第1章機械裝備計算機控制

機械裝備計算機控制技術(shù)武漢理工大學機電學院機械工程及自動化系教學目的與要求通過學習，學生應該掌握計算機控制技術(shù)的基本理論與概念，了解機械裝備及其制造業(yè)中計算機自動檢測和控制的特有環(huán)境，熟悉常用的機械系統(tǒng)的計算機控制的基本方式和結(jié)構(gòu)形式，能夠就機械裝備的工作條件、結(jié)構(gòu)特點和性能參數(shù)等方面問題進行分析與決策，并具有設(shè)計和實現(xiàn)機械系統(tǒng)和工業(yè)過程的計算機控制系統(tǒng)的基本能力。具體要求：●掌握機械裝備計算機檢測與控制體系知識；●聯(lián)系機械裝備及其制造業(yè)的特點，明確計算機對其軟硬件接口的基本要求；●積極參與案例分析與討論；●掌握計算機控制系統(tǒng)設(shè)計方法和應用技術(shù)。課程內(nèi)容簡介本課程根據(jù)機械裝備及其制造業(yè)的特點，介紹了計算機測控系統(tǒng)設(shè)計和應用技術(shù)的基本理論、過程和方法。課程主要講述了計算機控制系統(tǒng)的基本概念、組成、分類和機械裝備及其制造業(yè)中計算機應用現(xiàn)狀；計算機控制系統(tǒng)硬件基礎(chǔ)和通信技術(shù)；模擬量輸入輸出通道接口技術(shù)；數(shù)字量輸入輸出通道接口技術(shù)；計算機控制系統(tǒng)數(shù)學工具與數(shù)學分析；計算機控制的軟件設(shè)計與實現(xiàn)；PLC主控系統(tǒng)架構(gòu)模式；工業(yè)控制機系統(tǒng)架構(gòu)模式；嵌入控制系統(tǒng)架構(gòu)模式；常用機械裝備計算機測控系統(tǒng)的設(shè)計實例。

參考書目●翟天嵩主編，《計算機控制技術(shù)與系統(tǒng)仿真》，清華大學出版社，2012年

●劉國榮梁景凱主編，《計算機控制技術(shù)與應用》，機械工業(yè)出版社，2008年●趙俊生主編，《機電系統(tǒng)計算機控制及輔助設(shè)計》，電子工業(yè)出版社，2012年●輔小榮主編，《計算機控制技術(shù)》，國防工業(yè)出版社，2012年機械裝備計算機控制技術(shù)第1章機械工程與計算機技術(shù)

第2章計算機控制系統(tǒng)硬件基礎(chǔ)第3章接口與過程通道配置技術(shù)第4章計算機控制系統(tǒng)數(shù)學基礎(chǔ)第5章計算機常用控制技術(shù)

第6章面向機械運動的計算機控制技術(shù)

第7章計算機控制系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)第1章機械工程與計算機技術(shù)1.1機械工程中的計算機應用—計算機控制技術(shù)

1.1.1計算機在機械設(shè)計中的應用1.1.2計算機在機械制造中的應用1.1.3機械裝備計算機控制技術(shù)1.2計算機控制系統(tǒng)的基本概念

1.3計算機控制系統(tǒng)的組成

1.4計算機控制系統(tǒng)的分類1.5計算機控制技術(shù)的發(fā)展趨勢1.1機械工程中計算機應用—計算機控制技術(shù)1.計算機在機械設(shè)計中的應用2.計算機在機械制造中的應用3.機械裝備計算機控制技術(shù)1.1機械工程中計算機應用—計算機控制技術(shù)1.計算機在機械設(shè)計中的應用一、CAD技術(shù)的應用1.CAD的基本應用繪圖（幾何實體造型）標準件庫與調(diào)用標注—標準和規(guī)范的引用零件的設(shè)計計算——二次開發(fā) 將制圖工具——設(shè)計工具 將通用的設(shè)計工具平臺——專用的設(shè)計系統(tǒng)2.CAD與設(shè)計方法的集成應用基于模塊化設(shè)計方法的CAD基于DFX設(shè)計方法的CAD基于優(yōu)化設(shè)計方法的CAD基于可靠性設(shè)計方法的CAD支持自頂向下方式的CAD智能CAD網(wǎng)絡(luò)協(xié)同設(shè)計CAD常用軟件：UG、Pro/E、Solidworks、I-deas、Autocad、CAXA

