自动控制系统一PPT课件
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• 自动化学院本科教学管理规定
• 1. 考勤制度 • 事假病假者要严格履行请假手续（病假须持医院开据的假条，
事假须持辅导办的假条），不允许事后补假。 • 无故旷课3次（含3次）以上者，平时成绩按0分记。 • 无故迟到或早退4次（含4次）以上者，平时成绩按0分记。
• 2. 最终成绩=平时成绩 X 20% + 期末考试成绩。
9
中央处理器（CPU）
★
主机
内存储器(RAM和ROM)
★接口电路: 主机与外部设备、输入输出通道进行信息交换的桥梁
★过程输入/输出通道
模拟百度文库输入通道
模拟量输出通道 开关量输入通道 开关量输出通道
★外部设备
输入设备
输出设备
外存储器
★ 操作台
（CRT）显示器或(LED)数码显示器
D\A转换器
执行机构
被控参数 被控对象
A\D转换器
计算机控制系统框图
用计算机来代替原来的控制器，就构成了计算机控制系统
5
2.计算机控制系统原理
（1）计算机控制系统的工作原理
计算机控制系统的工作原理可归纳为以下三个步骤： ①实时数据采集：对来自测量变送装置的被控量的瞬时值进行检测和输入。 ②实时控制决策：对采集到的被控量进行分析和处理，并按已定的控制规律， 决定将要采取的控制行为。 ③实时控制输出：根据控制决策，适时地对执行机构发出控制信号，完成控 制任务。
10
键盘（功能键和数字键）
软件部分：
系统软件
操作系统 语言加工系统
编辑程序 编译程序 连接、装配程序
诊断系统
调试程序 子程序库
软件
应用软件
控制程序
数据可靠性检查程序
数据采集及处理程序
A／D转换及采样程序 数字滤波程序
线性化处理程序
• 3. 实验规定： • 单列实验单元——缺1次实验或实验报告者，成绩按不及
格处理 。
1
微型计算机控制技术
主要内容
本书以PC总线工业控制机为控制工具，系 统地阐述数字计算机控制系统的设计和工 程实现方法。
知识储备
①自动控制理论（经典/现代） ②过程控制工程
2
第1章 绪 论
1.1 计算机控制系统概述
• 计算机控制系统主要由：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。
8
• 计算机控制系统的组成框图
硬件部分：主机、接口电路、过程输入/输出通道、外 部设备、 操作台
（2）直接数字控制系统
定义：计算机首先通过模 拟量输入通道、开关量输 入通道实时采集数据，然 后按照一定的控制规律进 行计算，最后发出控制信 息，并通过模拟量输出通 道、开关量输出通道直接 控制生产过程。
D/A 反多路开关
管理命令
报告
人工监管
给定值
测量值
DDC微型机 A/D
多路开关
检测元件
生产过程
管理命令
报告
人工监管
.给定值
测量值
A/D
多路开关
..
生产过程
检测元件
..
管理命令
报告
人工监管
给定值
测量值
.
