计算机控制技术-人机接口技术与监控组态软件(三)
第七章 组态软件
（2） 使来自设备的数据与计算机图形画面上的各元 素关联起来。
（3）
（4）
处理数据设备报警及系统报警。
存储历史数据并支持历史数据的查询。
（5）
各类报表的生成和打印输出。
（6） 为使用者提供灵活、多变的组态工具，可以适 应不同应用领域的需求。 （7） 最终生成的应用系统运动稳定可靠。
8）具有与第三方程序的接口，方便数据共享。
今后——还会有新 的内容。 课程：
计算机控制系统
SCADA: supervisory control and data acquisition即监控与数据采集系统 HMI:human machine interface——人机接口 MMI:man machine interface——人机接口 世界上第一个商品组态软件——Intouch,美国 Wonderware公司，80年代末。目前几十种
。
国际上知名的12种监控软件如下表：
公司名称 Intellution Wonderware Nema Soft TA Engineering 通用电气 西门子 Rock-Well 信肯通
National Instruments
产品名称 FIX,iFIX INTOUCH
Paragon\ParagonTNT
画面显示
第三方程 序接口
计算与 控制 处报 理警 检 查 与
通信程序组态 软件
I/O设备驱动 I/O Server I/O 设备 现场设备
课程：
计算机控制系统
组态软件的数据流
2、图形显 示
1、数据采 集加工
组态软件通过I/O驱动程序从现场I/O设备获得实 时数据,加工,一方面图形方式显示，一方面按照 组态要求和操作人员指令将控制数据送给I/O设 备，对执行机构实施控制或调整控制参数。 存储、检索历史数据，报警。 实时数据库是组态软件的核心和引擎。通过高效 的内部协议相互通信。
计算机控制技术(曹立学)1-4章 (1)
第1章 绪论
2. (1) 串级调节。 在简单调节回路中， 选取干扰影响特别 明显的一个中间变量， 附加一个调节器， 组成内调节回路 (或副调节回路) ， 用来初步克服干扰的影响， 同时用原回 路(称主回路) 中的调节器(主调节器) 的输出作为副调节器的 给定值， 使副调节器跟随此值达到进一步的精细调节。 这是 用一个内回路对主要干扰影响进行初调的控制系统。
第1章 绪论
3. 设备管理系统可以提供设备自身及过程的诊断信息、 管 理信息、 设备(包括智能仪表)运行状态信息、 厂商提供的设 备制造信息。 例如， Fisher Rosemoune公司推出的AMS管理 系统， 它安装在主计算机内并完成管理功能， 可以构成一个 现场设备的综合管理系统信息库， 在此基础上实现设备的可 靠性分析以及预测性维护， 将被动的管理模式改变为可预测 的管理维护模式。 AMS软件是以现场服务器为平台的T型结构， 在现场服务器上支撑模块化， 功能丰富， 为用户提供一个图 形化界面。
第1章 绪论
DDC控制系统中常使用小型计算机或微型机的分时系统来 实现多个点的控制功能。 实际上属于用控制机离散采样， 实 现离散多点控制。 这种DDC计算机控制系统已成为当前计算机 控制系统中的主要控制形式之一, DDC系统原理图如图1.2所示。
第1章 绪论 图 1.2 DDC系统原理图
第1章 绪论
第1章 绪论
(4) 分程调节。在需用不同的手段分阶段地控制一个参数 时， 采用这种调节。 例如:一个反应器的温度调节， 在正常 温度范围内用水冷却即可， 但温度达高限后需用冷冻水冷却， 低于低限时需用蒸汽加热， 方能保持正常反应。 满足这种需 要的调节称分程调节。 在分程调节中， 由一个测量元件、 一 个调节器及三个调节阀组成系统， 由三个调节阀分别控制冷水、 冷冻水和蒸汽的流量。 冷水阀通常调整到当温度在低限时全关， 高限时全开； 冷冻水阀在温度高限时全关， 温度超过高限时 开启； 蒸汽阀在温度低限时全关， 再低时开启。 为了避免冷 水阀及冷冻水阀在超高限时同时开启， 还要增加一个冷水阀超 高限自动关闭装置， 这样就可以进行分程调节了。 分程调节 系统的调节质量类似简单调节， 若需提高， 宜采用串级调节、 前馈调节等改进措施。
计算机控制技术课后习题与答案
在模拟量输入通道中，A/D转换器将模拟信号转换成数字量总需要一定的时间，完成一次A/D转换所需的时间称之为孔径时间。对于随时间变化的模拟信号来说，孔径时间决定了每一个采样时刻的最大转换误差，即为孔径误差。
7、采样保持器的作用是什么?是否所有的模拟量输入通道中都需要采样保持器?为什么?
