重庆大学微型计算机控制第1章.

1、第一章第一章 微型计算机控制系统概论微型计算机控制系统概论 第一节第一节 微型计算机控制系统的结构原理微型计算机控制系统的结构原理 第二节第二节 微型计算机控制系统的分类微型计算机控制系统的分类 第三节第三节 微型计算机控制系统的组成微型计算机控制系统的组成 第四节第四节 微型计算机控制系统的发展概况及趋势微型计算机控制系统的发展概况及趋势 第一节第一节 微型计算机控制系统的结构原理微型计算机控制系统的结构原理 一、常规控制系统一、常规控制系统不管是人工控制还是自动控制，所谓控制仍是指不管是人工控制还是自动控制，所谓控制仍是指“某个主体使其他的对象按一定的目的来动作某个主体使其他的对象按一定的

2、目的来动作”。控制控制: :在无人直接参与的情况下，利用控制装置，使在无人直接参与的情况下，利用控制装置，使工作机械、或生产过程工作机械、或生产过程（被控对象）（被控对象）的某一个的某一个物理量物理量（被控量）（被控量）按预定的规律按预定的规律（给定量）（给定量）运运行。行。 自动控制自动控制: :由被控对象及控制装置构成的能自动按预由被控对象及控制装置构成的能自动按预定要求运行的定要求运行的整体整体，称为自动控制系统。称为自动控制系统。自动控制系统自动控制系统: : 对于没有采用微型计算机控制的系统一般为连续控制对于没有采用微型计算机控制的系统一般为连续控制系统，即常规控制系统。在常规的自动

3、控制系统中，最基系统，即常规控制系统。在常规的自动控制系统中，最基本的控制系统为闭环负反馈控制系统。本的控制系统为闭环负反馈控制系统。常规控制系统常规控制系统控制器控制器执行机构执行机构被控对象被控对象测量元件测量元件变换发送单元变换发送单元给定值给定值被控量被控量闭环负反馈控制系统框图闭环负反馈控制系统框图偏差偏差控制作用控制作用操纵变量操纵变量测量值测量值rezuqy开环控制系统与闭环控制系统的比较开环控制系统与闭环控制系统的比较 ? ?问题问题: : 什么是开环控制系统什么是开环控制系统? ?什么是闭环控制系统什么是闭环控制系统? ? 开环控制与闭环控制各有优缺点，应对其优缺点有所了解。

4、本课程主开环控制与闭环控制各有优缺点，应对其优缺点有所了解。本课程主要讨论和研究闭环控制系统。要讨论和研究闭环控制系统。 开环控制系统不能自动消除被控参数偏离给定值所带来的误差。控制开环控制系统不能自动消除被控参数偏离给定值所带来的误差。控制系统中产生的误差全部反映在被控参数上。系统中产生的误差全部反映在被控参数上。与闭环控制系统相比，它的控与闭环控制系统相比，它的控制性能较差。制性能较差。开环控制系统开环控制系统：结构比较简单，成本较低。缺点是控制精度不高，：结构比较简单，成本较低。缺点是控制精度不高，抑抑制干扰能力差制干扰能力差，而且，而且对系统参数变化比较敏感对系统参数变化比较敏感。一般

5、用于可以不考虑外界。一般用于可以不考虑外界影响或精度要求不高的场合，如洗衣机、交通灯的控制等。影响或精度要求不高的场合，如洗衣机、交通灯的控制等。闭环控制系统闭环控制系统：不论是输入信号的变化，或者干扰的影响，或者系统：不论是输入信号的变化，或者干扰的影响，或者系统内部的变化，只要是被控量偏离了规定值，都会产生相应的作用去消除内部的变化，只要是被控量偏离了规定值，都会产生相应的作用去消除偏差。因此，闭环控制偏差。因此，闭环控制抑制干扰能力强抑制干扰能力强，与开环控制相比，与开环控制相比，系统对参数系统对参数变化不敏感变化不敏感，可以选用不太精密的元件构成较为精密的控制系统，获得，可以选用不太精

