典型计算机控制系统简介
计算机控制系统典型结构
计算机控制系统典型结构典型的计算机控制系统结构如下：1.传感器传感器是计算机控制系统中的重要组成部分，用于感知环境变化并将其转化为电信号。
传感器可以测量温度、湿度、压力、光照强度、速度等物理量，将这些物理量转化为电信号，并输入给控制系统。
2.数据采集和信号处理模块数据采集和信号处理模块用于接收传感器传输的信号，并对信号进行处理和转换。
该模块主要包括模数转换器（A/D转换器），能够将模拟信号转化为数字信号；数字信号处理芯片，用于对数字信号进行滤波、放大、调制等处理。
3.控制器控制器是计算机控制系统中的核心部分，负责生成控制信号，并对执行器进行控制。
控制器根据传感器采集到的数据，结合预设的控制算法，计算出相应的控制信号，并将其输出给执行器。
4.执行器执行器是计算机控制系统中的输出部分，用于对控制信号进行物理操作。
执行器可以是电动机、电磁阀、液压缸等，它们根据收到的控制信号进行动作，将能量转化为机械运动或其他形式的输出。
5.人机界面人机界面使人们能够与计算机控制系统进行交互，包括显示器、键盘、触摸屏等。
通过人机界面，用户可以监控系统运行状态、设置参数、接收报警信息等。
6.通信模块通信模块用于与其他系统或设备进行数据交换和通信。
它可以实现计算机控制系统与其他控制系统、计算机网络或外部设备之间的数据传输。
通信模块可以使用串口、以太网、无线传输等方式。
7.控制算法控制算法是计算机控制系统中的重要组成部分，它决定着控制系统的性能和稳定性。
控制算法根据传感器采集的数据和预设的控制目标，对系统进行调度和控制。
常见的控制算法包括PID控制算法、模糊控制算法、神经网络控制算法等。
8.数据存储与处理数据存储与处理模块用于存储和处理控制系统中产生的数据。
它可以将数据存储在内存、硬盘或其他存储介质中，以供后续分析和决策使用。
数据处理模块则根据需要对存储的数据进行分析、计算和统计。
以上是计算机控制系统的典型结构，其组成部分相互协作，完成物理操作的控制和调度。
第一章 计算机控制系统概述
第一章计算机控制系统概述§1．1概述随着科学技术的进步，人们越来越多地用计算机来实现控制系统。
近几年来，计算机技术、自动控制技术、检测与传感技术、CRT显示技术、通信与网络技术、微电子技术的高速发展，促进了计算机控制技术水平的提高。
本章主要介绍计算机控制系统及其组成、工业控制机的组成结构及特点、计算机控制系统的发展概况和趋势。
1．1．1计算机控制技术研究的内容及特点1、研究的内容：主要研究控制理论、计算机技术（软、硬件技术）、网络通信技术、测量技术、信号处理技术等在微机控制中的应用、以及微机的控制方法及其应用。
2、主要的特点：1）理论性强：应用各种控制理论、信号处理理论等2）综合性强：应用有控制理论、计算机硬件技术、编程技术、网络技术、测量技术、信号处理技术、电子技术等3）实践性强：所有设计、计算必须要反复进行实验；在实践中积累了大量的经验方法、经验数据等4）理论与实践相结合5）实用性强6）应用广泛等1．1．2计算机控制技术这门课所应用到的技术：计算机技术、自动控制技术、微电子技术、信息处理技术、检测与传感技术、通信与网络技术、CRT显示技术等等1．1．3计算机控制技术的现状与发展趋势计算机控制技术是一种运用控制理论、仪器仪表、计算机和其它信息技术，对工业生产过程实现检测、控制、优化、调度、管理和决策，达到增加产量、提高质量、降低消耗、确保安全等目的的综合性技术，主要包括工业自动化软件、硬件和系统三大部分1．1．4目前，计算机控制技术正在向智能化、网络化和集成化方向发展。
一、以工业PC为基础的低成本工业控制自动化将成为主流二、PLC在向微型化、网络化、PC化和开放性方向发展三、面向测控管一体化设计的DCS系统四、控制系统正在向现场总线（FCS）方向发展五、仪器仪表技术在向数字化、智能化、网络化、微型化方向发展六、数控技术向智能化、开放性、网络化、信息化发展七、工业控制网络将向有线和无线相结合方向发展八、工业控制软件正向先进控制方向发展► 1.2. 计算机控制系统的组成► 1.3 计算机控制系统分类► 1.4 计算机控制系统中的计算机► 1.5 微型计算机控制系统的发展趋势§1.2 计算机控制系统的组成★自动控制：在没有人直接参与的情况下，通过控制器使生产过程自动地按照预定的规律运行。
DCS系统的介绍
第三章 DCS系统的介绍多级计算机分布控制系统又称集散控制系统（DCS,distributed control system），是网络技术和控制技术结合的产物。
它是根据分布设计的基本思想，实现功能上分离，位置上分散，达到以分散控制为主，集中管理为辅。
3.1 DCS系统的定义DCS是分布式控制系统的英文缩写（Distributed Control Systerm），在国内自控行业又称为集散控制系统。
即所谓的分布式控制系统，或在有些资料中称之为集散系统，是相对于集中式控制系统而言的一种新型计算机控制系统，它是在集中式控制系统的基础上发展、演变而来的。
在系统功能方面，DCS和集中式控制系统的区别不大，但在系统功能的实现方法上却完全不同。
