计算机控制系统第3章工业控制计算机
《计算机控制技术》习题答案
《计算机控制技术》（机械工业出版社范立南、李雪飞）习题参考答案第1章1．填空题(1) 闭环控制系统，开环控制系统(2) 实时数据采集，实时决策控制，实时控制输出(3) 计算机，生产过程(4) 模拟量输入通道，数字量输入通道，模拟量输出通道，数字量输出通道(5) 系统软件，应用软件2．选择题(1) A (2) B (3) C (4) A (5) B3．简答题(1) 将闭环自动控制系统中的模拟控制器和和比较环节用计算机来代替，再加上A/D转换器、D/A转换器等器件，就构成了计算机控制系统，其基本框图如图所示。
计算机控制系统由计算机（通常称为工业控制机）和生产过程两大部分组成。
工业控制机是指按生产过程控制的特点和要求而设计的计算机，它包括硬件和软件两部分。
生产过程包括被控对象、测量变送、执行机构、电气开关等装置。
(2)操作指导控制系统：其优点是控制过程简单，且安全可靠。
适用于控制规律不是很清楚的系统，或用于试验新的数学模型和调试新的控制程序等。
其缺点是它是开环控制结构，需要人工操作，速度不能太快，控制的回路也不能太多，不能充分发挥计算机的作用。
直接数字控制系统：设计灵活方便，经济可靠。
能有效地实现较复杂的控制，如串级控制、自适应控制等。
监督计算机控制系统：它不仅可以进行给定值的控制，还可以进行顺序控制、最优控制、自适应控制等。
其中SCC+模拟调节器的控制系统，特别适合老企业的技术改造，既用上了原有的模拟调节器，又可以实现最佳给定值控制。
SCC+DDC的控制系统，更接近于生产实际，系统简单，使用灵活，但是其缺点是数学模型的建立比较困难。
集散控制系统：又称分布式控制系统，具有通用性强、系统组态灵活，控制功能完善、数据处理方便，显示操作集中，调试方便，运行安全可靠，提高生产自动化水平和管理水平，提高劳动生产率等优点。
缺点是系统比较复杂。
计算机集成制造系统：既能完成直接面向过程的控制和优化任务，还能完成整个生产过程的综合管理、指挥调度和经营管理的任务。
计算机控制系统复习资料(精简版 列出重点知识点)
第一章概论，讲述计算机控制系统的发展过程；计算机控制系统在日常生活和科学研究中的意义；计算机控制系统的组成及工作原理；计算机控制的特点、优点和问题；与模拟控制系统的不同之处；计算机控制系统的设计与实现问题以及计算机控制系统的性能指标。
1.计算机控制系统与连续模拟系统类似，主要的差别是用计算机系统取代了模拟控制器。
2.计算机系统主要包括：．A／D转换器，将连续模拟信号转换为断续的数字二进制信号，送入计算机；．D／A转换器，将计算机产生的数字指令信号转换为连续模拟信号(直流电压)并送给直流电机的放大部件；．数字计算机(包括硬件及相应软件)，实现信号的转换处理以及工作状态的逻辑管理，按给定的算法程序产生相应的控制指令。
3.计算机控制系统的控制过程可以归结为：．实时数据采集，即A/D变换器对反馈信号及指令信号的瞬时值进行检测和输入；．实时决策，即计算机按给定算法，依采集的信息进行控制行为的决策，生成控制指令；．实时控制，即D/A变换器根据决策结果，适时地向被控对象输出控制信号。
4.计算机控制系统就是利用计算机来实现生产过程自动控制的系统。
5.自动控制，是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。
6.计算机控制系统的特性系统规模有大有小系统类型多种多样系统造价有高有低计算机控制系统不断推陈出新7.按功能分类1)数据处理系统2)直接数字控制（DDC）3)监督控制（SCC）4)分散型控制5)现场总线控制系统按控制规律分类1)程序和顺序控制2)比例积分微分控制（PID）3)有限拍控制4)复杂控制5)智能控制按控制方式分类1)开环控制2)闭环控制9.计算机控制系统的结构和组成控制算法软件网络硬件11.硬件平台运算处理与存储部分：CPU，存储器（RAM，ROM，EPROM，FLASH-ROM，EEPROM以及磁盘等），时钟，中断，译码，总线驱动等。
输入输出接口部分：各种信号（模拟量，开关量，脉冲量等）的锁存、转换、滤波，调理和接线，以及串行通讯等。
第3章 计算机控制系统中的硬件5(PLC)
— 可编程序逻辑控制器（PLC）
可编程控制器的基本概念
• 国际电工委员会(International Electrical Committee) 在1987年颁布的PLC标准草案中对PLC作了如下定 义：“PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计 的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序 的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序 运算、定时、计数和算术运算等操作的指令，并能 通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型 的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应 按照易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展 其功能的原则而设计。”
可编程控制器的工作原理
• PLC的工作原理与计算机的工作原理基本上是一致的， 可以简单地表述为在系 统程序的管理下，通过运行应 用程序完成用户所规定的任务。但个人计算机与PLC 的工作方式有所不同，计算机一般采用等待命令的工 作方式。如常见的键盘扫描方式或I/O扫描方式。当 键盘有键按下或I/O口有信号时则中断转入相应的子 程序。因此，当控制软件发生故障时，会一直等待键 盘或I/O命令，可能发生死机现象。而PLC作为工业 专用控制机，采用循环扫描用户程序工作方式，即系 统工作任务管理及应用程序执行全部都是以循环扫描 方式完成的。当软件发生故障时，可以定时执行下一 轮扫描，避免了死机现象，因此可靠性更高。
• 中央处理器(CPU)
• 主要作用 • 1. 接收并存储从编程器输入 的用户程序和数据。 • 2. 诊断PLC内部电路的工作 故障和编程中的语法错误。 • 3. 用扫描的方式通入I/O部件 接收现场的状态或数据，并 存入输入映像存储器或数据 存储器中。 • 4. PLC进入运行状态后，从 存储器逐条读取用户指令， 解释并按指令规定的任务进 行数据传送、逻辑或算术运 算等；根据运算结果，更新 有关标志位的状态和输出映 像存储器的内容，再经输出 部件实现输出控制、制表打 印或数据通信等功能。