1.1機械工程中計算機應用—計算機控制技術(shù)1.計算機在機械設(shè)計中的應用二、CAE技術(shù)的應用1.有限元分析使用有限元軟件對機械結(jié)構(gòu)進行性能分析：強度(應力)、剛度（應變和變形）、動態(tài)特性（固有頻率、振動模態(tài)）、熱態(tài)特性（溫度場、熱變形）。有限元建模：網(wǎng)格劃分、邊界條件的確定。常用軟件：ANSYS、SAP、ADINA、NASTRAN等2.優(yōu)化設(shè)計運用優(yōu)化設(shè)計算法，以機械的某項或多項性能指標最優(yōu)為目標，求解其設(shè)計參數(shù)。選定優(yōu)化目標，構(gòu)造目標函數(shù)。確定設(shè)計參數(shù)和約束條件軟件：ISIGHT、OPB—21.1機械工程中計算機應用—計算機控制技術(shù)2.計算機在機械制造中的應用一、CAM技術(shù)的應用利用計算機輔助編制CNC機床的零件加工程序。刀位軌跡計算（優(yōu)化）、編輯、驗證（仿真）、后置處理。

二、CAPP技術(shù)的應用利用計算機輔助制定零件的加工工藝過程。零件信息的描述、毛坯選擇、工藝過程擬定（工藝方案分析）、工藝參數(shù)計算、工藝文件的生成。創(chuàng)成式、派生式、半創(chuàng)成式、工具式。1.1機械工程中計算機應用—計算機控制技術(shù)3.機械裝備計算機控制技術(shù)一、計算機檢測技術(shù)利用計算機采集、分析處理、存儲機械設(shè)備的運行狀態(tài)數(shù)據(jù)。設(shè)備的在線監(jiān)控和診斷。溫度的控制；位移、速度和加速度的控制；力的控制；流量的控制；液面控制二、計算機控制利用計算機作為控制器對機械設(shè)備的運行過程和運行狀態(tài)進行自動控制。傳感器；控制器（運算單元）；執(zhí)行機構(gòu)程序控制 計算機直接控制順序控制 計算機監(jiān)督控制恒值控制 計算機分級控制最優(yōu)控制 計算機分布式控制自適應控制伺服控制魯棒控制1.1機械工程中計算機應用—計算機控制技術(shù)3.機械裝備計算機控制技術(shù)一、實例

1.軋鋼機計算機控制系統(tǒng)

控制軋鋼機軋制鋼板時的張力和鋼板厚度張力傳感器數(shù)字計算機張力控制厚度控制張力給定厚度給定軋輥開卷機卷取機厚度傳感器張緊輥液壓伺服系統(tǒng)改變張緊輥的位置張力改變軋輥的間距厚度由張力傳感器和厚度傳感器檢測實際張力和鋼板實際厚度，將數(shù)據(jù)反饋給計算機，與張力和厚度的給定值比較，經(jīng)計算機按一定的規(guī)律計算，輸出控制信號給液壓伺服系統(tǒng)，由液壓伺服系統(tǒng)執(zhí)行改變張緊輥的位置和軋輥的間距，從而調(diào)節(jié)張力和鋼板厚度到給定值。1.1機械工程中計算機應用—計算機控制技術(shù)3.機械裝備計算機控制技術(shù)一、實例