6、密的元件构成较为精密的控制系统，获得满意的动态特性和控制精度。但是采用反馈装置需要添加元部件，造价满意的动态特性和控制精度。但是采用反馈装置需要添加元部件，造价较高，同时也增加了系统的复杂性，如果系统的结构参数选取不适当，较高，同时也增加了系统的复杂性，如果系统的结构参数选取不适当，控制过程可能变得很差，甚至出现振荡或发散等不稳定的情况，因此，控制过程可能变得很差，甚至出现振荡或发散等不稳定的情况，因此，如何分析系统，合理选择系统的结构参数，从而获得满意的系统性能，如何分析系统，合理选择系统的结构参数，从而获得满意的系统性能，是自动控制理论必须研究解决的问题。是自动控制理论必须研究解决的问题。

7、 反馈控制只有在外部作用反馈控制只有在外部作用( (输入信号或干扰输入信号或干扰) )对控制对象产对控制对象产生影响之后才能做出相应的控制。尤其生影响之后才能做出相应的控制。尤其当控制对象具有较大延当控制对象具有较大延迟时间迟时间时，反馈控制不能及时地影响输出的变化，会影响系统时，反馈控制不能及时地影响输出的变化，会影响系统输出的平稳性。输出的平稳性。前馈控制能使系统及时感受输入信号前馈控制能使系统及时感受输入信号，使系统，使系统在偏差即将产生之前就注意纠正偏差。在偏差即将产生之前就注意纠正偏差。将前馈控制和反馈控制将前馈控制和反馈控制结合起来，构成复合控制结合起来，构成复合控制，可以有效提高

8、系统的控制精度。，可以有效提高系统的控制精度。复合控制复合控制 ？ 工作原理：工作原理：温度传感器不断测量交换器出口处的实际水温，并在温度传感器不断测量交换器出口处的实际水温，并在温度控制器中与给定温度相比较，若低于给定温度，其偏差值使蒸汽温度控制器中与给定温度相比较，若低于给定温度，其偏差值使蒸汽阀门开大，进入热交换器的蒸汽量加大，热水温度升高，直至偏差为阀门开大，进入热交换器的蒸汽量加大，热水温度升高，直至偏差为零。如果由于某种原因，冷水流量加大，则流量值由流量计测得，通零。如果由于某种原因，冷水流量加大，则流量值由流量计测得，通过温度控制器，开大阀门，使蒸汽量增加，过温度控制器，开大阀门

9、，使蒸汽量增加，提前进行控制提前进行控制，实现按冷，实现按冷水流量进行顺馈补偿，保证热交换器出口的水温不发生大的波动。水流量进行顺馈补偿，保证热交换器出口的水温不发生大的波动。 其中，其中，热交换器热交换器是被控对象，是被控对象，实际热水温度实际热水温度为被控量，给定量（希为被控量，给定量（希望温度）在控制器中设定；望温度）在控制器中设定；冷水流量冷水流量是干扰量。是干扰量。这是一个按干扰补偿的复合控制系统。这是一个按干扰补偿的复合控制系统。 控制器控制器执行机构执行机构被控对象被控对象测量元件测量元件变换发送单元变换发送单元给定值给定值被控量被控量偏差偏差控制作用控制作用操纵变量操纵变量测量

10、值测量值rezuqy微型计算机微型计算机什么是微型计算机控制系统什么是微型计算机控制系统二、微型计算机控制系统二、微型计算机控制系统+re偏偏差差计计算算机机D/A执执行行器器被被控控对对象象uqyA/D测测量量变变送送器器z测测量量值值给给定定值值控控制制计计算算机机生生产产过过程程控控制制作作用用操操纵纵变变量量被被控控量量图图1 1- -3 3 计计算算机机控控制制系系统统原原理理框框图图- 微型计算机闭环控制系统的原理组成微型计算机闭环控制系统的原理组成-是把常规控制系统中的控是把常规控制系统中的控制器用微型计算机及制器用微型计算机及A/DA/D（模（模/ /数）转换接口与数）转换接口

11、与D/AD/A（数（数/ /模）转换接口模）转换接口代替，由于计算机采用的是数字信号传递，而常规控制系统中多采用代替，由于计算机采用的是数字信号传递，而常规控制系统中多采用模拟信号传递，因此需要有模拟信号传递，因此需要有A/DA/D转换器将模拟量转换为数字量作为其输转换器将模拟量转换为数字量作为其输入信号，以及入信号，以及D/AD/A转换器将数字量转换为模拟量作为其输出信号。转换器将数字量转换为模拟量作为其输出信号。 微型计算机闭环控制系统原理组成微型计算机闭环控制系统原理组成微型计算机控制系统与常规控制系统微型计算机控制系统与常规控制系统 常规控制系统是连续控制系统，它连续不断地测量，经过反

