì)算機(jī)與其與其他智能設(shè)備之間他智能設(shè)備之間進(jìn)行通信的連線，常用的的外進(jìn)行通

34、信的連線，常用的的外部總線有：部總線有：RS-232CRS-232C、RS-485RS-485、RS-422RS-422、USBUSB1 1）RS-232RS-232串行通信總線串行通信總線 由美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)制定的一種串行接口標(biāo)準(zhǔn)，由美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)制定的一種串行接口標(biāo)準(zhǔn)，RSRS：推薦標(biāo)準(zhǔn)的縮寫，：推薦標(biāo)準(zhǔn)的縮寫，232232為標(biāo)識(shí)號(hào)，為標(biāo)識(shí)號(hào)，C C為修改為修改次數(shù)。次數(shù)。RS-232RS-232機(jī)械特性要求使用機(jī)械特性要求使用2525芯標(biāo)準(zhǔn)連接插頭，每個(gè)芯標(biāo)準(zhǔn)連接插頭，每個(gè)引腳有固定定義。引腳有固定定義。在不使用調(diào)制解調(diào)器情況下，在不使用調(diào)制解調(diào)器情況下，RS-232CRS-232C通

35、信距離不大通信距離不大于于15m15m，傳送信號(hào)的速率不大于，傳送信號(hào)的速率不大于20Kb/s20Kb/s，每個(gè)信號(hào)使，每個(gè)信號(hào)使用一根導(dǎo)線，并有一根信號(hào)地線。用一根導(dǎo)線，并有一根信號(hào)地線。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(hào)功能引腳號(hào)功能1保護(hù)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(hào)無定時(shí)（DCE為源）3接收數(shù)據(jù)16（輔信道）接收數(shù)據(jù)4請(qǐng)求發(fā)送（RTS）17接收信號(hào)無定時(shí)（DCE為源）5允許發(fā)送18未定義6數(shù)傳機(jī)（DCE）準(zhǔn)備好19（輔信道）請(qǐng)求發(fā)送（RTS）7信號(hào)地（公共回線）20數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備好8接收線信號(hào)檢測(cè)21信號(hào)質(zhì)量檢測(cè)9（保留

36、供數(shù)傳機(jī)測(cè)試）22振鈴指示10（保留供數(shù)傳機(jī)測(cè)試）23數(shù)據(jù)信號(hào)速率選擇11未定義24發(fā)送信號(hào)無定時(shí)（DTE為源）12（輔信道）接收線信號(hào)檢測(cè)25未定義13（輔信道）允許發(fā)送（CTS）狀態(tài)-15VV1-5V+5VV1+15V邏輯狀態(tài)10信號(hào)條件傳號(hào)（MARK）空號(hào)（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 RS-232RS-232電氣特性要求總線信號(hào)采用負(fù)邏輯。電氣特性要求總線信號(hào)采用負(fù)邏輯。所謂負(fù)邏輯：邏輯所謂負(fù)邏輯：邏輯“1”1”狀態(tài)電平為狀態(tài)電平為-15V-15V-5V-5V，邏輯邏輯“0”0”狀態(tài)電平為狀態(tài)電平為+5V+5V+15V+15V。2 2）U

37、SBUSB：通用串行通信總線：通用串行通信總線 （1 1）具有）具有熱插拔熱插拔功能：連接外設(shè)不必打開機(jī)箱、功能：連接外設(shè)不必打開機(jī)箱、不必關(guān)閉主機(jī)電源。不必關(guān)閉主機(jī)電源。 （2 2）USBUSB采用采用“級(jí)聯(lián)級(jí)聯(lián)”方式連接各個(gè)外部設(shè)備：方式連接各個(gè)外部設(shè)備：通過類似通過類似菊花鏈?zhǔn)骄栈ㄦ準(zhǔn)降倪B接，一個(gè)的連接，一個(gè)USBUSB控制器可以連控制器可以連接多大接多大127127個(gè)外設(shè)。個(gè)外設(shè)。 （3 3）適用于）適用于低速外設(shè)低速外設(shè)連接：連接：USBUSB傳送速度可達(dá)傳送速度可達(dá)12Mb/s12Mb/s，可與一些低速外設(shè)連接。，可與一些低速外設(shè)連接。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)相對(duì)于連續(xù)控制系統(tǒng)，其主要特點(diǎn)是

38、：計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)相對(duì)于連續(xù)控制系統(tǒng)，其主要特點(diǎn)是：摘自賴壽宏摘自賴壽宏微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)（1 1）在結(jié)構(gòu)上。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)是）在結(jié)構(gòu)上。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)是模擬和數(shù)字模擬和數(shù)字部件部件的混合系統(tǒng)。的混合系統(tǒng)。（2 2）連續(xù)系統(tǒng)中各處的信號(hào)均為連續(xù)模擬信號(hào)，而）連續(xù)系統(tǒng)中各處的信號(hào)均為連續(xù)模擬信號(hào)，而計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中除仍有計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中除仍有連續(xù)模擬信號(hào)連續(xù)模擬信號(hào)之外，還有之外，還有離離散模擬、離散數(shù)學(xué)散模擬、離散數(shù)學(xué)等多種信號(hào)形式。等多種信號(hào)形式。1.3.3 工業(yè)控制機(jī)的特點(diǎn) （3 3）由于計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中除了包含連續(xù)信號(hào)外，）由于計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中除了包含連續(xù)信號(hào)外，還包含有