2.發(fā)電機計算機控制系統(tǒng)控制發(fā)電機的轉(zhuǎn)速和電壓改變勵磁電壓電壓改變閥門開度轉(zhuǎn)速由轉(zhuǎn)速傳感器和電壓計檢測發(fā)電機實際轉(zhuǎn)速和實際電壓，將數(shù)據(jù)反饋給計算機，與速度和電壓的給定值比較，經(jīng)計算機按一定的規(guī)律計算，輸出轉(zhuǎn)速控制信號給電液轉(zhuǎn)換器，由電液轉(zhuǎn)換器執(zhí)行改變閥門的開度，從而調(diào)節(jié)發(fā)電機轉(zhuǎn)速到給定值；輸出轉(zhuǎn)速控制信號給勵磁器，由勵磁器執(zhí)行改變勵磁電壓，從而調(diào)節(jié)電壓到給定值。

發(fā)電機渦輪機閥門數(shù)字計算機勵磁器電液轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)速傳感器電壓計速度給定電壓給定轉(zhuǎn)速控制電壓控制1.1機械工程中計算機應用—計算機控制技術(shù)3.機械裝備計算機控制技術(shù)一、實例

3.絲桿磨床螺距誤差補償計算機控制系統(tǒng)

給絲桿螺母一個附加轉(zhuǎn)動補償螺距誤差用圓光柵檢測主軸(被加工絲桿)的轉(zhuǎn)動角度，直線光柵檢測砂輪架縱向位移。兩信號經(jīng)分頻器處理后，由相位計鑒相，其數(shù)據(jù)送計算機，計算機按一定規(guī)律計算，輸出螺距誤差補償控制信號，由伺服電機執(zhí)行，控制螺母作補償螺距誤差的轉(zhuǎn)動。1.2計算機控制系統(tǒng)的基本概念1.計算機控制技術(shù)與自動控制理論

2.計算機控制系統(tǒng)的基本概念

1.2計算機控制系統(tǒng)的基本概念1.計算機控制技術(shù)與自動控制理論計算機控制系統(tǒng)是由計算機作為核心環(huán)節(jié)構(gòu)成的自動控制系統(tǒng)，因而，計算機控制技術(shù)與控制理論有著非常密切的關(guān)系。按構(gòu)成控制器的不同方式，自動控制系統(tǒng)分為模擬控制系統(tǒng)和數(shù)字控制系統(tǒng)兩種不同的類型。古典控制論的體系已經(jīng)非常成熟和完備，它可以從時域和頻域兩個方面，對自動控制系統(tǒng)的性能進行分析，特別是對于單輸入、單輸出的單變量線性系統(tǒng)的分析，是特別行之有效的?，F(xiàn)代控制理論體系以狀態(tài)空間法為代表可以處理多輸入、多輸出的多變量系統(tǒng)、非線性系統(tǒng)及參數(shù)隨時間變化的時變參數(shù)系統(tǒng)等形式。目前，大多數(shù)計算機都是數(shù)字電子計算機，因此決定了計算機控制系統(tǒng)是一種數(shù)字控制系統(tǒng)。它是采用采樣定理和離散數(shù)學為基礎(chǔ)的數(shù)字控制理論來進行計算機控制系統(tǒng)的設(shè)計和分析。

1.2計算機控制系統(tǒng)的基本概念2.計算機控制系統(tǒng)的基本概念計算機控制系統(tǒng)也稱為數(shù)字控制系統(tǒng)，這是強調(diào)控制系統(tǒng)中包含數(shù)字信號。

計算機控制理論就是控制理論基于計算機實現(xiàn)時所需要的理論，如：采樣周期的選擇量化效應的分析信號采樣與恢復模型及其性能指標的離散化數(shù)字控制器的實現(xiàn)1.2計算機控制系統(tǒng)的基本概念2.計算機控制系統(tǒng)的基本概念計算機在控制系統(tǒng)中的應用主要分為以下兩個方面：1）計算機在控制系統(tǒng)方面的離線應用。利用計算機對控制系統(tǒng)進行分析、設(shè)計、仿真以及建模等，這方面的計算機軟（硬）件系統(tǒng)稱為計算機輔助設(shè)計控制系統(tǒng)或控制系統(tǒng)CAD。2）計算機在控制系統(tǒng)方面的在線應用。利用計算機代替常規(guī)的模擬控制器，而使它成為控制系統(tǒng)的一個組成部分?；谟嬎銠C實現(xiàn)的控制器稱為數(shù)字控制器。