（1）A/D转换过程(即采样信号的量化过程)需要时间，这个时间称为A/D转换时间。在A/D转换期间，如果输入信号变化较大，就会引起转换误差。所以，一般情况下采样信号都不直接送至A/D转换器转换，还需加保持器作信号保持。保持器把t=kT时刻的采样值保持到A/D转换结束。
当尖峰型串模干扰成为主要干扰源时用双积分式转换器可以削弱串模干基于rs485总线扩展卡的硬件设计方案可编程控制器rs485rs485总线扩rs485其它智能装置智能io模块智能调节器rs485rs485rs485ipc系统总线基于rs232rs485转换模块的硬件设计方案可编程控制器rs485转换器rs232rs485其它智能装置智能io模块智能调节rs485rs485rs485ipc扰的影响
《计算机控制技术》专业指导手册
《计算机控制技术》专业指导手册二、培养目标掌握计算机控制技术专业的基本理论和知识、技能，从事计算机软硬件的安装、调试和维护，计算机控制设备和计算机控制系统的维修、安装、调试、技术服务和管理，智能交通系统的设计和维护，智能交通设备的安装、调试、运行和维护工作的高级技术应用性专门人才。
三、人才培养规格（一）职业岗位本专业毕业生主要从事企业计算机控制系统及设备的运行、维护与管理工作，交通机电系统的设计开发与运行、维护管理，智能交通设备的安装、运行及维护工作等。
（二）知识结构1.具有相当于大学专科的文化基础知识。
包括政治、数学、英语、计算机应用基础等。
2.系统地掌握本专业必需的专业基础知识。
包括：电子、电力电子、自动控制、单片机、计算机控制技术、传感器与检测技术等。
3.掌握计算机系统和网络应用的基本知识。
4.掌握智能交通系统的设计与运行、智能交通设备安装、维护和管理的专业知识。
5.掌握计算机辅助制图的一般知识。
（三）能力结构1.具有智能交通设备操作管理和维护运行的能力。
2.具有从事防盗报警和智能监视监控系统的设计、安装、调试及维护等工作的基本能力。
3.具有维修电工的基本操作和安全用的能力。
4.具有计算机控制系统的应用设计与技术支持的能力。
5.具有较强的计算机应用与编程的能力。
6.具有较强的公共英语听、说及阅读和翻译进口专业设备说明书的能力。
7.具有学习本专业学科的前沿发展趋势，学习新系统、新技术在生产实际中的应用能力。
8.具备文献检索、资料查询的能力。
四、课程设置及简介（一）主干课程电路分析基础、电子技术基础、电力电子技术、自动控制原理、计算机组成原理与单片机应用、电气控制与PLC、计算机控制技术、传感器与检测技术、网络工程、高速公路监控系统、智能交通、高速公路供配电照明系统、数据库原理与应用、智能卡技术。
（二）专业课程教学计划专业必修课教学计划专业选修课教学计划（三）实践课程教学计划专业课程设计、实习实训计划。
mcgs组态软件简介
MCGS组态软件简介摘要：组态软件，又称监控组态软件，译自英文SCADA,即Supervision,Control and Data Acquisition(数据采集与监视控制),组态软件的应用领域很广，它可以应用于电力系统、给水系统、石油、化工等领域的数据采集与监视控制以及过程控制等诸多领域。
在电力系统以及电气化铁道上又称远动系统(RTU System,Remote Terminal Unit)。
关键字：MCGS组态软件监控组态软件系统构成国内外组态软件正文：1、 MCGS组态软件的功能和特点MCGS即"监视与控制通用系统"，英文全称为Monitor and Control Generated System。
MCGS是为工业过程控制和实时监测领域服务的通用计算机系统软件，具有功能完善、操作简便、可视性好、可维护性强的突出特点。
MCGS工控组态软件的功能和特点可归纳如下：1.概念简单，易于理解和使用。
2.功能齐全，便于方案设计。
3.实时性与并行处理。
4.建立实时数据库，便于用户分步组态，保证系统安全可靠运行。
5.设立“设备工具箱”，针对外部设备的特征，用户从中选择某种“构件”，设置于设备窗口内，赋予相关的属性，建立系统与外部设备的连接关系，即可实现对该种设备的驱动和控制。
6.“面向窗口”的设计方法，增加了可视性和可操作性。
7.利用丰富的“动画组态”功能，快速构造各种复杂生动的动态画面。
8.引入“运行策略”的概念。
复杂的工程作业，运行流程都是多分支的。
9.MCGS系统由五大功能部件组成，主要的功能部件以构件的形式来构造。
10.支持OLE Automation技术。
MCGS允许用户在Visual Basic中操作MCGS 中的对象，提供了一套开放的可扩充接口，用户可根据自己的需要用VB编制特定的功能构件来扩充系统的功能。
11.MCGS中数据的存储不再使用普通的文件，而是用数据库来管理一切。
组态软件的基本原理和功能介绍