12、常规控制系统是连续控制系统，它连续不断地测量，经过反馈以及补偿后，对生产过程产生连续不断的控制。馈以及补偿后，对生产过程产生连续不断的控制。 在常规控制系统中，系统的控制规律是用硬件电路实现的，在常规控制系统中，系统的控制规律是用硬件电路实现的，改变控制规律就要改变硬件改变控制规律就要改变硬件。 微型计算机控制系统是采样控制系统。微机每隔一个采样周微型计算机控制系统是采样控制系统。微机每隔一个采样周期期T T才对被控参数进行一次测量，根据一定控制规律计算出控制才对被控参数进行一次测量，根据一定控制规律计算出控制量后，去控制生产过程。在两次采样时刻之间，微机对被控参数量后，去控制生产过程。在两次

13、采样时刻之间，微机对被控参数不进行测量，其输出控制量自然也保持不变。不进行测量，其输出控制量自然也保持不变。 在微型计算机控制系统中，控制规律是通过程序实现，改变在微型计算机控制系统中，控制规律是通过程序实现，改变控制规律只需改变程序即可。控制规律只需改变程序即可。 微型计算机控制系统的控制过程步骤微型计算机控制系统的控制过程步骤实时数据采集：实时数据采集：实时控制决策：实时控制决策：实时控制：实时控制：对来自测量变送单元的被控参数的瞬时值进行测量。对来自测量变送单元的被控参数的瞬时值进行测量。( (信息输入信息输入) ) 对表征被控参数状态的测量值进行分析，并按已定的控对表征被控参数状态的测

14、量值进行分析，并按已定的控制规律，作出相应的控制决策。制规律，作出相应的控制决策。(数据处理数据处理)根据决策，实时地对控制机构发出控制信号，使其完成根据决策，实时地对控制机构发出控制信号，使其完成相应的控制任务。相应的控制任务。( (输出操作输出操作) ) 实时：实时：信号的输入、处理和输出都必须在一定的时间范围内完成。实时性与信号的输入、处理和输出都必须在一定的时间范围内完成。实时性与具体生产过程密切相关，一个实时控制系统必定是在线的，但一个在线的系具体生产过程密切相关，一个实时控制系统必定是在线的，但一个在线的系统不一定是实时的。统不一定是实时的。问题问题: :什么是在线方式什么是在线方

15、式? ?什么是离线方式什么是离线方式? ? 微型计算机控制系统的特点微型计算机控制系统的特点便于实现便于实现控制与管理一体化控制与管理一体化，使工业企业的自动化程度进一步提高。，使工业企业的自动化程度进一步提高。从从系统结构系统结构上来讲，微型计算机控制系统是由模拟部件及数字部件上来讲，微型计算机控制系统是由模拟部件及数字部件 组成的混合系统；组成的混合系统；从从信号形式信号形式上来讲，微型计算机控制系统中存在多种信号形式的变上来讲，微型计算机控制系统中存在多种信号形式的变 换，是一种模拟和数字混合信号系统换，是一种模拟和数字混合信号系统，其信号形式为：，其信号形式为：模拟信号模拟信号、采样采

16、样 信号信号、数字信号；、数字信号； 控制规律通过控制规律通过软件实现软件实现（数字控制器），具有更大的灵活性和适应性，（数字控制器），具有更大的灵活性和适应性， 能方便地实现模拟电路不能实现的复杂控制规律，且修改方便；能方便地实现模拟电路不能实现的复杂控制规律，且修改方便；微型微型计算机控制系统不能实现连续控制，它是一个离散控制系统；计算机控制系统不能实现连续控制，它是一个离散控制系统；一个数字控制器可采用一个数字控制器可采用分时分时控制的方式，同时控制多个回路；控制的方式，同时控制多个回路；第二节第二节 微型计算机控制系统的分类微型计算机控制系统的分类 根据应用特点、控制目的和系统构成，微

