第01章 微型計算機系統(tǒng)概述(1.1-1.5)

微型計算機原理及接口技術

1.1

計算機的發(fā)展歷史第1章計算機基礎知識

1.2

計算機的基本結構和工作原理1.3

微型計算機的基本概念1.5計算機中數(shù)據(jù)的表示和編碼1.4

微型計算機系統(tǒng)的組成1.1計算機的發(fā)展歷史1．第一臺電子計算機

1946年2月，美國賓夕法尼亞大學誕生了世界上第一臺數(shù)字式電子計算機：“埃尼阿克”（ENIAC，即ElectronicNumericalIntegratorandCalculator，電子數(shù)字積分計算機）。重量30噸，占地170平方米，每小時耗電150千瓦，價值約40萬美元。采用18000只電子管，70000個電阻，10000支電容，研制時間近三年，運算速度為每秒5000次加減法運算。

ENIAC的不足：運算速度慢、存儲容量小、全部指令沒有存放在存儲器中、機器操作復雜、穩(wěn)定性差。2．馮·諾依曼結構計算機

1946年6月，美籍匈牙利科學家馮·諾依曼（JohnVonNeumann）提出了“存儲程序”的計算機設計方案。其特點是：采用二進制數(shù)形式表示數(shù)據(jù)和計算機指令。指令和數(shù)據(jù)存儲在計算機內(nèi)部存儲器中，能自動依次執(zhí)行指令。由控制器、運算器、存儲器、輸入設備、輸出設備5大部分組成計算機硬件。工作原理的核心是“存儲程序”和“程序控制”。按照這一原理設計的計算機稱為馮·諾依曼型計算機。馮·諾依曼提出的體系結構奠定了現(xiàn)代計算機結構理論的基礎，被譽為計算機發(fā)展史上的里程碑。

中國推出的超級計算機“星云”(Nebulae)高居亞軍寶座。,計算速度為每秒鐘1.27千萬億次(PFlops)浮點運算天河-1A即每秒可進行2.5千萬億次運算3．按邏輯部件化分的計算機發(fā)展階段按電子部件的演變經(jīng)歷了四代：（1）第一代（1946年~1958年）：電子管計算機特點：體積大、耗電多、運算速度慢，存儲容量小。（2）第二代（1959年~1964年）：晶體管計算機

特點：體積減小，重量輕、省電、壽命長、可靠性提高，運算速度可達每秒百萬次。（3）第三代（1965年~1970年）：中小規(guī)模集成電路計算機特點：存儲容量1~4兆字節(jié)。運算速度每秒幾百萬至千萬次，可靠性有較大提高，體積進一步縮小，成本進一步降低，出現(xiàn)了向大型化和小型化發(fā)展的趨勢。

（4）第四代（1971年-）：大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路計算機大規(guī)模集成電路使計算機發(fā)生了巨大的變化，半導體存儲器的集成度越來越高。Intel公司推出了微處理器，誕生了微型計算機，使計算機的存儲容量、運算速度、可靠性、性能價格比等方面都比上一代計算機有較大突破。4．計算機分類（1）計算機按體積、性能和價格分類巨型機、大型機、中型機、小型機和微型計算機（2）按照CPU的字長來分類有4位、8位、16位、32位、64位微型計算機等。（3）按照微型計算機的分布形態(tài)來分類可分成位片式、單片式、多片式。（4）按照微處理器的制造工藝來分類可分成MOS型、雙極型。（5）按照微型計算機的利用形態(tài)來分類有單片機、單板機、多板機。5.微型計算機的特點

通常，微型計算機具備以下特點：體積小、重量輕、耗電省可靠性高價格低結構靈活、適應性強應用面廣研制周期短、見效快維護方便6.微型計算機的應用

（1）辦公自動化：（2）生產(chǎn)自動化：（3）數(shù)據(jù)庫應用：（4）網(wǎng)絡應用：（5）人工智能：（6）計算機仿真：（7）遠程教育：專家系統(tǒng)和機器人。