1.2計算機控制系統(tǒng)的基本概念2.計算機控制系統(tǒng)的基本概念控制系統(tǒng)中的信號一般包括連續(xù)信號、離散信號和數(shù)字信號。

連續(xù)信號指時間上連續(xù)、幅值上也連續(xù)的信號，也可以稱為模擬信號

離散信號指時間上離散、幅值上連續(xù)的信號，也稱為離散模擬信號

數(shù)字信號指時間上離散、幅值上量化的信號。控制系統(tǒng)按照它所包含的信號形式通?？梢詣澐譃檫B續(xù)控制系統(tǒng)和數(shù)字控制系統(tǒng)1.2計算機控制系統(tǒng)的基本概念2.計算機控制系統(tǒng)的基本概念控制系統(tǒng)中的信號一般包括連續(xù)信號、離散信號和數(shù)字信號。

連續(xù)信號指時間上連續(xù)、幅值上也連續(xù)的信號，也可以稱為模擬信號

離散信號指時間上離散、幅值上連續(xù)的信號，也稱為離散模擬信號

數(shù)字信號指時間上離散、幅值上量化的信號。控制系統(tǒng)按照它所包含的信號形式通?？梢詣澐譃檫B續(xù)控制系統(tǒng)、離散控制系統(tǒng)、采樣控制系統(tǒng)和數(shù)字控制系統(tǒng)1.2計算機控制系統(tǒng)的基本概念2.計算機控制系統(tǒng)的基本概念計算機控制的對象狹義上來說指回路級的控制，即給定一個對象G（s）和控制指標，應用控制理論知識設(shè)計控制器D（z）。該控制理論包括經(jīng)典控制理論（如PID控制）、現(xiàn)代控制理論（如最優(yōu)控制）、智能控制理論（如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制）等。

如果把上圖的數(shù)字控制器用計算機來代替，就可以構(gòu)成計算機控制系統(tǒng)。在計算機控制系統(tǒng)中，只要運用各種指令，就能編出符合某種控制規(guī)律的程序。給定值控制器執(zhí)行器傳感器被控對象變送器被控參數(shù)D/A轉(zhuǎn)換A/D轉(zhuǎn)換計算機1.2計算機控制系統(tǒng)的基本概念2.計算機控制系統(tǒng)的基本概念計算機控制系統(tǒng)的控制過程包括以下四個方面：(1)實時數(shù)據(jù)采集：對被控制量的瞬時值進行檢測，并且將采樣結(jié)果輸入到計算機；(2)實時決策：對輸入的實時給定值與被控量的數(shù)值進行處理后，按照預先規(guī)定的控制規(guī)律進行運算，稱為(實時)決策；(3)實時控制：根據(jù)實時決策結(jié)果，適時地對執(zhí)行裝置發(fā)出控制信號；(4)信息管理：結(jié)合網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和控制策略，實現(xiàn)信息共享和管理（例如：數(shù)據(jù)庫技術(shù)）。1.2計算機控制系統(tǒng)的基本概念2.計算機控制系統(tǒng)的基本概念廣義上來說，計算機控制的對象不僅包括回路級的控制，也包括過程的控制、生產(chǎn)線的控制，甚至一個企業(yè)的管理控制?；芈返目刂茝娬{(diào)的是單一對象的控制，滿足其常規(guī)控制指標，如過渡過程時間和超調(diào)量等；過程自動化強調(diào)的是對基礎(chǔ)自動化各個控制回路的設(shè)定值優(yōu)化以及各個回路之間的協(xié)調(diào)，滿足的是過程指標，如產(chǎn)品的質(zhì)量、消耗的能量等；調(diào)度自動化強調(diào)的是生產(chǎn)線上各個過程的優(yōu)化調(diào)度，滿足的是調(diào)度指標，如生產(chǎn)節(jié)奏與時間等；管理決策自動化強調(diào)的是企業(yè)產(chǎn)供銷各個部門的協(xié)調(diào)與優(yōu)化管理，滿足的是企業(yè)的管理目標，如生產(chǎn)效率、利潤指標等。

