计算机控制系统的分类与典型系统介绍

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计算机控制系统复习题答案 (1)

《计算机控制系统》课程复习题答案一、知识点：计算机控制系统的基本概念。

具体为了解计算机控制系统与生产自动化的关系；掌握计算机控制系统的组成和计算机控制系统的主要特性；理解计算机控制系统的分类和发展趋势。

回答题：1.画出典型计算机控制系统的基本框图；答：典型计算机控制系统的基本框图如下：2.简述计算机控制系统的一般控制过程；答：(1) 数据采集及处理，即对被控对象的被控参数进行实时检测，并输给计算机进行处理；(2) 实时控制，即按已设计的控制规律计算出控制量，实时向执行器发出控制信号。

3.简述计算机控制系统的组成；答：计算机控制系统由计算机系统和被控对象组成，计算机系统又由硬件和软件组成。

4.简述计算机控制系统的特点；答：计算机控制系统与连续控制系统相比，具有以下特点：⑴计算机控制系统是模拟和数字的混合系统。

⑵计算机控制系统修改控制规律，只需修改程序，一般不对硬件电路进行改动，因此具有很大的灵活性和适应性。

⑶能够实现模拟电路不能实现的复杂控制规律。

⑷计算机控制系统并不是连续控制的，而是离散控制的。

⑸一个数字控制器经常可以采用分时控制的方式，同时控制多个回路。

⑹采用计算机控制，便于实现控制与管理一体化。

5.简述计算机控制系统的类型。

答：（1）操作指导控制系统；（2）直接数字控制系统；（3）监督计算机控制系统（4）分级计算机控制系统二、知识点：计算机控制系统的硬件基础。

具体为了解计算机控制系统的过程通道与接口；掌握采样和保持电路的原理和典型芯片的应用，掌握输入/输出接口电路：并行接口、串行接口、A/D和D/A的使用方法，能根据控制系统的要求选择控制用计算机系统。

回答题：1.给出多通道复用一个A/D转换器的原理示意图。

2.给出多通道复用一个D/A转换器的原理示意图。

3.例举三种以上典型的三端输出电压固定式集成稳压器。

答：W78系列,如W7805、7812、7824等；W79系列，如W7805、7812、7824等4.使用光电隔离器件时，如何做到器件两侧的电气被彻底隔离？答：光电隔离器件两侧的供电电源必须完全隔离。

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。

典型数控系统介绍FANUC西门子广州数控华中数控

典型数控系统介绍（1）FANUC数控系统日本FANUC公司的数控系统具有高质量、高性能、全功能，适用于各种机床和生产机械的特点，在我国市场的占有率远远超过其它的数控系统，主要体现在以下几个方面：①系统在设计中大量采用模块化结构。

这种结构易于拆装，各个控制板高度集成，使可靠性大大提高，而且便于维修、更换。

②具有很强的抵抗恶劣环境影响的能力。

其工作环境温度为0～45℃，相对湿度为75%。

③有较完善的保护措施。

FANUC对自身的系统采用比较好的保护电路。

④FANUC系统所配置的系统软件具有比较齐全的基本功能和选项功能。

对于一般的机床来说，基本功能完全能满足使用要求。

⑤提供大量丰富的PMC信号和PMC功能指令。

这些丰富的信号和编程指令便于用户编制机床侧PMC控制程序，而且增加了编程的灵活性。

⑥具有很强的DNC功能。

系统提供串行RS232通讯接口，使通用计算机PC和机床之间的数据传输能方便、可靠地进行，从而实现高速的DNC操作。

⑦提供丰富的维修报警和诊断功能。

FANUC维修手册为用户提供了大量的报警信息，并且以不同的类别进行分类。

FANUC的新一代NGC(NEXT GENERATION CONTROLLERS) 数控系统(以下简称为NGC系列)包括3个系列：0i系列：高可靠性和高性能价格比的CNC，该系列包括FS0i/0i mate D；16i系列：适合于各种数控机床的高速、高精、纳米CNC，该系列包括FS16i/18i/21i；30i系列：适合于先进、复合、多轴、多通道、纳米CNC，该系列包括 FS30i/31i/32i。