3.2 DCS的组成集散控制系统DCS（Distributed Control Systerm）是基于“4C”技术（Computer Control Communicatiao CRT）在20世纪70年代中期出现的新型工业控制系统。
采用分布式的计算机系统结构，目的是为了减少风险，提高系统可靠性。
它将整个控制系统按照区域、功能和回路作适当分解，再通过总线或通讯网络将它们连接为有机整体。
1975年Honey-well公司推出了第一套DCS 控制系统，首先被应用于石油化工行业。
自1975年以来，DCS控制系统的硬件和软件功能不断完善和强化，已经经历了三代，但从基本结构来看特性相同，可分解为三大基本部分。
（1）过程控制站过程控制站是集散控制系统与生产过程之间的界面，生产过程的各种过程变量和状态信息通过过程控制站转化为操作监视的数据，而操作的各种信息业通过过程控制站送到执行机构。
在过程控制装置内，进行模拟量与数字量的相互转换，完成各种控制算法的运算，以及对输入和输出量的数据处理等运算。
（2）操作站操作站是操作人员与集散控制系统的界面，操作人员通过操作站了解生产过程的运行状况，并通过他发出操作指令。
操作系统的发展历程与不同版本的特点
操作系统的发展历程与不同版本的特点简介：操作系统是计算机系统中最基本、最核心的软件之一，它负责管理和控制计算机系统的硬件和软件资源，并提供用户与计算机硬件之间的接口。
随着计算机技术的不断发展，操作系统也经历了多个版本的演变和更新。
本文将以操作系统的发展历程为线索，介绍操作系统的不同版本及其特点。
一、早期操作系统（20世纪40年代到60年代）在计算机技术刚刚诞生的早期，操作系统的概念并不明确。
20世纪40年代，第一台电子管计算机ENIAC诞生，但当时并没有操作系统的概念，计算任务完全由人工控制。
随着计算机的快速发展，20世纪50年代到60年代，出现了一系列早期操作系统，如EDSAC、UNIVAC 等。
这些早期操作系统主要特点是简单、粗糙，以批处理方式工作，无法并行处理。
二、批处理操作系统（20世纪60年代到70年代）1960年代末期，批处理操作系统开始出现。
批处理操作系统能够自动化地处理一批批的作业，无需人工干预，大大提高了计算机的利用率。
其中最具代表性的是IBM的OS/360系统，该系统采用了分时技术和虚拟存储器管理，使多用户能够同时共享计算机资源。
此外，这个时期也诞生了众多操作系统的发展方向，如分布式操作系统、实时操作系统等。
三、个人计算机操作系统（20世纪80年代到90年代）20世纪80年代，个人计算机开始普及，这也催生了个人计算机操作系统的发展。
其中最具代表性的是微软的MS-DOS和苹果的Mac OS。
MS-DOS是基于命令行界面的操作系统，用户需要通过输入指令来完成各种操作。
而Mac OS则是首个图形用户界面操作系统，用户可以通过鼠标进行操作。
这一时期，操作系统着重于提供用户友好的界面和多媒体功能。
四、网络操作系统（20世纪90年代至今）20世纪90年代，互联网的普及和发展推动着计算机系统的演进。
此时的操作系统更加注重网络通信和数据交换。
最典型的例子是Unix操作系统和Windows操作系统。
计算机控制系统
图2-1 输入输出过程通道组成结构图பைடு நூலகம்
表2-1 生产过程输入输出信息来源与用途
信息种类
模拟量输入 数字量输入 脉冲计数器 模拟量输出 数字量输出
输入信息来源或输出信息的用途
温度、压力、物位、转速、成分等 接点的通断状态、电平高低状态、数字装置的输出数码等 流量积算、电功率计算、转速及脉冲形式的输入信号等 控制执行装置、显示、记录等 对执行器进行控制、报警显示等
图2.12是采用晶闸管输出型光电隔离器驱动 双向晶闸管的电路图，图中与晶闸管并联的RC 网络用于吸收带感性负载时产生的与电流不同步 的过压，晶闸管门极电阻则用于提高抗干扰能力， 以防误触发。
图2.12 光电隔离的双向晶闸管输出
功率场效应管输出（了解）
功率场效应管(MOSFET)是压控电子开关，只要在其 栅极G和源极S之间加上足够的控制电压，漏极D和源极S 之间即可导通。MOSFET的栅极控制电流为微安级，而 导通后漏极D和源极S之间允许通过较大的电流，如 IRF640导通时，D、S间允许通过的最大电流可达18A。
为便于后续的描述和分析，下面定义几种类型信号，并在图2. IN+ 的电压低于 IN- 的电压时，则S断开，外接电容保持S断开时刻的电压，并经A3 组成的跟随器输出至输出端。 21是LF398典型应用电路。 W117、W217、W317是正输出三端电压可调式集成稳压器，使用方便，内部具有过热、过流等保护措施，比W7800系列稳压器有更
根据输入级的不同，用于开关量隔离的光电隔离器件可分为 三极管型、晶闸管型等几种，但其工作原理都是采用光作为传输 信号的媒介，实现电气隔离。
使用光电隔离器件的注意事项
输入侧导通电流
要使光电隔离器件导通，必须在其输入侧提供足 够大的导通电流，以使发光二极管发光。不同的光电 隔离器件的导通电流也不同，典型的导通电流 IF=10mA。
(完整版)DCS系统介绍
5.2 监控画面组态
5.3 工作站组态
• 用于监视控制显示画面及部分组态功能。
5.4 通讯组态
• 用于组态工作站，打印机及第三方控制器。
六、DCS的基础知识
• I/O信号 • 系统冗余 • DCS系统的特点
