微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù) 第一章 緒論

微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)計(jì)算機(jī)技術(shù)自動(dòng)控制技術(shù)檢測與傳感技術(shù)CRT顯示技術(shù)通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)微電子技術(shù)?計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)及其組成?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)的發(fā)展概況及趨勢微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)第一章:緒論§1．1計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)概述★自動(dòng)控制：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(dòng)地按照預(yù)定的規(guī)律運(yùn)行?！?.1.1計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)及其組成

1．計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)★計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)

————利用計(jì)算機(jī)來實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程自動(dòng)控制的系統(tǒng)。輸出通道D/A輸入通道A/D對象被控變量y輸入通道計(jì)算機(jī)給定1）計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的工作原理實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集：實(shí)時(shí)控制決策：實(shí)時(shí)控制輸出：工作原理：對來自測量變送裝置的被控變量的瞬時(shí)值進(jìn)行檢測和輸入。對采集到的被控變量進(jìn)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。根據(jù)控制決策，適時(shí)地對執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出控制信號，完成控制任務(wù)。2）在線方式和離線方式★在線方式或聯(lián)機(jī)方式：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。★

離線方式或脫機(jī)方式：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)系并作相應(yīng)操作的方式。3）實(shí)時(shí)的含義★實(shí)時(shí)：是指信號的輸入、計(jì)算和輸出都要在一定的時(shí)間范圍內(nèi)完成。★

實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)必定是在線系統(tǒng)。2.計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的組成硬件部分：主機(jī)、接口電路、過程輸入/輸出通道、外部設(shè)備、操作臺(tái)★主機(jī)中央處理器（CPU）內(nèi)存儲(chǔ)器(RAM和ROM)★接口電路:

主機(jī)與外部設(shè)備、輸入輸出通道進(jìn)行信息交換的橋梁★過程輸入/輸出通道模擬量輸入通道模擬量輸出通道開關(guān)量輸入通道開關(guān)量輸出通道★外部設(shè)備★

操作臺(tái)輸入設(shè)備輸出設(shè)備外存儲(chǔ)器（CRT）顯示器或(LED)數(shù)碼顯示器鍵盤（功能鍵和數(shù)字鍵）軟件系統(tǒng)軟件應(yīng)用軟件操作系統(tǒng)語言加工系統(tǒng)診斷系統(tǒng)控制程序數(shù)據(jù)采集及處理程序巡回檢測程序數(shù)據(jù)管理程序編輯程序編譯程序連接、裝配程序調(diào)試程序子程序庫軟件部分：數(shù)據(jù)可靠性檢查程序A／D轉(zhuǎn)換及采樣程序數(shù)字濾波程序線性化處理程序

數(shù)據(jù)采集程序越限報(bào)警程序事故預(yù)告程序畫面顯示程序3.工業(yè)控制機(jī)的特點(diǎn)?

可靠性高和可維修性好?

環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)?

控制實(shí)時(shí)性好?

完善的輸入輸出通道?

豐富的軟件?

適當(dāng)?shù)挠?jì)算精度和運(yùn)算速度§1·1·2計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的典型形式

1．操作指導(dǎo)控制系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，控制靈活和安全。缺點(diǎn)：要由人工操作，速度受到限制，不能控制多個(gè)對象。

2．直接數(shù)字控制系統(tǒng)（DirectDigitalControl—DDC）★要求：實(shí)時(shí)性好、可靠性高和適應(yīng)性強(qiáng)★一臺(tái)計(jì)算機(jī)通常要控制幾個(gè)或幾十個(gè)回路輸入通道(AI.DI）輸出通道(AO.DO)打印機(jī)報(bào)警操作臺(tái)CRT計(jì)算機(jī)生產(chǎn)過程

3．監(jiān)督控制系統(tǒng)（SupervisoryComputerControl—SCC）DDC計(jì)算機(jī)生產(chǎn)過程SSC計(jì)算機(jī)記錄顯示打印調(diào)節(jié)測量設(shè)定值(b)工藝數(shù)據(jù)模擬調(diào)節(jié)器生產(chǎn)過程SSC計(jì)算機(jī)記錄顯示打印調(diào)節(jié)測量設(shè)定值(a)工藝數(shù)據(jù)4．集散型控制系統(tǒng)（DistributedControlSystem－DCS）5．現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（FieldbusControlSystem—FCS）操作站模擬量輸出功能塊控制功能塊H1現(xiàn)場總線差壓變送器模擬量輸入功能塊PIDI10

…...AOI10AI110H1H1網(wǎng)橋H2現(xiàn)場總線…….現(xiàn)場節(jié)點(diǎn)服務(wù)器LAN（局域網(wǎng)）

§1.2計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展概況及趨勢

1946年世界上第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)ENICA問世§1·2·1計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展概況

1．計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展過程

?開創(chuàng)時(shí)期（1955～1962年）

?

直接數(shù)字控制時(shí)期（1962～1967年）

?小型計(jì)算機(jī)時(shí)期（1967～1972年）

?

微型計(jì)算機(jī)時(shí)期（1972年～至今）

軟件的發(fā)展：

50年代至70年代軟件發(fā)展緩慢

70年代末至今已采用各種高級語言進(jìn)行實(shí)時(shí)控制2．計(jì)算機(jī)控制理論的發(fā)展過程

?采樣定理

?

差分方程

?Z變換法?

狀態(tài)空間理論?

最優(yōu)控制與隨機(jī)控制?

代數(shù)系統(tǒng)理論?

系統(tǒng)辨識與自適應(yīng)控制§1.2.2計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢

1．推廣應(yīng)用成熟的先進(jìn)技術(shù)

?

普及應(yīng)用可編程序控制器（PLC）

?

廣泛使用智能調(diào)節(jié)器

?采用新型的DCS和FCS

2．大力研