这三个系列的CNC数控系统是FANUC公司新近开发的数控系统。

涵盖低端到高端，并配合开发各种规格的高性能、高精度的旋转和直线移动的伺服电机(包括传感器)、伺服放大器，构成了完整的系列。

（2）SINUMERIK数控系统SINUMERIK数控系统是西门子集团旗下自动化与驱动集团的产品，目前在广泛使用的主要有802、810、840等几种类型。

计算机操作系统分类

计算机操作系统分类什么是计算机操作系统计算机操作系统是一种软件，可以管理并控制计算机硬件资源，为用户和应用程序提供一个统一的接口。

操作系统充当计算机系统的核心，协调各个组件的工作，并为用户提供资源管理、进程管理、文件管理等功能。

操作系统分类的重要性操作系统分类是对计算机操作系统进行归类和分组的过程。

这种分类对于理解操作系统的功能和特性非常重要。

通过了解操作系统的分类，我们可以更好地理解它们的应用领域、使用方式以及各自的优缺点。

常见的操作系统分类1. 分时操作系统分时操作系统允许多个用户同时访问计算机系统。

它通过时间片轮转的方式，为每个用户分配独占的时间片，使得每个用户都感觉到系统在独占地为其服务。

分时操作系统适用于多用户环境，比如服务器、大型主机等。

2. 批处理操作系统批处理操作系统是一种自动化处理一系列作业的操作系统。

它以作业为单位进行操作，将一组作业集中在一起，顺序地自动进行处理。

批处理操作系统适用于需要进行大量重复性任务的环境，比如批量数据处理、批量打印等。

3. 实时操作系统实时操作系统以时间为基准，对任务的完成时间进行严格控制。

它主要用于需要实时响应的系统，比如工业控制、航空航天等。

实时操作系统可以分为硬实时操作系统和软实时操作系统，前者对任务完成时间要求极高，后者对任务完成时间要求相对较低。

4. 分布式操作系统分布式操作系统运行在多台计算机上，通过网络进行通信和协调。

它将计算机系统组织成一个分布式网络，可以共享资源、协同工作，并提供高可靠性和可伸缩性。

分布式操作系统适用于大规模分布式计算系统，比如云计算环境、分布式数据库等。

5. 网络操作系统网络操作系统是一种专门用于管理网络的操作系统。

它提供网络连接、数据传输、路由控制等功能，确保网络的正常运行和数据的安全性。

网络操作系统适用于局域网、广域网等各种网络环境。

6. 实时嵌入式操作系统实时嵌入式操作系统是一种针对嵌入式系统设计的操作系统。

上位机、下位机、人机界面、工控机知识介绍

什么是上位机、下位机上位机上位机是指可以直接发出操控命令的计算机，一般是PC/host computer/master computer/upper computer,屏幕上显示各种信号变化（液压，水位，温度等）。

上位机在工业控制中又被称作HMI（人机界面）。

下位机下位机是直接控制设备获取设备状况的计算机，一般是PLC/智能模块/智能仪表/单片机single chip microcomputer/slave computer/lower computer之类的。

工具/原料：计算机一台，组态王，PLC1、方法/步骤：上位机发出的命令首先给下位机，下位机再根据此命令解释成相应时序信号直接控制相应设备。

下位机不时读取设备状态数据（一般为模拟量），转换成数字信号反馈给上位机。

上下位机都需要编程，都有专门的开发系统。

在概念上，控制者和提供服务者是上位机，被控制者和被服务者是下位机，也可以理解为主机和从机的关系，但上位机和下位机是可以转换的。

2、工作原理：两机如何通讯，一般取决于下位机，下位机一般具有更可靠的独有通讯协议；使用一些新的API(API（Application Programming Interface,应用程序编程接口）是一些预先定义的函数，目的是提供应用程序与开发人员基于某软件或硬件的以访问一组例程的能力；多语言支持功能模块，一般同时支持数种高级语言为上位机编程。

通常上位机和下位机通讯可以采用不同的通讯协议，有RS232的串口通讯或者RS485串行通讯。

当用计算机和PLC通讯的时候，不但可以采用传统的D形式的串行通讯，还可以采用更适合工业控制的双线的PROFIBUS-DP通讯。

采用封装好的程序开发工具就可以实现PLC和上位机的通讯，当然可以自己编写驱动类的接口协议控制上位机和下位机的通讯。

3、经验：通常工控机，工作站，触摸屏作为上位机，通信控制PLC，单片机等作为下位机，从而控制相关设备元件和驱动装置。

计算机控制系统(1)