17、型计算机控根据应用特点、控制目的和系统构成，微型计算机控制系统大致上可分为下面几种典型形式制系统大致上可分为下面几种典型形式: :数据采集系统（数据采集系统（DASDAS）直接数字控制系统（直接数字控制系统（DDCDDC）监督计算机控制系统（监督计算机控制系统（SCCSCC）分散型控制系统（分散型控制系统（DCSDCS）现场总线控制系统（现场总线控制系统（FCSFCS）计算机集成制造系统计算机集成制造系统(CIMS)(CIMS) 数据采集系统数据采集系统(DAS)(DAS) 数据采集系统数据采集系统(Data Acquisition System)-(Data Acquisition Syst

18、em)-是计算机应用于生产过程控制是计算机应用于生产过程控制最早、也是最基本最早、也是最基本的一种类型。生产过程中被控对象的大量参数经测量变送仪表、的一种类型。生产过程中被控对象的大量参数经测量变送仪表、AIAI通道或通道或DIDI通道巡回采集后送入计算机，由计算机对这些数据进行分析处理，并通道巡回采集后送入计算机，由计算机对这些数据进行分析处理，并按操作要求进行按操作要求进行屏幕显示、制表打印和越限报警屏幕显示、制表打印和越限报警，其功能是其功能是实现对生产过程的集实现对生产过程的集中监视及操作指导中监视及操作指导。（。（ 数字量数字量模拟量模拟量显示终端打印机A/D转换器采样器测量元件调节

19、器微微型型计计算算机机生生产产过过程程 优点：优点： 结构简单，结构简单， 控制灵活和安全。控制灵活和安全。缺点：缺点：要由人工操作，要由人工操作， 速度受到限制，不速度受到限制，不 能同时控制多能同时控制多 个回路。个回路。 常用于数据检测处理、试验新的数学模型、调试新的控制程序等。常用于数据检测处理、试验新的数学模型、调试新的控制程序等。 直接数字控制系统（直接数字控制系统（DDCDDC） 直接数字控制系统（直接数字控制系统（Direct Digital ControlDirect Digital Control）中微机对被控对象进行实中微机对被控对象进行实时数据采集，并将数据采集结果与设

20、定值进行比较，再按时数据采集，并将数据采集结果与设定值进行比较，再按PIDPID规律或直接数字控制规律或直接数字控制方法进行控制运算，然后输出到执行机构，使被控参数稳定在给定值上以实现对方法进行控制运算，然后输出到执行机构，使被控参数稳定在给定值上以实现对生产过程的直接控制。生产过程的直接控制。 由于由于DDCDDC系统中的微机直接参与生产过程的控制，所以要求实时性好、可靠系统中的微机直接参与生产过程的控制，所以要求实时性好、可靠性高和环境适应性强。性高和环境适应性强。特点：特点：可一机多控，经济、可一机多控，经济、灵活、可靠。可实现各种灵活、可靠。可实现各种复杂控制，如串级、前馈、复杂控制，

21、如串级、前馈、自适应控制、大滞后控制自适应控制、大滞后控制等。等。监督计算机控制系统（监督计算机控制系统（SCCSCC） 监督计算机控制系统（监督计算机控制系统（Supervisory Computer ControlSupervisory Computer Control） 是一是一种两级微型计算机控制系统，其中种两级微型计算机控制系统，其中DDCDDC级微机完成生产过程的直接数字控级微机完成生产过程的直接数字控制；制；SCCSCC级微机则根据生产过程工况和已定的数学模型，进行最优化分析级微机则根据生产过程工况和已定的数学模型，进行最优化分析计算，产生最优给定值，交由计算，产生最优给定值，交

22、由DDCDDC级执行。级执行。 优点：优点：可以进行给定值控制、顺可以进行给定值控制、顺序控制、最优控制和自适应控制序控制、最优控制和自适应控制等。是等。是数据采集系统和直接数字数据采集系统和直接数字控制系统的综合与发展。控制系统的综合与发展。问题：问题：对于某些复杂的生产过程，对于某些复杂的生产过程，如果数学模型的建立比较困难，如果数学模型的建立比较困难，则用此类系统实现比较困难。则用此类系统实现比较困难。 分散型控制系统（分散型控制系统（DCSDCS） 分散型控制系统（分散型控制系统（Distributed Control SystemDistributed Control System）