计算机控制技术PPT 第3章
3. 综合指标
在现代控制理论中，如最优控制系统的没计时，经常使用综
合性能指标来衡量一个控制系统。选择性能指标时．既要考虑
到能对系统的性能做出正确的评价，又要考虑到数学上容易处
理，以及工程上便于实现。因此，选择性能指标时，通常需要
做一定的试探和比较。综合性能指标通常有3种类型。
1）积分型指标：
（1）误差平方的积分：
3.5 线性离散时间系统的能控性与能观测性
线性定常离散时间系统的能控性定义及判据 线性定常离散时间系统的能观测性定义及判据
3.6 应用MATLAB进行离散系统分析
3.1 计算机控制系统概述
计算机控制系统(Computer Control System)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。
为n，Qc为由系数矩阵A和B按一定规则组成的分块矩阵，
表达式是：
n为系统的维数。 判别线性定常系统能控性的判据还有 其他的形式。对于线性时变系统，判别能控性的条件要复 杂一些，而且系统是否能控，常常还依赖于初始时刻的选 取。对于完全能控的线性定常系统，通过特别选定的坐标 变换，可以将其状态方程化成标准的形式，称为能控规范 形。
3.3 控制系统的性能指标描述
对于一个控制系统来说，人们总是要求它能根据实际 的被控对象，在给定信号的作用下达到稳定、快速和准确 的性能指标。对于计算机控制系统，计算机相当于人的大 脑，因此有更多的功能可以实现，系统就能实现最佳的性 能指标。本章描述了控制系统的基本性能指标，以及这些 性能指标与系统的固有参数和设计参数的关系，从而为分 析和设计控制系统提供了依据。
计算机控制技术 --控制组件分布和集成
2008.6
工业控制计算机3篇
工业控制计算机1. 工业控制计算机的基础知识随着科技的不断发展，工业控制计算机在现代工业生产中扮演了至关重要的角色。
工业控制计算机是一种专门用于工业控制领域的计算机设备，其主要功能是收集和处理工业控制现场的各种数据信号，并通过相关的控制算法来实现对工业生产过程的监控和调节。
本文将介绍工业控制计算机的基础知识。
1.1 工业控制计算机的构成工业控制计算机是由以下几个部分构成的：(1) 主机：包括处理器、主板、内存和硬盘等。
(2) 输入输出设备：包括键盘、鼠标、显示器、触摸屏、打印机、扫描仪等。
(3) 扩展板：根据需求可以加装不同的扩展板，如采样卡、通讯卡、控制卡等。
1.2 工业控制计算机的功能(1) 数据采集：通过各种传感器、执行器等设备实现对工业控制现场的各种数据信号的采集。
(2) 数据处理：将采集到的数据传输至计算机后，进行处理、分析和分类，并生成相应的数据报表。
(3) 控制算法：通过将数据与预设参数进行比对，实现对工业生产过程的监控和调节。
(4) 系统管理：对工业控制计算机进行管理，包括操作系统的安装、软件的更新、数据备份等等。
1.3 工业控制计算机的应用领域工业控制计算机广泛应用于自动化生产的各个领域，如电力、制造业、石化、交通运输等行业。
在电力行业中，工业控制计算机可用于智能电网，实现对电网的监测、控制和管理；在制造业中，工业控制计算机可用于生产线的控制和优化，提高生产效率；在石化行业中，工业控制计算机可用于炼油、化工等领域的生产控制；在交通运输行业中，工业控制计算机可用于轨道交通、高速公路等设施的自动化控制。
1.4 工业控制计算机的优缺点(1) 优点：工业控制计算机具有高度的实时性和稳定性，能够满足工业生产的高标准和高要求。
(2) 缺点：工业控制计算机的价格较高，同时由于其应用的环境较为苛刻，需要进行专门的防尘、防水等措施。
2. 工业控制计算机的选型和应用工业控制计算机的选型和应用至关重要。
计算机控制技术教材习题解答
计算机控制技术习题解答第一章什么是计算机控制系统计算机控制系统由哪几部分组成答：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,简称工业控制机来实现生产过程自动控制的系统;计算机控制系统的组成：计算机控制系统由计算机工业控制机和生产过程两大部分组成;、微型计算机控制系统的特点是什么微机控制系统与常规的自动控制系统相比,具有如下特点：a.控制规律灵活多样,改动方便b.控制精度高,抑制扰动能力强,能实现最优控制c.能够实现数据统计和工况显示,控制效率高d.控制与管理一体化,进一步提高自动化程度计算机控制系统结构有哪些分类指出这些分类的结构特点和主要应用场合;答：1操作指导控制系统优点：结构简单,控制灵活,安全;缺点：由人工操作,速度受到限制,不能控制多个对象;2直接数字控制系统DDS优点：实时性好,可靠性高,适应性强;3监督控制系统SCC优点：生产过程始终处于最优工况;4分散控制系统DCS优点：分散控制、集中操作、分级管理、分而自治和综合协调;5现场总线控制系统FCS优点：与DCS相比,降低了成本,提高了可靠性;国际标准统一后,可实现真正的开放式互联系统结构;.计算机控制系统的控制过程是怎样的计算机控制系统的控制过程可归纳为以下三个步骤：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,决定下一步的控制过程;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;.实时、在线方式和离线方式的含义是什么答：所谓实时,是指信号的输入、计算和输出都要在一定的时间范围内完成,亦即计算机对输入信息,以足够快的速度进行控制,超出了这个时间,就失去了控制的时机,控制也就失去了意义;在计算机控制系统中,生产过程和计算机直接连接,并受计算机控制的方式称为在线方式或联机方式；生产过程不和计算机相连,且不受计算机控制,而是靠人进行联系并做相应操作的方式称为离线方式或脱机方式;操作指导、DDC和SCC系统的工作原理如何它们之间有何区别和联系1操作指导控制系统：在操作指导控制系统中,计算机的输出不直接作用于生产对象,属于开环控制结构;计算机根据数学模型、控制算法对检测到的生产过程参数进行处理,计算出各控制量应有的较合适或最优的数值,供操作员参考,这时计算机就起到了操作指导的作用;其原理框图如图所示;图操作指导控制系统原理框图2直接数字控制系统DDC系统：DDCDirect Digital