6.1 IO信号
• I/O：控制系统需要建立信号的输入和输出通道，这就是 I/O。DCS中的I/O一般是模块化的，一个I/O模块上有一 个或多个I/O通道，用来连接传感器和执行器。
2.2 1940~1970年
• 第三次科技革命开始后，随着计算机技术的发展，人们开 始尝试将计算机用于过程控制。但当时采用的办法是用一 台计算机控制几十甚至上百个回路，这样做的危险性很高， 如果计算机出现故障，会导致很严重的后果，这造成了危 险集中。
2.3 1970~1990年
• 直到上世纪70年代，随着计算机技术的日渐成熟，人们才 开始将危险分散。就是原来靠一台大计算机完成的任务， 现在用几十台微处理器来完成，从而大大降低了危险系数。 至此DCS就诞生了。
• 3.2管理级别分类：现场控制级、过程控制级、过程管理 级、经营管理级
• 3.3网络结构分类：一级网络、二级网络、三级网络
3.1硬件组成
3.2.1现场控制级
• 又称数据采集装置，主要是将过程非控变量进行数据采集 和预处理，而且对实时数据进一步加工处理，供操作站显 示和打印，从而实现开环监视，并将采集到的数据传输到 监控计算机。输出装置在有上位机的情况下，能以开关量 或者模拟量信号的方式，向终端元件输出计算机控制命令。 这一个级别直接面对现场，跟现场过程相连。比如阀门、 电机、各类传感器、变送器、执行机构等等。
3.2.2过程控制级
DCS简介
容错设计，因此某一台计算机出现的故障不会导致系统其他功能的丧失。
此外，由于系统中各台计算机所承担的任务比较单一，可以针对需要实现的功能采用具有特定结构和软件的专用计算机，从而使系统中每台计算机的可靠性也得到提高。
（2）开放性。
DCS采用开放式，标准化、模块化和系列化设计，系统中各台计算机采用局域网方式通信，实现信息传输，当需要改变或扩充系统功能时，可将新增计算机方便地连入系统通信网络或从网络中卸下，几乎不影响系统其他计算机的工作。
发展历史 DCS是分布式控制系统的英文缩写（Distributed Control System），在国内自控行业又称之为集散控制系统。
它是一个由过程控制级和过程监控级组成的以通信网络为纽带的多级计算机系统，综合了计算机(Computer)、通讯(Communication)、显示(CRT)和控制(Control)等4C技术，其基本思想是分散控制、集中操作、分级管理、配置灵活、组态方便。
）它的发展大体分为三个阶段。
第一阶段：1975-1980年，在这个时期集散控制系统的技术特点表现为：1）采用微处理器为基础的控制单元，实现分散控制，有各种各样的算法，通过组态独立完成回路控制，具有自诊断功能2）采用带CRT显示器的操作站与过程单元分离，实现集中监视，集中操作 3）采用较先进的冗余通信系统第二阶段：1980—1985.，在这个时期集散控制系统的技术特点表现为： 1）微处理器的位数提高，CRT显示器的分辨率提高 2）强化的模块化系统3）强化了系统信息管理，加强通信功能第三阶段，1985年以后，集散系统进入第三代，其技术特点表现为： 1）采用开放系统管理 2）操作站采用32位微处理器 3）采用实时多用户多任务的操作系统进入九十年代以后，计算机技术突飞猛进，更多新的技术被应用到了DCS之中。
PLC是一种针对顺序逻辑控制发展起来的电子设备，它主要用于代替不灵活而且笨重的继电器逻辑。
第二章 计算机数控系统CNC与控制原理总结
速度处理要做的工作是根据合成速度来计算各运动坐标 的 分速度。 开环系统:通过控制向步进电机输出脉冲的频率来实现。
速度计算的方法是根据程编的F值来确定该频率值。 半闭环和闭环系统:采用数据采样方法进行插补加工，速度
计算是根据程编的F值，将轮廓曲线分割为采样周期的轮 廓步长。
可以实现较复杂的系统功能。容错能力强，在某模块出 故障后，通过系统重组仍可断继续工作。
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2.2 CNC装置的硬件结构
结构形式：可分：分布式、主从式、总线式。
分布式：各CPU独立、完整，通过外部通信链路连接起来，
数据交换和资源共享通过网络技术实现。
主从式：主控CPU、从控CPU，主控CPU才能控制和访问总
第二章 计算机数控系统CNC与控制原理
本章主要内容
第一节 概述 第二节 CNC装置的硬件结构 第三节 CNC装置的软件结构
第四节 可编程控制器（PLC）
第五节 典型的CNC系统简介
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2.1概述
1. CNC系统?
从自动控制的角度来看，CNC系统是一种位置、速 度
（还包括电流）控制系统，其本质上是以多执行部件(各运 动轴)的位移量、速度为控制对象并使其协调运动的自动控 制系统，是一种配有专用操作系统的计算机控制系统。 从外部特征来看，CNC系统是由硬件（通用硬件和专 用硬件）和软件（专用）两大部分组成的。
两个以上任务处理。
♦ 并行处理的实现方式： ☆ 资源分时共享（单CPU）
☆ 资源重叠流水处理（多CPU）
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Have a Rest!