1.3計算機控制系統(tǒng)的組成1.硬件計算機控制系統(tǒng)硬件由計算機、外部設(shè)備、操作臺、輸入通道、輸出通道、檢測裝置、執(zhí)行機構(gòu)、被控對象以及相應的軟件組成外部設(shè)備操作臺輸入通道檢測裝置輸出通道執(zhí)行機構(gòu)計算機被控對象1.3計算機控制系統(tǒng)的組成1.硬件打印機顯示終端磁盤驅(qū)動器軟件計算機實時時鐘操作臺接口接口接口接口D\AA\D多路開關(guān)反多路開關(guān)開關(guān)量輸入開關(guān)量輸出執(zhí)行機構(gòu)生產(chǎn)對象通用外部設(shè)備主機及操作臺外部通道接口檢測及變送控制對象傳感器變送器1.3計算機控制系統(tǒng)的組成1.硬件計算機系統(tǒng)硬件：各種工業(yè)控制計算機、可編程邏輯控制器(PLC)、微控制器等1)計算機主機：CPU+存儲器；2)接口：并行接口、串行接口和管理接口(包括中斷管理、直接存取DMA管理、計數(shù)/定時等)；3)輸入/輸出通道：計算機和生產(chǎn)過程之間信息傳遞和交換的連接通道，這就是輸入/輸出通道，又稱過程通道；一般包括模擬量輸入通道、模擬量輸出通道、開關(guān)量輸入通道和開關(guān)量輸出通道；過程通道不能直接由主機控制，必須由接口傳送相應的信息和命令；4)通用外圍設(shè)備：鍵盤、鼠標等常用輸入設(shè)備，顯示器、打印機、記錄儀等常用輸出設(shè)備，磁盤、光盤等存儲設(shè)備1.3計算機控制系統(tǒng)的組成1.硬件過程相關(guān)設(shè)備1)傳感器：工業(yè)對象的過程參數(shù)一般是非電物理量，必須經(jīng)過傳感器(又稱一次儀表)變換為等效的電信號。在微機控制系統(tǒng)中，為了收集和測量各種參數(shù)，廣泛采用了各種檢測元件和儀表，它們的主要功能是把被檢測的參數(shù)由非電量轉(zhuǎn)換為電量。這些信號轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一的微機標準電平后再送入微機。檢測元件精度的高低直接影響微機控制系統(tǒng)的精度。2)執(zhí)行器：為了控制生產(chǎn)過程，需要有執(zhí)行機構(gòu)。常用的執(zhí)行機構(gòu)有電動、液動和氣動等形式。動力電機和控制電機也是經(jīng)常用到的執(zhí)行機構(gòu)。1.3計算機控制系統(tǒng)的組成2.軟件軟件是指能完成各種功能的微機程序的總和，如操作系統(tǒng)、監(jiān)控程序、管理程序、控制程序、計算和自診斷程序等。1)系統(tǒng)軟件：DOS，Windows，WindowsNT，UNIX等操作系統(tǒng)和專業(yè)化的軟件工作平臺（如匯編、編譯等語言加工軟件和控制系統(tǒng)的編程軟件等）；2)應用軟件和數(shù)據(jù)庫：應用軟件是用戶根據(jù)要解決的實際問題而編寫的各種程序。在微機控制系統(tǒng)中，每個控制對象或控制任務(wù)都配有相應的控制程序，用這些控制程序來完成對各個控制對象的不同要求。在平衡系統(tǒng)硬件和軟件的性能和功能時，只有當確定系統(tǒng)硬件后，才能確定如何配制軟件。只有軟件和硬件相互有機配合，才能充分發(fā)揮微機的優(yōu)勢，研制出完善的微機控制系統(tǒng)。1.4計算機控制系統(tǒng)的分類

