微型计算机控制技术的发展及应用123

1、毕业论文微型计算机控制技术的发展及应用学生姓名：于晓雄专 业：供用电技术指导教师：曹文豪2014年12月注：封面的毕业论文（设计）编号统一填写学号 朔州职业技术学院毕业论文任务书专业：供用电技术姓名： 于晓雄毕业设计题目微型计算机控制技术的发展及应用指导教师姓名：于晓雄系（教研室）主任签字： 2015 年 5 月 19 日朔州职业技术学院毕业论文评语供用电技术姓名:于晓雄学号:题目：微型计算机控制技术的发展及应用指导教师评语:建议成绩:指导教师（签字）:朔州职业技术学院毕业论文评语专业：供用电技术姓名： 于晓雄 学号：题目：微型计算机控制技术的发展及应用答辩委员会评语：编号（学号）：朔州职业技

2、术学院微型计算机控制技术的发展及应用摘要微型计算机控制系统是应用计算机参与控制并借助一些辅助部件与被控对象相联系，以获得一定控制目的而构成的系统。 文章介绍 了计算机控制系统的组成及分类，微型计算机控制系统的硬件一般是 由微型计算机、外部设备、输入输出通道和操作台等组成，控制软件 是微型计算机控制系统的神经中枢，整个系统的工作都是在程序的指 挥下进行协调工作，并介绍了微型计算机控制的起源、发展过程、应 用现状及发展趋势。关键词：微型计算机控制技术发展应用目录一引言8.二计算机控制系统介绍8.（一）硬件组成&（二） 计算机控制系统的工作原理 91 .实时数据采集9.2 .实时决策9.3 .实时控

3、制9.（三）计算机控制系统的发展方向 1.01 .集散控制系统102 .可编程序控制器.103 .计算机集成制造系统104 .低成本自动化.105 .智能控制系统.11（四）计算机控制系统的典型应用方式 111 .操作指导控制系统1.12 .直接数字控制系统（DDC） .123 .监督控制系统（SCC） 1.24 .分散控制系统（DCS） 1.35 .现场总线控制系统（FCS） 13三工业控制机 14（一）工业控制机的特点 141 .安全可靠142 .作维护方便1.43 .时性强144 .通用性好145 .济效益高15（二） 典型工业控制机介绍 151. STD总线工业控制机 152. PC总

4、线工业控制机15一引言微型计算机控制系统是应用计算机参与控制并借助一些辅助部件与被控对 象相联系，以获得一定控制目的而构成的系统。这里的计算机通常指数字计算机， 辅助部件主要指输入输出接口，检测装置和执行装置等。与被控对象的联系和部 件间的联系，可以是有线方式，如通过电缆的模拟信号或数字信号进行联系， 也 可以是无线方式，如用红外线、微波、无线电波、光波等进行联系。被控对象的 范围很广，包括各行各业的生产过程、机械装置、交通工具、机器人、实验装置、 仪器仪表、家庭生活设施和儿童玩具等。控制目的可以是使被控对象的状态或运 动过程达到某种要求，也可以是为达到某种最优化目标。二计算机控制系统介绍计算

5、机控制系统由工业控制计算机和工业对象两大部分组成。图 1为计算机 控制系统基本框图。与一般控制系统相同，计算机控制系统可以是闭环的，也可 以是开环的。而闭环方式用得最普遍，是最基本的控制方式。图1计算机控制系统基本框图（一）硬件组成微型计算机控制系统的硬件一般是由微型计算机、 外部设备、输入输出通道 和操作台等组成，如图2所示。显示终端；：瑞口六 融盘驱现涔 口 打印机接口e- DA微型计算机接口 接口反多路开关开关量输入开关量输出实时操作时钟 台通用外部设备：主机及操作台：接口外部通道变退器传感器安路开关生产对象检测及变送！控制对象图2微型计算机控制系统的硬件系统（二）计算机控制系统的工作原

6、理计算机控制系统包括硬件组成和软件组成。 在计算机控制系统中，需有专门 的数字-模拟转换设备和模拟-数字转换设备。由于过程控制一般都是实时控制， 有时对计算机速度的要求不高，但要求可靠性高、响应及时。计算机控制系统的 工作原理可归纳为以下三个过程：1 .实时数据采集对被控量的瞬时值进行检测，并输入给计算机。2 .实时决策对采集到的表征被控参数的状态量进行分析， 并按已定的控制规律，决定下 步的控制过程。3 .实时控制根据决策，适时地对执行机构发出控制信号，完成控制任务。这三个过程不断重复，使整个系统按照一定的品质指标进行工作， 并对被控 量和设备本身的异常现象及时作出处理(三)计算机控制系统的