2.3 CNC系统的软件
资源分时共享并行处理（对单一资源的系统）
♦ 在单CPU结构的CNC系统中，可采用 “资源分时共
计算机控制系统的体系结构
计算机控制系统的体系结构摘要：计算机控制系统是计算机与控制理论相结合的产物，它经历了一个不断演变发展的过程：从简单的计算机控制系统逐步发展为多级分布式计算机控制系统。
本文从计算机控制系统的硬件与软件两方面来分析其体系结构。
在硬件系统方面，分析了直接数字控制系统DDC体系结构；集散控制系统DCS体系结构；现场总线控制系统FCS体系结构；可编程控制器系统PCS或PLC体系结构这四类系统。
在软件方面，是从系统软件和应用软件两个方面来进行分析的。
关键字：计算机，控制系统，体系结构一、计算机控制系统简介随着科学技术的进步，人们越来越多地用计算机来实现控制系统。
即用计算机的硬件和软件来实现控制器的功能。
这是用计算机取代模拟控制器的初衷，其特点是：（1）用软件可以实现复杂的控制规律。
（2）可以显示、存储、打印系统的运行状态。
具有报警功能；人机接口功能。
（3）控制规律可以很方便的改变。
（4）通讯组网功能。
自动控制技术、计算机技术、检测和传感技术、网络和通信技术、显示技术等的高速发展，给计算机控制技术带来了巨大的变革。
随着计算机技术、高级控制策略、现场总线智能仪表和网络技术的发展，计算机控制技术水平必将大大提高。
计算机控制系统：应用计算机（控制计算机）来实现生产过程自动控制的系统。
二、计算机控制系统硬件体系结构计算机控制系统的体系结构主要分为四大类：直接数字控制系统DDC体系结构；集散控制系统DCS体系结构；现场总线控制系统FCS体系结构；可编程控制器系统PCS或PLC 体系结构。
这四种体系结构有其各自不同的发展背景和特点，自然也有着不同的适用范围。
2.1 直接数字控制系统DDC体系结构DDC是Direct Digital Control，即直接数字控制的缩写，它是计算机进入控制和自动化领域以来最早应用的体系结构。
DDC控制系统以微机为核心，并配以一定数量的外围设备，使系统具有丰富的控制、显示和数据处理功能。
DDC控制系统的主要工作过程是用一台计算机对多个被控参数进行巡回检测，检测结果与给定值进行比较，并按预定的数学模型（如PID控制规律）进行运算，其输出直接控制被控对象，使被控参数稳定在给定值上。
DCS简介
DCS(集散控制系统)简介集散控制系统简称DCS，也可直译为“分散控制系统”或“分布式计算机控制系统”。
它采用控制分散、操作和管理集中的基本设计思想，采用多层分级、合作自治的结构形式。
其主要特征是它的集中管理和分散控制。
目前DCS在电力、冶金、石化等各行各业都获得了极其广泛的应用。
DCS通常采用分级递阶结构，每一级由若干子系统组成，每一个子系统实现若干特定的有限目标，形成金字塔结构。
可靠性是DCS发展的生命，要保证DCS的高可靠性主要有三种措施：一是广泛应用高可靠性的硬件设备和生产工艺；二是广泛采用冗余技术；三是在软件设计上广泛实现系统的容错技术、故障自诊断和自动处理技术等。
当今大多数集散控制系统的MTBF可达几万甚至几十万小时。
1.集散控制系统的发展趋势近年来，在DCS关联领域有许多新进展，主要表现在如下一些方面。
(1)系统功能向开放式方向发展传统DCS的结构是封闭式的，不同制造商的DCS之间难以兼容。
而开放式的DCS将可以赋予用户更大的系统集成自主权，用户可根据实际需要选择不同厂商的设备连同软件资源连入控制系统，达到最佳的系统集成。
这里不仅包括DCS与DCS的集成，更包括DCS与PLC、FCS及各种控制设备和软件资源的广义集成。
(2)仪表技术向数字化、智能化、网络化方向发展工业控制设备的智能化、网络化发展，可以促使过程控制的功能进一步分散下移，实现真正意义上的“全数字”、“全分散”控制。
另外，由于这些智能仪表具有的精度高、重复性好、可靠性高，并具备双向通信和自诊断功能等特点，致使系统的安装、使用和维护工作更为方便。
(3)工控软件正向先进控制方向发展广泛应用各种先进控制与优化技术是挖掘并提升DCS综合性能最有效、最直接、也是最具价值的发展方向，主要包括先进控制、过程优化、信息集成、系统集成等软件的开发和产业化应用。
在未来，工业控制软件也将继续向标准化、网络化、智能化和开放性发展方向。
(4)系统架构向FCS方向发展单纯从技术而言，现阶段现场总线集成于DCS可以有三种方式：①现场总线于DCS系统I/O总线上的集成――通过一个现场总线接口卡挂在DCS的I/O总线上，使得在DCS控制器所看到的现场总线来的信息就如同来自一个传统的DCS设备卡一样。
第5章 SCADA系统
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收球控制
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报警 有新报警产生时，报警栏闪烁，提示操作员有 报警产生。 报警的级别可以通过颜色来辨别： 紧急报警为红色， 高报为黄色， 低报为灰色。
