計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課件緒論

1、緒論介紹計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)基本概念。講師：李東升主要內(nèi)容計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的概念計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的組成計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的分類計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)第一節(jié) 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的概念常規(guī)控制系統(tǒng)被控對(duì)象測(cè)量元件變送器執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制器 ty tr te mty tu以模擬控制器實(shí)現(xiàn)的自動(dòng)控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)被控對(duì)象測(cè)量元件變送器執(zhí)行機(jī)構(gòu)DAC ty nr ne mty tu以數(shù)字控制器實(shí)現(xiàn)的自動(dòng)控制系統(tǒng)ADC控制器 u n myn微型計(jì)算機(jī)微型計(jì)算機(jī)微型計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)特點(diǎn)形式復(fù)雜 即有數(shù)字信號(hào)，又有模擬信號(hào)，是一個(gè)線性時(shí)變系統(tǒng)。靈活性好 采用數(shù)字控制器，容易實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控制，容易實(shí)現(xiàn)多系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制?？煽啃愿?傳

2、輸成本低，抗干擾能力強(qiáng)，環(huán)境適應(yīng)性好。第二節(jié) 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的組成計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)組成與物理世界交互：與物理世界交互：生生產(chǎn)過程輸入輸出通道產(chǎn)過程輸入輸出通道交互：交互：與與外界進(jìn)行外界進(jìn)行信息傳遞信息傳遞表達(dá)：表達(dá)：匯編或高級(jí)語言、過程控制語言匯編或高級(jí)語言、過程控制語言交流：交流：通信網(wǎng)絡(luò)軟件、診斷程序等通信網(wǎng)絡(luò)軟件、診斷程序等人機(jī)接口程序、打印顯示程序人機(jī)接口程序、打印顯示程序 各種各種公共子程序公共子程序歷史數(shù)據(jù)庫(kù)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)歷史數(shù)據(jù)庫(kù)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)與人交互：與人交互：人人機(jī)聯(lián)機(jī)聯(lián)系 設(shè) 備 、 通 信 設(shè) 備系 設(shè) 備 、 通 信 設(shè) 備核心：核心：微型計(jì)算機(jī)微型計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)計(jì)算機(jī)系

3、統(tǒng) 現(xiàn)場(chǎng)現(xiàn)場(chǎng)儀表（測(cè)量傳感器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等）儀表（測(cè)量傳感器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等） 硬 件 部 分硬 件 部 分 核心：核心：操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件 過程輸入過程輸入/輸出程序、過程控制輸出程序、過程控制程程序序應(yīng)用軟件應(yīng)用軟件軟 件 部 分軟 件 部 分計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)控 制 系 統(tǒng)控 制 系 統(tǒng)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)作用實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理 對(duì)被控參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量并將結(jié)果輸入計(jì)算機(jī)對(duì)被控參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量并將結(jié)果輸入計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)計(jì)算 在允許的時(shí)間內(nèi)對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行處理并按預(yù)設(shè)控制規(guī)律計(jì)算當(dāng)在允許的時(shí)間內(nèi)對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行處理并按預(yù)設(shè)控制規(guī)律計(jì)算當(dāng)前的控制量前的控制量實(shí)時(shí)控制 及時(shí)將計(jì)算得出的控制量送往執(zhí)行機(jī)構(gòu)及時(shí)將計(jì)算