7、发展方向1 .集散控制系统目前，在过程控制领域，集散控制系统技术已日趋完善而逐步成为广泛使用 的主流系统。集散控制系统又称为以微处理器为基础的分散型信息综合控制系 统。集散控制在其发展初期以实现分散控制为主，因而国外一般沿用分散控制系统的名称，即DCS (Distributed Control System)。进入80年代以后，分散控制系 统的技术重点转向全系统信息的综合管理。因考虑其分散控制和综合管理两方面 特征，故称为分散型综合控制系统，一般简称为集散系统。2 .可编程序控制器进入20世纪80年代，随着微电子技术和计算机技术的迅猛发展 PLC的功能已 经远远超出了逻辑运算、顺序控制的范围，

8、高档的 PLC还能如微型计算机那样进 行数学计算、数据处理、故障自诊断、 PID运算、联网通信等。因此，把它们统 称为可编程序控制器PC (Programable Controlled。3 .计算机集成制造系统计算机集成制造系统 CIMS (Computer Integrated Manufacturing System 是 在自动化技术、信息技术及制造技术基础上，通过计算机及其软件，将制造工厂 全部生产环节，包括产品设计、生产规划、生产控制、生产设备、生产过程等所 需使用的各种分散的自动化系统有机地集成起来，消除自动化孤岛，实现多品种、中小批量生产的总体高效益、高柔性的智能制造系统。4 .低

9、成本自动化近年来，随着计算机向高速度、大容量发展，各种功能完善、价格昂贵的计 算机综合自动化系统日趋完善。与此同时，国际上的科技发展动态又向着低成本 自动化LCA (Low Cost Automation)的方向发展。国际自动控制联合委员会(简称自控联IFAC)已把LCA定为系列学术会议之一，第五届LCA国际会议于 1997年在中国召开。5 .智能控制系统智能控制还没有统一的定义，一般认为，智能控制是驱动智能机器自主地实 现其目标的自动控制。或者说，智能控制是一类无需人的干预就能独立驱动智能 机器实现其目标的自动控制。对自主机器人的控制就是一例。所谓智能控制系统 就是驱动自主智能机器以实现其目

10、标而无需操作人员干预的自动控制系统。这类系统必须具有智能调节和执行等能力。智能控制的理论基础是人工智能、控制论、 运筹学和系统学等学科。（四）计算机控制系统的典型应用方式计算机控制系统所采用的形式与它所控制的生产过程的复杂程度密切相关， 不同的被控对象和不同的要求，应有不同的控制方案。计算机控制系统大致可分 为以下几种典型的形式。它们是：操作指导控制系统；直接数字控制系统（DDC）, DDC系统属于计算机闭环控制系统,是计算机工业生产过程中最普遍的一种应 用方式；监督控制系统（SCC）;分散控制系统（DCS）和现场总线控制系统。1 .操作指导控制系统操作指导控制系统机构简单，控制灵活安全，但由

11、于要人工操作，速度受到 限制，不能控制多个对象。图3操作指导控制系统2 .直接数字控制系统（DDC）DDC系统是面向生产过程的底层应用功能。计算机通过自动化仪表、输入 通道、输出通道，采集现场参数，经过处理和按一定控制规律的控制算法运算后， 向生产过程输出控制信号，直接参与对过程参DAS系统的监视功能。控制方案由 软件实现，修改灵活、方便，除能实现 PID控制规律外，还能实现多回路的申级 控制、前馈控制、纯滞后补偿控制、多变量解耦控制及自适应、自学习、最优控 制和智能控制等复杂控制规律的控制。DDC系统一个是闭环控制系统。图4 DDC控制系统3 .监督控制系统（SCC）SCC 系统是一一个分机

12、的控制系统。上级的监督计算机从生产过程采集反映 工况的参数，进行寻优计算，计算出当时工况下的最佳给定值， 提供给下级执行 DDC控制的计算机实现对过程的控制。可实现生产过程的最优控制，使控制的 目标值达到最佳。SCC可以提高系统的可靠性，当上位机出现故障时，DDC计算机可以独立完成控制操作；当 DDC计算机出现故障时监督控制计算机可以取 而代之，执行控制任务。SCC是闭环控制系统。SCC it W M图5监督控制系统4 .分散控制系统（DCS）DCS是将计算机技术、控制技术、通信技术和显示技术（即所谓“四C”技术）结合起来的新型计算机控制系统。它通过数据高速公路（或计算机网络） 将分散在不同地