1.2運算基礎1.2.1進位計數(shù)制1.常用進位計數(shù)制2.書寫規(guī)則3.數(shù)制之間的轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)化成十進制--------按“權”展開十進制轉(zhuǎn)化二進制-------除（乘）2取余（整）法二-十進制轉(zhuǎn)化------1.2運算基礎1.2.2二進制編碼1.BCD碼2.字母與字符的編碼----ASCII3.漢字的編碼---國標碼/區(qū)位碼/GB18030-20001.2運算基礎1.2.3帶符號數(shù)表示原碼、反碼、補碼1.2.4數(shù)的定點和浮點表示（1）辦公自動化：簡稱為OA（OfficeAutomation）。它是計算機、通信與自動化技術相結合的產(chǎn)物，也是當前最為廣泛的一類應用。（2）生產(chǎn)自動化：包括計算機輔助設計、計算機輔助制造和計算機集成制造系統(tǒng)等，它們是計算機在現(xiàn)代生產(chǎn)領域特別是制造業(yè)中的典型應用，不僅提高了自動化水平，而且使傳統(tǒng)的生產(chǎn)技術發(fā)生了革命性的變化。

（3）數(shù)據(jù)庫應用：數(shù)據(jù)庫是在計算機存儲設備中按照某種關聯(lián)方式存放的一批數(shù)據(jù)。借助數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)DBMS，可對其中的數(shù)據(jù)實施控制、管理和使用。（4）網(wǎng)絡應用：計算機網(wǎng)絡就是利用通信設備和線路等與不同的計算機系統(tǒng)互連起來，并在網(wǎng)絡軟件支持下實現(xiàn)資源共享和傳遞信息。通常有局域網(wǎng)（LAN）、廣域網(wǎng)（WAN）、城市網(wǎng)（CAN）和因特網(wǎng)（Internet）。（5）人工智能：人工智能研究方向中最具有代表性的兩個領域是專家系統(tǒng)和機器人。（6）計算機仿真：計算機仿真是使用仿真軟件在計算機上進行必要的模擬試驗，從而大大減少投資、避免風險。（7）遠程教育：遠程教育是建立在互聯(lián)網(wǎng)上的一種教學環(huán)境。它以現(xiàn)代化的信息技術為手段，以適合遠程傳輸和交互式學習的教學資源為教材構成開放式教育網(wǎng)絡。1.3計算機的基本結構和工作原理

1.3.1計算機的基本結構各部分的主要功能：（1）輸入設備：用于輸入原始信息和處理信息的程序。如鍵盤、鼠標器和掃描儀等。（2）輸出設備：用來輸出計算機的處理結果及程序清單。如顯示器和打印機。（3）存儲器：用來存放程序和數(shù)據(jù)。在控制器的控制下，可與輸入設備、輸出設備、運算器、控制器交換信息，是計算機中各種信息存儲和交流的中心。（4）運算器：用來對信息及數(shù)據(jù)進行處理和計算。也稱為算術邏輯部件ALU（ArithmeticandLogicUnit）。（5）控制器：是整個計算機的指揮中心，用來指揮計算機各部件的操作，使其協(xié)調(diào)一致地工作。計算機中的兩類信息：一類是采用雙線表示的數(shù)據(jù)信息流，它包括原始數(shù)據(jù)、中間結果、計算結果和程序中的指令；另一類是采用單線表示的控制信息流，它是控制器發(fā)出的各種操作命令。各部分的主要功能：（1）輸入設備：用于輸入原始信息和處理信息的程序。如鍵盤、鼠標器和掃描儀等。（2）輸出設備：用來輸出計算機的處理結果及程序清單。如顯示器和打印機。（3）存儲器：用來存放程序和數(shù)據(jù)。在控制器的控制下，可與輸入設備、輸出設備、運算器、控制器交換信息，是計算機中各種信息存儲和交流的中心。（4）運算器：用來對信息及數(shù)據(jù)進行處理和計算。也稱為算術邏輯部件ALU（ArithmeticandLogicUnit）。（5）控制器：是整個計算機的指揮中心，用來指揮計算機各部件的操作，使其協(xié)調(diào)一致地工作。計算機中的兩類信息：一類是采用雙線表示的數(shù)據(jù)信息流，它包括原始數(shù)據(jù)、中間結果、計算結果和程序中的指令；另一類是采用單線表示的控制信息流，它是控制器發(fā)出的各種操作命令。1.3.2計算機的工作原理

1．存儲程序原理

把事先編制好的由計算機指令組成的程序存放到存儲器內(nèi)，計算機在運算時依次取出指令，根據(jù)指令的功能進行相應的運算，這就是存儲程序原理。2．程序的自動執(zhí)行