组态软件的基本原理和功能介绍组态软件是一种用来对所控制的系统进行组态编辑和监控的软件。
通过这种软件，可以轻松管理一个复杂的系统，如工业自动化系统、电力控制系统、环境控制系统和建筑自动化系统等。
本文将介绍组态软件的基本原理和主要功能。
一、基本原理组态软件的基本原理是利用计算机技术收集分布在不同位置的各种设备的信息，并将它们汇集到一个中央控制器中。
中央控制器将这些信息与各种控制算法相结合，处理后通过执行出口输出给各种执行元件，实现对各种设备的精确控制。
组态软件的运行需要相应的硬件设备，通常由一个工控机、一个人机界面和各种输入输出设备组成。
工控机作为系统的核心，通过操作人员提供的指令和控制算法，对各种信息进行处理，然后再将它们发送到控制器上。
人机界面是与操作人员直接交互的部分，用于向系统提供指令和接收反馈信息。
输入输出设备包括传感器、执行元件等，用于向系统提供各种控制信号和采集各种反馈信息。
二、主要功能组态软件的主要功能包括系统组态、运行监控、故障诊断、数据存储和报警管理。
下面将分别进行详细介绍：1.系统组态系统组态是组态软件最基本的功能之一，它主要用于对于所控制的系统进行组态编辑，包括设备的连接、节点的设置、设备的参数配置、控制算法的制定等。
通过组态软件，用户可以方便快捷地构建一个自己需要的系统。
用户只需要将各种设备连接起来，并设置相应的参数，便可以很容易地实现对各种设备的控制和监控。
2.运行监控运行监控是组态软件的主要功能之一，它主要用于对所控制的系统进行实时监控和控制。
通过运行监控功能，用户可以随时掌握系统的运行状况，发现并及时排除故障。
运行监控功能可以对系统中的各种数据进行监控和实时采集，同时还可以对系统做出相应的控制操作。
例如，当系统某个设备出现故障时，可以通过运行监控功能对其进行诊断和修复。
3.故障诊断故障诊断是组态软件的另一个重要功能，它主要用于对系统中的故障进行诊断和解决。
通过故障诊断功能，用户可以轻松地定位故障并提供修复方案。
《计算机控制技术》课程教学改革的研究与实践
《计算机控制技术》课程教学改革的研究与实践【摘要】计算机控制技术课程是自动化类专业一门重要的专业课程,本文阐述了该门课程的特点,分析了实际教学效果存在的不足,从教学内容的更新、教学方法的改进、教学手段的多样化等方面进行了探索和研究。
充分调动了学生学习的积极性，教学效果明显提高。
可供开设计算机控制技术的教师参考和借鉴。
【关键词】计算机控制；教学内容；教学改革０前言计算机控制技术课程是高等学校自动化类专业学生重要的专业技术课，该课程不仅有很强的理论性、也有很强的实践性。
课程内容主要包括计算机控制系统基础理论、系统设计、系统实现三方面的内容。
随着现代化工业生产过程复杂度和集成度的提高，大多数的控制系统均采用计算机进行控制。
因此，通过这门课程的学习和训练，应使学生能根据给定的控制任务，正确选择工业控制计算机的硬件、软件、外围设备、接口通道、控制规律等，将计算机、传感器、通道和接口、执行机构、系统软件和各种应用软件组成一个统一的整体，形成完整的计算机控制系统，满足预定的控制要求，达到设计和应用计算机控制系统的目的。
本文从教学内容、教学方法、教学手段等方面进行了探索和研究，对于培养和提高学生的学习能力、思维能力、分析解决问题的能力和创新能力都是值得借鉴的。
１计算机控制技术课程特点计算机控制技术是一门理论和实践并重的综合性学科，它以计算机、自动控制理论和自动化仪表等项技术为基础，并将这些技术集成起来构成计算机控制系统，以达到完成预期的控制目标，典型的有直接数字控制（DDC）、集散控制系统或分散控制系统（FCS）、可编程控制器系统（PCS）。
课程涉及面广，呈现开放性、集散性、智能性、信息电子化及网络化的特点，在专业的课程体系中起到了关键的桥梁作用。
该门课与其它课程是内在的融合而不是简单的组合，正是内在的融和才形成了该课程完整的知识体系。
在计算机控制技术课程教学中进行教学改革的研究，充分调动学生的学习积极性，提高教学质量，让学生对基础理论更加巩固，并具备将理论知识用于解决实际问题的能力，使学生建立初步的工程概念、树立理论联系实际的科学观点。
2020年中国石油大学北京网络学院 计算机测控技术-第三阶段在线作业 参考答案
中国石油大学北京网络学院计算机测控技术-第三阶段在线作业参考答案1.（2.5分）工业控制网络的最基本要求是：A、可靠性B、实时性C、安全性我的答案：AB 此题得分：2.5分2.（2.5分）分布式控制系统（简称DCS，亦称集散型控制系统）是结合多种先进技术而形成的。
它是由()通讯网络技术、CRT技术、图形显示技术及人机接口技术相互渗透发展而产生的，是完成过程控制、过程管理的现代化设备。
A、计算机技术B、信号处理技术C、测量控制技术D、图象处理技术E、交换技术我的答案：ABC 此题得分：2.5分3.（2.5分）DCS 提供的组态软件包括（）、报表组态等功能。