39、還包含有數(shù)字信號(hào)數(shù)字信號(hào)，從而使計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)與連續(xù)控，從而使計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)與連續(xù)控制系統(tǒng)在本質(zhì)上有許多不同，需采用專門的理論來分制系統(tǒng)在本質(zhì)上有許多不同，需采用專門的理論來分析和設(shè)計(jì)。現(xiàn)在常用的析和設(shè)計(jì)?，F(xiàn)在常用的設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)方法有兩種，即有兩種，即模擬調(diào)節(jié)模擬調(diào)節(jié)規(guī)律離散化設(shè)計(jì)法規(guī)律離散化設(shè)計(jì)法和和直接設(shè)計(jì)法直接設(shè)計(jì)法。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)相對(duì)于連續(xù)控制系統(tǒng)，其主要特點(diǎn)是：計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)相對(duì)于連續(xù)控制系統(tǒng)，其主要特點(diǎn)是：1.3.3 工業(yè)控制機(jī)的特點(diǎn) （4 4）對(duì)于連續(xù)控制系統(tǒng)，控制規(guī)律越復(fù)雜，所需）對(duì)于連續(xù)控制系統(tǒng)，控制規(guī)律越復(fù)雜，所需要的硬件也往往越多、越復(fù)雜。要的硬件也往往越多、越復(fù)雜。 （

40、5 5）在連續(xù)控制系統(tǒng)中，一般是）在連續(xù)控制系統(tǒng)中，一般是一個(gè)控制器一個(gè)控制器控控制制一個(gè)回路一個(gè)回路，而計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，由于計(jì)算機(jī)具，而計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，由于計(jì)算機(jī)具有高速的運(yùn)算處理能力，有高速的運(yùn)算處理能力，一個(gè)控制一個(gè)控制經(jīng)?？刹捎媒?jīng)常可采用分時(shí)分時(shí)控制控制的方式而同時(shí)控制的方式而同時(shí)控制多個(gè)回路多個(gè)回路。通常，它利用依。通常，它利用依次巡回的方式實(shí)現(xiàn)多路分時(shí)控制。次巡回的方式實(shí)現(xiàn)多路分時(shí)控制。 (6) (6)采用計(jì)算機(jī)控制，如分級(jí)計(jì)算機(jī)控制、聚散采用計(jì)算機(jī)控制，如分級(jí)計(jì)算機(jī)控制、聚散控制系統(tǒng)、微機(jī)網(wǎng)絡(luò)等，便于控制系統(tǒng)、微機(jī)網(wǎng)絡(luò)等，便于實(shí)現(xiàn)控制與管理一體化實(shí)現(xiàn)控制與管理一體化，使工業(yè)企

41、業(yè)的自動(dòng)化程序進(jìn)一步提高。使工業(yè)企業(yè)的自動(dòng)化程序進(jìn)一步提高。l(1)(1)可靠性高和可維修性好。可靠性高和可維修性好。l(2)(2)環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)。環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)。 l(3)(3)控制的實(shí)時(shí)性。控制的實(shí)時(shí)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(dāng)?shù)挠?jì)算機(jī)精度和運(yùn)算速度。適當(dāng)?shù)挠?jì)算機(jī)精度和運(yùn)算速度。摘自本教材：特點(diǎn)摘自本教材：特點(diǎn) 1.4.1 1.4.1 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展概況計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展概況 1.1.計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展過程計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展過程 美國(guó)軍方為了解決計(jì)算美國(guó)軍方為了解決計(jì)算大量軍用數(shù)據(jù)大量軍用數(shù)據(jù)的難題

42、，的難題，成立了由成立了由賓夕法尼亞大學(xué)莫奇利和?？颂刭e夕法尼亞大學(xué)莫奇利和埃克特領(lǐng)導(dǎo)的領(lǐng)導(dǎo)的研究小組，開始研制世界上第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)。研究小組，開始研制世界上第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)。 經(jīng)過經(jīng)過三年三年緊張的工作，第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)終于在緊張的工作，第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)終于在1946年年2 月月14日問世了。它由日問世了。它由17468個(gè)電子管、個(gè)電子管、6萬個(gè)電阻器、萬個(gè)電阻器、1萬個(gè)電容器和萬個(gè)電容器和6千個(gè)開關(guān)組成，千個(gè)開關(guān)組成，重達(dá)重達(dá)30噸，占地噸，占地160平方米平方米，耗電，耗電174千千 瓦，耗瓦，耗資資45萬美元。這臺(tái)計(jì)算機(jī)萬美元。這臺(tái)計(jì)算機(jī)每秒只能運(yùn)行每秒只能運(yùn)行5千次加千次加法運(yùn)算法