計算機控制系統(tǒng)種類繁多，命名方法也各有不同。根據(jù)應用特點、控制功能和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，計算機控制系統(tǒng)主要可分為六種類型：1.數(shù)據(jù)采集和監(jiān)視系統(tǒng)系統(tǒng)（安防系統(tǒng)）2.直接數(shù)字控制系統(tǒng)(DDC)（數(shù)控機床）(DirectDigitalControl)3.計算機監(jiān)督控制系統(tǒng)(SCC)（鍋爐）(SupervisoryComputerControl)4.集散型控制系統(tǒng)(DCS)(DistributedControlSystem)5.分級控制系統(tǒng)6.現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)(FCS)（PROFIBUS）(FieldbusControlSystem)……1.4計算機控制系統(tǒng)的分類

1.數(shù)據(jù)采集和監(jiān)視系統(tǒng)系統(tǒng)在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，計算機只承擔數(shù)據(jù)的采集和處理工作，而不直接參與控制。

如視頻監(jiān)控系統(tǒng)。1.4計算機控制系統(tǒng)的分類

1.數(shù)據(jù)采集和監(jiān)視系統(tǒng)系統(tǒng)在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，計算機只承擔數(shù)據(jù)的采集和處理工作，而不直接參與控制。

如機床數(shù)顯系統(tǒng)。顯示終端打印機計算機工業(yè)對象A/D轉(zhuǎn)換器采樣器測量元件調(diào)節(jié)器1.4計算機控制系統(tǒng)的分類

1.數(shù)據(jù)采集和監(jiān)視系統(tǒng)系統(tǒng)對大量的過程參數(shù)進行定時巡回檢測、數(shù)據(jù)記錄、數(shù)據(jù)計算、數(shù)據(jù)統(tǒng)計和處理、參數(shù)的越限報警及對大量數(shù)據(jù)進行積累和實時分析，按要求定時制表、打印或?qū)?shù)據(jù)處理的結(jié)果記錄在外存儲器中，作為資料保存和供分析使用，最終對指導生產(chǎn)過程發(fā)揮一定作用。如抄表系統(tǒng)等。1.4計算機控制系統(tǒng)的分類

2.直接數(shù)字控制系統(tǒng)(DDC)直接數(shù)字控制系統(tǒng)的性能特點：（1）DDC系統(tǒng)中的計算機直接承擔控制任務(wù)（2）在DDC中，在信號出入計算機時必須經(jīng)D/A、A/D轉(zhuǎn)換，如簡易數(shù)控系統(tǒng)。1.4計算機控制系統(tǒng)的分類

2.直接數(shù)字控制系統(tǒng)(DDC)直接數(shù)字控制系統(tǒng)的性能特點：（1）DDC系統(tǒng)中的計算機直接承擔控制任務(wù)（2）在DDC中，在信號出入計算機時必須經(jīng)D/A、A/D轉(zhuǎn)換，如熱處理溫度控制系統(tǒng)。外部設(shè)備操作臺A/D轉(zhuǎn)換檢測裝置保持器執(zhí)行機構(gòu)計算機被控對象D/A轉(zhuǎn)換1.4計算機控制系統(tǒng)的分類

2.直接數(shù)字控制系統(tǒng)(DDC)計算機參加閉環(huán)控制過程。用一臺微機對多個被控參數(shù)進行巡回檢測，將檢測結(jié)果與設(shè)定值進行比較，再根據(jù)規(guī)則進行控制運算，最后輸出到執(zhí)行機構(gòu)對生產(chǎn)過程進行控制，使被控參數(shù)穩(wěn)定在給定值上。計算機可完全取代模擬調(diào)節(jié)器，實現(xiàn)多回路的PID調(diào)節(jié)，且不需改變硬件，只通過改變軟件就可有效實現(xiàn)較復雜的控制算法。1.4計算機控制系統(tǒng)的分類

