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第一章计算机控制系统概述1
主要内容o计算机控制系统的发展历程o计算机控制系统的定义、组成与工作原理o计算控制系统的分类o典型计算机控制系统简介o计算机控制系统的发展趋势2
计算机控制系统的发展历程o1962年英国帝国化工公司制造出一套可以直接取代常规仪表对生产过程直接进行控制的计算机控制系统,开创了直接数据控制的新时期o1975年美国Honeywell公司研制成功世界上第一套集散型控制系统TDC-2000并投入使用,开创了计算机应用于实际生产过程控制的新纪元o随着网络技术的发展,现场总线控制系统和网络控制系统应运而生;可编程控制器的综合应用已打破原工业控制的格局,并共同融入到计算机控制系统的大门类之中3
计算机控制系统的发展历程o在广度方面:向着大系统的方向发展,向着管理控制一体化的方向发展,从单一过程、单一对象的局部控制,发展以对整个工厂、整个企业的大规模复杂对象和系统进行综合控制o在深度方面:向着智能化方向发展,逐步引入了自适应、自学习等控制方法,并且可以模拟生物的视觉、听觉和触觉和识别图像、文字、语言,并进一步根据感知的信息进行推理分析、判断、自学习4
计算机控制系统p计算机控制系统是计算机技术、控制理论、工程技术和自动化仪表为基础的综合系统5
计算机控制系统的组成6
计算机控制系统的工作原理测量变送器对被控对象进行检测,通过模拟量/数字量转换器将被控量测量信号的物理量转换成标准电信号,与给定值比较后形成偏差输入控制器,控制器按照事先设定的控制规律产生相应的控制信号,经过数字量/模拟量转换器将控制信号变成执行机构的驱动信号使被控对象的被控量发生相应的变化,从而实现被控量能够趋近给定值。7
计算机控制系统的特点o控制规律的实现灵活、方便o控制精度高o控制效率高o可集中操作显示o可实现分级控制与整体优化o存在着采样延迟8
与模拟控制系统的区别o采用数字控制器o信号传递上存在延迟o可以实现多路分时控制o可以实现在线修改控制规律o控制精度更高9
计算机控制系统的性能指标o动态特性:系统在单位阶跃输入信号作用下的响应特性,它反映了控制系统的瞬态过程n调节时间:评价系统的响应速度n超调量:评价系统的阻尼程度10
典型计算机控制系统组成11
计算机控制系统组成——硬件p主机—根据生产过程输入通道发送来的信息以及预先设定的控制算法,作出相应的控制决策,并通过输出通道向生产过程发出控制指令p常规外围设备—实现主机与外界交换信息功能的设备p输入输出系统—计算机与工业对象之间的信息传递是通过过程输入输出系统进行的,它在两者之间起到纽带和桥梁的作用p操作台—实现操作员与计算机控制系统的信息交换功能12
计算机控制系统组成——软件p系统软件—系统软件是由计算机和软件生产厂商提供的,来管理计算机本身的资源,方便用户使用计算机的软件p应用软件—应用软件是计算机控制系统设计人员针对某生产过程而编制的控制和管理程序,如输入程序、输出程序、控制程序、人机接口程序、打印显示程序等13
数据采集系统(DataAcquisitionSystem,DAS)14
直接数字控制系统(DirectDigitalControl,DDC)15
监督计算机控制系统(SupervisoryComputerControl,SCC)16
集散控制系统(DistributedControlSystem,DCS)17
现场总线控制系统(FieldbusControlSystem,FCS)18
计算机集成制造系统(ComputerIntegratedManufacturingSystem,CIMS)19
物联网控制系统(InternetOfThings,IOT)20
典型计算机控制系统简介o计算机过程控制系统o计算机运动控制系统o计算机数控系统o工业机器人21
计算机过程控制系统22
计算机运动控制系统23
计算机数控系统24
工业机器人25
计算机控制系统的发展趋势o可编程控制器o嵌入式系统o网络控制系统26
可编程控制器oPLCProgrammableLogicControllero继电器o微型机的通用结构——用软件实现o可靠性高、编程灵活简单、易于扩展和价格低廉等优点27
嵌入式系统o将一个微型计算机嵌入到一个具体应用对象的体系中,实现应用对象智能化控制的计算机控制系统oMP3、手机、智能家电、车载电子设备等o成本低、体积小、功耗低、功能完善、速度快、可靠性好等特点28
网络控制系统o以网络为媒介对被控对象实施远程控制、远程操作的一种新兴的计算机控制系统o在人不易操作或无法到达的场合,如强核辐射下、深海作业等o在一些特殊场
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