A、系统组态B、过程控制组态C、画面组态D、历史趋势组态E、报警画面组态我的答案：ABC 此题得分：2.5分4.（2.5分）分布式控制系统（简称DCS，亦称集散型控制系统）是结合多种先进技术而形成的。
它是由计算机技术、信号处理技术、测量控制技术( )相互渗透发展而产生的，是完成过程控制、过程管理的现代化设备。
A、通讯网络技术B、信号接收技术C、CRT技术D、图形显示技术E、人机接口技术我的答案：ACDE 此题得分：2.5分5.（2.5分）分布式控制系统（简称DCS，亦称集散型控制系统）是结合多种先进技术而形成的。
它是由计算机技术、信号处理技术、测量控制技术、通讯网络技术、CRT技术、图形显示技术及人机接口技术相互渗透发展而产生的，是完成()的现代化设备.A、过程控制B、系统优化C、过程管理D、先进控制E、动态管理我的答案：AC 此题得分：2.5分6.（2.5分）DCS应用设计总体设计原则主要体现在（）方面A、控制水平B、操作方式C、系统结构D、仪表选型E、经济效益我的答案：ABCDE 此题得分：2.5分7.（2.5分）DCS应用设计的主要内容有（）、现场投运、整理文档和工程验收。
A、总体设计B、DCS选型和订购C、工程设计D、组态调试E、安装调试我的答案：ABCDE 此题得分：2.5分8.（2.5分）TDC-3000系统的通信网络包括（）。
第4章 计算机控制系统的开发软件及其实训2(监控组态软件Kingview)
历史趋势曲线变量
这是工程人员在制作画面时通过定义历史趋势
曲线时生成的，在历史趋势曲线定义对话框中
有一选项为：“历史趋势曲线名”， 工程人员在 此处键入的内容即为历史趋势曲线变量(区分大 小写)。此变量在数据词典中是找不到的，是组 态王内部定义的特殊变量。工程人员可用命令
语言编制程序来设置或改变历史趋势曲线的一
可用于记录一些有特定含义的字符串， 如名称，密码等，该类型变量可以进行 比较运算和赋值运算。字符串长度最大 值为128个字符。
内存长整数变量、I/O长整数变量 类似一般程序设计语言中的有符号长整数 型变量，用于表示带符号的整型数据，取 值范围 －2147483648～2147483647。
报警窗口变量
量，就可以设置成"内存变量"。
I/O变量
“I/O变量”担负着“组态王”与下位机设备 或其 它应用程序（包括I/O服务程序）交换数据的 重任。这种数据交换是双向的、动态的，就是
说：在“组态王”系统运行过程中，每当I/O
变 量的值改变时，该值就会自动写入远程应用程 序；每当远程应用程序中的值改变时，“组态 王“系统中的变量值也会自动更新。所以，那
从应用角度讲，组态软件是完成系统硬件与软件沟 通、建立现场与控制层沟通的人机界面的软件平台，它 主要应用于工业自动化领域，但又不仅仅局限于此。在 工业过程控制系统中存在着两大类可变因素：一是操作 人员需求的变化；二是被控对象状态的变化及被控对象 所用硬件的变化。而组态软件正是在保持软件平台执行 代码不变的基础上，通过改变软件配置信息（包括图形 文件、硬件配置文件、实时数据库等）适应两大不同系 统对两大因素的要求，构建新的控制系统的平台软件。 以这种方式构建系统既提高了系统的成套速度，又保证 了系统软件的成熟性和可靠性，使用起来方便灵活，而 且便于修改和维护。
《电气控制与PLC》项目6人机界面及组态软件
任务6.1 人机界面
人机界面（HumanMachine Interaction，简称 HMI），是人与计算机之间传递、交换信息的媒 介和对话接口，是计算机系统的重要组成部分。 是指人和机器在信息交换和功能上接触或互相影 响的领域或称界面所说的人机结合面，信息交换 ，功能接触或互相影响，指人和机器的硬接触和 软触，此结合面不仅包括点线面的直接接触，还 包括远距离的信息传递与控制的作用空间。
任务6.1.7主要产品品牌分类
1、Proface（普洛菲斯） 2、HITECH(海泰克) 3、BEIJER(北尔) 4、威纶（中国大陆使用的商标） 5、三菱 6、西门子 7、施耐德 8、台达（中达电通股份有限公司） 9、eView（深圳市步科电气有限公司/上海步科自动化有限公司） 10、昆仑通态（北京昆仑通态自动化软件科技有限公司） 11、福州维控 12、深圳显控
任务6.2.4 WinCC flexible 的安 装和基本操作
（一）变量的类型
在WinCC flexible中用到两种类型的变量：
外部变量和内部变量。
1、外部变量 外部变量是HMI设备和PLC进行数据交换的媒介。
2、内部变量 内部变量存贮在HMI设备的内存中，不能够直接与PLC通信。
任务6.2.4 WinCC flexI）产 品相关知识
2、 人机界面（HMI）产品的组成
任务6.1.4人机界面（HMI）产 品相关知识