Control系统就是通过检测元件对一个或多个被控参数进行巡回检测,经输入通道送给微机,微机将检测结果与设定值进行比较,再进行控制运算,然后通过输出通道控制执行机构,使系统的被控参数达到预定的要求;DDC系统是闭环系统,是微机在工业生产过程中最普遍的一种应用形式;其原理框图如图所示;图 DDC系统原理框图3计算机监督控制系统SCC系统：SCCSupervisory Computer Control系统比DDC系统更接近生产变化的实际情况,因为在DDC系统中计算机只是代替模拟调节器进行控制,系统不能运行在最佳状态,而SCC 系统不仅可以进行给定值控制,并且还可以进行顺序控制、最优控制以及自适应控制等;SCC系统的原理框图如图所示;图 SCC系统原理框图SCC是操作指导控制系统和DDC系统的综合与发展;1.7计算机控制系统的发展趋势是什么计算机控制将在以下方面得到发展：1推广应用成熟的先进技术,普及应用可编程序控制器PLC,广泛使用智能调节器,采用新型的DCS和FCS；2大力研究和发展智能控制系统;当前最流行的控制系统有：分级递阶智能控制系统,模糊控制系统,专家控制系统,学习控制系统,神经控制系统;1．以工业PC 为基础的低成本工业控制自动化将成为主流2．PLC在向微型化、网络化发展3．面向测控管一体化设计的DCS系统4．控制系统正在向现场总线FCS方向发展5．计算机控制软件正向先进控制方向发展第二章什么是过程通道过程通道有哪些分类过程通道是在计算机和生产过程之间设置的信息传送和转换的连接通道;按信息传递的方向来分,过程通道可分为输入过程通道和输出过程通道；按所传递和交换的信息来分,过程通道又可分为数字量过程通道和模拟量过程通道;数字量过程通道由哪些部分组成各部分的作用是什么数字量过程通道包括数字量输入通道和数字量输出通道;数字量输入通道主要由输入缓冲器、输入调理电路、输入地址译码电路、并行接口电路和定时计数电路等组成;数字量输出通道主要由输出锁存器、输出驱动电路、输出口地址译码电路等组成;其中：输入调理电路将来自控制装置或生产过程的各种开关量,进行电平转换,将其通断状态转换成相应的高、低电平,同时还要考虑对信号进行滤波、保护、消除触点抖动,以及进行信号隔离等问题;简述两种硬件消抖电路的工作原理;采用积分电路的硬件消抖电路,首先利用积分电路将抖动的高频部分滤出,其次利用施密特触发器整形;采用RS触发器的硬件消抖电路,主要是利用RS触发器的保持功能实现消抖;简述光电耦合器的工作原理及在过程通道中的作用;光电耦合器由封装在一个管壳内的发光二极管和光敏三极管组成,如下图所示;输入电流流过二极管时使其发光,照射到光敏三极管上使其导通,完成信号的光电耦合传送,它在过程通道中实现了输入和输出在电气上的完全隔离;光电耦合器电路图模拟量输入通道由哪些部分组成各部分的作用是什么模拟量输入通道一般由I/V变换、多路转换器、采样保持器、A/D转换器、接口及控制逻辑电路组成;1I/V变换：提高了信号远距离传递过程中的抗干扰能力,减少了信号的衰减,为与标准化仪表和执行机构匹配提供了方便;2多路转换器：用来切换模拟电压信号的关键元件;3采样保持器：A/D 转换器完成一次A/D 转换总需要一定的时间;在进行A/D 转换时间内,希望输入信号不再变化,以免造成转换误差;这样,就需要在A/D 转换器之前加入采样保持器;4A/D 转换器：模拟量输入通道的任务是将模拟量转换成数字量,能够完成这一任务的器件,称为之模/数转换器Analog/Digital Converter,简称A/D 转换器或ADC;对理想多路开关的要求是什么理想的多路开关其开路电阻为无穷大,其接通时的导通电阻为零;此外,还希望切换速度快、噪音小、寿命长、工作可靠;采样保持器有什么作用 试说明保持电容的大小对数据采集系统的影响;采样保持器的作用：A/D 转换器完成一次A/D 转换总需要一定的时间;在进行A/D 转换时间内,希望输入信号不再变化,以免造成转换误差;这样,就需要在A/D 转换器之前加入采样保持器;保持电容对数据采集系统采样保持的精度有很大影响;保持电容值小,则采样状态时充电时间常数小,即保持电容充电快,输出对输入信号的跟随特性好,但在保持状态时放电时间常数也小,即保持电容放电快,故保持性能差；反之,保持电容值大,保持性能好,但跟随特性差;在数据采样系统中,是不是所有的输入通道都需要加采样保持器为什么不是,对于输入信号变化很慢,如温度信号；或者A/D 转换时间较快,使得在A/D 转换期间输入信号变化很小,在允许的A/D 转换精度内,就不必再选用采样保持器;A/D 转换器的结束信号有什么作用根据该信号在I/O 控制中的连接方式,A/D 转换有几种控制方式它们在接口电路和程序设计上有什么特点A/D 转换器的结束信号的作用是用以判断本次AD 转换是否完成;常见的A/D 转换有以下几种控制方式,各自特点如下延时等待法:EOC 可不和I/O 口连接,程序设计时,延时大于ADC 转换时间后,取数据;保持等待法:EOC 与READY 相连,EOC 无效时,自动插入等待状态;直至EOC 有效时,取数据;查询法: EOC 可以和任意I/O 口连接,程序设计时,反复判断EOC 是否有效,直至EOC 有效时,取数据; 中断响应法: EOC 与外部中断相连,AD 转换结束后,发中断申请,在中断服务程序中取数据;假设被测温度变化范围为0o C ～1200o C,如果要求误差不超过,应选用分辨率为多少位的A/D 转换器 选择依据：124.0120012log ≈⎪⎭⎫ ⎝⎛+≥n 设计8路模拟量采集系统;请画出接口电路原理图,并编写相应的8路模拟量数据采集程序; 本例给出用8031、DAC0809设计的数据采集系统实例;把采样转换所得的数字量按序存于片内RAM 的30H~37H 单元中;采样完一遍后停止采集;其数据采集的初始化程序和中断服务程序如下：初始化程序：MOV R0,30H ；设立数据存储区指针MOV R2,08H ；设置8路采样计数值SETB IT0 ；设置外部中断0为边沿触发方式SETB EA ；CPU 开放中断SETB EX0 ；允许外部中断0中断MOV DPTR,FEF8H ；送入口地址并指向IN0LOOP ： MOVX DPTR,A ；启动A/D 转换,A 的值无意义HERE ： SJMP HERE ；等待中断中断服务程序：MOVX A,DPTR ；读取转换后的数字量MOV R0,A ；存入片内RAM 单元INC DPTR ；指向下一模拟通道INC R0 ；指向下一个数据存储单元DJNZ R2,INT0 ；8路未转换完,则继续CLR EA；已转换完,则关中断 CLR