DDC
A/D
D/A
多路开关
反多路开关
检测元件
. . 生产过程
优点：计算机坏了，在（a）中，模拟仪表可以直接控制；在（b）中，DDC计算机
可以直接控制，SCC计算机只是采集，优化；这实际上是一种不存在上下级通信的
②实时：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。 而且这个时间范围的大小跟被控对象联系非常的紧密！不同 的被控对象，对时间范围的要求不同：发酵过程和导弹防御 系统的对比！
7
3.计算机控制系统的组成
给定
输入 通道
计算机
输出通道 D/A
对象
被控量 y
输入通道 A/D
6
（2）几个概念
①在线方式和离线方式：on-line/off-line
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。
数据采集程序
巡回检测程序 越限报警程序
事故预告程序
画面显示程序
数据管理程序
11
1.按照功能来分类（课本）
（1）操作指导控制系统
定义：计算机根据一定的控制算法，依赖测量元件测得的信号 数据，计算出供操作人员选择的最优操作条件及操作方案。 优点：结构简单，控制灵活和安全 缺点：要由人工操作，速度受到限制，不能控制多个对象。 12
两级控制，只存在传递设定值的关系。
15
缺点：造价高、效益差，现在已经不用了。
生 调节 产 测量 过 程
模 拟 设定值
计算机控制系统的定义:计算机控制系统就是利用计算 机（工业控制计算机）来实现生产过程自动控制的系 统。
一.计算机控制系统及其组成
1.控制系统的一般形式 2.计算机控制系统原理图 3.计算机控制系统的组成
二.计算机控制系统的典型型式 1.按照功能分类（课本） 2.按照控制规律分类
3.按照控制方式分类 3
优点： 能够实现自动控制、多回路控制，能够灵活的把各 种算法施加于生产过程。 缺点：结构复杂，投资高。
13
CRT 打印机 报警 操作台
计
输入通道 (AI.DI）
生
算
产
机
过
输出通道
程
(AO.DO)
14
（3）监督控制系统（SCC）
监督控制 SCC(Supervisory Computer Control) ：计 算机根据原始工艺信息和 其它参数，按照描述生产 过程的数学模型或其它方 法，自动地改变模拟调节 器或以直接数字控制方式 工作的微型机中的给定值， 从而使生产过程始终处于 最优工况(如保持高质量、 高效率、低消耗、低成本 等等)。从这个角度上说， 它的作用是改变给定值， 所以又称设定值控制 SPC(Set Point Control)。
1.计算机控制系统的一般形式
给定值 控制器
执行机构
被控对象
被控参数
变换发送
测量元件
（1）.闭环控制系统框图
给定值 控制器
执行机构
被控对象
被控参数
（2）.开环控制系统框图
4
1.计算机控制系统的一般形式
给定值 控制器
执行机构
被控对象
被控参数
变换发送
测量元件
闭环控制系统框图
给定信号
微型计算机 微处理器
• 1. 考勤制度 • 事假病假者要严格履行请假手续（病假须持医院开据的假条，
事假须持辅导办的假条），不允许事后补假。 • 无故旷课3次（含3次）以上者，平时成绩按0分记。 • 无故迟到或早退4次（含4次）以上者，平时成绩按0分记。
• 2. 最终成绩=平时成绩 X 20% + 期末考试成绩。
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中央处理器（CPU）
★
主机
内存储器(RAM和ROM)
★接口电路: 主机与外部设备、输入输出通道进行信息交换的桥梁
★过程输入/输出通道
模拟百度文库输入通道
模拟量输出通道 开关量输入通道 开关量输出通道
★外部设备
输入设备
输出设备
外存储器
★ 操作台
（CRT）显示器或(LED)数码显示器
D\A转换器
执行机构
被控参数 被控对象
A\D转换器
计算机控制系统框图
用计算机来代替原来的控制器，就构成了计算机控制系统
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2.计算机控制系统原理
（1）计算机控制系统的工作原理
计算机控制系统的工作原理可归纳为以下三个步骤： ①实时数据采集：对来自测量变送装置的被控量的瞬时值进行检测和输入。 ②实时控制决策：对采集到的被控量进行分析和处理，并按已定的控制规律， 决定将要采取的控制行为。 ③实时控制输出：根据控制决策，适时地对执行机构发出控制信号，完成控 制任务。
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键盘（功能键和数字键）
软件部分：
系统软件
操作系统 语言加工系统
编辑程序 编译程序 连接、装配程序
诊断系统
调试程序 子程序库
软件
应用软件
控制程序
数据可靠性检查程序
数据采集及处理程序
A／D转换及采样程序 数字滤波程序
线性化处理程序
• 3. 实验规定： • 单列实验单元——缺1次实验或实验报告者，成绩按不及
格处理 。
1
微型计算机控制技术
主要内容
本书以PC总线工业控制机为控制工具，系 统地阐述数字计算机控制系统的设计和工 程实现方法。
知识储备
①自动控制理论（经典/现代） ②过程控制工程
2
第1章 绪 论
1.1 计算机控制系统概述
• 计算机控制系统主要由：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。
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• 计算机控制系统的组成框图
硬件部分：主机、接口电路、过程输入/输出通道、外 部设备、 操作台
（2）直接数字控制系统
定义：计算机首先通过模 拟量输入通道、开关量输 入通道实时采集数据，然 后按照一定的控制规律进 行计算，最后发出控制信 息，并通过模拟量输出通 道、开关量输出通道直接 控制生产过程。
D/A 反多路开关
管理命令
报告
人工监管
给定值
测量值
DDC微型机 A/D
多路开关
检测元件
生产过程
管理命令
报告
人工监管
.给定值
测量值
A/D
多路开关
..
