《计算机控制概述》PPT课件.ppt

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1、第一章计算机控制概述本章要点1.了解计算机控制系统的结构2.了解计算机控制系统硬件组成与软件组成3.初步认识计算机控制系统分类与装置种类4.初步认识计算机控制系统的特点5.了解计算机控制系统的的主要研究内容6.了解计算机控制系统的发展本章主要内容引言1.1计算机控制系统的结构与组成1.2计算机控制系统的分类1.3计算机控制系统的特点本章小结思考题1.5计算机控制系统的发展1.4计算机控制系统的主要研究内容引言计算机控制技术及工程应用--是把计算机技术与自动化控制系统融为一体的一门综合性学问，是以计算机为核心部件的过程控制系统和运动控制系统

2、。从计算机应用的角度出发，自动化控制工程是其重要的一个应用领域；而从自动化控制工程来看，计算机技术又是一个主要的实现手段。本书立足于工业自动化的领域，讨论这种不同于普通计算机的计算机控制系统的结构组成、相关技术及其工程应用。下图为一个制药车间的自动化生产流程。链接动画1.1计算机控制系统的组成主要知识点:1.1.1控制系统概念1.1.2硬件组成1.1.3软件组成1.1.1控制系统概念计算机控制系统是由常规仪表控制系统演变而来的;常规仪表组成的自动控制系统根据不同的控制要求，一般分成开环控制(图1-1a所示)与闭环控制(图1-1b所示)两种

3、结构形式;计算机控制系统原理组成—用控制计算机代替图1-1的控制器，如图1-1c所示；（1）开环控制系统开环控制系统--不同于闭环系统，它不需要被控对象的测量反馈信号，控制器直接根据给定值驱动执行器去控制被控对象，所以这种信号的传递是单方向的。环控制系统不能自动消除被控量与给定值之间的偏差，其控制性能不如闭环系统。uqy控制器执行器被控对象给定值控制作用操纵变量被控量r(a)开环控制系统（2）闭环控制系统闭环控制系统--闭环控制系统中，测量变送器对被控对象进行检测，把被控量如温度、压力等物理量转换成电信号再反馈到控制器中，控制器将此测量值

4、与给定值进行比较形成偏差输入，并按照一定的控制规律产生相应的控制信号驱动执行器工作，执行器产生的操纵变量使被控对象的被控量跟踪趋近给定值，从而实现自动控制稳定生产的目的。这种信号传递形成了闭合回路，所以称此为按偏差进行控制的闭环反馈控制系统。euqy控制器执行器被控对象测量变送器偏差给定值控制作用操纵变量被控量测量值r+_zf干扰图1-1(b)闭环控制系统（3）计算机闭环控制系统原理组成计算机闭环控制系统的原理组成--是把图1-1中的控制器用控制计算机即微型计算机及A/D（模/数）转换接口与D/A（数/模）转换接口代替，由于计算机采用的是

5、数字信号传递，而一次仪表多采用模拟信号传递，因此需要有A/D转换器将模拟量转换为数字量作为其输入信号，以及D/A转换器将数字量转换为模拟量作为其输出信号。图1-1(c)计算机控制系统原理图（4）计算机控制系统的监控过程步骤a.实时数据采集--对来自测量变送器的被控量的瞬时值进行采集和输入；b.实时数据处理--对采集到的被控量进行分析、比较和处理，按一定的控制规律运算，进行控制决策；c.实时输出控制--根据控制决策，适时地对执行器发出控制信号，完成监控任务；“实时”性的概念所谓“实时”，是指信号的输入、运算处理和输出能在一定的时间内完成，即

6、要求控制计算机对输入信号要以足够快的速度进行测量与处理，并在一定的时间内反应或产生相应的控制作用。超过这个时间，就会失去控制时机。为了实现上述计算机控制的功能，需要控制计算机在硬件和软件两大部分的支持。1.1.2硬件组成计算机控制系统硬件一般包括：主机--CPU＋RAM＋ROM＋系统总线常规外部设备--输入/输出设备、外存储器等过程输入输出通道—AI、AO、DI、DO操作台—CRT、LED、LCD等通信设备—交换机、modem、集线器等图1-2所示硬件组成框图图1-2计算机控制系统硬件组成框图链接动画控制计算机硬件的特点（1）包含过程输入

7、输出设备（2）可靠性高和可维护性好，能适应工业控制现场恶劣的运行环境（3）具有高可靠性的实时通信网络1.1.3软件组成硬件仅为计算机控制系统的躯体。要使计算机正确地运行解决各种问题，必须为它编制软件。所谓软件是指完成各种功能的计算机程序的总和，它是计算机控制系统的神经中枢，整个系统的动作都是在软件程序指挥下协调工作的。软件通常分为系统软件和应用软件两大类；系统软件一般由计算机厂家提供，专门用来使用和管理计算机本身的程序；应用软件是用户针对生产过程要求而编制的各种应用程序。计算机控制系统的操作系统在计算机控制系统中，为了满足实时处理的要求，

8、通常采用实时多任务操作系统。目前控制计算机常用的操作系统主要有UNIX、WINDOWSNT、WINDOWS2000、WINDOWSXP、RMXDOS等具有抢先能力的多任务操作系统，在一些要求不