EX0 ；禁止外部中断0中断RETI ；中断返回INT0： MOVX DPTR,A ；再次启动A/D 转换RETI；中断返回 模拟量输出通道由哪几部分组成各部分的作用是什么模拟量输出通道一般由接口电路、D/A 转换器、功率放大和V/I 变换等信号调理电路组成;1D/A 转换器：模拟量输出通道的核心是数/模转换器Digital/Analog Converter,简称D/A 转换器或DAC;它是指将数字量转换成模拟量的元件或装置;2V/I 变换：一般情况下,D/A 转换电路的输出是电压信号;在计算机控制系统中,当计算机远离现场,为了便于信号的远距离传输,减少由于传输带来的干扰和衰减,需要采用电流方式输出模拟信号;许多标准化的工业仪表或执行机构,一般是采用0～10mA 或4～20mA 的电流信号驱动的;因此,需要将模拟电压信号通过电压/电流V/I 变换技术,转化为电流信号;采用74LS138、DAC0832运算放大器和CD4051等设计D/A 转换接口电路,设定DAC0832的端口地址为200H,CD4051的端口地址为201H;要求：1画出D/A 转换接口电路；2编写D/A 转换程序;解 1 D/A 转换接口电路；地址线A9 A8……A1 A0=10……00时端口地址0200H,选通DAC0832地址线A9 A8……A1 A0=10……01时端口地址0201H 选通CD40512 编写D/A 转换程序;DOUT PROC NEARMOV DX,200HMOV CX,8MOV AH,0MOV BX,OFFSET BUFNEXT: MOV AL,BXOUT DX,ALINC DXMOV AL,AHOUT DX,ALCALL DELAYINC AHDEC DXINC BXLOOP NEXTRETDOUT ENDP 第三章试求下列函数的z 变换125()e t f t t -=解 223(1)[](1)T z z Z t z +=-由位移定理2(t)1e akT f -=- 解：)(1()(1)()aT aT z e F z z z e ---=-- 3()sin f t t t ω=由Z 变换的性质 421()(2)F s s =+ 解：222()()TT zTe F z z e --=- 5()()K F s s s a =+ 解 将FS 展开成部份分式将上式进行z 反变换并整理即得 61()(2)s F s s s +=+ 解： 111()[]22F s s s =++ 将上式进行Z 反变换得;、试求下列函数的z 反变换 1(z)0.1z F z =- 解：查表可得 ()(0.1)kT f kT = k=0,1,2,…. 2(1e )()(1)(e )T T z F z z z ---=-- 答：()1kT f kT e-=- k=0,1,2, (32)(2)()(1)z z F z z +=- 解：将Fz/z 展开为下列部份分式之和留数法123,1r r ==于是 23()(1)1z z F z z z =+-- z 反变换即得：()31f kT k =+ k=0,1,2,…. 4223()21z z F z z z -+=-+ 解： 用长除法可得用部分分式法 56()(1)(5)z F z z z =++ 解：Z 反变换得：求下列函数的终值;1220.792()(1)(0.4160.208)z F z z z z =--+ 解 1110.792()lim(1z )()lim110.4160.208z z z f F z z -→→∞=-==-+ 22()(0.1)(0.8)z F z z z =-- 答： 11()lim(1z )()0z f F z -→∞=-=. 用z 变换法求解下列差分方程其中()u kT 为单位阶跃序列,系统输出的初始条件为(0)1() 2.4y y T ==，;解：对系统的差分方程进行Z 变换,于是有由上式,系统的Z 域表示式为将()[1()]1z U z Z k z ==- 以及初始条件代入并进行部份分式展开得 对他们取Z 反变换则可求得：系统的零输入响应系统的零状态响应故在输入信号作用下,系统的时间响应为：. 已知线性离散系统的方框图如图所示,试求系统的闭环脉冲传递函数解于是 12110100.950()10.9050.905z z z G G z z z z z -⎛⎫=-= ⎪---⎝⎭ 由12120.950()0.9500.905()0.9501()0.9500.95010.905KKG G z K z z KG G z z KK z -Φ===+-++- 已知离散控制系统的结构如图所示,当求当T = 1 s 时,能使系统稳定的K 值的范围; 答： 通过Z 变换得开环传递函数因为T=1所以 222[(1)(12)]()4(1)(2)K e z e e G z z z e ---++-+=--- 由上式可得系统的闭环传递函数为闭环方程为22222()4[(1)4(1)][(13)4]D Z z K e e z K e e ----=+--++-+ 由系统稳定的条件1z <求解得K 的取值范围为设有单位反馈误差采样系统,连续部份传递函数为输入()1()r t t =,采样周期 1 s T =,试求1输出z 变换()Y z ；2采样瞬时的输出响应*()y t ；3输出响应的终值()y ∞;解1依题意得2*()0.1597()0.4585(2)0.842(3) 1.235(4)y t t T t T t T t T δδδδ=-+-+-+-+3判断系统稳定性3n = 奇数D1=>0, D-1=<0列朱列表 0262.497649.64b b =<= 不稳定闭环系统不稳定,求终值无意义;。
计算机控制技术基础知识复习
计算机控制技术基础知识复习第一章绪论自动控制系统：在没有人参与的状况下，经过控制器使消费进程自动地依照预定规律运转的系统。
开环控制系统：指无被控量反应的控制系统，即需求控制的是被控对象的某一量，而测量的只是给定信号，被控量关于控制造用没有任何影响的系统。
闭环控制系统：指有被被控量反应的控制系统，即系统的输入信号沿反应通道又回到系统的输入端，构成闭合通道的系统。
典型工业消费进程：延续进程〔流体〕、团圆进程〔固体〕、批量进程〔延续进程和团圆进程交替停止〕。
计算机控制系统：应用计算机〔通常称为工业控制计算机，简称工业控制机〕来完成消费进程自动控制的系统。
计算机控制系统的组成：计算机〔工业控制机〕和消费进程。
工业控制机是指按消费进程控制的特点和要求而设计的计算机，包括硬件和软件。
