01计算机控制系统概述

计算机测控

计算机测控技术黄福珍 Huangfzh@ 2010.9

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教学目的和任务 随着生产过程和科学技术日新月异的飞速发展，采用计算机控制是现代化生产的必然要求。本课程的目的就是向学生系统地介绍计算机控制系统的硬软件构成及应用，即计算机在工业过程中的监测技术及在该领域内的应用特点。

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课程特点和要求 本课程是一门专业技术课，涉及的面较广，它包括计算机实时控制系统的硬件及接口技术，系统软件和有关生产过程的应用软件，数据库技术以及计算机控制系统的新技术等。本课程要求学生有较好的自动控制理论和微机原理的基础。

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相关课程及联系 先修课程：数字电子、微机原理、自动控制原理、自动控制系统 后续课程：现场总线仪表、集散控制系统

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本课程的主要内容 本课程的主要内容包括：计算机控制系统的组成和分类；计算机控制系统中过程通道的设计方法；人机联系及接口技术；数据处理技术；数字PID及其算法；计算机控制的软件组态技术；计算机控制系统的抗干扰技术；总线与通信网络技术；计算机分散控制系统的组态技术

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主要的参考文献 林敏，薛红.计算机控制技术与系统.北京：中国轻工业出版社.1999.5 潘新民，王燕芳.微型计算机控制技术.北京：北京电子工业出版社.2003.1 刘宝坤.计算机过程控制系统.北京：机械工业出版社.2000.10 肖大雏.火电厂计算机控制.北京：中国电力出版社.1995.11

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第一章计算机控制系统概述

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本章主要内容 计算机控制系统的发展及应用概况 计算机控制系统的组成及特点 计算机控制系统的分类

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1.1计算机控制系统的发展及应用概况 计算机控制系统的概念 计算机控制系统的发展概况 计算机控制系统的发展趋势

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1.1.1计算机控制系统的概念 计算机控制系统就是利用计算机(通常称为工业控制计算机，简称工控机)来实现生产过程自动控制的系统。 在控制系统中引入计算机，就可以充分利用计算机强大的计算、逻辑判断和记忆等信息加工能力，运用微处理器的各种指令编制出符合某种控制规律的程序，实现对被控参数的控制。

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1.1.2计算机控制系统的发展概况 计算机控制技术的发展过程◆

开创时期(1956-1962)直接数字控制时期(1962-1967)小型计算机时期(1967-1975)微型计算机时期(1975-今)

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1.1.2计算机控制系统的发展概况 计算机控制理论的发展过程◆

采样定理(1949年Shannon)差分方程和Z变换理论最优控制和状态空间理论系统辨识和自适应控制其他新型控制策略

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1.1.3计算机控制系统的发展趋势 推广应用成熟的先进技术◆

普及应用PLC广泛使用智能调节器采用新型的DCS和FCS

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大力研究和发展智能控制系统 单片机的应用更加深入

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1.2计算机控制系统的组成及特点 计算机控制系统的基本结构 计算机控制系统的组成 计算机控制系统的特点

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1.2.1计算机控制系统的基本结构 常规控制系统的结构◆

开环：结构简单，性能较差u控制作用执行器

r控制器给定值

q操纵变量

被控对象

y被控量

◆

闭环：需要控制对象的反馈信号控制器

f干扰 y被控量

+ e给定值 _偏差 z测量值

r

u控制作用

执行器

q操纵变量

被控对象

测量变送器

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1.2.1计算机控制系统的基本结构 计算机控制系统的结构给定量+ r A/D工控机生产过程测量变送 e u被控量 y

计算机

D/A

执行机构

被控对象

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1.2.1计算机控制系统的基本结构 计算机控制系统的监控过程◆

实时数据采集实时计算实时控制信息共享和管理

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1.2.1计算机控制系统的基本结构 在线和实时的概念◆

在线(Online):生产过程和计算机直接连接，并实时(Real time):是指信号的输入、计算和输出

受计算机控制的方式。◆

都要在一定的时间范围内完成。◆

二者关系：在线系统不一定是实时系统，实时控制

系统必定是在线系统。

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1.2.2计算机控制系统的组成计算机基本系统 CPU主机系 RAM ROM统输入设备常规外部输出设备设备外存储器通信设备操作台接口接口接口接口接口线接口开关输出象总接口开关输入对接口 D/A转换驱动执行业接口过程输入输出通道 A/ D转换测量变送工