计算机控制系统席爱民编著第1章绪论1.1 概述可以这样说，没有计算机的参与，现代化的自动化系统是不可能实现的。

随着微电子学、计算机技术革命性的发展，当今所构成的自动控制系统都是建立在计算机基础之上的。

要获得比模拟控制系统更好的控制性能，使控制系统具备新的功能，只有使用计算机控制系统。

计算机具有信息储存记忆、逻辑判断推理和快速数值计算功能，是一种强大的信息处理工具，其应用己经渗透到人类活动的各个领域，强有力地推动着技术与科学的全面进步。

随着计算机技术的迅猛发展，计算机在工业控制中的应用也越来越广泛。

如今计算机控制已广泛应用于各行各业技术工程和各类工业生产制造过程的控制中。

学习本书的目的：本书将侧重系统讲述有关计算机控制系统的分析及设计的基本理论和方法，以及一些较为实用的计算机先进控制算法。

实际上目前全部的控制系统都是基于计算机控制，因此懂得计算机控制是很重要的。

如果将计算机控制系统仅仅看作模拟控制系统的近似是很不够的。

因为那是没有看到计算机控制的全部潜在能力。

很好地掌握计算机控制系统，就能够充分发挥计算机控制的全部潜能。

计算机控制系统存在着一些模拟控制系统所没有的相应现象，本书的主要目标就提供了解、分析和设计计算机控制系统扎实的基础理论知识，这对于从事控制系统方面的工程技术人员来说是很重要的。

本章概述：计算机控制系统的组成、类型、特点、任务以及计算机控制的发展概况及趋势；了解过程自动化的任务，进一步明确计算机控制系统的类型、特点。

1.1.1计算机控制系统典型计算机反馈控制系统如图1.1所示。

系统中存在着两种截然不同的信号，即模拟连续信号及数字离散信号。

因而对于计算机控制系统的分析和设计就不能完全采用连续控制理论，需要有相应的离散控制理论与之相适应。

不同类型信号混合的分析有时是困难的，然而，在大多数的情况下，描述系统在采样点上的表现就足够了。

1.1.2计算机控制系统组成计算机控制系统是由硬件和软件两部分组成的。

操作系统定义、功能、特征、分类介绍

操作系统定义、功能、特征、分类介绍现代计算机系统由⼀个或多个处理器、主存、磁盘、打印机、键盘、⿏标、显⽰器、⽹络接⼝以及各种其他输⼊/输出设备组成软件与操作系统底层是硬件。

硬件包括芯⽚、电路板、磁盘、键盘、显⽰器以及类似的设备。

在硬件的顶部是软件。

计算机运⾏模式：内核态和⽤户态。

核⼼模式和⽤户模式（管态和⽬态）核⼼模式⼀般指操作系统管理程序运⾏的状态，具有较⾼的特权级别。

⽤户模式⼀般指⽤户程序运⾏时的状态，具有较低的特权级别。

处理器处于管态时全部指令（包括特权指令）可以执⾏，可使⽤所有资源，并具有改变处理器状态的能⼒。

当处理器处于⽤户模式时，就只能执⾏⾮特权指令。

特权级别不同，可运⾏指令集合也不同。

特权级别越⾼，可以运⾏指令集合越⼤。

⾼特权级别对应的可运⾏指令集合包含低特权级的。

核⼼模式到⽤户模式的唯⼀途径是通过中断。

软件中最基础的部分是操作系统，它运⾏在内核态。

在这个模式中，操作系统具有对所有硬件的完全访问权，可以执⾏机器能够运⾏的任何指令。

软件的其余部分运⾏在⽤户态下。

在⽤户态下，只使⽤了机器指令中的⼀个⼦集。

特别地，那些会影响机器的控制或可进⾏I/O（输⼊/输出）操作的指令，在⽤户态中的程序⾥是禁⽌的。

操作系统的⽤户接⼝程序(shell或者GUI)，处于⽤户态程序中的最低层次。

允许⽤户运⾏其他软件程序，如Web浏览器、电⼦邮件阅读器或⾳乐播放器等。

操作系统运⾏在裸机之上，为所有其他软件提供基础的运⾏环境。

什么是操作系统?操作系统：是控制和管理计算机系统内各种硬件和软件资源、有效地组织多道程序运⾏的系统软件（或程序集合），是⽤户与计算机之间的接⼝。

1) OS是什么：是系统软件（⼀整套程序组成，如UNIX由上千个模块组成）2) 管什么：控制和管理系统资源（记录和调度）操作系统和普通软件（⽤户态）之间的主要区别：如果⽤户不喜欢某个特定的电⼦邮件阅读器，他可以⾃由选择另⼀个，或者选择⾃⼰写⼀个，但是他不能⾃⾏写⼀个属于操作系统⼀部分的时钟中断处理程序。