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事件
提供实时显示和打印功能。能够如实的反映以 前所发生的每一件事情，例如：电动阀何时开 ，操作员何时登录、又何时退出的，所有的报 警极其对报警的确认都记录在事件里，既任一 操作员在他值班时间里所执行的动作都可在事 件里反映出来。
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7 SCADA系统基础知识 – SCADA系统组成结构
2.1 SCADA组成结构
系统结构：三层结构，它包括调度中心、通信处理机和 RTU。 网络结构：在网络中的所有用户可以共享全部或部分信息 资源，实现硬件、软件和数据共享。 硬件配置：SCADA主机、操作员工作站、打印机、数据库 、UPS电源、通信处理机、网络服务设备、现场仪表。 软件配置：操作系统软件、SCADA系统软件、应用软件。
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7 SCADA系统基础知识 – SCADA系统组成结构
2.2 SCADA系统结构
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7 SCADA系统基础知识 – SCADA系统组成结构
2.3 SCADA网络结构
工作站
数据服务器
WEB客户
WEB服务器
Internet
以太网
以太网
SCADA 服务器
（或工业以太网）
SCADA系统
叶迎春
7 SCADA系统基础知识 – 目录
SCADA系统简介 SCADA系统组成与功能 SCADA系统典型架构 SCADA应用领域 SCADA应用实例
DCS简介
NEPB 美国国家环保局
NEC 美国国家电气标准
HEI 热交换协会
ISO 国际标准化组织
TCP/IP 网络通讯协议
IEEE 802 局域网标准
中国标准 GB
G-RK-95-51 火力发电厂分散控制系统技术规范
G-RK-98-54 火力发电厂汽轮机控制系统技术规范
ANSI/ASME TDP-1-1985 电站蒸汽轮机防进水保护措施
HPCS-3000
华文自动化系统工程有限公司
图 4 机柜的外观尺寸图 3.3 过程处理单元 PCU
过程处理单元 PCU 是 DCS 过程控制站，存储系统信息和过程控制策略与数据。它包 括：现场总线的通讯与控制、实时网络(Data Highway)的数据交换、过程控制逻辑与回路调 节算法的计算执行等功能。PCU、实时网络及现场总线都是冗余配置。
点开关量。 实时性-----1 秒内可更新所有全局点，1 秒内调出任何图形显示，50ms 的控制周期。 开放性----除可接华文公司的 I/O 模块外，通过本公司的协议转换站还可接其它常用的
现场总线如 HH、HART、PROFIBUAS I/O 系统、各种 PLC、厂级 MIS 和其它控制系统。 发展-----硬件与软件跟随国际工业主流产品同步发展。 功能-----集模拟量控制、顺序控制、数据监视和记录于一体。 可靠性-----系统经可靠性设计，采用冗余技术，容错技术，双路电源供电，保证系统
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通讯------采用成熟的计算机网络通讯技术，构成高速的冗余实时数据网，符合 IEEE802.3 标准，通讯速率 10Mbps/100Mbps。
显示-----高分辨率显示，分辨率 1280×1024 或 1600×1200。窗口显示及三维空间的 显示画面。
计算机控制习题解答-独家
计算机控制系统习题集目录一各章习题 (1)二填空题练习 (6)三简答题练习 (8)四综合题练习 (11)一各章习题1.1 第1章绪论1. 计算机控制系统的硬件主要包括哪几个部分？2. 什么是过程控制通道，过程控制通道主要有哪几种？3. 根据计算机控制系统的发展历史和在实际应用中的状态，计算机控制系统可分为哪6类，各有何特点？4. 计算机控制系统从深度和广度两方面各有何发展趋势。
1.2 第2章计算机控制系统中的检测设备和执行机构1. 什么叫传感器及变送器？2. 简述压力检测的主要方法和分类。
3. 简述温度检测的主要方法和分类。
4. 简述热电偶测温的原理。
2. 物位仪表分为哪几类？6. 简述电容式差压变送器的工作原理。
7. 简述常用执行机构和执行器的工作原理。
8. 简述TT302温度变送器的结构和工作原理。
9. 简述交流、直流伺服电机的工作原理。
10.简述步进电机的工作原理。
1.3 第3章计算机总线技术1.什么叫总线？为什么要制定计算机总线标准？2.计算机总线可以分为哪些类型？3.评价总线的性能指标有哪些？4.STD总线有哪些特点？5.常用的PC总线有哪些？各有什么特点？6.简述PCI总线的性能特点。