硬件包括主机板、外部总线和外部总线、人机接口、磁盘系统、通讯接口、输入输入通道。
软件包括系统软件和运用软件，系统软件包括实时多义务操作系统、引导顺序、调度执行顺序，运用软件是系统设计人员针对某个消费进程而编制的控制和管理顺序，包括进程输入顺序、进程控制顺序、进程输入顺序、人机接口顺序、打印显示顺序和公共子顺序等。
消费进程包括被控对象和测质变送、执行机构、电气开关等装置。
计算机控制系统的任务原理：①实时数据采集：对来自测质变送装置的被控量的瞬时值停止检测和输入。
②实时控制决策：对采集到的被控量停止剖析和处置，并按已定的控制规律，决议将要采取的控制行为。
③实时控制输入：依据控制决策，适时地对执行机构收回控制信号，完成控制义务。
计算机控制系统的任务进程：测量、计算、控制、管理。
在线方式：消费进程和计算机直接衔接，并受计算机控制的方式称为在线方式或联机方式；离线方式：消费进程和睦计算机相连，且不受计算机控制，而是靠人停止联络并做相应操作的方式称为离线方式或脱机方式。
实时：指信号的输入、计算和输入都要在一定的时间范围内完成，亦即计算机对输入信息，以足够快的速度停止控制，超出了这个时间，就失掉了控制的机遇，控制也就失掉了意义。
计算机控制技术王建华主编第二版第三章课后答案
第一章答案1计算机控制系统是由哪几部分组成？画出方块图并说明各部分的作用。
答：（1）计算机控制系统是由工业控制机、过程输入输出设备和生产过程三部分组成。
（2）方块图如下图1.1所示：工业计算机 PIO 设备 生产过程图1.1 计算机控制系统的组成框图1、①工业控制机软件由系统软件、支持软件和应用软件组成。
其中系统软件包括操作系统、引导程序、调度执行程序，它是支持软件及各种应用软件的最基础的运行平台；支持软件用于开发应用软件；应用软件是控制和管理程序；②过程输入输出设备是计算机与生产过程之间信息传递的纽带和桥梁。
③生产过程包括被控对象、测量变送、执行机构、电气开关等装置。
2.计算机控制系统的实时性、在线方式、与离线方式的含义是什么？为什么在计算机控制系统中要考虑实时性？（1）实时性是指工业控制计算机系统应该具有的能够在限定时间内对外来事件做出反应的特性；在线方式是生产过程和计算机直接相连，并受计算机控制的方式；离线方式是生产过程不和计算机相连，并不受计算机控制，而是靠人进行联系并作相应操作的方式。
（2）实时性一般要求计算机具有多任务处理能力，以便将测控任务分解成若干并行执行的多个任务，加快程序执行速度；在一定的周期时间对所有事件进行巡查扫描的同时，可以随时响应事件的中断请求。
4、计算机控制系统有哪几种典型形式？各有什么主要特点？（1）操作指导系统（OIS ）优点：结构简单、控制灵活和安全。
缺点：由人工控制，速度受到限制，不能控制对象。
（2）直接数字控制系统(DDC)优点：实时性好、可靠性高和适应性强。
（3）监督控制系统（SCC ）优点：生产过程始终处于最有工况。
（4）集散控制系统优点：分散控制、集中操作、分级管理、分而自治和综合协调。
CPU/MEM 人-机接口 内部总线 系统支持版 磁盘适合器 数字量输出（DO ）通道 数字量输入（DI ）通道模拟量输出（AO ）通道 模拟量输入（AI ）通道 电气开关 电气开关 执行机构 测量变送 被控对象（5）现场总线控制系统优点：与DOS相比降低了成本，提高了可靠性。
工业控制计算机
工业控制计算机工业控制计算机是指在工业控制领域中使用的计算机设备，也称为工业计算机。
它是一个功能强大的计算机系统，专门用于控制和管理工业生产过程，具有高可靠性、高安全性和高稳定性等特点。
一、工业控制计算机的组成工业控制计算机由计算机主机、外部输入输出设备、操作系统和应用软件组成。
1、计算机主机计算机主机是工业控制计算机的核心部件，它包括主板、CPU、内存、硬盘、电源、接口卡等组件。
计算机主机采用工业级的设计标准，在工业环境下具有高可靠性和高稳定性。
2、外部输入输出设备外部输入输出设备是工业控制计算机与周边设备进行数据交互的重要组成部分。
输入设备主要包括键盘、鼠标和触摸屏等，输出设备主要包括显示器、打印机和声音设备等。
3、操作系统工业控制计算机一般采用专门的工业操作系统，如Windows embedded、Linux、VxWorks等。
这些操作系统具有高度的可定制性、可靠性和安全性，适合于工业环境的应用。
4、应用软件工业控制计算机根据不同的应用需求安装不同的应用软件，如PLC编程软件、SCADA软件、HMI软件等，这些软件可以根据需求进行自定义开发，以满足工业生产需求。
二、工业控制计算机的应用领域工业控制计算机广泛应用于各种工业控制领域，包括生产线自动化、机床控制、仓储物流、航空航天、半导体生产等。
工业控制计算机可以实现生产过程的监控、调度、控制和管理，从而提高生产效率、质量和安全性。
三、工业控制计算机的优点1、高可靠性：工业控制计算机采用工业级的设计标准，在工业环境下具有高可靠性和高稳定性。
2、高稳定性：工业控制计算机采用专门的工业操作系统，具有高度的可定制性、可靠性和安全性，能够确保稳定运行。
3、高安全性：工业控制计算机采用定制的硬件和软件，可以有效保护系统的安全，防止系统遭受攻击和破坏。
4、高性能：工业控制计算机采用优秀的处理器和存储设备，可以快速地完成各种复杂的工业控制任务。
5、可定制性：工业控制计算机具有高度的可定制性，可以根据不同的应用需求进行自定义开发，以满足各种工业生产需求。
计算机控制系统复习要点
计算机控制系统复习要点计算机控制系统复习要点第一章自动控制系统：被控对象检测传感装置控制器控制器：模拟控制器数字控制器（计算机实现）计算机控制系统：采用了数字控制器的自动控制系统包括计算机（硬件软件和网络）和生产过程（被控对象检测传感器执行机构）文档收集自网络，仅用于个人学习计算机控制系统执行控制程序过程：实时数据采集实时计算实时控制实时管理计算机控制系统存在两种信号：模拟信号和数字信号需要用离散控制理论对计算机控制系统进行分析和设计计算机控制系统硬件：主机外部设备过程通道生产过程。
1操作指导控制系统（odc）2直接数字控制系统（ddc）：为闭环控制3计算机监督系统（scc）：被控对象给定值可变4集散控制系统(dcs):草果管理功能的集中和控制功能的分散。
5现场总线控制系统（fcs）：1,系统内各设备的信号传输实现了全数字化，提高了信号传输的速度，精度和距离，是系统的可靠性提高；2.实现了控制功能的彻底分散，把控制功能分散到各现场设备和仪表中，使现场设备和仪表成为具有综合功能的只能设备和仪表。