《计算机控制技术》教学大纲

《计算机控制技术》课程标准（执笔人：韦庆审阅学院：机电工程与自动化学院）课程编号：0811305英文名称：Computer Control Techniques预修课程：计算机硬件技术基础B、自动控制原理B、现代控制理论学时安排：36学时，其中讲授32学时，实践4学时。

学分：2一、课程概述（一）课程性质地位本课程作为《自动控制理论》的后续课程，是控制科学与工程、机械工程及其自动化和仿真工程专业本科学员理解和掌握计算机控制系统设计的技术基础课。

（二）课程基本理念本课程作为一门理论与工程实践结合紧密的技术基础课，结合自动控制原理技术、微机接口技术，以学员掌握现代化武器装备为目的。

本课程既注重理论教学，也注重教学过程中的案例实践教学环节，使学员在掌握基本理论的基础上，通过了解相关实际系统组成，综合培养解决工程实际问题的能力。

（三）课程设计思路本课程主要包括计算机控制原理和计算机控制系统设计两大部分。

在学员理解掌握自动控制原理的基础上，计算机控制原理部分主要介绍了离散系统的数学分析基础、离散系统的稳定性分析、离散系统控制器的分析设计方法等内容；计算机控制系统设计部分结合实际的项目案例，重点介绍了计算机控制系统的组成、设计方法和步骤、计算机控制原理技术的应用等内容。

二、课程目标（一）知识与技能通过本课程的学习，学员应该了解计算机控制系统的组成，理解计算机控制系统所涉及的采样理论，掌握离散控制系统稳定性分析判断方法，掌握离散控制系统模拟化、数字化设计的理论及方法，掌握一定的解决工程实际问题的能力。

（二）过程与方法通过本课程的学习和实际系统的演示教学，学员应了解工程实际问题的解决方法、步骤和过程，增强积极参与我军高技术武器装备建设的信心。

（三）情感态度与价值观通过本课程的学习，学员应能够提高对计算机控制技术在高技术武器装备中应用的认同感，激发对自动化武器装备技术的求知欲，关注高技术武器装备技术的新发展，增强提高我军高技术武器水平的使命感和责任感。

(完整版)DCS系统介绍

ห้องสมุดไป่ตู้
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控制系统讲解(计算机控制系统)

DCS控制系统第一章自控仪表工基础识图在讲DCS系统系统之前,先和大家一起回顾一下仪表工的基础识图，对今后大家日后的学习，仪表、控制系统检修维护都会有一定的意义。

1.1 仪表功能标志1.1.1 仪表功能标志组成仪表的功能标志由一个首位字母及一个或多个后继字母组成。

示例如下:例1 PI——功能标志P——首位字母（表示被测变量）I——后继字母（表示功能）例2 TIC——功能标志T——首位字母（表示被测变量）IC——后继字母（表示功能）表示连锁功能）1.1.2仪表功能字母代号仪表功能标志的字母代号见表1.1表1.1 常用仪表功能字母代号1.2 仪表检测流程图常见图形符号 1.2.1 常用仪表流程图符号及其含义a) 常规仪表b) 引入计算机或DCS 控制系统仪表1.3 仪表检测流程图识图MFRISA 30101MMPRISA 30102TSA 30103PIS 30104PIS 30105HL图1.1 工艺检测控制流程图1.4 仪表接线图识图（略）第二章计算机控制系统及DCS 基础知识集散控制系统(Distributed Control System, DCS)是计算机控制系统的一种结构形式。

计算机控制是以自动控制理论和计算机技术为基础的，自动控制理论是计算机控制的理论支柱，计算机技术的发展又促进了自动控制理论的发展与应用。

计算机控制系统有多种结构形式，DCS就是其中的一种。

2.1 计算机控制系统基础知识2.1.1 计算机控制系统的一般概念计算机控制是关于计算机技术如何应用于工业生产过程自动化的一门综合性学问。

计算机控制的应用领域是非常广泛的，从计算机应用的角度出发，工业自动化是其重要的一个领域；而从自动化的领域来看，计算机控制系统又是其主要的实现手段。

可以说，计算机控制系统与用于科学计算及数据处理的一般计算机是两类不同用途、不同结构组成的计算机系统。

计算机控制系统是融计算机技术与工业过程控制于一体的综合性技术，它是在常规仪表控制系统的基础上发展起来的。

计算机组成与体系结构知识点

计算机组成与体系结构知识点1.总线和输入输出系统:1．总线总线是构成计算机系统的互连机构，是多个系统功能部件之间进行数据传送的公共通路。

借助于总线连接，计算机在各系统功能部件之间实现地址、数据和控制信息的交换，并在争用资源的基础上进行工作。

2．总线特性总线特性包括：物理特性：描述总线的物理连接方式（电缆式、主板式、背板式）；功能特性：描述总线中每一根线的功能；电气特性：定义每一根线上信号的传递方向、传递方式（单端方式或差分方式等），以及有效电平范围；时间特性：定义了总线上各信号的时序关系。