生产过程
检测元件
..
管理命令
报告
人工监管
给定值
测量值
.
DDC
A/D
D/A
多路开关
反多路开关
检测元件
. . 生产过程
优点：计算机坏了，在（a）中，模拟仪表可以直接控制；在（b）中，DDC计算机
可以直接控制，SCC计算机只是采集，优化；这实际上是一种不存在上下级通信的
②实时：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。 而且这个时间范围的大小跟被控对象联系非常的紧密！不同 的被控对象，对时间范围的要求不同：发酵过程和导弹防御 系统的对比！
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3.计算机控制系统的组成
给定
输入 通道
计算机
输出通道 D/A
对象
被控量 y
输入通道 A/D
6
（2）几个概念
①在线方式和离线方式：on-line/off-line
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。
数据采集程序
巡回检测程序 越限报警程序
事故预告程序
画面显示程序
数据管理程序
11
1.按照功能来分类（课本）
（1）操作指导控制系统
定义：计算机根据一定的控制算法，依赖测量元件测得的信号 数据，计算出供操作人员选择的最优操作条件及操作方案。 优点：结构简单，控制灵活和安全 缺点：要由人工操作，速度受到限制，不能控制多个对象。 12
两级控制，只存在传递设定值的关系。
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缺点：造价高、效益差，现在已经不用了。
生 调节 产 测量 过 程
模 拟 设定值
计算机控制系统的定义:计算机控制系统就是利用计算 机（工业控制计算机）来实现生产过程自动控制的系 统。
一.计算机控制系统及其组成
1.控制系统的一般形式 2.计算机控制系统原理图 3.计算机控制系统的组成
二.计算机控制系统的典型型式 1.按照功能分类（课本） 2.按照控制规律分类
3.按照控制方式分类 3
优点： 能够实现自动控制、多回路控制，能够灵活的把各 种算法施加于生产过程。 缺点：结构复杂，投资高。
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CRT 打印机 报警 操作台
计
输入通道 (AI.DI）
生
算
产
机
过
输出通道
程
(AO.DO)
14
（3）监督控制系统（SCC）
监督控制 SCC(Supervisory Computer Control) ：计 算机根据原始工艺信息和 其它参数，按照描述生产 过程的数学模型或其它方 法，自动地改变模拟调节 器或以直接数字控制方式 工作的微型机中的给定值， 从而使生产过程始终处于 最优工况(如保持高质量、 高效率、低消耗、低成本 等等)。从这个角度上说， 它的作用是改变给定值， 所以又称设定值控制 SPC(Set Point Control)。
1.计算机控制系统的一般形式
给定值 控制器
执行机构
被控对象
被控参数
变换发送
测量元件
（1）.闭环控制系统框图
给定值 控制器
执行机构
被控对象
被控参数
（2）.开环控制系统框图
4
1.计算机控制系统的一般形式
给定值 控制器
执行机构
被控对象
被控参数
变换发送
测量元件
闭环控制系统框图
给定信号
微型计算机 微处理器