43、運(yùn)算，僅相當(dāng)于一個(gè)電子數(shù)字積分計(jì)算機(jī)，僅相當(dāng)于一個(gè)電子數(shù)字積分計(jì)算機(jī)（ENIAC即即埃尼阿克埃尼阿克）。）。 1.4 1.4 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展概況和趨勢(shì)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展概況和趨勢(shì)（1）開創(chuàng)時(shí)期（）開創(chuàng)時(shí)期（1955-1962）世界上第一套工業(yè)過程計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)：世界上第一套工業(yè)過程計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)： 1956 1956年年3 3月美國(guó)德克薩斯州的一個(gè)煉油廠和美國(guó)月美國(guó)德克薩斯州的一個(gè)煉油廠和美國(guó)TRWTRW航空工業(yè)公司合作研究計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。航空工業(yè)公司合作研究計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。 19591959年，世界上第一套工業(yè)過程計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)在年，世界上第一套工業(yè)過程計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)在美國(guó)德州的美國(guó)

44、德州的Texaco Inc Texaco Inc 煉油廠正式投運(yùn)。該系統(tǒng)控?zé)捰蛷S正式投運(yùn)。該系統(tǒng)控制了制了2626個(gè)流量、個(gè)流量、7272個(gè)溫度、個(gè)溫度、3 3個(gè)壓力、個(gè)壓力、3 3個(gè)成分。個(gè)成分。 控制的主要目的是使反應(yīng)器的壓力最小，確定反控制的主要目的是使反應(yīng)器的壓力最小，確定反應(yīng)器進(jìn)料量的最優(yōu)分配，并根據(jù)催化作用控制熱水流應(yīng)器進(jìn)料量的最優(yōu)分配，并根據(jù)催化作用控制熱水流量以及確定最優(yōu)循環(huán)。揭開了計(jì)算機(jī)控制的輝煌一頁。量以及確定最優(yōu)循環(huán)。揭開了計(jì)算機(jī)控制的輝煌一頁。此次計(jì)算機(jī)控制技術(shù)獲得迅速發(fā)展。此次計(jì)算機(jī)控制技術(shù)獲得迅速發(fā)展。1.4.1 1.4.1 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展概況計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的

45、發(fā)展概況 1.1.計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展過程計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展過程l該項(xiàng)成果的取得激發(fā)了從事計(jì)算機(jī)制造與自動(dòng)控制研究者的興趣。他們紛紛投入人力，物力進(jìn)行這方面的研究和開發(fā)。l在60年代計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)已成功的應(yīng)用于化工、鋼鐵和電力等不同的領(lǐng)域，但這些系統(tǒng)還都是以數(shù)據(jù)的采集和處理為主。 （2 2）直接數(shù)字控制（）直接數(shù)字控制（DDCDDC）時(shí)期（）時(shí)期（1962196219671967年）年） 19621962年英國(guó)帝國(guó)化工公司制造出一套可以年英國(guó)帝國(guó)化工公司制造出一套可以直接直接取代常規(guī)儀表取代常規(guī)儀表對(duì)生產(chǎn)過程對(duì)生產(chǎn)過程直接進(jìn)行控制直接進(jìn)行控制的計(jì)算機(jī)控的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，該計(jì)算機(jī)控制制系統(tǒng)，該

46、計(jì)算機(jī)控制224224個(gè)變量和個(gè)變量和129129個(gè)閥門，開個(gè)閥門，開創(chuàng)了直接數(shù)字控制的新時(shí)期。創(chuàng)了直接數(shù)字控制的新時(shí)期。 DDCDDC系統(tǒng)一次投資較大，但有很好靈活性，是計(jì)系統(tǒng)一次投資較大，但有很好靈活性，是計(jì)算機(jī)控制技術(shù)發(fā)展方向的重大變革。算機(jī)控制技術(shù)發(fā)展方向的重大變革。 1.4 1.4 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展概況和趨勢(shì)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展概況和趨勢(shì)（3 3）小型計(jì)算機(jī)時(shí)期（）小型計(jì)算機(jī)時(shí)期（1967196719721972年）年） 自自19711971世界上第一片四位世界上第一片四位微處理器微處理器的出現(xiàn)，微型的出現(xiàn)，微型計(jì)算機(jī)得以快速的發(fā)展。同時(shí)，也使計(jì)算機(jī)控制得計(jì)算機(jī)得以快速的發(fā)展。同時(shí)，也使計(jì)算機(jī)控制得以飛速發(fā)展。微處理器和微型計(jì)算機(jī)的誕生與發(fā)展以飛速發(fā)展。微處理器和微型計(jì)算機(jī)的誕生與發(fā)展為實(shí)現(xiàn)為實(shí)現(xiàn)分散控制分散