23、由：由：过程控制级、控制管理过程控制级、控制管理级、生产管理级等若干级组成，形成分级分布式控制，是计算机技术、信号处级、生产管理级等若干级组成，形成分级分布式控制，是计算机技术、信号处理技术、测量控制技术、通信网络技术等有机结合的产物。理技术、测量控制技术、通信网络技术等有机结合的产物。 过程控制级：过程控制级：用于直接生产控制，完成数据采集、顺序控制或某一用于直接生产控制，完成数据采集、顺序控制或某一闭环控制，向监控级发送数据，并接受监控级下达的信息。它由多个以闭环控制，向监控级发送数据，并接受监控级下达的信息。它由多个以计算机为核心的工作站组成。计算机为核心的工作站组成。 控制管理级：控制

24、管理级：由计算机通过协调各过程控制器的工作，达到生产过由计算机通过协调各过程控制器的工作，达到生产过程的动态最优控制。程的动态最优控制。 生产管理级：生产管理级：计算机完成制定生产计划和工艺流程、产品、财务、计算机完成制定生产计划和工艺流程、产品、财务、人员等管理功能，以实现生产过程静态最优化。人员等管理功能，以实现生产过程静态最优化。 现场总线控制系统（现场总线控制系统（FCSFCS） 现场总线控制系统现场总线控制系统（Fieldbus Control SystemFieldbus Control System）是分散型控制系是分散型控制系统（统（DCSDCS）的更新换代产品。的更新换代产品

25、。现场总线控制系统是利用现场总线实现各现现场总线控制系统是利用现场总线实现各现场设备间、各现场设备和控制装置间互联，形成一个数字式、双向传输、场设备间、各现场设备和控制装置间互联，形成一个数字式、双向传输、多分支结构和多点通信的通信网络。多分支结构和多点通信的通信网络。计算机集成制造系统（计算机集成制造系统（CIMSCIMS） CIMSCIMS（Computer Integrated Manufacturing SystemComputer Integrated Manufacturing System） 的概念的概念 CIMS CIMS是把企业的计划、采购、生产、销售等各个环节作为整体，是把

26、企业的计划、采购、生产、销售等各个环节作为整体，对其信息进行采集、传递、加工、协调、回控，做整体优化决策。对其信息进行采集、传递、加工、协调、回控，做整体优化决策。 CIMSCIMS体现了一种对企业生产过程与生产管理进行优化的新哲理。体现了一种对企业生产过程与生产管理进行优化的新哲理。 CIMSCIMS的结构的结构 CIMSCIMS采用的是多任务、分层体系结构。采用的是多任务、分层体系结构。 有多种结构方案，如五层递阶控制结构、面向集成平台的有多种结构方案，如五层递阶控制结构、面向集成平台的CIMSCIMS结构、连续型结构、连续型CIMSCIMS结构和局域网型结构和局域网型CIMSCIMS结构

27、等。其基本思想都是结构等。其基本思想都是“递阶控制（递阶控制（Hierarchical ControlHierarchical Control）”。 左图是一种递阶结构左图是一种递阶结构, ,实现递阶实现递阶控制。所谓递阶控制是一种把所需控制。所谓递阶控制是一种把所需完成的任务按层次分级的层状或树完成的任务按层次分级的层状或树状的命令状的命令/ /反馈控制方式。高一级的反馈控制方式。高一级的控制次一级的动作，次一级相对高控制次一级的动作，次一级相对高一级完成更具体的动作。流程一级完成更具体的动作。流程CIMSCIMS的递阶控制共分为五层。的递阶控制共分为五层。流程流程CIMSCIMS的功能结构

28、模型的功能结构模型过程控制过程控制-系统实现对生产过程运行状态的检测、监视、常规控制和传统的先进控制。系统实现对生产过程运行状态的检测、监视、常规控制和传统的先进控制。过程优化过程优化-系统根据调度指令实现生产过程的操作优化、先进控制、故障诊断、过程仿系统根据调度指令实现生产过程的操作优化、先进控制、故障诊断、过程仿 真等功能。真等功能。生产调度生产调度-系统完成生产计划分解系统完成生产计划分解, ,同时根据生产的实际情况形成调度指令，即时地指挥同时根据生产的实际情况形成调度指令，即时地指挥 生产，组织日常均衡生产和处理异常事件。生产，组织日常均衡生产和处理异常事件。企业管理企业管理-该层可细