文档收集自网络，仅用于个人学习6工业过程计算机集成制造系统1.2.计算机控制系统性能系统稳定性，能空性，能观性，动态特性及稳态特性。
G（s）：控制通道Km：放大系数Tm：惯性时间常数T:滞后时间常数Gn（s）：扰动通道Kn:放大系数Tn 惯性时间常数T：滞后时间常数控制系统性能采用超调量阿尔法（a%）调节时间ts 稳态误差ess来表示Kn越小，ess越小，控制精度越高Km对性能无影响Tn加大超调量减小Tm越小系统反应越灵敏性能越好Tn对性能无影响。
T使超调量增大ts延长T越大控制性能越差第二章2.1输入输出过程通道概述过程通道起到了cpu和被控对象之间的信息传送和变换的桥梁作用。
过程通道包括：模拟量输入通道模拟量输出通道数字量输入通道数字量输出通道2.2模拟量输入通道（将模拟信号转换为数字信号）普遍采用共用程控放大器和A/D转换器的结构形式主要由：传感器信号调理单元多路转换开关程控放大器采样保持器A/D转换器和I/O 接口电路。
工业控制计算机系统软件技术要求
工业控制计算机系统软件技术要求工业控制计算机系统软件技术是指通过软件控制工业生产过程中的计算机系统。
它在工业自动化领域起着至关重要的作用，能够实现生产线的高效运行和产品质量的稳定控制。
以下是工业控制计算机系统软件技术的要求：1. 稳定性和可靠性：工业控制计算机系统软件必须具备高度的稳定性和可靠性，能够长时间稳定运行，确保工业生产过程的连续性和可靠性。
2. 实时性：工业控制计算机系统软件需要具备实时性能，能够及时响应和处理生产线上的实时数据，以保证工业过程的实时控制和优化。
3. 可扩展性：工业控制计算机系统软件应具备良好的可扩展性，能够根据需要灵活地增加或减少功能模块，满足不同工业环境中的需求。
4. 规范性：工业控制计算机系统软件需要符合相应的技术规范和标准，确保系统的稳定性和安全性，同时降低系统维护的复杂度和风险。
5. 可视化和易用性：工业控制计算机系统软件应具备良好的可视化界面和易用性，方便操作员对生产过程进行监控和调度，降低人工操作的错误率和疲劳感。
6. 数据管理和分析能力：工业控制计算机系统软件需要具备良好的数据管理和分析能力，能够对生产过程中采集的数据进行存储、处理和分析，进一步优化生产过程并提高生产效率。
7. 安全性和防护能力：工业控制计算机系统软件需要具备高度的安全性和防护能力，防止未经授权的访问和操控，确保工业生产过程的安全性和稳定性。
总之，工业控制计算机系统软件技术要求涵盖了软件的稳定性、实时性、可扩展性、规范性、可视化和易用性、数据管理和分析能力以及安全性和防护能力等方面。
通过满足这些要求，工业控制计算机系统软件能够有效地支持工业生产过程的自动化和优化。
机电一体化控制技术与系统章 (3)
（2）快速性。在实际的控制系统中，不仅要求系统稳定， 而且要求被控制量能迅速按照输入（或指令）信号所规定的形式 变化，即要求系统具有一定的响应速度。
一般
各系 统不同
好
好
好
好
各系 统不同，例如
一般具 备串口，可通 过通信模块扩展 USB
或ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ口
现场总 线控制系 统具备 现场总线 通信 能力，其他系 统可按 需配置不
同的 通信接口
以梯形 图为主，也支 持高 级语言开发
专用语言（如 G 代码 ）或 支持高级
语 言开发
一般（可选配 触摸屏）
一般
一般 规模现场控制
（4）工控机主板设计独特，无故障运行时间长，具有看 门狗功能，能在系统出现故障时迅速报警，并在无人干预的情 况下使系统自动恢复运行。
第3章 工业控制计算机
（5）工控机支持19英寸上架标准，机箱平面尺寸统一，可 集中安装在一个立式标准机柜中，设备占用空间小，便于与其它 设备的连接和管理。
（6）具有控制软件功能强大，人机交互方便、画面丰富、 能实时在线检测与控制，对工作状况变化给予快速响应等性能； 具有系统组态和系统生成功能；具有历史趋势记录和显示功能； 具有丰富的控制算法；具有远程通信功能，通信网络速度快，并 符合国际标准通信协议。
第3章 工业控制计算机
2.机电一体化控制系统的选用 在进行机电一体化系统中的控制系统设计时，要根据专用 与通用、成本、开发周期等实际情况来选择相应的控制系统。 表3－1给出了各种控制系统的性能比较及选用参考。
微型计算机控制系统课件第3章 输入输出接口及输入输出通道
除缓冲器和锁存器外，还有一类既有缓冲功能又有锁存功 能的器件，Intel公司8255A可编程并行I/O扩展接口芯片就是 这样的器件。8255A与工业控制计算机（ISA）总线的连接如 图3-5所示。8255A有三个可编程的8位输入输出端口A、B和 C，内部有一个控制寄存器。通过向控制寄存器写入控制字定 义A、B、C端口的数据传输方向（输入或输出）。图中 ATF16V8作译码器用。
数字量输入接ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ原理图
数字量输出接口原理图
输入输出接口设计
输入接口是输入通道与工业控制机总线之间的桥梁，输出接口是输出通道与工业控制机总线之间 的桥梁。下图是由缓冲器和译码器组成的数字量输入接口示例，以及锁存器和译码器组成的数字量输 出接口示例。
数字量输入接口示例
数字量输出接口示例
输入输出接口设计
S1=/A9+/A8+A7+A6+A5+A4+A3+A2 Y0=AEN+S2
输入输出接口与输入输出通道 数据信息的输入输出控制方式 数字量/模拟量输入输出通道的基本组成
基于板卡的输入输出接口与通道的设计
基于计算机通讯接口的输入输出接口与通道的 设计
计算机控制复习
1.计算机控制系统由硬件和软件两大部分组成。
软件由系统软件和应用软件两部分组成。
硬件包括哪些内容。
2.计算机控制系统的四种类型的信号及位置，结合图能够进行说明。
3.控制的过程通常被分为实时数据采集、实时控制决策、实时控制输出。
4.能够区分实时、在线、离线的概念。
5.计算机控制系统的分类及主要特点。
（明确以什么分类，各个分类又有哪些内容。
）6.分散控制系统的特点。
（分散控制，集中管理）7.按照被控对象的规模，参加控制的计算机可被分为单片微型计算机、可编程逻辑控制器（PLC）、STD总线工业控制机、工业PC机。
8.嵌入式的概念。
9.大型火电机组过程计算机控制的主要功能系统。
10.火电厂热工自动化发展前景。
11.能说明常规控制系统、计算机控制系统、分散控制系统、现场总线控制系统、厂级监控系统的概念和内涵，并能说明这些系统之间的主要区别。
