微机控制技术(课件).

Baidu Nhomakorabea 微机控制系统的类型
直接数字控制系统（DDC）： 微机对一个或多个被控参数进行巡回检测，检测结 果与给定值比较，再按一定的控制规律对偏差进行运 算，然后将结果直接输出到执行机构，对被控对象进 行控制。在这里微机系统代替了模拟控制器与比较 器，称为数字控制器，各种控制规律（控制方法）如 PID控制、串级控制等可以用不同的控制算法描述，进 而编制出相应的程序，计算机执行不同的程序可以实 现不同的控制规律与方法，灵活性大。 是闭环控制、实时控制、微机直接承担控制任务。 用于化工、机械等过程控制。 如图1.8所示。
第二章 输入输出接口技术
概述 接口的编址方式 接口的数据传输方式
接口的扩展
接口应用举例
概 述




接口是CPU与外部设备及过程通道等之间的连接。 有通用、非通用、可编程（多功能）、不可编程、串行、并行 等。 外设、通道经接口与总线相连，CPU、内存则直接与总线相连 （称之为将接口与内存、CPU挂在总线上），为总线结构。 接口的功能： 1）地址译码和设备选择（CPU利用其编址功能对外部设备进行 选择） 2）提供数据的寄存和缓冲，以实现CPU与外设之间的速度匹配， 适应双方的读写时间的需要。 3）进行定时和协调，实现不同的数据传输方式。 4）实现中断控制逻辑，完成中断传输。 5）实现DMA控制逻辑，完成DMA传输。 6）进行数据格式转换（如串—并），进行信号类型转换（如 电平、D—A）。
微机控制技术
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微机控制系统概述 输入输出接口技术 输入输出过程通道 顺序控制系统与数字程序控制系统 过程控制与数字PID控制器设计
微机控制系统设计
第一章 微机控制系统概述
微机控制的概念 微机控制系统的组成
微机控制系统的类型
微机控制的概念




自动控制就是利用控制装置自动地使机器设备或生 产过程的某一物理量按预期的规律运行，实现该控 制目的所需装置构成了一个自动控制系统。 一个自动控制系统例子：电热恒温箱自动控制系统。 见图1.1。其结构框图如图1.2所示。 若将上系统中的控制器与比较器用微机的软硬件代 替，则成为一个微机控制系统。见图1.2。 电热恒温箱微机控制系统的具体结构见图1.3、图 1.4、图1.5。

微机控制系统的类型

现场总线控制系统（FCS）: 现场总线是指安装在制造或过程区域的现场装置与控制 室内的自动控制装置之间的数字式、串行、多点通信的数 据总线，它能在工业现场环境下运行，可靠性高、实时性 强、互换性好等。 以现场总线为基础的全数字控制系统称为现场总线控制 系统。是一种高级分布式控制系统。 以往在企业生产过程中，基层的许多传统测控自动化系统 都处于“信息孤岛”状态，难以实现设备之间以及系统与 外界之间的信息交换。现场总线就是为克服此出现的代表 了今后工业控制体系结构发展的一种方向。
微机控制系统的组成

由主机、总线与I/O接口、通用外部设备、输 入输出过程通道、操作台、通信网络、软件几 部分构成。采用总线结构形式，各部分通过总 线连接，构成一个完整的系统。在实际应用中 可以根据需要取舍、根据规模与要求配置，如 图1.6所示。
微机控制系统的类型
微机控制系统与所控制的生产过程密切相关，不同的被控对象和不 同的控制要求，应具有不同的控制方案，构成不同的控制系统类型。现 从应用特点、控制方式特点、控制目的出发，介绍几种典型应用类型： 操作指导控制系统（数据采集系统）： 计算机只对系统过程参数进行收集（巡回检测）、加工处理与统计、 存贮（记录）、实时分析，然后输出数据（显示、打印），但输出 的数据不直接用来控制生产对象，操作人员根据这些数据进行必要 的操作。 作用： 1） 代替大量的常规显示与记录仪表，对整个生产过程进行 集中监视。 2） 对大量的数据进行集中、加工处理、分析，以有利于 指导生产过程控制的方式表示出来，起指导作用。 3） 能得到大量 数据，利于建立理想的数学模型。 为开环系统、非实时控制（人工操作）。 用于数据采集、电力调度等。 如图1.7所示。

微机控制系统的类型

监督计算机控制系统（SCC）：见图1.9 分布式控制系统（DCS）（集散控制系统）: 是随着计算机技术的发展、工业生产过程规模 的扩大、综合控制与管理要求的提高而发展起 来的以多台DDC计算机为基础的系统。 采用分散控制、集中操作、分级管理和综合协 调的设计原则、具有网络化的控制结构（主要 是多层结构）。如图1.10所示。

接口的数据传输方式


在CPU与外设或通道之间经接口传递数据要有二个条件： 1）在时间上保持同步（二者步调一致，遵循同一个同步信号）。 2）允许二者能相互等待（之间要有协调的方法）。 按这样二个条件的要求，就有以下几种传输方式： 1）直接传输方式: 无需协调，CPU利用读写指令直接对I/O口进行 操作，I/O口应一直处于就绪状态（外设总是准备好的）。 2）程序查询方式：利用握手信号（状态信号）进行协调。在数据 传输前，先查询状态，在外设或通道就绪情况下才进行数据传输 （外设并不总是准备好的） 。必要时，数据传输后，再进行握手联 络。见图2.3 3）中断方式：利用中断实现协调。通过硬件将外设或通道的状态 信号作为中断请求信号，一旦就绪则向CPU发中断请求，CPU响应中 断进行数据传输。见图2.4 4）DMA方式：当外设需要与内存进行大量数据传送时，向DMA控制 器发DMA请求，DMA控制器向CPU发BUS请求，CPU响应，同时释放总线。 外设与内存开始进行数据传送，且CPU不介入。见图2.5
接口的编址方式
CPU通过地址线输出相应的地址信号，经译码后产生选通信号去选通 相应的接口以选中该接口，这种接口选择称为接口的编址。 CPU与外设或通道交换信息前，首先应先选择接口。 有二种编址方式：（采用哪种取决于CPU类型） 1）统一编址方式：接口的地址与内存单元的地址统一安排，将每一接 口看作是一个内存单元，访问接口（称为I/O操作或输入/输出操作）使 用的指令与访问内存（称为读/写操作）使用的指令一样，扩展接口与扩 展内存使用的控制信号也相同。见图2.1 2）独立编址方式：接口地址与内存地址相互独立，访问I/O口使用的 指令与访问内存使用的指令不同，扩展内存与扩展I/O口使用的控制信号 也不完全相同。见图2.2 在接口中一般有多个寄存器或特定的电路，CPU对接口的访问实际上 是直接对这些寄存器或特定电路的存取。根据按地址访问的原则，每一 接口一般应有多个地址对应于这些寄存器或特定电路，它们称为端口。