计算机控制技术-第1章

1、计算机控制技术，李江泉主编，石河子大学机电工程学院电气工程系，2007年4月，第1章计算机控制技术概述，1.1计算机控制技术的含义和现状1.2计算机控制系统的输入和输出信号1.3计算机控制系统的典型结构和特点1.4计算机控制系统的任务和要求1.5计算机控制系统的组成1.6计算机控制系统的分类1.7计算机控制技术的发展， 1.1计算机控制技术的含义和现状1.1.1计算机控制技术的发展，首先是20世纪50年代以前的手动控制阶段(基础仪表控制系统)，第二阶段是60年代的模拟仪表控制阶段(电气单元组合仪表控制系统)，第三阶段是70年代的计算机集中控制阶段，第四阶段是80年代的分散控制阶段(分散控制系统

2、)。 图1-1火力发电厂锅炉仪表集中控制室，图1-2火力发电厂锅炉计算机控制室，1.1.2计算机控制技术的含义，即所谓的计算机控制，是指利用传感装置将被监测对象的物理参数(如温度、压力、液位和速度)转换成电量(如电压和电流)，然后将这些代表实际物理参数的电量送入输入装置，并转换成计算机可识别的数字量。并以数字、图形或曲线的形式显示在计算机的显示装置中，使操作者能够直观、快速地了解被监控对象的变化过程。此外，计算机还可以存储收集的数据，随时进行分析、计数和显示，并做出各种报告。如果需要控制被监控对象，计算机中的应用软件将根据采集的物理参数的大小和变化以及过程所需的物理参数的设定值进行判断；然后，

3、在输出装置中输出相应的电信号，推动执行装置(如调节阀和电机)动作，完成相应的控制任务。1.1.3计算机控制系统的重要性和计算机技术的引入给控制系统带来了以下新的特点和功能：1)自动复位功能。2)自动范围切换功能3)多点快速测量和控制4)数字滤波功能5)自动误差校正。6)数据处理功能，7)复杂控制律，8)多媒体功能，9)通信或网络功能，10)自诊断功能，1.2计算机控制系统的输入和输出信号，1。模拟信号，指随时间不断变化的信号。2。数字(开关)信号，开关信号是指在有限的离散时刻具有不连续值的信号。3。脉冲信号，当开关值按照一定的频率变化时，开关值可以视为脉冲值，也就是说，脉冲值具有周期性。1.3

4、计算机控制系统的典型结构和特点1.3.1计算机控制系统的典型结构从本质上讲，计算机控制系统的工作过程可以概括为以下三个步骤：1)实时数据采集：从测量变送器采集并输入被控量的瞬时值；2)实时控制决策：对采集的控制量进行分析、比较和处理，并根据预定的控制规则做出控制决策；3)实时输出控制：根据控制决策，实时向执行器发送控制信号，完成系统控制任务或输出其他相关信号，如报警信号。1.3.2计算机控制系统的特点，1)高度的技术集成和系统复杂性，2)强实时性，3)高可靠性和可维护性，4)强环境适应性，5)控制的多功能性和6)应用的灵活性。1.4计算机控制系统的任务和要求，1.4.1计算机控制系统的任务，1

5、检测2执行器的驱动，3控制4人机交互，5通信，1.4.2计算机控制系统的基本要求，1实时性好，2可靠性高，环境适应性强，3采用标准化组件，易于扩展、升级和维护。4.良好的人机界面和丰富的监控画面。5.良好的系统配置和各种可选的控制策略。6.网络通讯功能，易于实现工厂自动化和信息化。1.5。计算机控制系统的组成可以分为硬件和软件两部分。1.5.1。计算机控制系统的硬件组成。1.电脑主机2。处理通道3。操作台。图1-6计算机操作控制台，1.5.2计算机控制系统的软件组成，1个系统软件，2个应用软件，1.5.3计算机控制系统的工作原理。上述温度监控计算机系统对生产过程的自动控制可分为四个过程：1)生

6、产过程的受控参数(过程信号)通过测量环节转换成相应的电量或电参数，然后通过变送器或放大器转换成标准电压信号或电流信号；2)经过模数转换后，电压信号或电流信号变成计算机可以识别的数字信号，并转换成人们容易理解的量(测量值)；3)根据测量值与给定值的偏差，计算机按照一定的控制算法输出控制信号；4)控制信号作用在致动器上，通过调节材料流量或能量来调节生产过程。1.6计算机控制系统的分类，1数据采集系统(DAS)，2直接数字控制系统(DDC)，3监控系统(SCC)，4分布式控制系统(DCS)，5现场总线控制系统(FCS)，6工业过程计算机集成制造系统(CIMS)，1.7计算机控制技术的发展，1智能化，2综合集成，3系统化和标准化，4小型化和大型化，5多媒体和网络化，发展特点，练习和思考问题1哪些计算机控制设备(主机)可以选择用于不同的行业和不同的控制对象？以定位减速和工件加工为例，阐述了定位减速控制系统和自动磨削控制系统的工作原理。3闭环控制和开环控制有什么区别？自动控制系统中通常使用什么控制方法？什么是实时计算机系统？计算机控制系统的实时特性是什么？5什么是计算机控制系统中的实时工作？实时任务？什么是实时任务？实时任务的驱动模式和控制结构是什么？根据应用领域，计算机控制系统可以分为哪些类型？根据设备的