12.集散控制系统和现场总线控制系统有什么区别和联系。
第二章：计算机控制系统的硬件基础1.计算机理论的三个层次。
2.冯·诺依曼(Von Neumann)计算机由5个组成部分构成，他们是？系统总线（内部总线）有那些？3.能够区分微处理器、微机、微机系统的概念，多板机、单板机、单片机的概念。
4.能够区分接口和端口。
5.计算机与外设之间的数据传送方式有程序控制方式(分为无条件传送方式和条件传送方式查询方式)、中断方式和DMA(Direct Memory Access，直接存储器存取)方式。
6.OPC的概念。
7.能说明PC总线、ISA总线、PCI总线的关系和特点。
8.能说明I/O接口有那些实现方式及功能。
9.过程通道的概念、功能、分类10.采样的概念、香农定理的内容，为什么要对输入输出信号进行保持、简述什么是零阶保持器。
11.量化、量化过程、量化单位、量化误差。
12.为什么要使用采样保持器。
13.能解释逐次逼近式A/D转换器的原理，并能计算具体的逐次逼近过程。
14.模拟量输入通道分辨率、精度的概念。
计算机控制技术 第3章 过程输入输出通道
36
SM331的8个模拟量输入通道共用一 个积分式A／D转换部件，即通过模拟切 换开关，各输入通道按顺序一个接一个 地转换。 某一通道从开始转换模拟量输入值 起，一直持续到再次开始转换的时间称 模入模块的循环时间，它是模块中所有 活动的模拟量输入通道的转换时间的总 和。
37
实际上，循环时间是对外部模拟量 信号的采样间隔。 对于一个积分时间设定为20ms，8个 输入通道都接有外部信号且都需断线监 视的SM331模块，其循环时间为 (22+10)*8ms=256ms 因此，对于采样时间要求更快一些的 场合，优先选用二输入通道的SM331模 块。
激励电压 激励电压 全桥和半桥设置 全桥和半桥设置 隔离，放大， 噪声滤波 隔离，放大，噪声滤波 隔离，放大， 隔离，放大，
Demo
泛华测控 / Pansino
22
温度传感器的信号调理
绝大多数传感器均有相应的变送器，但温 度传感器的调理电路往往需自己制作，当然也 有现成的产品，但价格较高。常见的温度调理 电路采用桥式电路原理进行测量。
18
液位传感器
磁致伸缩液位传感器：
测量范围： 测量范围：0.2~5m 基本测量精度： 基本测量精度：0.05%
19
压力型液位变送器
JYB-K*-**型液位变送器 型液位变送器 量 程 ： 0-0.5m,4m,100m 精度： 级 ± 精度：A级≤±0.25％ ％ B级≤±0.5％ 级 ± ％
20
27
A/D转换器
A/D转换器是将模拟电压或电流转换成数 字量的器件或装置，它是一个模拟系统和计算 机之间的接口，它在数据采集和控制系统中， 得到了广泛的应用。
28
3.1.1 模拟量输入通道
变送器输出的信号为0～ 变送器输出的信号为 ～10mA或4 ～ 20mA 或 的统一信号，需要经过I/V变换变成电压信号 变换变成 电压信号后 的统一信号 ， 需要经过 变换 变成 电压信号 后 才能处理。 对于电动单元组合仪表， 才能处理 。 对于电动单元组合仪表 ， DDZ—Ⅱ Ⅱ 号标准为0～ 型的输出信 号标准为 ～10mA，而DDZ—III型 ， 型 输出信号标准为4～ 输出信号标准为 ～20mA。 。
计算机控制系统习题参考答案
1
计算机控制系统习题参考答案
2) 直接数字控制系统：可完全取代模拟调节器，实现多回路的 PID 控制，而且只要改变 程序就可实现复杂的控制规律。
3) 监督控制系统：可考虑许多常规调节器不能考虑的因素，如环境温度和湿度对生产过 程的影响，可以进行在线过程操作的在线优化；可以实现先进复杂的控制规律，可靠性 好。
第二章 线性离散系统的数学描述和分析方法 P42
2-1 简述离散控制系统中信号变换的原理。 先经过采样过程，即采样开关按一定的周期进行闭合采样，使原来在时间上连续的 信号 f(t) 变成时间上离散、幅值上连续的离散模拟信号 f * (t) 。再经过量化过程，采用一组 数码来逼近离散模拟信号的幅值，将其转换成数字信号。 2-2 已知函数 f(t) ，求取 Z 变换 F(z) 。
10 ，采样周期 T=1s，采用零阶保持器，单位负反馈系 s(0.1s+1)
7
计算机控制系统习题参考答案
G(z)=Z[
1-e-Ts 10 10 9z -1 (1+0.11z -1 ) ]=(1-z −1 )Z[ 2 ]= ⋅ s s(0.1s+1) s (0.1s+1) (1-z -1 )(1-e-10 z -1 )
1)
f(t)=a mt
* -k mT -1 2mT -2 Z [ f(t) ] =Z f (t) = ∑ f(kT)z =1+a z +a z +... k=0 ∞
①ห้องสมุดไป่ตู้
①-① ⋅a mT ⋅ z -1 得：
Z[f(t)]=
1 1-a z
mT -1
2)
f(t)=1-e-at
1 1 (1-e-aT )z -1 F(z)=Z[1-e ]= -1 - -aT -1 = 1-z 1-e z (1-z -1 )(1-e-aT z -1 )
计算机控制简答题
3（1）什么是计算机控制系统它由哪几部分组成答：将闭环自动控制系统中的模拟控制器和和比较环节用计算机来代替，再加上A/D转换器、D/A转换器等器件，就构成了计算机控制系统，其基本框图如图所示。
计算机控制系统由计算机（通常称为工业控制机）和生产过程两大部分组成。
工业控制机是指按生产过程控制的特点和要求而设计的计算机，它包括硬件和软件两部分。
生产过程包括被控对象、测量变送、执行机构、电气开关等。
3（2）计算机控制系统有哪几类各有什么优缺点答：操作指导控制系统：优点：控制过程简单，且安全可靠。
适用于控制规律不是很清楚的系统，或用于试验新的数学模型和调试新的控制程序等。
缺点：它是开环控制结构，需要人工操作，速度不能太快，控制的回路也不能太多，不能充分发挥计算机的作用。
直接数字控制系统：优点：设计灵活方便，经济可靠。
能有效地实现较复杂的控制。
监督计算机控制系统：它不仅可以进行给定值的控制，还可以进行顺序控制、最优控制、自适应控制等。
其中SCC+模拟调节器的控制系统，特别适合老企业的技术改造，既用上了原有的模拟调节器，又可以实现最佳给定值控制。
SCC+DDC的控制系统，更接近于生产实际，系统简单，使用灵活。
缺点：数学模型的建立比较困难。
