计算机控制技术及工程应用第一章.ppt

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构成原理 2.了解计算机控制系统硬件组成与软件组成。 3. 初步认识微型计算机控制系统分类与装置种类 返回总目录 * 本章主要内容 引言 1.1 计算机控制系统组成 1.2 计算机控制系统分类 1.3 计算机控制装置种类 本章小结 思考题 * 引言 计算机控制技术--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。 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； 从自动化控制的领域来看，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。 * 链接动画 下图为一个制药车间的自动化生产流程。 * 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; 常规仪表控制系统，一般分成闭环控制(图1-1a所示)与开环控制(图1-1b所示)两种结构形式; 计算机控制系统—用控制计算机代替图1-1的控制器，如图1-2所示； * （1）闭环控制系统 被控对象 被控量 测量变送器 测量值 给定值 偏差输入 控制器 控制规律 控制信号 执行器 操纵变量 按偏差进行控制的闭环反馈控制系统 e u q y 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 + _ z f 干扰 图1-1(a) 闭环控制系统 * （2）开环控制系统 给定值 控制器 控制作用 执行器 被控对象 按给定值直接进行控制的开环控制系统 u q y 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 (b) 开环控制系统 * （3）计算机闭环控制系统原理组成 模拟信号 数字信号 A/D转换器 D/A转换器 控制计算机 把常规仪表控制系统中的控制器用控制计算机即计算机及A/D（模/数）转换接口与D/A（数/模）转换接口代替。 图1-2 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； * 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 1-3所示硬件组成框图 * 图1-3 计算机控制系统硬件组成框图 链接动画 * 1.1.3 软件组成 硬件仅为计算机控制系统的躯体。 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； * 1.2 控制系统分类 主要知识点 1.2.1 数据采集系统（DAS） 1.2.2 操作指导控制系统 (OGC) 1.2.3 直接数字控制系统（DDC） 1.2.4 监督计算机控制系统（SCC） 1.2.5 分散控制系统（DCS） 1.2.6 现场总线控制系统（FCS） 1.2.7 计算机集成制造系统（CIMS） * 1.2.1 数据采集系统（DAS） 数据采集系统(Data Acquisition System)－是所有计算机控制系统的基础。 链接动画 * 链接动画 操作指导控制系统(Operation Guide Control) --基于数据采集系统的一种开环结构 1.2.2 操作指导控制系统(OGC) * 计 算 机 生 产 过 程 显示 打印机 报警 操作台 ） I D ， D / A （ 入 输 程 过 ） O D ， A / D （ 出 输 程 过 图1-7 直接数字控制系统 链接动画 直接数字控制系统（Direct Digital Control）--是用一台计算机完成对多个被控参数的数据采集，且按一定的控制规律进行实时决策，并通过输出通道发出控制