最新第3讲-计算机控制技术ppt课件.ppt

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1、第3讲-计算机控制技术3.1计算机控制系统概述3.1.1计算机控制系统的一般概念3.1.2计算机控制系统的组成3.1.3计算机控制系统的特点计算机控制系统概述随着自动控制技术和计算机技术的发展，计算机在工业控制方面获得了越来越广泛的应用。通过计算机控制，可以有效地提高产品的产量和质量，减少原材料和能源消耗，还可以实现数据统计、工况优化和控制与管理一体化，从而明显地提高企业的经济效益和自动化水平。计算机控制系统如果将连续控制系统的控制器用计算机来实现，就构成了计算机控制系统，其典型结构图如图3-2所示。由于计算机只能处理数字量，其输入和输出都是数字信号，因此要加入模/数（A/D）转

2、换器和数/模（D/A）转换器，实现模拟信号和数字信号之间的相互转换。图3-2计算机控制系统典型结构图计算机控制系统的控制过程可以归纳为以下三个步骤:（1）数据采集:对被控量进行采样测量，形成反馈信号。（2）计算控制量:根据反馈信号和给定信号，按一定的控制规律，计算出控制量。（3）输出控制信号:向执行机构发出控制信号，实现控制作用。上述三个步骤不断地重复进行，计算机控制系统便能按一定的品质指标完成控制任务，上述过程是“实时”进行的！计算机控制系统的控制过程计算机控制系统的设计必须满足实时性要求。什么是实时？实时是指信号的输入、计算和输出都要在一定的时间间隔（采样周期）内完成，计算机

3、对输入的信息必须以足够快的速度进行处理并在一定的时间内作出反映或者进行控制。一旦超出了这个时间间隔就失去了控制的时机，控制就失去了意义。计算机控制系统的工作方式在计算机控制系统中，如果生产过程设备直接与计算机连接，生产过程直接受计算机的控制，就叫做“联机”方式或“在线”方式;反之，若生产过程设备不直接与计算机相连接，而是通过中间记录介质，再由人进行相应的操作，则叫做“脱机”方式或“离线”方式。离线方式不能实时地对系统进行控制，一个在线控制系统不一定是实时控制系统，但实时控制系统必定是在线系统。3.1.2计算机控制系统的组成计算机控制系统由计算机系统和生产过程两大部分组成。计算机系

4、统包括硬件和软件。硬件:计算机本身及其输入/输出通道和外部设备，是计算机系统的物质基础;软件:管理计算机的程序及系统控制程序等，是计算机系统的灵魂。生产过程:包括被控对象、测量变送单元、执行机构、电气开关等装置。1.计算机控制系统的硬件组成硬件是看得见摸得着的各部分器件和部件的总称。计算机控制系统的硬件包括计算机系统硬件和生产过程各部分的装置。图1-3给出了计算机控制系统的硬件组成框图。图3-3计算机控制系统的硬件组成框图1.计算机系统硬件组成及功能计算机系统硬件”:包括主机、输入/输出通道和外部设备。①主机:是计算机控制系统的核心。主机通过接口向系统的各个部分发出各种命令，对被

5、控对象进行检测和控制。②输入/输出通道:是计算机和生产对象之间进行信息交换的桥梁和纽带。过程输入通道把生产对象的被控参数转换成计算机可以接收的数字信号。过程输出通道把计算机输出的控制命令和数据，转换成可以对生产对象进行控制的信号。过程输入/输出通道包括模拟量输入/输出通道和开关量输入/输出通道。③外部设备:是实现计算机和外界进行信息交换的设备，简称外设。包括人机联系设备（操作台）、输入输出设备（磁盘驱动器、键盘、打印机、显示终端等）和外存储器等。2.计算机控制系统的软件组成软件是指能够完成各种功能的计算机程序的总和。整个计算机系统的动作，都是在软件的指挥下协调进行的，因此可以说软

6、件是计算机系统的中枢神经。软件应分为:系统软件应用软件数据库（1）系统软件系统软件是由计算机生产厂家提供的专门用来使用和管理计算机的程序。对于用户来说，只是作为开发应用软件的工具，不需要自己设计。系统软件包括:①操作系统:包括管理程序、磁盘操作系统程序、监控程序等;②诊断系统:指的是调试程序及故障诊断程序;③开发系统:包括各种语言处理程序（编译程序）、服务程序（装配程序和编辑程序）、模拟程序（系统模拟、仿真、移植软件）、数据管理程序等。（2）应用软件应用软件是面向用户本身的程序，是指由用户根据需要解决的实际问题而编写的各种程序。计算机控制系统的应用软件有:①过程监视程序:包括巡回

7、检测程序、数据处理程序、上下限检查及报警程序、操作面板服务程序、数字滤波及标度变换程序、判断程序、过程分析程序等;②过程控制计算程序:包括控制算法程序、事故处理程序和信息管理程序，其中信息管理程序包括信息生成调度、文件处理及输出、打印、显示程序等;③公共服务程序:包括基本运算程序、函数运算程序、数码转换程序、格式编码程序等。（3）数据库数据库及数据库管理系统主要用于资料管理、存档和检索。相应的软件设计指如何建立数据库以及如何查询、显示、调用和修改数据等。3.1.3计算机控制系统的