29、分为经营管理、生产管理和人文管理该层可细分为经营管理、生产管理和人文管理, , 对厂级、车间、各科室的生产和对厂级、车间、各科室的生产和 业务信息实现集成管理业务信息实现集成管理, , 并依据经营决策指令制定和落实年、季、月综合计划。并依据经营决策指令制定和落实年、季、月综合计划。 生产计划是综合计划的核心生产计划是综合计划的核心, , 管理信息系统将月计划指令下达给生产调度系统。管理信息系统将月计划指令下达给生产调度系统。经营决策经营决策-经营决策系统是顶层功能经营决策系统是顶层功能, , 依据企业内部和外部信息对企业产品策略、中长远目依据企业内部和外部信息对企业产品策略、中长远目 标、发展

30、规划和企业经营提出决策支持。标、发展规划和企业经营提出决策支持。第三节第三节 微型计算机控制系统的组成微型计算机控制系统的组成 一、硬件组成一、硬件组成要控制的生产装置或设备要控制的生产装置或设备（1 1）主机）主机 作用作用: :是系统核心，检测、数据处理、判断、计算、控制、报警等。是系统核心，检测、数据处理、判断、计算、控制、报警等。 选型：选型：STDSTD总线机、工业总线机、工业PCPC机、机、8 8位、位、1616位或位或3232位单片机、位单片机、PLCPLC等。等。（2 2）输入）输入/ /输出通道（过程通道）输出通道（过程通道） 作用作用: : 在计算机和生产过程之间架设在计算

31、机和生产过程之间架设信息传递和变换的连接桥梁。信息传递和变换的连接桥梁。 种类：种类：模拟量输入通道、模拟量输出通道、开关量输入通道、开关量模拟量输入通道、模拟量输出通道、开关量输入通道、开关量 输出通道输出通道I/OI/O接口包括：接口包括：并行接口并行接口82558255或或8155 8155 串行接口串行接口82518251直接数据传输控制器直接数据传输控制器8237 8237 中断控制器中断控制器8259 8259 定时器定时器/ /计数器计数器8254 8254 A/D A/D转换器转换器ADC0809ADC0809等等 D/AD/A转换器转换器DAC0832DAC0832等等测量变

32、送测量变送执行机构执行机构 作用：作用：根据控制信号进行动作，如改变转速、流量、温度等。根据控制信号进行动作，如改变转速、流量、温度等。 设备：设备：电动的、气动的、液压传动的等。电动的、气动的、液压传动的等。作用：作用：对各种信息进行采集，将非电信号、非标准信号转换成标对各种信息进行采集，将非电信号、非标准信号转换成标 准电信号（准电信号（0-5V0-5V或或4-20mA4-20mA）。）。器件：器件：各种传感器、变送器各种传感器、变送器（3 3）操作设备）操作设备作用作用: :实现人实现人机对话，进行各种操作机对话，进行各种操作组成：组成： 功能键、数字键、开关、按钮、功能键、数字键、开关

33、、按钮、LEDLED数码管或数码管或LCDLCD显示器。显示器。 （4 4）常规外部设备）常规外部设备组成：组成：键盘、终端、打印机、绘图机、键盘、终端、打印机、绘图机、U U盘等输入输出设备。盘等输入输出设备。作用：作用：显示、打印、存储、传输数据显示、打印、存储、传输数据。（5 5）通信设备）通信设备 实现生产过程的数据和企业管理信息系统之间、微机与微机间的实现生产过程的数据和企业管理信息系统之间、微机与微机间的信息交换。信息交换。（6 6）系统支持功能）系统支持功能 监控定时器（俗称看门狗（监控定时器（俗称看门狗（WatchdogWatchdog）、电源掉电检测、）、电源掉电检测、保护重

34、要数据的后备存贮体、实时日历钟、总线匹配等保护重要数据的后备存贮体、实时日历钟、总线匹配等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。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。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软件通常分为系统软件和应用软件两大类；系统软件一般

35、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。用户针对生产过程要求而编制的各种应用程序。 二、软件组成二、软件组成应用软件应用软件，是控制计算机在特定环境中完成某种控制功能及相关任务所，是控制计算机在特定环境中完成某种控制功能及相关任务所必需的程序，一般分为以下几类：必需的程序，一般分为以下几类：（1 1）过程监控）过程监控 包括的程序有：包括的程序有：巡回检测、数据处理、报警、操作面板服务、数巡回检测、数据处理、报警、操作面板服务、数字滤波、标度变换、判断、过程分析等。字滤波