程序在執(zhí)行前先裝入內(nèi)存儲器，CPU負責從內(nèi)存中逐條取出指令，分析識別指令，最后執(zhí)行指令，從而完成一條指令的執(zhí)行周期。程序的執(zhí)行流程：取指令—分析指令—執(zhí)行指令。

1.4微型計算機的基本概念

1.3.1微處理器、微型計算機和微型計算機系統(tǒng)的概念微處理器（Microprocessor）一個大規(guī)模集成電路芯片內(nèi)含控制器、運算器和寄存器等微機中的核心芯片微型計算機（Microcomputer）

以大規(guī)模、超大規(guī)模構成的微處理器作為核心，配以存儲器、輸入/輸出接口電路及系統(tǒng)總路線所制造出的計算機。通常指微型計算機的硬件系統(tǒng)還有一般的說法：微機、電腦、微型機微型計算機系統(tǒng)（Microcomputersystem）指由硬件和軟件共同組成的完整的計算機系統(tǒng)區(qū)別3個概念運算器

控制器寄存器組

內(nèi)存儲器總線輸入輸出接口電路外部設備軟件微處理器微型計算機微型計算機系統(tǒng)1.4.2微型計算機的性能指標介紹

位：這是計算機中所表示的最基本、最小的數(shù)據(jù)單元。字長：是計算機在交換、加工和存放信息時的最基本的長度。字節(jié)（Byte）：是計算機中通用的基本單元，由8個二進制位組成。字：是計算機內(nèi)部進行數(shù)據(jù)處理的基本單位。主頻：也稱時鐘頻率，是指計算機中時鐘脈沖發(fā)生器所產(chǎn)生的頻率。存儲容量（訪存空間）：是該微處理器構成的系統(tǒng)所能訪問的存儲單元數(shù)。存儲容量的表達比特b（二進制1位）字節(jié)B（二進制8位）1KB＝210B＝1024B1MB＝220B、1GB＝230B指令數(shù)：構成微型計算機的操作命令數(shù)。基本指令執(zhí)行時間：計算機執(zhí)行程序所花的時間。可靠性：指計算機在規(guī)定時間和條件下正常工作不發(fā)生故障的概率。兼容性：指計算機硬件設備和軟件程序可用于其他多種系統(tǒng)的性能。性能價格比：是衡量計算機產(chǎn)品優(yōu)劣的綜合性指標。

1.5微型計算機系統(tǒng)的組成

1.4.1微型計算機系統(tǒng)的一般結構

微型計算機系統(tǒng)由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分組成：

硬件微計算機外圍設備微處理器內(nèi)存儲器I/O接口電路系統(tǒng)總線外部設備過程I/O通道軟件系統(tǒng)軟件程序設計語言應用軟件：軟件包，數(shù)據(jù)庫機器語言匯編語言高級語言監(jiān)控程序操作系統(tǒng)編輯程序解釋程序編譯程序診斷程序硬件系統(tǒng)是由電子部件和機電裝置所組成的計算機物理實體。硬件的基本功能是接受計算機程序，并在程序的控制下完成數(shù)據(jù)輸入、數(shù)據(jù)處理和輸出結果等任務。軟件系統(tǒng)是指為計算機運行工作服務的全部技術資料和各種程序。軟件系統(tǒng)基本功能保證計算機硬件的功能得以充分發(fā)揮，并為用戶提供一個寬松的工作環(huán)境。計算機的硬件和軟件二者缺一不可，否則不能正常工作。微處理器CPU存儲器RAM接口電路時鐘外存I/O設備接口電路存儲器ROM數(shù)據(jù)總線（雙向）地址總線（單向）控制總線1.5.2微型計算機系統(tǒng)的硬件結構

微處理器CPU存儲器RAM接口電路時鐘外存I/O設備接口電路存儲器ROM數(shù)據(jù)總線（雙向）地址總線（單向）控制總線各組成模塊及其功能：1．中央處理單元2．主存儲器3．系統(tǒng)總線4．輸入輸出接口電路5．外存儲器6．輸入/輸入設備7．主機板7．主機板

主機板也稱為系統(tǒng)主板或簡稱主板。主機板上有CPU芯片、內(nèi)存槽、擴展槽、各種跳線和一些輔助電路。

1.5.3微型計算機的軟件系統(tǒng)