4、得出的控制量送往執(zhí)行機(jī)構(gòu)信息管理 對(duì)測(cè)量和控制結(jié)果進(jìn)行共享和管理對(duì)測(cè)量和控制結(jié)果進(jìn)行共享和管理第三節(jié) 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的分類操作指導(dǎo)系統(tǒng)特點(diǎn)計(jì)算機(jī)不直接參與控制，因而是開環(huán)控制系統(tǒng)；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，控制靈活、安全；由人工操作，速度受到限制；不能控制多個(gè)對(duì)象。直接控制系統(tǒng)特點(diǎn)計(jì)算機(jī)直接控制工業(yè)對(duì)象，因而是閉環(huán)控制系統(tǒng)；控制靈活，在不改變硬件的情況下可以利用不同的控制算法實(shí)現(xiàn)不同的控制。監(jiān)督控制系統(tǒng)特點(diǎn)監(jiān)督控制系統(tǒng)是操作指導(dǎo)控制系統(tǒng)與直接數(shù)字控制系統(tǒng)的綜合；可以保證生產(chǎn)過程始終工作在最優(yōu)狀態(tài)下。集散控制系統(tǒng)好處：并行運(yùn)行多項(xiàng)任務(wù)好處：并行運(yùn)行多項(xiàng)任務(wù)特點(diǎn)控制分散、信息集中；系統(tǒng)模塊化；數(shù)據(jù)通信能力較強(qiáng)；友

5、好而豐富的人機(jī)接口；可靠性高。現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)特點(diǎn)開放性；可靠性；通用性。網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)被控對(duì)象執(zhí)行器控制器網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)控制器特點(diǎn)開放性靈活性通用型問題時(shí)延安全小結(jié)操作指導(dǎo)控制操作指導(dǎo)控制系統(tǒng)系統(tǒng)直接數(shù)字控制直接數(shù)字控制系統(tǒng)系統(tǒng)監(jiān)督控制系統(tǒng)監(jiān)督控制系統(tǒng)集散控制系統(tǒng)集散控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理特點(diǎn)第四節(jié) 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)展趨勢(shì)歷史起步期約1955年 1950年前后，出現(xiàn)在過程控制中采用數(shù)字計(jì)算機(jī)的思想。出現(xiàn)在過程控制中采用數(shù)字計(jì)算機(jī)的思想。 1956年年3月，月，第一臺(tái)第一臺(tái)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成設(shè)計(jì)完成，并于，并于1959年年3月月12日在線運(yùn)行。日在線運(yùn)行。由于當(dāng)時(shí)計(jì)算機(jī)的運(yùn)行速度慢、價(jià)格昂

6、貴且不可由于當(dāng)時(shí)計(jì)算機(jī)的運(yùn)行速度慢、價(jià)格昂貴且不可靠，故計(jì)算機(jī)的主要任務(wù)是尋找最佳運(yùn)行條件，靠，故計(jì)算機(jī)的主要任務(wù)是尋找最佳運(yùn)行條件，完成調(diào)度和生產(chǎn)計(jì)劃，報(bào)告產(chǎn)量和原材料的消耗完成調(diào)度和生產(chǎn)計(jì)劃，報(bào)告產(chǎn)量和原材料的消耗包括包括2626個(gè)流量、個(gè)流量、7272個(gè)溫度、個(gè)溫度、3 3個(gè)壓力和個(gè)壓力和3 3個(gè)成份。個(gè)成份。歷史試驗(yàn)期約1962年 1962年，直接數(shù)字控制時(shí)期的開始。年，直接數(shù)字控制時(shí)期的開始。價(jià)格問題是利用計(jì)算機(jī)代替模擬儀表的主價(jià)格問題是利用計(jì)算機(jī)代替模擬儀表的主要原因。要原因。靈活性是利用計(jì)算機(jī)代替模擬儀表的另一靈活性是利用計(jì)算機(jī)代替模擬儀表的另一個(gè)原因。個(gè)原因。歷史推廣期約197