3、人机界面产品的基本功能及选型指标 4、人机界面产品分类 5、人机界面的使用方法
任务6.1.5人机界主要应用
1、磁卡 2、交通指挥灯 3、遥控器 4、鼠标/图形用户界面 5、条形码扫描器
任务6.2.4 WinCC flexible 的安 装和基本操作
组态软件百度百科
组态软件百度百科组态软件（HMI软件）是一种用于人机界面设计和操作控制系统的软件工具。
它在工业自动化、建筑管理、能源监控等领域得到广泛应用。
组态软件具有直观的用户界面和强大的功能，可以帮助用户快速构建和配置各种操作界面，并实现对监测设备、控制设备和数据的管理与操作。
一、定义与概述组态软件是一种专门用于人机交互设计和操作控制的软件工具。
它通过图形化界面和丰富的功能模块，实现对各种设备和系统的控制和监测。
组态软件可以将复杂的工业过程和设备信息以可视化的方式呈现给操作人员，以提高操作和管理效率。
组态软件的主要特点包括：1. 图形化界面：组态软件提供直观的图形化界面，可以将各类设备、系统和数据以图形化的形式展示出来，使操作人员更容易理解和掌握。
2. 功能丰富：组态软件提供了多种功能模块，如数据采集、报警处理、历史数据查询等，可以满足不同应用场景的需求。
3. 可定制性强：组态软件允许用户根据需求进行界面的定制，可以灵活地配置参数、布局和风格，以适应不同的使用环境。
4. 与设备的连接性强：组态软件可以与各类设备进行通信，包括传感器、执行器、PLC等，实现设备的控制和数据的交换。
二、组态软件的应用领域1. 工业自动化：组态软件广泛应用于工业自动化领域，可以实现对生产设备和工艺的监控和控制。
例如，可以通过组态软件搭建出一个工厂的监控中心，实时显示生产线的运行状态，监测温度、压力等参数，并通过报警功能及时发现和解决问题。
2. 建筑管理：组态软件在建筑管理领域也有重要应用。
通过组态软件可以实现对建筑物的能耗监控、楼宇设备的智能控制，以及安防系统的集成管理。
这可以提高建筑物的运行效率和安全性。
3. 能源监控：组态软件可以与能源监测设备配合使用，对能源的使用情况进行实时监测和分析。
通过可视化的统计数据和报表，帮助用户及时发现和解决能源浪费问题，提高能源利用效率。
三、主流组态软件介绍1. Wonderware InTouch：Wonderware InTouch是组态软件中的佼佼者，它提供了强大的图形化界面和丰富的功能模块，适用于各种行业和应用场景。
计算机控制技术要点
一概述1 计算机控制系统的概念1.1 自动控制：在没有人直接参与的情况下，利用外加的设备或装置，使机器、设备或生产过程的某个工作状态或参数自动地按照预定的规律运行。
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。
1.2计算机控制系统的工作步骤实时数据采集，实时控制决策，实时控制输出。
1.3常用术语在线：计算机控制系统与生产设备直接相连，并受计算机控制的方式。
离线：与在线方式相反。
实时：实时性是指工业控制计算机系统应该具有的能够在限定的时间内对外来事件做出反应的特性。
2个要素：其一：根据工业生产过程出现的事件能够保持多长的时间；其二：该事件要求计算机在多长的时间以内必须做出反应。
2 计算机系统的组成2.1 硬件：一般是由计算机、外部设备、输入输出通道和操作台等组成。
2.2 软件：系统软件，应用软件（数据采集与监视、控制计算与输出、公共服务程序）3 计算机控制系统的形式3.1 操作指导控制系统（OIS）3.2 直接数字控制系统（DDC）3.3计算机监督控制系统（SCC）3.4 集散控制系统（DCS）三级：分散过程控制级、集中操作监控级、综合信息管理级；原则：分散控制、集中操作、分级管理、分而自治、综合协调。
3.5 现场总线控制系统（FCS）“工作站—现场总线仪表”的二层结构；出现的理由特点常用标准（FF、CAN、LONWORKS、PROFIBUS、HART）3.6 PLC十上位机系统4计算机控制系统的特点4.1 系统结构特点（模拟部件和数字部件的混合系统）4.2 信号形式上的特点（按一定的采样间隔对连续信号进行采样） 4.3 系统工作方式上的特点（一台计算机可为多个控制回路服务）4.4 控制品质高4.5 功能价格比值高4.6 适应性强，灵活性高4.7缺点二工控机简介1 工控机的特点工业控制机主要用于工业过程测量、数据采集、控制等工作。
①可靠性高②实时性好③环境适应性强④过程输入和输出配套较好⑤系统扩充性好⑥系统开放性好⑦控制软件包功能强⑧系统通信功能强⑨后备措施齐全⑩具有冗余性2 工控机的分类与结构通用工业控制计算机、单片机、嵌入式工控机（PC/104总线工控机、ARM嵌入式单片机）、DCS工控机（即现场工作站）PLC：以微处理器为基础，综合了计算机技术、自动控制技术和通讯技术而发展起来的一种新型、通用的自动控制装置。