36、、标度变换、判断、过程分析等。（2 2）过程控制计算）过程控制计算 包括的程序有：包括的程序有：控制算法（控制算法（PIDPID算法、最优控制、串级调节、比值算法、最优控制、串级调节、比值调节、前馈调节、系统辩识等）、事故处理、信息管理（信息生成与调节、前馈调节、系统辩识等）、事故处理、信息管理（信息生成与管理、文件管理、输出、打印、显示等）。管理、文件管理、输出、打印、显示等）。（3 3）公共服务）公共服务 包括的程序有：包括的程序有：基本运算、函数运算、数字转换、格式编辑等。基本运算、函数运算、数字转换、格式编辑等。 第四节第四节 微型计算机控制系统的发展概况及趋势微型计算机控制系统的发展

37、概况及趋势 一、微型一、微型计算机控制系统的现状计算机控制系统的现状 根据其控制器的不同，可构成各种具有自身特色的根据其控制器的不同，可构成各种具有自身特色的微型计算机控制系统。微型计算机控制系统。 在微型计算机控制系统中常用的控制器有：总线式在微型计算机控制系统中常用的控制器有：总线式工业控制微型计算机、可编程序控制器（工业控制微型计算机、可编程序控制器（PLCPLC）、单片微）、单片微型计算机、数字信号处理器（型计算机、数字信号处理器（DSPDSP）、单回路数字调节器）、单回路数字调节器（智能调节器）等（智能调节器）等 。1.1.总线式工业控制微型计算机总线式工业控制微型计算机 1 1）

38、工业控制微型计算机工业控制微型计算机 工业控制微型计算机是指以微型计算机为核心所构成工业控制微型计算机是指以微型计算机为核心所构成的测量与控制装置（系统）。一个在工业环境中使用的微的测量与控制装置（系统）。一个在工业环境中使用的微型计算机控制系统，除去被控对象（过程或设备）、检测型计算机控制系统，除去被控对象（过程或设备）、检测仪表和执行机构外，其余部分构成仪表和执行机构外，其余部分构成“工业控制微型计算工业控制微型计算机机”，简称工控机。，简称工控机。 工业控制机工业控制机生产过程生产过程 特点：特点：可靠性高、环境适应性强、可靠性高、环境适应性强、可维护性好、硬件配置上的可装配性、可扩充性

39、可维护性好、硬件配置上的可装配性、可扩充性 好、丰富的过程输入好、丰富的过程输入/ /输出能力、应用软件输出能力、应用软件 丰富等。丰富等。 2 2） 总线式工控机总线式工控机 总线是一种标准信号线的集合，一种传递信息的公共总线是一种标准信号线的集合，一种传递信息的公共通道。采用标准总线技术研制生产的工控机称为总线式工通道。采用标准总线技术研制生产的工控机称为总线式工控机。控机。 特点：特点：能以简单的硬件支持高速的数据传送和处理，且使能以简单的硬件支持高速的数据传送和处理，且使系统具有标准化、模块化、组合化的开放式结构，能适应系统具有标准化、模块化、组合化的开放式结构，能适应各种不同的控制对

40、象，应用极为广泛。各种不同的控制对象，应用极为广泛。 2.2.可编程序控制器（可编程序控制器（PLCPLC） PLC PLC是微机技术和常规继电逻辑控制概念相结合的产物，是微机技术和常规继电逻辑控制概念相结合的产物，其低端为常规继电逻辑控制的替代装置，而高端称为一种其低端为常规继电逻辑控制的替代装置，而高端称为一种高性能的工业控制机。高性能的工业控制机。 CPU模块输入模块输出模块存贮器可编程序控制器编程器按 钮选择开关限位开关电 源接触器电磁阀指示灯电 源3.3.单片微型计算机单片微型计算机它是工业控制和智能化系统中应用最多的一种模式。它是工业控制和智能化系统中应用最多的一种模式。 CPU程序存储器ROM EPROMRAM256M寄存器数据EPROM256或512BA/D转换器DMA控制器串行通信接口定时器2定时器1WATCHDOG口A口B口C口D中断振荡器时钟系统控制8888总线扩展数据控制LSBMSB地址