7. 简述IEEE-488总线的工作过程。
8. 详述RS-232C 、RS-485和RS-422总线的特点和性能。
9. RS-232C 总线常用的有哪些信号？如何通过该接口实现远程数据传送？10. 什么是平衡方式和不平衡传输方式？试比较两种方式的性能。
11. USB 数据传输方式有哪几种？USB 协议中是如何区分高速设备和低速设备的？12. 简述USB 总线的枚举过程1.4 第4章 过程通道与人机接口1．什么是过程通道？过程通道由哪几部分组成？2．画出数字量输入输出通道的结构。
3．在数字量输入调理电路中，采用积分电容或RS 触发器是如何消除按键抖动的？4．数字量输出驱动电路有哪三种形式？各有什么特点？5．画出D/A 转换器原理框图，并说明D/A 转换的原理。
DCS与FCS控制系统简介
DCS与FCS控制系统简介分布控制系统（DCS）就是distributed control system，而现场总线控制系统（FCS）的概念就是fieldbus control system. 前者也称作集散控制系统，采用分散控制、集中操作、分级管理、分而自治和综合协调的方法。
后者可以实现开放式互联系统结构。
一、引言过程控制以计算机控制作为主流。
近年来，计算机技术的飞速发展正迅速改变着工业自动化的现状，传统的生产过程计算机控制系统已仅仅是一个狭义的概念，现代计算机控制系统的含义已被大大扩展，它不仅包含我们最熟悉的各种自动控制系统、各种顺序逻辑控制系统、各种自动批处理控制系统及联锁保护系统，还包括了各生产工段和各生产车间的优化调度系统，以及整个企业的决策系统和管理系统。
本文重点分析作为现代工业顺序逻辑控制的可编程逻辑控制PLC、现代工业主流的集散型控制系统（DCS）和未来工业主流的现场总线控制系统（FCS）及其相互关系。
二、DCS、FCS控制系统的基本要点目前，在连续型流程生产自动控制（PA）或习惯称之为工业过程控制中，有两大控制系统，即DCS和FCS。
它们的各自基本要点如下：（一）DCS或TDCS分散控制系统DCS与集散控制系统是集通讯、计算、控制、显示4C（Communication，Computer，Control，CRT）技术于一身的监控技术。
从上到下的树状拓扑大系统，其中通信（Communication）是关键。
PID在中继站中，中继站联接计算机与现场仪器仪表与控制装置。
模拟信号A/D-D/A带微处理的混合。
一台仪表一对线接到I/O，由控制站挂到局域网LAN。
DCS是控制（工程师站）、操作（操作员站）、现场仪表（现场控制站）的三级结构。
缺点是成本高，各公司产品不能互换，不能互操作，大DCS系统是各家不同的。
用于大规模的连续过程控制，如石化等。
制造商有Bailey（美）、Westinghouse（美）、HITACH（日）、LEEDS&NORTHRMP （美）、Siemens（德）、Foxboro（美）、ABB（瑞士）等。
mark V简介
七台河发电公司MarK-V控制系统介绍热控MarK-V控制系统介绍七台河发电公司MarK-V控制系统介绍热控目录一.MarK-V系统简介二.MARK-V系统特点及安全性三.MarK-V控制系统通信网络四.控制器简介五.控制软件简介1.大机控制软件内容2.小机控制软件内容六.控制功能介绍1.汽轮机速度控制—速度偏差2. 汽轮机负荷控制—负荷命令DWR3. 蒸汽流量控制—CVR4 高压调阀阀位控制—CV阀位命令5. MSV2控制—MSV2阀位命令6. 数字式调节器七. MarK-V的保护功能1.跳闸信号与逻辑2.前机架保护机构3.截止阀调阀结构及控制接口4.特殊保护逻辑八.保护试验1.保护试验总述2.保护试验项目3.特殊保护试验项目九.汽轮机的运行1.转子/腔室预暖2.冲转准备3.加速至额定转速4.反流运行方式的几点说明十.阀门试验1.阀门试验总述2.试验项目十一.辅助阀门介绍一.MARK-V系统简介MARK-V是美国GE公司第三代数字式电液调节系统，MarK-V可以配置成单工或三冗余（TMR）方式。
我厂为TMR配置，2×350MW汽轮机及4台给水泵汽轮机全部采用MARK-V控制系统。
在MARK-V控制系统中，所有用于保护的关键信号都输入到主控制器<R><S><T>，用于监视控制的信号都输入到控制器<C>内，微处理器周期采样所有的数字及模拟输入信号。
对输入信号进行I/O的组态及处理，然后根据控制程序逻辑，对信号进行处理计算，再将计算结果输出到汽轮机的阀门控制设备，从而完成对汽轮机的各项控制、保护等重要功能和其它辅助功能。
其中大量的控制逻辑、运算和保护逻辑在各主控制器的微处理器中执行，而最关键的逻辑和保护功能（如电子超速保护、PLU、EV A等）由硬件逻辑直接完成。
无论逻辑是由软件还是由硬件完成，最终都由继电器或放大器输出来完成各自的功能。
我厂MARK-V控制电源由分配器<PD>供给各控制器及I/O板电源，总电源由电气直接供给，部分就地设备电源由汽机UPS柜供给。
计算机控制系统典型结构