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。
第一章 监控组态软件概述
教学目的： 教学目的：
建立组态软件的基本概念，了解组态软件的构 建立组态软件的基本概念， 成及发展历史，组态软件在监控系统中的地位。 成及发展历史，组态软件在监控系统中的地位。
要求： 要求
1、建立组态软件的概念。 建立组态软件的概念。 了解组态软件的构成及发展历史。 2、了解组态软件的构成及发展历史。 熟悉组态软件在监控系统中的地位。 3、熟悉组态软件在监控系统中的地位。 掌握使用组态软件的一般步骤。 4、掌握使用组态软件的一般步骤。
3、计算机（微处理器）直接数字控制（DDC） 计算机（微处理器）直接数字控制（DDC）
发展： 发展： 单板机Z80 → 单片机 单板机 单片机MCS-51 AD地址 地址 CD控制 控制 DD数据 数据
工控机（三总线） 工控机（三总线） 如： STD总线（56条） 总线（ 总线 、
组态软件的优点： 组态软件的优点
①使用简单。用户只需编写少量自己所需的控制算 使用简单。 法代码，甚至可以不写代码。 法代码，甚至可以不写代码。 运行可靠。 ②运行可靠。 提供数据采集设备的驱动程序。 ③提供数据采集设备的驱动程序。 提供自动化应用系统所需的组件。 ④提供自动化应用系统所需的组件。 强大的图形设计工具。 ⑤强大的图形设计工具。
工业组态软件都运行在Windows98 / NT / 工业组态软件都运行在 2000 操作系统环境下。 操作系统环境下。 工业组态软件的开发工具以C++为主，也 为主， 工业组态软件的开发工具以 为主 有少数开发商使用Delphi或C++ Builder 。 有少数开发商使用 或
1.1 组态软件基本概念
2、单元组合式仪表
不同的系统需要交换信息和传递参数， 不同的系统需要交换信息和传递参数，出现集中控 制室。 制室。 生产现场参数采用统一的模拟信号： 生产现场参数采用统一的模拟信号： 气动：0.02～ 0.1MPa 气动： ～ 电动： 电动：Ⅱ型 0 ～10 Ma ，0 ～5V 5V（信号0 Ⅳ型 4 ～20 Ma ，1 ～5V（信号0 与动作0分开） 与动作0分开） 单点、单控制回路的测控功能。 单点、单控制回路的测控功能。
计算机控制技术复习资料
计算机控制技术复习资料计算机控制系统中的实时性、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？答：实时性就是指工业掌控计算机系统必须具备的能在限量时间内对外去时间作出反应的特性在线方式：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作相应操作的方式称为离线方式或脱机方式。
计算机控制系统中要考量实时性主要由于以下两个因素：其一，根据工业生产过程发生的时间能维持多长的时间；其二，改为时间建议计算机在多长的时间以内必须作出反应，否则，将对生产过程导致影响甚至导致侵害。
计算机控制系统有哪几种典型形式？答：1、操作方式指导控制系统2、轻易数字控制系统3、监督控制系统4、集散地控制系统5、现场总线控制系统6、plc+上位机系统什么是工业控制机？它们有哪些特点？答：工业控制机就是应用领域在国民经济发展和国防建设的各个领域，具备严酷环境适应能力，能够长期平衡工作的修整型计算机。
其特点有：1、可靠性高2、实时性好3、环境适应性强4、模块化设计，健全的i/o地下通道5、系统扩充性不好6、系统开放性不好7、掌控软件包功能弱计算机内部总线可分为几类？答：1、数据总线2、地址总线3、掌控总线4、电源线和地线常见的工业控制计算机体系结构有哪几种？答：1、std总线2、isa总线3、pci总线4、pc/104总线pci总线的主要优点是什么？请问：1、高性能2、通用性好3、低成本4、使用方便a/d转换器的主要性能指标存有哪些？请问：1、转换时间：指完成一次模拟量到数字量转换所需要的时间2、分辨率：则表示a/d转换器输入数字量最高位变化所须要输出演示电压的转换量3、线性误差：在满量程输出范围内，偏移理想切换特性的最小误差4、量程：所能够切换的输出电压范围5、对基准电源的建议计算机与模拟量输入接口交换信息有哪几种控制方式？答：计算机与模拟量输出USB互换信息常用方式存有：程序查阅式、延时取样方式、中断方式和dma方式。
《计算机控制技术》PPT课件：课程分析
二、课程内容与重点、难点
二、课程内容与重点、难点
本课程所用辅助参考教材包括： 1) 孙增圻．计算机控制理论及应用．北京：清华大学出版社，
1989 2) 谢剑英. 微型计算机控制技术. 北京：国防工业出版社，
二、课程内容与重点、难点
（二）理论课程的重点、难点及解决办法