計算機軟件是指支持計算機運行的各種程序，以及開發(fā)、使用和維護這些程序的各種技術資料的總稱。系統(tǒng)軟件的主要功能是簡化計算機操作，充分發(fā)揮硬件功能，支持應用軟件的運行并提供服務。應用軟件處于軟件系統(tǒng)的最外層，直接面向用戶，為用戶服務。應用軟件是為了解決各類應用問題而編寫的程序，包括用戶編寫的特定程序，以及商品化的應用軟件和套裝軟件。程序設計語言，是人機交流信息的一種特定語言。在編寫程序時用指定的符號來表達語義。

世界上第一臺計算機ENIACIntel4004和采用4004的計算器Apple微型計算機Apple-IApple-IIIBMPC系列機8088CPUIBMPC機IBMPC/AT機IBMPC/XT機英特爾微處理器芯片80386PentiumPentium4微處理器CPU存儲器RAM接口電路時鐘外存I/O設備接口電路存儲器ROM數(shù)據(jù)總線（雙向）地址總線（單向）控制總線1．中央處理單元

中央處理單元CPU（ControlProcessingUnit）是微型計算機的核心部件，是包含有運算器、控制器、寄存器組以及總線接口等部件的一塊大規(guī)模集成電路芯片，俗稱微處理器。微處理器CPU存儲器RAM接口電路時鐘外存I/O設備接口電路存儲器ROM數(shù)據(jù)總線（雙向）地址總線（單向）控制總線2．主存儲器

主存儲器是微型計算機中存儲程序、原始數(shù)據(jù)、中間結果和最終結果等各種信息的部件。按其功能和性能，可以分為：隨機存儲器RAM（RandomAccessMemory）只讀存儲器ROM（ReadOnlyMemory）

微處理器CPU存儲器RAM接口電路時鐘外存I/O設備接口電路存儲器ROM數(shù)據(jù)總線（雙向）地址總線（單向）控制總線3．系統(tǒng)總線

系統(tǒng)總線是CPU與其他部件之間傳送數(shù)據(jù)、地址和控制信息的公共通道。根據(jù)傳送內(nèi)容可分成以下3種：數(shù)據(jù)總線DB（DataBus）：用于CPU與主存儲器、CPU與I/O接口之間傳送數(shù)據(jù)。地址總線AB（AddressBus）：用于CPU訪問主存儲器和外部設備時，傳送相關的地址?？刂瓶偩€CB（ControlBus）：用于傳送CPU對主存儲器和外部設備的控制信號。4．輸入輸出接口電路

輸入/輸出接口電路也稱為I/O（Input/Output）電路，即通常所說的適配器、適配卡或接口卡。它是微型計算機外部設備交換信息的橋梁。

I/O接口：連接外設備和系統(tǒng)總線，完成信號轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)緩沖、與CPU進行信號聯(lián)絡等工作。作用相當于一個轉(zhuǎn)換器。顯示器卡：完成顯示器與總線的連接。聲卡：完成聲音的輸入/輸出。網(wǎng)卡：完成網(wǎng)絡數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換。鍵盤接口、打印機接口等。232接口：串行數(shù)據(jù)接口。USB接口：通用串行接口。微處理器CPU存儲器RAM接口電路時鐘外存I/O設備接口電路存儲器ROM數(shù)據(jù)總線（雙向）地址總線（單向）控制總線5．外存儲器

分為軟磁盤、硬磁盤、光盤存儲器。磁盤存儲器由磁盤、磁盤驅(qū)動器和驅(qū)動器接口電路組成，統(tǒng)稱為磁盤機。光盤存儲器是由光盤、光盤驅(qū)動器和接口電路組成。微處理器CPU存儲器RAM接口電路時鐘外存I/O設備接口電路存儲器ROM數(shù)據(jù)總線（雙向）地址總線（單向）控制總線6．輸入/輸入設備

計算機最常用的輸入設備是鍵盤、鼠標、掃描儀、數(shù)碼相機。計算機最常用的輸出設備是顯示器和打印機。1.1計算機的發(fā)展歷史1．第一臺電子計算機

1946年2月，美國賓夕法尼亞大學誕生了世界上第一臺數(shù)字式電子計算機：“埃尼阿克”（ENIAC，即ElectronicNumericalIntegratorandCalculator，電子數(shù)字積分計算機）。重量30噸，占地170平方米，每小時耗電150千瓦，價值約40萬美元。采用18000只電子管，70000個電阻，10000支電容，研制時間近三年，運算速度為每秒5000次加減法運算。