计算机控制系统典型结构计算机控制系统是一种以计算机为核心的、能够实现自动化控制的系统。
它通过对外部的输入信号进行采集和处理，并通过对内部执行器的控制完成对工业过程的调节和控制。
计算机控制系统通常由硬件和软件两部分组成，其中硬件包括传感器、执行器和计算机等，而软件则包括控制算法和界面程序等。
一个典型的计算机控制系统通常由以下几个组成部分构成。
1. 传感器传感器是计算机控制系统中的输入设备，用于将外部环境或过程的物理量转变为计算机可以处理的电信号。
典型的传感器包括温度传感器、压力传感器和位置传感器等。
传感器的选择取决于被控制过程的特点和要求。
2. 信号调理电路信号调理电路用于对传感器输出的信号进行放大、滤波和模拟信号转换等处理，以确保输入到计算机的信号质量良好且稳定。
这些电路还可以进行线性化处理，将传感器输出的非线性信号转变为线性信号，以提高控制系统的性能。
3. 控制算法控制算法是计算机控制系统的核心部分，它通过对传感器信号进行分析和处理，并根据预定的控制策略生成相应的输出信号。
常见的控制算法包括比例-积分-微分(PID)控制、模糊控制和自适应控制等。
这些算法可以根据被控过程的需求进行选择和调整。
4. 执行器执行器是计算机控制系统中的输出设备，用于将计算机生成的控制信号转变为对被控对象的实际控制动作。
常见的执行器包括电动阀门、电机和气缸等。
执行器的选择取决于被控过程的性质和要求。
5. 人机界面人机界面是计算机控制系统中的交互接口，用于实现人机之间的信息交流和操作控制。
典型的人机界面包括显示屏、键盘和触摸屏等。
通过人机界面，操作人员可以监控和操作控制系统，也可以通过对系统状态和控制参数的调整来实现对系统的远程控制。
6. 数据存储和通信模块数据存储和通信模块用于存储和传输计算机控制系统中的数据。
它可以将控制系统的状态数据存储在本地的存储介质中，也可以将数据传输到远程的计算机或服务器中进行保存和分析。
通信模块可以实现控制系统与其他系统的数据交换和信息共享。
计算机控制系统的典型形式名词解释
计算机控制系统的典型形式名词解释控制系统是指通过传感器获取输入信号，经过处理和分析后，产生控制器的输出信号，实现对被控对象（如机械系统、电力系统、化工系统、交通系统等）的控制。
在这个过程中，计算机被广泛应用于控制系统中，实现对被控对象的精确、灵活、高效的控制操作。
计算机控制系统不仅被广泛应用于工业自动化领域，还涉及到交通、能源、环保、医疗等多个领域。
对于计算机控制系统，有许多典型形式，下面我们来逐一解释。
1. 开环控制系统开环控制系统也称为非反馈控制系统，是指控制器的输出信号不受被控对象的状态影响。
简单来说，开环控制系统仅根据输入信号的大小来决定控制器的输出，而不考虑输出对被控对象产生的影响。
这种系统通常用于对被控对象的要求不高、且对控制精度要求不严格的场景。
2. 闭环控制系统闭环控制系统是指控制器的输出信号受被控对象状态的影响，通过传感器实时监测被控对象的状态，并将反馈信号传递给控制器，从而调节控制器的输出。
闭环控制系统能够实现对被控对象的精确控制，具有良好的稳定性和鲁棒性，因此被广泛应用于工业自动化领域。
3. 自动控制系统自动控制系统是指在事先设计好的规律下，能够自动地使被控对象按照设计要求进行运行或操作的系统。
这种系统广泛应用于生产线、机器设备、飞机、火箭等领域，能够提高生产效率、降低成本、减少人力投入。
4. 手动控制系统手动控制系统是指通过人工操作的方式来控制被控对象的系统。
在这种系统中，人工操作起着至关重要的作用，通常用于对被控对象要求不高、且灵活性要求较高的场景。
5. 开关控制系统开关控制系统是指控制器的输出信号只有两种状态，即开和关。
这种系统简单、成本低廉，通常用于对被控对象要求不高、且控制方式简单的场景。
通过解释以上典型形式，我们可以更深入地理解计算机控制系统的多样性和灵活性。
在实际应用中，我们需要根据被控对象的要求和控制需求来选择适合的控制系统形式，以实现最佳的控制效果。
总结回顾：在工业自动化和生产控制领域，计算机控制系统是不可或缺的重要角色。
dcs方案
dcs方案DCS方案简介DCS（Distributed Control System，分布式控制系统）是一种用于控制和监视复杂工业过程的计算机系统。
它通过采集、处理和分发数据来实现对工业过程的实时控制。
DCS通常由分布式计算机和网络组成，可以集成传感器、执行器和其他自动化设备，以实现对工业过程各个环节的监测和控制。
DCS的应用领域DCS广泛应用于各个行业的控制领域，包括能源、化工、制药、钢铁、水处理等。
在这些行业中，DCS被用于控制各种过程，例如发电厂的发电过程、化工厂的生产过程、制药厂的药品生产过程等。
DCS的优势1. 高可靠性DCS采用分布式架构，将控制任务分配到不同的计算节点上，并且具备故障检测和容错机制。
即使某个节点出现故障，系统也能够继续运行，确保工业过程的连续性和稳定性。