3.計算機監(jiān)督控制系統(tǒng)(SCC)SCC是一種兩級微型計算機控制系統(tǒng)，低級由DDC或模擬調(diào)節(jié)器完成生產(chǎn)過程的控制；高級則根據(jù)生產(chǎn)過程的工況和已定的數(shù)學模型，進行優(yōu)化分析計算，產(chǎn)生最優(yōu)化設(shè)定值，送給低級控制器執(zhí)行。SCC級微機承擔著高級控制與管理任務(wù)，要求數(shù)據(jù)處理功能強，存儲容量大等，一般采用較高檔微機。如高檔數(shù)控系統(tǒng)。1.4計算機控制系統(tǒng)的分類

3.計算機監(jiān)督控制系統(tǒng)(SCC)A/D轉(zhuǎn)換檢測裝置模擬控制器執(zhí)行機構(gòu)SCC計算機被控對象D/A轉(zhuǎn)換保持器A/D轉(zhuǎn)換檢測裝置DDC計算機執(zhí)行機構(gòu)SCC計算機被控對象D/A轉(zhuǎn)換保持器1.4計算機控制系統(tǒng)的分類

3.計算機監(jiān)督控制系統(tǒng)(SCC)1.4計算機控制系統(tǒng)的分類

3.計算機監(jiān)督控制系統(tǒng)(SCC)微機對各物理量進行巡回檢測并接收管理命令，按照一定的數(shù)學模型計算并輸出給定值到模擬調(diào)節(jié)器。此給定值在模擬調(diào)節(jié)器中與檢測值進行比較，其偏差值經(jīng)模擬調(diào)節(jié)器計算后輸出到執(zhí)行機構(gòu)，從而調(diào)節(jié)生產(chǎn)過程。由此系統(tǒng)可以根據(jù)生產(chǎn)情況的變化，不斷改變給定值，達到實現(xiàn)最優(yōu)控制的目的。該種系統(tǒng)特別適合老企業(yè)的技術(shù)改造工程，能夠充分利用原有的模擬調(diào)節(jié)器，又可實現(xiàn)最優(yōu)控制。直接數(shù)字控制器DDC用來把給定值與測量值(數(shù)字量)進行比較，其偏差由DDC進行數(shù)字計算，并實現(xiàn)對各個執(zhí)行機構(gòu)的調(diào)節(jié)控制作用。當DDC級計算機出現(xiàn)故障時，可由SCC計算機完成DDC的控制功能?？刂葡到y(tǒng)可靠性提高，使用更加靈活。1.4計算機控制系統(tǒng)的分類

4.集散型控制系統(tǒng)(DCS)集散控制系統(tǒng)分為多個層次，每層由多個計算機組成，分別行使不同的功能，主要由數(shù)據(jù)采集站、控制站、數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)、操作站、工程師站、監(jiān)控計算機、輸入輸出通道等部分組成特點：集中監(jiān)視、集中操作，分散控制、分散危險

1.4計算機控制系統(tǒng)的分類

4.集散型控制系統(tǒng)(DCS)由多臺計算機分別控制生產(chǎn)過程中多個控制回路，同時又可集中獲取數(shù)據(jù)和集中管理的自動控制系統(tǒng)。集散控制系統(tǒng)是控制(Control)、計算機(Computer)、數(shù)據(jù)通訊(Communication)和屏幕(CRT)顯示技術(shù)的綜合應用，如過程生產(chǎn)控制系統(tǒng)。中央處理機前端機生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)通信總線前端機生產(chǎn)過程……1.4計算機控制系統(tǒng)的分類

4.集散型控制系統(tǒng)(DCS)DCS采用分散控制和集中管理的控制理念與網(wǎng)絡(luò)化的控制結(jié)構(gòu)，將控制設(shè)備、服務(wù)器、基礎(chǔ)自動化單元等聯(lián)系在一起。按功能分散、危險分散、管理集中和應用靈活等原則進行設(shè)計，具有高可靠性能，便于維修與更新。它以數(shù)據(jù)通信技術(shù)、CRT顯示、人機接口技術(shù)和輸入/輸出和接口技術(shù)相結(jié)合，廣泛用于數(shù)據(jù)采集、過程控制和生產(chǎn)管理。1.4計算機控制系統(tǒng)的分類