3．总线标准化为了使不同厂家生产的相同功能部件可以互换使用，就需要进行系统总线的标准化工作，总线的标准化有利于系统的可扩展性。

标准化工作一般由国际标准化组织负责进行定义或推荐，从总线特性上进行规范，标准化总线种类繁多，例：ISA总线、PCI总线、Futurebus+总线等。

4. 总线带宽总线带宽是衡量总线性能的重要指标，定义了总线本身所能达到的最高传输速率（但实际带宽会受到限制），单位：兆字节每秒（MB/s）。

5．接口接口是连接两个部件的逻辑电路，适配器就是一种典型的接口。

计算机接口的主要功能是：实现高速CPU与低速外设之间工作速度上的匹配和同步，并完成计算机与和外设之间的所有数据传送和控制。

接口的作用可归纳为：（1）实现数据缓冲，使主机与外设在工作速度上达到匹配；（2）实现数据格式的转换；（3）提供外设和接口的状态；（4）实现主机与外设之间的通讯联络控制。

6．设置接口的必要性由于I/O设备在结构和工作原理上与主机有很大的差异，主要为：（1）传送速度的匹配问题；（2）时序的配合问题；（3）信息表示格式上的一致性问题；（4）信息类型及信号电平匹配问题。

为了协调这些差异，需加入接口电路，接口在这里起一个转换器的作用。

7．接口的典型功能接口通常具有：控制、缓冲、状态、转换、整理、程序中断功能。

8．设备编址方法统一编址：将I/O设备与内存统一编址，占有同一个地址空间。

DCS系统介绍

2.1 1930~1940年
• 上世纪三四十年代，工业自动化装置采用的是分散性控制系统。也就是所有设备都是独立运行，不联网控制。操作员根据生产需求进行计算后，将独立设备的特性调节到适合的程度，然后就开始工作。之后采用了气动、电动模拟仪表组成过程控制系统，实现了一定程度上的集中监视、操作和分散控制。
4.1.1 早期的DCS机柜
4.1.2系统柜
控制防火墙冗余数字与模拟 I/O 电源系统 C300 控制器
现场总线接口模件
4.1.3辅助柜
4.1.4 辅操台
4.2 操作站
4.3 网络设备
4.4 可编程控制器PLC
• 可编程逻辑控制器是种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作电子系统。它采用一种可编程的存储器，在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，通过数字式或模拟式的输入输出来控制各种类型的机械设备或生产过程。
3.2.4经营管理级
• 又称上位机，功能强、速度快、容量大。通过专门的通信接口与高速数据通路相连，综合监视系统各单元，管理全系统的所有信息。这是全厂自动化系统的最高一层。只有大规模的集散控制系统才具备这一级。
3.3网络结构
四、DCS系统的硬件结构
• 现场控制单元：系统柜、辅助柜、辅操台…… • 操作站：服务器、工程师站、操作站……
• 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。

计算机系统结构组成

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鼠标
如图所示
因外形与老鼠相似而得名，适合菜单式命令的选择和图形界面的操作，是进行定位的输入设备。基本操作：定位、单击、双击、右击、拖放
机械鼠标：价格低，易磨损光电鼠标：定位准，价格较高无线鼠标：用红外线信号与计算机传递信息
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分类
输出设备
将计算机的运算结果转换成人类能接收
•
•
应用软件
以系统软件为基础，为实现某方面的应用而编写的软件称为应用软件。
常见的应用软件：word，excel， access，power point，wps，人事管理系统，辅助教学软件等。
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小结
本节课我们重点介绍了一个
完整的计算机系统的组成结构，
同时也对每一部分做了详细讲解，
几种典型的操作系统：
①Ms-dos：磁盘操作系统，单用户、单任务。 ②Windows：微软公司开发，单用户、多任务。 ③Linux：网络操作系统，多用户、多任务，源代码开放。 ④Unix：网络操作系统，多用户、多任务。 ⑤Netware：网络操作系统，多用户、多任务。
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2、程序设计工具集 • 程序设计语言发展的三个阶段
① 机器语言：计算机能够直接识别与执行的语言；由0 和1构成的二进制代码；执行速度快，但通用性和可移植性差。 ② 汇编语言：不能被计算机识别与执行；也是面向机器的语言，与机器语言均属于低级语言。 ③ 高级语言：不能被计算机直接识别与执行；接近自然语言，容易理解，通用性和可移植性好。如：c语言， c++， vc，vb，c#，java语言等。语言处理系统 ①汇编程序：将汇编语言编写的程序编程机器语言程序。 ② 编译程序：将高级语言编写的程序翻译成机器语言目标程序。相当于“笔译”。 ③解释程序：将高级语言编写的程序一句一句翻译成机器语言程序。相当于“口译”。编辑、连接、调试程序返回系统结构图继续