2. 高灵活性DCS采用模块化设计，可以根据工业过程的需要进行扩展和定制。
通过添加或删除计算节点，可以简单快速地调整和优化系统的性能。
3. 实时监控和控制DCS能够实时监测工业过程中的数据，并且根据预定的控制策略进行控制。
这使得系统能够及时对工业过程进行调整，提高生产效率和质量。
4. 数据采集和分析DCS可以采集工业过程中的各种数据，并进行存储和分析。
这些数据可以用于监测设备的状态、预测设备的故障，并进行优化和改进工业过程。
DCS的典型架构DCS的典型架构由三个层次组成：操作层、控制层和管理层。
1. 操作层操作层是与工业过程直接交互的层次，主要包括传感器、执行器和人机界面。
传感器用于采集工业过程中的各种数据，执行器用于执行控制策略，人机界面用于操作和监控系统。
2. 控制层控制层是DCS的核心，它包括各种计算节点和通信网络。
计算节点负责处理数据、执行控制策略和监测设备状态，通信网络用于节点间的数据传输和通信。
3. 管理层管理层用于对DCS进行配置、管理和优化，包括监测设备的状态、配置控制策略、存储和分析数据等。
管理层可以通过网络远程访问和操作系统，方便对系统进行管理和控制。
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典型计算机控制系
统简介
第8章典型计算机控制系统简介
本章的教学目的与要求
掌握典型的计算机控制系统的结构、特点和设计方法。
●授课主要内容
●基于PC总线的板卡与工控机组成的计算机控制系统
●基于数字调节器的计算机控制系统
●基于可编程控制器的计算机控制系统
●基于嵌入式系统的计算机控制系统
●分散控制系统（DCS）
●现场总线控制系统（FCS）
●计算机集成制造系统（CIMS）
●主要外语词汇
Micro-Controller Unit (MCU):微控器，Digital Signal Processor(DSP)数字信号处理器
●重点、难点及对学生的要求
说明：带“***”表示要掌握的重点内容，带“**”表示要求理解的内容，带“*”表示要求了解的内容，带“☆”表示难点内容，无任何符号的表示要求自学的内容
●基于PC总线的板卡与工控机组成的计算机控制系统***
●基于数字调节器的计算机控制系统***
●基于可编程控制器的计算机控制系统**
●基于嵌入式系统的计算机控制系统**
●分散控制系统（DCS）**
●现场总线控制系统（FCS）*
●计算机集成制造系统（CIMS）*
●辅助教学情况
多媒体教学课件（POWERPOINT）
●复习思考题
●基于PC总线的板卡与工控机组成的计算机控制系统
●基于数字调节器的计算机控制系统
●基于可编程控制器的计算机控制系统
●基于嵌入式系统的计算机控制系统
●分散控制系统（DCS）
●现场总线控制系统（FCS）
●计算机集成制造系统（CIMS）
●参考资料
刘川来，胡乃平，计算机控制技术，青岛科技大学讲义
本章将简要介绍当前常见的比较典型的计算机控制系统，主要包括基于PC总线的板卡与工控机组成的计算机控制系统；基于数字调节器的计算机控制系统；基于PLC的计算机控制系统；基于嵌入式系统的计算机控制系统；分散控制系统；现场总线控制系统和计算机集成制造系统。
8.1基于PC总线的板卡与工控机组成的计算机控制系统
8.1.1PC总线的工业控制机简介
工业个人计算机（Industrial Personal Computer ─IPC）是一种加固的增强型个人计算机，是指对工业生产过程及其机电设备、工艺装备进行测量与控制用的计算机，简称工控机，它能够作为一个工业控制器在工业环境中可靠运行。
1. 工业PC的结构
工业控制机的典型结构如图8.1所示，主要有以下几部分组成。
（1）全钢机箱
（2）无源底板
（3）工业电源
（4）CPU卡
图8.1 工控机典（5）其它配件
2. 工业PC的特点
专门为工业工程控制现场设计的工业PC机与普通微机相比，有以下特点：
（1）工业PC总线设计支持各种模块化CPU卡和所有的IBM-PC/XT/AT总线接口板。
（2）所有卡（CPU卡﹑CRT卡﹑磁盘控制卡和I/O接口卡）采用高度集成芯片，以减少故障率，并均为模块化﹑插板式，以便安装﹑更换和升级换代。
所有的卡使用专用的固定架将插板压紧，防止震动引起的接触不良。
（3）开放性好，兼容性好，吸收了PC机的全部功能，可直接运行PC机的各种应用软件。
（4）采用和PC /AT总线兼容的无源底板。
它使用带有电源层和地的4层电路板，有效地提高了系统地抗干扰能力。
无源底板带有4，6，8，12，14或20槽，可插入PC/XT或PC/AT总线模板。
（5）机箱采用全刚机架，可防止电磁干扰；采用150W-350W 带除尘过滤器地工业开关电源，具有足够地负载驱动能力。
机箱内装有双风扇，正压对流排风，并装有滤尘网用以防尘。
软盘驱动器安装采用橡皮缓冲防震，并有防尘门。
（6）可内装RAM/ROM电子盘卡以取代机械磁盘，使PC机在工业环境下的操作具有高速﹑高可靠性﹑上电自动启动的功能。