5.分級控制系統(tǒng)分級計算機控制系統(tǒng)是一個四級系統(tǒng)。(1)裝置控制級(DDC級)對生產(chǎn)過程進行直接控制，如進行PID控制或前饋控制，實現(xiàn)生產(chǎn)過程的最優(yōu)控制。(2)車間監(jiān)督級(SCC級)它根據(jù)廠級計算機下達的命令和通過裝置控制級獲得的生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)，進行最優(yōu)化控制。完成各個裝置的協(xié)調(diào)控制和對DDC計算機級進行監(jiān)督的任務(wù)。(3)工廠集中控制級(MIS)它可根據(jù)上級下達的任務(wù)和本廠情況，制定生產(chǎn)計劃、安排本廠工作、進行人員調(diào)配及各車間的協(xié)調(diào)，并及時將SCC級和DDC級的情況向上級報告。(4)企業(yè)管理級(MIS)制定長期發(fā)展現(xiàn)劃、生產(chǎn)計劃、銷售計劃，發(fā)命令至各工廠，并接受各工廠、各部門發(fā)回來的信息，實現(xiàn)全企業(yè)的總調(diào)度。1.4計算機控制系統(tǒng)的分類

5.分級控制系統(tǒng)1.4計算機控制系統(tǒng)的分類

5.分級控制系統(tǒng)1.4計算機控制系統(tǒng)的分類

5.分級控制系統(tǒng)1.4計算機控制系統(tǒng)的分類

6.現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)(FCS)智能儀表：傳統(tǒng)儀表與DDC相結(jié)合，帶有通訊端口?，F(xiàn)場總線：連接工業(yè)現(xiàn)場儀表和控制裝置之間的全數(shù)字化、雙向、多站點的串行通信網(wǎng)絡(luò)。被稱為工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)標準。

1.5計算機控制技術(shù)的發(fā)展趨勢

隨著相關(guān)技術(shù)和理論的快速發(fā)展，計算機控制技術(shù)也在不斷地發(fā)展中，計算機控制技術(shù)主要發(fā)展體現(xiàn)在四個方面：1.網(wǎng)絡(luò)化

2.智能化

3.扁平化

4.綜合化

……1.5計算機控制技術(shù)的發(fā)展趨勢

計算機網(wǎng)絡(luò)在控制系統(tǒng)中的應用也越來越廣泛，規(guī)模越來越大，控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化時代漸漸到來。除了集散控制系統(tǒng)外，現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)也是計算機控制技術(shù)網(wǎng)絡(luò)化下誕生的一個新的系統(tǒng)?，F(xiàn)場總線是順應智能現(xiàn)場儀表而發(fā)展起來的一種開放型的數(shù)字通信技術(shù)，其發(fā)展的初衷是用數(shù)字通信代替一對一的I/O連接方式，把數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)延伸到工業(yè)過程現(xiàn)場。開放型的工廠底層控制網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造了新一代的網(wǎng)絡(luò)集成式全分布計算機控制系統(tǒng)，即現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)(簡稱FCS)。傳統(tǒng)的DCS系統(tǒng)也可由各種工作站通過局域網(wǎng)絡(luò)連接而成?，F(xiàn)場總線將把控制系統(tǒng)最基礎(chǔ)的現(xiàn)場設(shè)備變成網(wǎng)絡(luò)節(jié)點連接起來，實現(xiàn)自下而上的全數(shù)字化通信，可以認為是通信總線在現(xiàn)場設(shè)備中的延伸，把企業(yè)信息溝通的覆蓋范圍延伸到了工業(yè)現(xiàn)場?，F(xiàn)場總線作為今后控制系統(tǒng)的發(fā)展方向，以其所具有的開放性，網(wǎng)絡(luò)化等優(yōu)點，使它與Internet的結(jié)合成