ENIAC的不足：運算速度慢、存儲容量小、全部指令沒有存放在存儲器中、機器操作復雜、穩(wěn)定性差。采購部服務器生產(chǎn)部企劃部其它部門數(shù)據(jù)庫服務器防火墻internet財務部水泥廠生料微機配料子系統(tǒng)圖中可見生料制備子系統(tǒng)中有4個子系統(tǒng)(未包括料位檢測系統(tǒng))。破碎及預均化，生料庫底配料系統(tǒng)，生料磨機，化驗室。

1．破碎及原料預均化①采用I-7000系列數(shù)據(jù)智能模塊，該模塊的特點：高可靠工業(yè)級標準產(chǎn)品，威達工控提供；可根據(jù)現(xiàn)場設備控制要求靈活選用；帶485通訊接口，255個模塊可聯(lián)接在一根通訊電纜上，適合中小企業(yè)設備布置較為分散的場合；價格低，使全廠過程控制的造價大幅度下降。②I一7000智能模塊采集了當前破碎及相關設備狀態(tài)和相關參數(shù)，中控室可根據(jù)采集的狀態(tài)和數(shù)據(jù)決策啟、停設備，并可根據(jù)破碎，預均化系繞的工藝過程編制相應的邏輯決策，使實現(xiàn)設備互鎖、聯(lián)鎖、延時、啟?？刂?，并監(jiān)控各臺設備電流等參數(shù)實現(xiàn)報警及優(yōu)化控制。③原料均化庫(大直徑落地圓庫)，庫頂控制旋轉(zhuǎn)布料皮帶機，庫下有幾十個出料點，中控計算機按預設計的出料數(shù)學模型指揮相應的智能模塊，控制各臺出料皮帶機最優(yōu)搭配出料，達到提高原料均化系數(shù)的目的。

2．生料庫底配料控制系統(tǒng)懸掛式皮帶失重秤或高精度改進型仿申克調(diào)速秤(大流量時)，配置TC-1高可靠工業(yè)測控系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要特點如下：①由TC-1系統(tǒng)提供的IFP前端智能處理器，采用了美國最新推出的模數(shù)混合采集集成塊，該技術無需外接分件，并自帶溫度傳感器，不僅提高了抗干擾能力，且排除了環(huán)境溫度變化對計量的影響。②由TC-1系統(tǒng)提供的OFP輸出智能處理器，把傳統(tǒng)的多路模擬可控硅觸及器，改進為多路數(shù)字隔離相位觸發(fā)方式，簡化了硬件觸發(fā)電路，提高了可靠性。③TC—l高可靠工業(yè)測控系統(tǒng)采用了模塊化結構，使該系統(tǒng)實現(xiàn)了零維修，消除了用戶的后顧之憂。④TC-1系統(tǒng)軟件功能強，它可以在同一個配料系統(tǒng)中，混用16種不同類型的秤體，用戶只需鍵入該臺秤體類型，便可執(zhí)行相應秤體的控制軟件，實現(xiàn)不同類型的秤體同時、同步工作。⑤TC一1系統(tǒng)通過485通訊接口及相應通訊軟件模塊，直接與中控室聯(lián)接，中央機(工業(yè)PC)根據(jù)化驗室傳送過來的信息，發(fā)送到TC一1配料系統(tǒng)，實現(xiàn)3個率值成分閉環(huán)控制，懸掛式皮帶失重秤出磨合格率可達到80％以上。

3．生料磨系統(tǒng)生料磨系統(tǒng)的自動控制也采用1-7000智能數(shù)據(jù)模塊，該系統(tǒng)包括對磨機電機電流、油壓、溫度、負荷、風壓、風量等參數(shù)的測定及設備啟、停邏輯控制。在中控室對磨機各種參數(shù)的監(jiān)控使磨機能在最佳狀態(tài)下運行。磨機電耳檢測信號由1-7000系列模塊送入中控室，中控室根據(jù)磨機負荷信息及時改變配料系統(tǒng)臺時產(chǎn)量(即改變?nèi)肽チ髁?，消除飽磨和空磨現(xiàn)象，確保磨機穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)。