计算机控制系统课件第一章(10下)

1.1.1 计算机控制系统的基本组成
—计算机控制技术—
常规控制系统和计算机控制系统的比前者连续不断地测量，较：前者连续不断地测量，经过反馈及补偿后对生产过程产生连续不断的控制。补偿后对生产过程产生连续不断的控制。后者是采样控制系统，后者是采样控制系统，微机每隔一个采样周期T才对被控参数进行一次测量，样周期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量后，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，制生产过程。在两次采样时刻之间，微机对被控制参数不测量，机对被控制参数不测量，其输出控制量自然也保持不变。自然也保持不变。
1.1.1 计算机控制系统的基本组成
—计算机控制技术—
上述过程不断重复，上述过程不断重复，使系统能够按一定的动态品质指标进行工作，一定的动态品质指标进行工作，并对被控参数和设备是否出现异常情况进行监以便作出迅速处理。督，以便作出迅速处理。所谓“实时”是指信号的输入、所谓“实时”是指信号的输入、运算处理和输出能在一定的时间内完成。算处理和输出能在一定的时间内完成。即要求微机对输入信号要以足够快的速度进行测量和处理，度进行测量和处理，并在一定的时间内作出反应或产生相应的控制。作出反应或产生相应的控制。超出了这个时间就会失去控制时机。个时间就会失去控制时机。
第一章绪论本章的主要内容：本章的主要内容： 1.1 计算机控制系统概述 1.2 计算机控制系统的分类 1.3 计算机控制系统的发展方向 1.4 计算机控制理论
—计算机控制技术—
1.1 计算机控制系统概述本节的主要内容：本节的主要内容： 1.1.1 计算机控制系统的基本组成
—计算机控制技术—
它与闭环控制系统不同，它的控制器直它与闭环控制系统不同，接根据给定信号去控制被控对象工作。接根据给定信号去控制被控对象工作。被控制量在整个控制过程中对控制量不产生影响。与闭环控制系统相比，产生影响。与闭环控制系统相比，它的控制性能较差。控制性能较差。

操作系统的五大管理功能和四大分类

操作系统的五大管理功能和四大分类操作系统的五大管理功能和四大分类操作系统是管理计算机硬件资源，控制其他程序运行并为用户提供交互操作界面的系统软件的集合。

操作系统是计算机系统的关键组成部分，负责管理与配置内存、决定系统资源供需的优先次序、控制输入与输出设备、操作网络与管理文件系统等基本任务。

下面是店铺分享的一些相关资料，供大家参考。

一般来说，操作系统可以分为五大管理功能部分：1、设备管理：主要是负责内核与外围设备的数据交互，实质是对硬件设备的管理，包括对输入输出设备的分配，初始化，维护与回收等。

例如管理音频输入输出。

2、作业管理：这部分功能主要是负责人机交互，图形界面或者系统任务的管理。

3、文件管理：这部分功能涉及文件的逻辑组织和物理组织，目录结构和管理等。

从操作系统的角度来看，文件系统是系统对文件存储器的存储空间进行分配，维护和回收，同时负责文件的索引，共享和权限保护。

而从用户的角度来说，文件系统是按照文件目录和文件名来进行存取的。

4、进程管理：说明一个进程存在的唯一标志是pcb(进程控制块)，负责维护进程的信息和状态。

进程管理实质上是系统采取某些进程调度算法来使处理合理的分配给每个任务使用。

5、存储管理：数据的存储方式和组织结构。

操作系统的类型也可以分为几种：批处理系统，分时操作系统，实时操作系统，网络操作系统等。

下面将简单的介绍他们各自的特点：1、批处理系统：首先，用户提交完作业后并在获得结果之前不会再与操作系统进行数据交互，用户提交的作业由系统外存储存为后备作业;数据是成批处理的，有操作系统负责作业的自动完成;支持多道程序运行。

