PID控制技术第一章概述..

（4）计算机控制系统的监控过程步骤
a.实时数据采集--对来自测量变送器的被控量的
瞬时值进行采集和输入 ；
b.实时数据处理--对采集到的被控量进行分析、
比较和处理，按一定的控制规 律运算，进行控制决策；
c.实时输出控制--根据控制决策，适时地对执行
器发出控制信号，完成监控任 务；
1.1.2

硬件组成
链 接 动 画
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1.1 计算机控制系统的组成
主要知识点:
1.1.1 控制系统概念
1.1.2 硬件组成
1.1.3 软件组成
1.1.1 控制系统概念
计算机控制系统是由常规仪表控制系统演变而 来的; 常规仪表组成的自动控制系统根据不同的控制 要求，一般分成闭环控制(图1-1a所示)与开环 控制(图1-1b所示)两种结构形式; 计算机控制系统原理组成—用控制计算机代替 图1-1的控制器，如图1-2所示；
• 软件通常分为系统软件和应用软件两大类；系统软件
是计算机控制系统的神经中枢，整个系统的动作都是 在软件程序指挥下协调工作的。 一般由计算机厂家提供，专门用来使用和管理计算机 本身的程序；应用软件是用户针对生产过程要求而编 制的各种应用程序。
1.2
控制系统分类
主要知识点
1.2.1 数据采集系统（DAS） 1.2.2 操作指导控制系统 (OGC) 1.2.3 直接数字控制系统（DDC） 1.2.4 监督计算机控制系统（SCC）
过程输入输出通道 A / D转换 测量变送 工
D/A转换
驱动执行
业
开关输入
对
象 开关输出
图1-3
计算机控制系统硬件组成框图 图1-4 计算机控制系统硬件组成框图 链接动画
1.1.3
软件组成
• 硬件仅为计算机控制系统的躯体。要使计算机正确地 运行解决各种问题，必须为它编制软件。 • 所谓软件是指完成各种功能的计算机程序的总和，它
1.2.5 分散控制系统（DCS）
1.2.6 现场总线控制系统（FCS）
1.2.1
计
数据采集系统（DAS）
工 A/ D 转 换 器 采 样 器 测 量 元 件 业
算
对 机 显示终端 象
打印机 图 1- 5 数据采集系统
链接动画
数据采集系统(Data Acquisition System)--是计算机应用于生产过程控制最早、 也是最基本的一种类型，如图1-5所示。生产过程中被控对象的大量参数经测量变送 仪表发送和A/D通道或DI通道巡回采集后送入计算机，由计算机对这些数据进行分析 和处理，并按操作要求进行屏幕显示、制表打印和越限报警。
（1）闭环控制系统
f 干扰 + e 给定值 _ 偏差 z 测量值 r u
控制作用 控制器 执行器
q
操纵变量
被控对象
y
被控量
测量变送器 图1-1(a) 闭环控制系统
闭环控制系统--闭环控制系统中，测量变送器对被控对象进行检测，
把被控量如温度、压力等物理量转换成电信号再反馈到控制器中，控制器将 此测量值与给定值进行比较形成偏差输入，并按照一定的控制规律产生相应 的控制信号驱动执行器工作，执行器产生的操纵变量使被控对象的被控量跟 踪趋近给定值，从而实现自动控制稳定生产的目的。这种信号传递形成了闭 合回路，所以称此为按偏差进行控制的闭环反馈控制系统。
1.2.2
操作指导控制系统(OGC)
操作指导控制系统--是基于数据采集系统的 一种开环结构，如图 1-6 所示。计算机根据采集 到的数据以及工艺要求进行最优化计算，计算出 的最优操作条件，并不直接输出控制被控对象， 而是显示或打印出来，操作人员据此去改变各个 控制器的给定值或操作执行器，以达到操作指导 的作用。它相当于模拟仪表控制系统的手动与半 自动工作状态。 OGC 系统的优点是结构简单，控 制灵活和安全。缺点是要由人工操作，速度受到 限制，不能同时控制多个回路。
第一章 计算机控制概述
本章要点
1.了解计算机控制系统的构成原理 2.了解计算机控制系统硬件组成与软件组成。 3. 初步认识微型计算机控制系统分类与装置种类
本章主要内容

引言 1.1 计算机控制系统组成 1.2 计算机控制系统分类 1.3 计算机控制装置种类 本章小结 思考题
引言
（2）开环控制系统
r
给定值 控制器
u
控制作用
执行器
q
操纵变量
被控对象
y
被控量
(b) 开环控制系统
开环控制系统--不同于闭环系统，它不需要被
控对象的测量反馈信号，控制器直接根据给定值驱动 执行器去控制被控对象，所以这种信号的传递是单方 向的。开环控制系统不能自动消除被控量与给定值之 间的偏差，其控制性能不如闭环系统。
计算机控制技术及工程应用--是把计算机技术与自动化控制系 统融为一体的一门综合性学问，是以计算机为核心部件的过程控制 系统和运动控制系统。从计算机应用的角度出发，自动化控制工程 是其重要的一个应用领域；而从自动化控制工程来看，计算机技术 又是一个主要的实现手段。本书立足于工业自动化的领域，讨论这 种不同于普通计算机的计算机控制系统的结构组成、相关技术及其 工程应用。下图为一个制药车间的自动化生产流程。
计算机控制系统硬件一般包括：
主机--CPU ＋RAM＋ROM＋系统总线 常规外部设备--输入/输出设备、外存储器等 过程输入输出通道—AI、AO、DI、DO 操作台—CRT、LED、LCD 等 通信设备—交换机、modem、集线器等 图 1-3所示硬件组成框图


计算机基本系统 CPU 主机 RAM ROM 统 输入设备 常规 外部 输出设备 设备 外存储器 通信设备 操作台 接口 接口 接口 接口 接口 线 接口 总 接口 接口 系 接口
（3）计算机闭环控制系统原理组成
控制计算机 生产过程
r +
给定值
e
偏差
-
计算机
D/A
u
控制 作用
执行器
q
操纵 变量
被控对象
y
被控量
A/D
z
测量值
测量变送器
图1-3 计算机控制系统原理框图
图1-2 计算机控制系统原理图
计算机闭环控制系统的原理组成--是把图1-1中的控制 器用控制计算机即微型计算机及A/D（模/数）转换接口与D/A （数/模）转换接口代替，由于计算机采用的是数字信号传递， 而一次仪表多采用模拟信号传递，因此需要有A/D转换器将模 拟量转换为数字量作为其输入信号，以及D/A转换器将数字量 转换为模拟量作为其输出信号。