4．化驗室

中小水泥企業(yè)大多使用鈣鐵分析儀，這種設備價格便宜，但只能分析CaO、Fe2O3，不能滿足快速分析其他化學成分，無法構成有效的3個率值成分控制。因此，建議采用多元素成分分析儀，小型x光管為激發(fā)源的X熒光分析儀，適合立窯水泥廠。氧氮熱量測定儀可及時地測定生料粉的發(fā)熱量，調(diào)整煤的配比。通過工業(yè)PC對有關儀器檢測參數(shù)進行分析，優(yōu)化計算后把結果送中控室完成成分閉環(huán)控制。開放式DCS系統(tǒng)采用485通訊方式，只需一條通訊電纜，即可聯(lián)接各個子系統(tǒng)，這種方式通訊速率高、分辨率高、光電隔離系統(tǒng)可靠性高，軟件開發(fā)比較容易。更重要的是可大大簡化系統(tǒng)聯(lián)接，提高了可靠性，降低了成本。采用廠級集散控制系統(tǒng)后，可減少很多工作崗位，生產(chǎn)工人數(shù)量可大幅度下降。主機設備在計算機監(jiān)控及管理下能自動根據(jù)參數(shù)變化進行優(yōu)化計算和調(diào)節(jié)控制，使整個系統(tǒng)工作在最優(yōu)狀態(tài)。

SIWAREX稱重在山西新大鋼40噸轉(zhuǎn)爐煉鋼自動化系統(tǒng)的應用一、系統(tǒng)概述

轉(zhuǎn)爐自控系統(tǒng)為西門子可編程序控制器（PLC）和上位工業(yè)計算機構成的兩級微機控制系統(tǒng)。同時在需要調(diào)速的轉(zhuǎn)爐傾動和氧槍系統(tǒng)驅(qū)動部分采用交流變頻器以取代直流調(diào)速系統(tǒng)?？刂品绞缴喜捎冒踩煽康娜乜刂?，即操作臺、上位機、機旁操作箱，任一方出現(xiàn)故障時，不影響系統(tǒng)正常工作。PLC與計算機采用通訊模式，上位工業(yè)控制機裝WINCC人機接口軟件。通過各種參數(shù)曲線的描述及設備運行狀態(tài)的顯示和可操作性能，使系統(tǒng)更具備先進自動化水準。同時在屏蔽隔離、濾波和糾錯技術的前提下，保證系統(tǒng)運行的最高可靠性能。

在轉(zhuǎn)爐傾動，氧槍精確定位及控制系統(tǒng)中采用我公司為轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)專門研制的專利產(chǎn)品DIS-V型轉(zhuǎn)爐傾動角度顯示儀和ZNLK智能主令控制器和YSX-Ⅲ型智能語音報警器。大大提高了轉(zhuǎn)爐自動化水準和可靠性。

此自控系統(tǒng)將完整地實現(xiàn)爐體傾動，氧槍升降與橫移，煙罩和擋火板的控制，散裝料、合金料裝配料控制，鋼包車及稀油站控制的煉鋼過程自動化。同時車間采用五路攝像監(jiān)視系統(tǒng)，實現(xiàn)對車間的重要崗位進行不間斷的監(jiān)視。

轉(zhuǎn)爐的儀表系統(tǒng)全部由傳感器進入PLC自控系統(tǒng)中，使在計算機上對車間的所有儀表參數(shù)一覽無疑。經(jīng)我們精心設計同時綜合了多年從事轉(zhuǎn)爐自動化控制的經(jīng)驗我們相信這個設計是一個簡潔、可靠、性能價格比高的轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)自動化控制系統(tǒng)。

系統(tǒng)結構框圖：二、控制系統(tǒng)軟、硬件組成

控制系統(tǒng)核心部分是西門子PLCS7-300系統(tǒng)，稱重采用集成的稱重模塊，上位機用研華工業(yè)控制機，傾動和氧槍采用交流變頻器，操作界面采用非常流行的WINCC人機接口軟件。

轉(zhuǎn)爐煉鋼控制系統(tǒng)硬件框圖：1、PLC系統(tǒng)

此煉鋼的主控制系統(tǒng)采用西門子S7系列的S7-300PLC。目前控制系統(tǒng)中稱量部分，我們采用了西門子稱重模塊，它集成在S7-300PLC系統(tǒng)中。電信號由現(xiàn)場3個傳感器（每個電子稱3個壓式荷重傳感器并聯(lián)，安裝在平面三角形的三個角）傳給稱重模塊，再經(jīng)稱重模塊計算后變?yōu)橹亓恐?，通過PLC總線直接傳送到CPU，然后在上位機上顯示出來。這種模式為目前工業(yè)稱重最先進的系統(tǒng)，以傳感器的毫伏信號直接進入PLC，免去了變送器和儀表等中間環(huán)節(jié)從而增強了系統(tǒng)抗干擾能力。校秤使用西門子提供的稱重組態(tài)軟件，通過計算機串行接口進行校秤，過程簡單、快捷，生產(chǎn)過程中如需校秤，可用控制系統(tǒng)程序由上位機下達指令，通過S7-300PLC直接進行。