7、2年 20世紀(jì)世紀(jì)60年代，數(shù)字計(jì)算機(jī)技術(shù)取得年代，數(shù)字計(jì)算機(jī)技術(shù)取得了重大的進(jìn)展，計(jì)算機(jī)體積變得更小，了重大的進(jìn)展，計(jì)算機(jī)體積變得更小，速度更快、更加可靠和更加便宜。速度更快、更加可靠和更加便宜。 在計(jì)算機(jī)開創(chuàng)期和在計(jì)算機(jī)開創(chuàng)期和DDC期間獲得了越來期間獲得了越來越多的計(jì)算機(jī)過程控制的知識(shí)，這種知越多的計(jì)算機(jī)過程控制的知識(shí)，這種知識(shí)和計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展相結(jié)合，使計(jì)算機(jī)識(shí)和計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展相結(jié)合，使計(jì)算機(jī)控制的應(yīng)用更加迅速發(fā)展?？刂频膽?yīng)用更加迅速發(fā)展。歷史成熟期約1980年 由于微型計(jì)算機(jī)的不斷發(fā)展，由于微型計(jì)算機(jī)的不斷發(fā)展，1980年一臺(tái)相當(dāng)于年一臺(tái)相當(dāng)于1975年小型計(jì)算機(jī)性能的卡式計(jì)算機(jī)的價(jià)格

8、已下年小型計(jì)算機(jī)性能的卡式計(jì)算機(jī)的價(jià)格已下降到降到500美元（美元（1975年仍在年仍在1萬美元左右）；萬美元左右）； 1980年，數(shù)字計(jì)算電源費(fèi)用的減少是促進(jìn)數(shù)字技年，數(shù)字計(jì)算電源費(fèi)用的減少是促進(jìn)數(shù)字技術(shù)普遍應(yīng)用的另一個(gè)重要原因；術(shù)普遍應(yīng)用的另一個(gè)重要原因； 今天，所有開發(fā)的控制系統(tǒng)都以計(jì)算機(jī)控制為基今天，所有開發(fā)的控制系統(tǒng)都以計(jì)算機(jī)控制為基礎(chǔ)，其應(yīng)用涉及電力、過程控制、制造、運(yùn)輸以礎(chǔ)，其應(yīng)用涉及電力、過程控制、制造、運(yùn)輸以及娛樂行業(yè)的控制、生產(chǎn)和分配的全部領(lǐng)域。及娛樂行業(yè)的控制、生產(chǎn)和分配的全部領(lǐng)域。歷史發(fā)展期約1990年 該領(lǐng)域內(nèi)第一臺(tái)系統(tǒng)是該領(lǐng)域內(nèi)第一臺(tái)系統(tǒng)是1975年由年由Honey

9、well公司推出的公司推出的TDC2000，但隨，但隨后有許多其他的產(chǎn)品應(yīng)運(yùn)而生；后有許多其他的產(chǎn)品應(yīng)運(yùn)而生； 今天，集散控制系統(tǒng)已能夠控制生產(chǎn)的各今天，集散控制系統(tǒng)已能夠控制生產(chǎn)的各個(gè)方面，并且使操作員可以通過使用一臺(tái)個(gè)方面，并且使操作員可以通過使用一臺(tái)計(jì)算機(jī)完成對(duì)整個(gè)生產(chǎn)活動(dòng)的監(jiān)視和控制；計(jì)算機(jī)完成對(duì)整個(gè)生產(chǎn)活動(dòng)的監(jiān)視和控制；歷史起步期約1955年，主要是操作指導(dǎo)系統(tǒng)試驗(yàn)期約1962年，DDC出現(xiàn)推廣期約1972年成熟期約1980年，DDC普及發(fā)展期約1990年，DCS出現(xiàn)發(fā)展 FCSPCSCIMS發(fā)展趨勢(shì)大力推廣應(yīng)用成熟的先進(jìn)技術(shù) 可編程控制器的應(yīng)用可編程控制器的應(yīng)用 智能調(diào)節(jié)器的應(yīng)用智能調(diào)節(jié)器的應(yīng)用 分布式控制系統(tǒng)和現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)的應(yīng)用分布式控制系統(tǒng)和現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)的應(yīng)用大力研究和發(fā)展新型控制系統(tǒng) 人工智能技術(shù)的研究人工智能技術(shù)的研究 模糊控制技術(shù)的研究模糊控制技術(shù)的研究 專家控制技術(shù)的研究專家控制技術(shù)的研究 機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)的研究機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)的研究作業(yè)畫出開環(huán)控制系統(tǒng)的方框