2、分时操作系统：首先交互性方面，用户可以对程序动态运行时对其加以控制;支持多个用户登录终端，并且每个用户共享CPU和其他系统资源。

3、实时操作系统：会有时钟管理，包括定时处理和延迟处理。

实时性要求比较高，某些任务必须优先处理，而有些任务则会被延迟调度完成。

4、网络操作系统：网络操作系统主要有几种基本功能(1)网络通信：负责在源主机与目标主机之间的数据的可靠通信，这是最基本的功能。

组态教案

先导知识学习内容提要本章介绍计算机控制系统的基本组成和分类，采用组态控制技术的计算机控制系统和一般计算机控制系统的异同以及常用组态控制产品。

0.1 计算机控制系统计算机控制就是用计算机控制某种设备使其按照要求工作。

人们熟知的机器人就是在计算机的控制下工作的，工厂自动化生产线、家用电器中也普遍使用计算机控制。

利用计算机控制各种设备，是电气工程师和技术人员的一项基本工作。

计算机在实现其控制功能的时候往往还需要一些设备的配合，这些设备与计算机、被控设备一起统称为计算机控制系统。

0.1.1 人是如何对设备进行控制的？现在通过水罐水位控制实例说明人工控制的方法与过程。

对于图0.1水罐，通常采用以下方法：（1）观察水位—用眼睛。

（2）判断与计算：将实际水位和期望的水位进行比较，根据差值先判断需要开大还是关小进水阀门，再根据差值估计进水阀开度的改变量—用大脑。

（3）行动：改变阀门开度—用手。

（4）重复步骤（1）～（3），直到水位达到期望范围。

图0.1 水罐对象0.1.2 自动控制系统的组成如果用水位变送器代替人眼，用电动调节器代替人脑、用电动调节阀代替人手，用给定器输入水位给定值，就构成了一个水位自动控制系统，如图0.2所示。

图0.2 水位自动控制系统在该系统中，水位变送器不断地检测水位，并将其转换成电流信号送给电动调节器，电动调节器像人脑一样接收水位信号和水位给定信号，将两者进行比较，根据偏差计算出给水调节阀门的开度，并将开度信号以电流形式送给电动调节阀门，电动调节阀门根据电流大小改变给水阀门开度，调节给水流量，从而达到控制水位的目的。

由水位自动控制系统，我们引出了一般自动控制系统的典型组成结构，如图0.3所示。

图0.3 一般自动控制系统方框图1有时候，也将一般自动控制系统的方框图画成图0.4，偏差＝给定值-测量值图0.5 开环控制系统方框图开环控制用在不需要精确控制被控参数，或被控对象受到的干扰较少，被控参数不经常波动等情况下。

计算机控制技术教案

计算机控制系统教案任课教师：职业技术学校教案（理论教学用）第1次课 2学时职业技术学校教案（理论教学用）第2次课 4学时HART协议智能式变送器采用双向全数字量传输信号，即现场总线通讯方式；目前广泛采用一种过渡方式，即在一条通讯电缆中同时传输4~20mA电流信号和数字信号，这种方式称为HART协议通讯方式。

智能式变送器的电源也由通信电缆传输。

2.1.2压力检测及变送液注式压力检测：依据流体静力学原理，把被测压力转换成液柱高度来实现测量的。

U型管压力计、单管压力计、补偿微压计等。

结构简单、使用方便，但其精度受工作液的毛细管作用、密度及视差等因素的影响。

一般用于测量较低压力、真空度或压力差。

弹性式压力检测：根据弹性元件受力变形原理，将被测压力转换成位移来实现压力测量。

主要有弹簧管、膜片和波纹管等负荷式压力检测：利用静压平衡原理进行压力测量。

典型仪表：活塞式、浮球式和钟罩式。

普遍用作标准仪器对压力仪表进行标定。

电气式压力检测：利用敏感元件将被测压力转换成各种电量，如电阻、电感、电容、电位差等。

具有较好的动态响应，特性量程范围大，线形好，便于进行压力的自动控制。

其它压力检测方法：弹振式压力计、压磁式压力计。

差动平板式电容传感器结构图基于热电效应的热电偶温度检测仪表。

非接触测量基于物体的热辐射特性与温度之间的对应关系而设计的。

优点:测温范围广，测温过程中不破坏被测对象的温度场分布；能测量运动物体；测温响应速度快。

缺点：所测温度受物体发射率、中间介质和测温距离的影响。

主要仪表：辐射温度计、光学高温计、光电高温计、比色温度计等。

其他测量技术：光纤测温技术、集成温度传感器测温技术等工业上常用的(已标准化)热电偶有：铂铑30-铂铑6热电偶(分度号为B)、铂铑10-铂热电偶(分度号为S)、镍铬-镍硅(镍铬-镍铝)热电偶(分度号为K)等。