此稱重系統(tǒng)是我公司在多個冶金自動化工程中應用的實例，均得到了十分滿意的效果。

2、上位機系統(tǒng)

上位機采用研華IP610工業(yè)控制機，這是一種工業(yè)上簡捷可靠的通訊方式。這種工業(yè)控制計算機是適應于工業(yè)控制場合的專用計算機，可以24小時連續(xù)工作，抗干擾、抗灰塵、散熱、運行速度等各方面優(yōu)于一般計算機。

由于此煉鋼工藝需要的畫面較多，因而我們采用兩臺工控機進行實時顯示，從而加快了數(shù)據(jù)傳輸速度，一臺顯示控制轉(zhuǎn)爐工作過程，一臺顯示儀表數(shù)據(jù)。兩臺計算機可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，同時達到了故障分散的目的，增加了系統(tǒng)運行的可靠性。

3、系統(tǒng)驅(qū)動部分

爐體傾動驅(qū)動及氧槍提升驅(qū)動，采用交流變頻器。交流變頻器取代直流調(diào)速設備在90年代末已廣泛采用。它在滿足生產(chǎn)工藝性能要求的前提下使系統(tǒng)造價大大降低，同時也帶來系統(tǒng)的簡捷，維護方便，容易掌握，操作方便等諸多的優(yōu)點。所以，采用交流變頻取代直流驅(qū)動是一個最優(yōu)的方案。

4、操作界面

上位機操作界面采用西門子專用人機接口軟件WINCC，因其功能強大、易于掌握、使用方便、可靠性好、操作簡單而受到歡迎。所有操作皆可由鼠標完成，可進行參數(shù)顯示、修改、設定，可以方便制作出動態(tài)工藝畫面，操作畫面，歷史曲線、實時曲線等功能完善的畫面。

對所有的工藝參數(shù)如：壓力、流量、溫度、重量等值在上位機上用實時曲線、歷史曲線、直方圖、參數(shù)表等方式顯示，并進行報警、統(tǒng)計、打印報表等處理。同時在上位機可隨時設定溫度、流量等報警值。

所有設備的啟動與停止均可在上位機上完成，同時也可根據(jù)實際情況，在操作臺上或在機旁操作箱上完成。但每次只能一方操作不能同時進行。

每臺設備的運行狀態(tài)，可在工藝流程圖中動態(tài)顯示，并可在狀態(tài)表中顯示其運行、停止、故障、手動、自動等狀態(tài)?？梢杂檬髽嗽谟嬎銠C上手動操作（根據(jù)工藝要求）每臺設備，使其運行、停止。

實時的動畫與實時曲線顯示生產(chǎn)過程，實時顯示鋼溫，水溫，水流量，液位等生產(chǎn)工藝參數(shù)。

5、智能語音報警器

智能語音報警器是我公司自主開發(fā)的一種高科技產(chǎn)品，除有燈光外還有語音輸出，不同報警有不同的語音內(nèi)容輸出，可隨時根據(jù)需要錄制、修改、報警內(nèi)容，聲音清晰、宏亮。

系統(tǒng)中的智能語音報警器，加強了系統(tǒng)報警能力，出現(xiàn)故障時，可用語音直接指出故障

四、主要完成的功能

主要完成散裝料、氧槍、轉(zhuǎn)爐傾動及儀表三大部分的自動控制及稱量自動補償。

1、散裝料部分：

①在上位機上可隨時根據(jù)煉鋼的要求設定各稱量斗的重量值，顯示其每次的稱量值、誤差值、班累積、總累積，自動計算下次設定值，并作歷史曲線，交班時可對班累積清零，隨時打印報表。

②稱量過程，由于程序中有提前量設定，且有自動誤差補償功能，系統(tǒng)將會根據(jù)每次需振料的重量與上次的誤差與提前量等各參數(shù)自動算出下次所需振料的重量，從而準確的停止振料機。實現(xiàn)對石灰、礦石、合金的自動精確稱量，每批料間都進行