集散控制系统：优点：通用性强、系统组态灵活，控制功能完善、数据处理方便，显示操作集中，调试方便，运行安全可靠，提高生产自动化水平和管理水平，提高劳动生产率等优点。
缺点：系统比较复杂。
计算机集成制造系统：优点：既能完成直接面向过程的控制和优化任务，还能完成整个生产过程的综合管理、指挥调度和经营管理的任务。
现场总线控制系统：优点：成本低、可靠性高，而且在同一的国际标准下可以实现真正的开放式互联系统结构。
嵌入式控制系统：优点：嵌入式控制系统是面向特定应用而设计的、对功能、可靠性、成本、体积、功耗等进行严格要求的专用计算机控制系统，具有软件代码小，高度自动化，响应速度快等特点，制作成本高，但系统开发投入低，应用灵活。
《工业控制计算机》PPT课件
全长主板(PCI)
ppt课件
23
工业控制计算机的主板
半长主板(Advantech PCI-7020)
ppt课件
24
第三章 工业控制计算机
概述 工业控制计算机的组成及特点 工业控制计算机的主板 工业控制计算机的接口 工业组态软件 基于工控机的控制系统应用
ppt课件
25
工业控制计算机的接口
▪ 模拟量输入/输出(AI/AO) ▪ 数字量输入/输出(DI/DO) ▪ 计数/定时(C/T，Counter/Timer) ▪ 多功能(AI、AO、DI、DO、 Counter、Timer) ▪ 运动控制(Motion) ▪ 通信(Communication) ▪ 其他
第三章 工业控制计算机
概述
工业控制计算机的组成及特点
工业控制计算机的概念及特点
工业控制计算机的组成
工业控制计算机的总线结构
基于工业控制计算机的机电一体化系统
工业控制计算机的主板
工业控制计算机的接口
工业组态软件
基于工控机的控制系统应用
ppt课件
9
工业控制计算机的概念及特点
▪ 概念
• 简称工控机(IPC，Industrial Personal Computer)，主 要用于工业过程测量、控制、数据采集等工作。以工控 机为核心的测量和控制系统，处理来自工业系统的输入 信号，再根据控制要求将处理结果输出到执行机构，去 控制生产过程，同时对生产进行监督和管理。
PCI-1780 + PCL-10168 + ADAM-3968
ppt课件
30
多功能(AI、AO、DI、DO、 Counter、Timer)
多功能数据采集卡(Advantech PCI-1716)
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3.2.1 总线结构概述及分类
1．总线概述及总线标准 1) 系统结构由面向CPU变为面向总线； 2) 有利于硬件、软件模块化设计与生产； 3) 结构清晰，便于灵活组态、扩充、改进、升级和 维护； 4) 符合同一总线标准的产品兼容性强； 5) 满足用户不同的需要，容易构成各种用途的计算 机应用系统。
1．工业控制计算机的硬件组成
图3-1 工业控制计算机的硬件组成图
2．工业控制计算机的软件组成
(1) 系统软件 (2).2 工业控制计算机的总线 结构
总线是连接一个或多个部件的一组电缆的总称，通常包 括地址总线、数据总线和控制总线。总线的特点在于公用性 和兼容性，它能同时挂连多个功能部件，且可互换使用。 总线标准是指芯片之间、模板之间及系统之间，通过总 线进行连接和传输信息时，应遵守的一些协议与规范。总线 标准包括硬件和软件两个方面，如总线工作时钟频率、总线 信号线定义、总线系统结构、总线仲裁机构与配置机构、电 气规范、机械规范和实施总线协议的驱动与管理程序。通常 说的总线，实际上指的是总线标准。
3.3.2 DCS现场控制站
1．DCS现场控制站结构体系 DCS现场控制站是DCS系统的核心部分，接 受工程师站的初始下装数据，完成数据采集、工 程单位变换、控制运算、控制输出，通过监控网 络将数据和诊断结果传到系统数据库等功能。现 场控制站大部分采用分布式的结构，其结构体系 如图3-19所示，由主控单元、智能I/O单元、总线 与通信接口、电源单元和专用机柜等部分组成。
图3-6 DCS现场控制站 a) 机柜正面 b) 机柜背面
图3-7 机箱机构
图3-8 I/O模板结构
第3章完
3.3.1 IPC工业控制机
1．IPC工业控制机主要特点 (1) 兼容性好、升级容易 (2) 性能价格比高 (3) 丰富的软件支持 (4) 通信功能强 (5) 可靠性高
2．IPC工业控制机体系结构
图3-3 IPC构成原理
3．IPC工业控制机的结构
图3-4 典型IPC结构
4．IPC工业控制机的外围接口部件 (1) 输入接口模板 (2) 输出接口模板 (3) 通信接口模板 (4) 信号调理模块 (5) 远程数据采集模块 (6) 人机接口
计算机控制系统
第3章 工业控制计算机
工业控制计算机简称工控机，是为满足 工业生产过程的数据采集、监测与控制等要求 而设计的一类计算机的总称，它通常采用开放 式总线结构，将各种过程通道做成相应的模板 或模块，以便与工业现场的各种传感器及执行 机构直接连接，并配有功能齐全的控制软件。 目前，工业控制计算机不但用于工业生产的过 程控制，而且也直接参与生产调度管理，从而 使工业自动化在就地控制、集中控制的基础上， 向综合自动化方向发展。
图3-5 DCS现场控制站结构体系
2．DCS现场控制站的硬件结构
DCS现场控制站是一个可独立运行的计算机监 控系统，由于它是专为DCS系统而设计的设备，所 以其机柜、电源、输入输出通道和内部计算机等与 一般的工控机相比又有所不同。 整个控制站硬件分为公共部件、功能模板、调 理模块等几大部分。如图3-5所示。
3.1 工业控制计算机的特点 与组成结构
3.1.1 工业控制计算机的特点 (1) 可靠性高 (2) 实时性好 (3) 环境适应能力强 (4) 输入和输出模板配套好 (5) 系统通信功能强 (6) 系统开放性和扩充性好 (7) 控制软件包功能强 (8) 后备措施齐全，具有冗余性
3.1.2 工业控制计算机的组成结构和分类 工业控制计算机包括硬件和软件 两部分。硬件包括主机（CPU、RAM、 ROM）板、内部总线和外部总线、人 机接口、系统支持板、磁盘系统、通 信接口、输入输出通道。软件包括系 统软件、支持软件和应用软件。
2．总线的分类 (1) 片内总线 (2) 片间总线 (3) 内部总线 (4) 外部总线
3.2.2 常用总线
1 ．内部总线 (1) PC系列总线 (2) Compact PCI总线
2 ．外部总线 (1) RS-232C串行通信接口 (2) RS-485串行通信接口 (3) IEEE-488总线
3.3 总线型工业控制计算机