引言：先看一个实验——热电偶工作原理演示热电偶测温原理热电偶温度计利用不同导体或半导体的热电效应来测温的热电偶：两种不同的金属A 和B 构成闭合回路当两个接触端T ﹥ T0时，回路中会产生热电势热电势由两种材料的接触电势和单一材料的温差电势决定结论：当两个结点温度不相同时，回路中将产生电动势。

计算机控制原理

计算机控制原理计算机控制原理是指计算机系统中的控制部分所遵循的基本原理。

计算机控制系统是指在计算机内部或外部通过控制器控制各种设备和过程的系统。

计算机控制原理是计算机科学和工程中的一个重要基础知识，它涉及到计算机系统的结构、功能、工作原理等方面的内容。

首先，计算机控制原理的基本概念包括了控制系统、控制器、被控对象等。

控制系统是由控制器和被控对象组成的，控制器通过对被控对象的监测和控制来实现系统的稳定运行。

控制器是控制系统的核心部分，它通过对输入信号的处理和分析来产生控制信号，从而实现对被控对象的控制。

被控对象是控制系统需要控制的对象，它可以是各种设备、机器人、生产过程等。

其次，计算机控制原理涉及到的内容包括了控制系统的建模与分析、控制器的设计与实现、控制系统的性能评价等。

控制系统的建模与分析是指通过对控制系统进行数学建模，分析系统的稳定性、性能等特性。

控制器的设计与实现是指根据控制系统的需求，设计合适的控制器并实现控制算法。

控制系统的性能评价是指对控制系统进行性能测试和评估，从而得到系统的性能指标。

此外，计算机控制原理还涉及到了控制系统的稳定性、鲁棒性、性能优化等内容。

控制系统的稳定性是指系统在受到外部扰动时能够保持稳定的特性，鲁棒性是指系统对参数变化、测量误差等不确定性的抵抗能力，性能优化是指通过对控制系统进行优化设计，使系统的性能达到最优。

总的来说，计算机控制原理是计算机科学和工程中的重要理论基础，它涉及到控制系统的建模与分析、控制器的设计与实现、控制系统的性能评价、稳定性、鲁棒性、性能优化等内容。

掌握计算机控制原理对于理解和设计计算机系统、控制系统具有重要意义，也是计算机科学和工程领域的基础知识之一。

网络教育《计算机控制系统》答案

分数： 96.0完成日期：2011年02月17日 23点18分说明：每道小题括号里的答案是学生的答案，选项旁的标识是标准答案。

一、单项选择题。

本大题共20个小题，每小题 2.0 分，共40.0分。

在每小题给出的选项中，只有一项是符合题目要求的。

1.计算机与计算机或智能设备之间进行通信地的连线，称为（）( B )A.内部总线B.外部总线C.PCI总线D.ISA总线2.分散型控制系统综合的四C技术其中有（）。

( C )A.分散控制B.集中控制C.控制技术D.信息处理3.通过一个信息帧传送的信息字段，是通讯中的实质性内容，也就是（）。

( B )A.应用层B.消息层C.物理层D.链路层4.Bitbus的电气接口采用的是平衡传送的（）标准。

( B )A.RS-232B.RS-485C.RS-422D.IEE-4885.按字符传送数据的方法称为（）。

( B )A.同步传送B.异步传送C.网络传送D.远传6.外界干扰的扰动频率越低，进行信号采集的采样周期应该越（）。

( A )A.长B.短C.简单D.复杂7.所谓实时，是指信号的输入、计算和输出都要在（）的时间范围内完成。

( D )A.微秒级B.纳秒级C.毫秒级D.一定8.数字量输入通道主要由（）、输入调理电路、输入地址译码等组成。

( A )A.输入缓冲器B.输入锁存器C.输出缓冲器D.输出锁存器9.A/D转换器的主要技术指标中，（）是指完成一次模拟量到数字量转换所需要的时间。

( D )A.分辨率B.线性误差C.量程D.转换时间10.将采样信号转换成数字信号的过程称为量化过程，执行量化动作的装置是（）。

( B )A.D/A转换器B.A/D转换器C.计算机D.单片机11.在通信线路上传输信息时，用于提高传输质量的方法中，改善信道的电性能，使误码率降低的方法称为（）。

( A )A.差错控制技术B.检验错误C.纠正错误D.自动纠错12.数据传输通常用的方式中，用单线传输信号，以地线作为信号的回路，接收器是用单线输入信号的方式称作（）。