13、方，执行不同功能的计算机连接起来，按照信息共享，分散控制, 集中管理，总体配置，各司其职的原则，构成的高性能，高可靠性的计算机控制 系统。DCS系统安全，可靠，便于维护、扩展。是一个闭环控制系统，它兼有 以上几种系统的功能。5 .现场总线控制系统（FCS）现场总线控制系统（FCS）是实现将自动化系统现场控制装置与现场智能仪 表互连的实时网络控制系统。现场总线是连接工业工程现场仪表和控制系统之间 的全数字化、双向、多站点的串行通信网络，与控制系统和现场仪表联用组成现 场总线控制系统。现场总线不单单是一种通信技术，也不仅仅是用数字仪表代替 模拟仪表，它是用新一代的现场 FCS代替传统的分散型控制系

14、统 DCS,实现现 场总线通信网络与控制系统的集成。三工业控制机（一）工业控制机的特点1 .安全可靠工业控制计算机不同于一般用于科学计算或管理的计算机，它的工作环境比 较恶劣，周围的各种干扰随时地威胁着它的正常运行， 而且它所担当的控制重任 又不允许它发生异常现象。因此在设计过程中把安全可靠放在首位。2 .作维护方便操作方便体现在操作简单、直观形象、便于掌握，并不要求操作工要掌握计 算机知识才能操作。既要体现操作的先进性，又要兼顾原有得操作习惯。维修方 便体现在易于查找故障，易于排除故障。采用标准的功能没，模板式结构，便于 更换故障模板。并在功能模板上安装状态指示灯和监测点，便于维修人员检查。

15、 另外配制诊断程序用来查找故障。3 .时性强工业控制机的实时性表现在对内部和外部事件能及时的响应，并做出响应的处理，不丢失信息，不延误操作。计算机处理的事件一般分为两类，一类是定时 事件，如数樨的定时采集、运算控制等；另一类是随机事件，如事故、报警等。 对于定时事件，系统设置时钟保证定时处理。对于随机事件系统设置中断，并根 据故障的轻重缓急，预先分配中断级别，一旦事故发生保证优先处理紧急故障。4 .通用性好工业控制计算机的通用灵活性体现在两个方面，一是硬件模板设计采用标准 总线结构，配置各种通用的功能模板，以便在扩充功能时只需增加功能摸板就能 实现；二是软件模块或控制算法采用标准模块结构，用户

16、使用时不需要二次开发， 只需按要求选择各功能模块，灵活地进行控制系统组态。5 .济效益高计算机控制应该带来高的经济效益，系统设计时要考虑性能价格比，要有市 场竞争意识。经济效益表现两个方面，一是系统设计的性能价格比要尽可能高； 二是投入产出比要尽可能的低。(二)典型工业控制机介绍1. STD总线工业控制机STD总线最早是由美国的Pro-log公司在1978年推出的，是目前国际上工 业控制领域最流行的标准总线之一，也是我国优先重点发展的工业标准微机总线 之一，它的正式标准为IEEE-961标准。按STD总线标准设计制造的模块式计算 机系统，称为STD总线工业控制机。2. PC总线工业控制机IBM

17、公司的PC总线微机最初是为了个人或办公室使用而设计的，它早期主要用于文字处理或一些简单的办公室事务处理。早期产品基于一块大底板结构， 加上几个I/O扩充槽。大底板上具有8088处理器，加上一些存储器，控制逻辑 电路等。加入I/O扩充槽的目的是为了外接一些打印机、显示器、内存扩充和软 盘驱动器接口卡等。参考文献1李晓辉.电力系统继电保护新技术的发展和分析J.硅谷，2013(1).2王嘉琳.继电保护技术在电力系统中的应用及发展趋势J.华东科技，2013(2).3杨欣强.主变压器继电保护微机化应用J.硅谷，2013(2).4叶琰.电力系统继电保护技术应用及发展分析J.中国新技术新产品,2013(3).致谢历时将近两个月的时间终于将这篇论文写完， 在论文的写作过程中遇到了无 数的困难和障碍，都在同学和老师的帮助下度过了。尤其要强烈感谢我