2. 解决办法 1）抓住计算机控制系统的核心内容进行深入讲授，讲授过程强调深入 浅出和理论联系实际，注重基本概念和基本分析方法。 2）针对不同内容，合理利用多种媒体的优势，如实物展示、软件仿真、 现场实验等手段，加深学生的感性认识，帮助学生更深入地理解工程控制 系统的分析、控制与实现，提高课堂教学质量。 3）理论课讲授紧密联系工程实际，如适时介绍工程案例，结合教师科 研介绍最新成果，介绍主流技术等。这些教学法的使用使得学生对课程的 理解更加深刻、全面。 4）合理分配理论课和实验课的学时，精心选择典型例题，及时巩固理 论课所学知识点，进一步加深对基本概念、控制算法与设计原理的理解。
后续任务：课程设计、综合自动化技术。
一、课程性质、定位与教学目标
教学目标
知识目标： 了解计算机控制系统及其组成，计算机控制系统的典型型
式、发展概况和趋势；掌握计算机控制系统的硬件设计技术； 掌握数字程序控制的基本原理和程序编制；掌握常规及复杂 控制策略、应用程序设计与实现技术；了解现代控制技术和 先进控制技术；学会计算机控制系统的软件设计技术与研制 方法；了解分布式测控网络技术；了解计算机控制系统设计 与实现。
2.基本任务：通过本课程的学习，使学生掌握基本的计 算机控制系统分析方法、软硬件的设计、工程实现技术。通 过本课程的学习，使学生掌握计算机控制系统的理论与技术， 受到较好的工程实践基本训练，具有分析、设计、开发和研 究计算机控制系统的基本能力。
组态软件一般英文简称有三种分别为HMIMMISCADA对
组态软件：一般英文简称有三种分别为HMI/MMI/SCADA,对应全称为Human and Machine Interface/Man and Machine Interface /Supervisory Control and Data Acquisition，中文翻译为：人机界面/监视控制和数据采集软件。
目前组态软件的发展迅猛，已经扩展到企业信息管理系统，管理和控制一体化，远程诊断和维护以及在互联网上的一系列的数据整合。
1. 组态软件产生的背景“组态”的概念是伴随着集散型控制系统（Distributed Control System简称DCS）的出现才开始被广大的生产过程自动化技术人员所熟知的。
在工业控制技术的不断发展和应用过程中，PC（包括工控机）相比以前的专用系统具有的优势日趋明显。
这些优势主要体现在：PC技术保持了较快的发展速度，各种相关技术已臻成熟；由PC构建的工业控制系统具有相对较低的拥有成本；PC的软件资源和硬件资丰富，软件之间的互操作性强；基于PC的控制系统易于学习和使用，可以容易地得到技术方面的支持。
在PC技术向工业控制领域的渗透中，组态软件占据着非常特殊而且重要的地位。
组态软件是指一些数据采集与过程控制的专用软件，它们是在自动控制系统监控层一级的软件平台和开发环境，使用灵活的组态方式，为用户提供快速构建工业自动控制系统监控功能的、通用层次的软件工具。
组态软件应该能支持各种工控设备和常见的通信协议，并且通常应提供分布式数据管理和网络功能。
对应于原有的HMI（人机接口软件，Human Machine Interface）的概念，组态软件应该是一个使用户能快速建立自己的HMI的软件工具，或开发环境。
在组态软件出现之前，工控领域的用户通过手工或委托第三方编写HMI应用，开发时间长，效率低，可靠性差；或者购买专用的工控系统，通常是封闭的系统，选择余地小，往往不能满足需求，很难与外界进行数据交互，升级和增加功能都受到严重的限制。
计算机控制技术
1．计算机控制：利用传感器将被监控对象中的物理参量（如温度、压力、液位、速度等）转换为电量（如电压、电流），再将这些代表实际物理参量送入输入装置中转换为计算机可识别的数字量，并且在计算机的显示器中以数字、图形或曲线的方式显示出来，从而使操作人员能够直观而迅速地了解监控对象的变化过程。
2．计算机控制系统信号分类：模拟量信号、开关量信号、脉冲量信号三大类。
3．计算机控制系统实时性体现：工作过程3步分别1）实时数据采集；2）实时控制决策；3）实时输出控制。
4．计算机控制系统按功能分类5类：a.数据采集系统（DAS）、b.直接数字控制系统（DDC）、c.计算机监督控制系统（SCC）、d.集散控制系统（DCS）、e.现场总路线控制系统（FCS）。
5．开环和闭环控制概念：开环是系统对生产过程或控制对象的大量参数作巡回检测、处理、分析、记录以及参数的超限报警。
闭环是计算机通过过程输入通道对控制对象的多个参数作巡回检测。
6．DAS、DDC分别属于开/闭环控制。
第二章1．总线概念：总线就是在模块和模块之间或设备与设备之间的一组进行互连和传输信息的信号线。
2．总线标准概念：对于总线上的各个单元，如芯片之间、扩展卡之间以及系统之间，如果要进行正确的连接与传输信息，就应遵守一些协议与规范。
3．常用总线标准：1）PC总线；2）ISA总线；3）PCI总线。
4．接口功能分类：1）按接口的功能划分；2）按接口与总线的关系划分。
5．串行通信概念：是计算机在接收数据时，由串行接口一位一位地收发数据，当一帧数据传送完成，后由串行接口一次把数据送给处理器；当计算机发送数据时，由处理器把数据传送给串行接口，再由串行接口通过一条线路，一位一位地把数据传送出去。
6．串行传输两种方式：异步传输；同步传输。
7．IBMPC机COM1及COM2接口用RS232接口。
8．过程通道概念，输入/输出通道的作用：过程通道是在计算机和生产过程之间需要建立一种能对现场设备信息进行传递和变换的连接装置。
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7.8 计算机控制系统中的数据交换技术
7.8.2 OPC技术与应用
2.OPC的特点
OPC是为了解决应用软件与各种设备驱动程序的通信而
产生的一项工业技术规范和标准。它采用客户/服务器体系
，基于Microsoft的OLE/COM技术，为硬件厂商和应用软件开
发者提供了一套标准的接口。
7.8 计算机控制系统中的数据交换技术
商、种类、型号，确定设备支持的通信接口类型和采用的 通信协议，以便在定义I/O设备时做出准确选择。 3.根据工艺过程与监控系统设计要求，初步构建监控系统 人机界面的结构和画面草图。
7.9 监控组态软件应用举例
7.9.1 应用组态软件设计监控系统的步骤
4.组态建立变量数据词典，正确组态各种变量属性，即在 实时数据库中建立变量与设备I/O点的一一对应关系。
7.8 计算机控制系统中的数据交换技术
7.8.1 DDE技术与应用 1.DDE的含义 DDE即动态数据交换 两个同时运行的程序之间通过DDE方式交换数据时是
Client/Server关系。一旦C1ient和Server建立起了 连接关系，则当Server中的数据发生变化后就会马 上通知C1ient。通过DDE方式建立的数据连接通道是 双向的，即Client不但能够读取Server中的数据， 而且可以对其进行修改。
7.9 监控组态软件应用举例
2.系统组成
工控机 (KingView)
RS232
通信转换器
RS485 智能调节器LC1
液位变送器LT1 电动调节阀 双容水箱液位控制系统结构图
7.9 监控组态软件应用举例
2.系统组成 经综合分析，系统需要采集与控制的变量参数为：液位检测变 量2个、智能调节器输出变量1个。
第29讲 第7章 人机接口技术与监控组态软件（三）
第7章 人机接口技术与监控组态软件（一）
7.8 数据交换技术 7.9 监控组态软件应用举例
第7章 总结
7.8 计算机控制系统中的数据交换技术
Windows提供有DDE、OLE(包括OPC)、ODBC等几 种标准，来支持程序之间的数据交换。
7.8.1 DDE技术与应用 7.8.2 OPC技术与应用
在温连接方式下，当Server中的数据发生变化后马上通知 Client，C1ient得到通知后将数据取回。
在热连接方式下，当Server中的数据发生变化后马上通知 Client，同时将变化后的数据直接送给Client。
7.8 计算机控制系统中的数据交换技术
7.8.2 OPC技术与应用 1.OPC产生的背景
（2）数据方面：怎样用数据描述工控对象的各种属性？ （3）动画方面：数据和图形画面中的图素的连接关系是
什么？
7.9 监控组态软件应用举例
7.9.3 基于组态王软件的串联双容水箱液位监控 系统设计
通过本设计示例，可以学习组态王如何与智能仪表通信， 如何进行工艺过程监控界面的设计等问题，完成串联双容 水箱液位监控系统的设计，进一步掌握组态王与其他厂家 智能仪表构造上、下位机的能力；并能拓展掌握其他通用 组态软件产品与智能仪表通信设置的一般方法。
7.9 监控组态软件应用举例
上水箱
LT2
下水箱
LT1 LC1
储水箱
泵
a) 控制流程图
7.9 监控组态软件应用举例
2.系统组成 根据工艺与设备控制要求，系统控制方案采用上、下位机控 制方式。上位机采用工业控制计算机，以组态王为平台进行 设计开发监控界面，完成上、下水箱液位信号的监视、调节 器参数的设置与数据曲线、报表及报警等整个系统的监控和 管理工作；下位机采用智能调节器对下水箱液位过程变量进 行控制与显示，使下水箱的液位保持在一定的高度。
7.9 监控组态软件应用举例
4.数据变量定义 在组态王中新建相关变量，变量的连接通道要与智能
调节器内部的寄存器对应一致，这样系统运行时，组态王 数据库中相应变量状态变化直接反映工艺过程中各个实际 物理量的变化，根据这些变量的状态，可以构造相应的动 态效果或实时曲线等，实现工艺过程相关模拟量的可视化 的监测。
7.9 监控组态软件应用举例
工艺流程
7.9 监控组态软件应用举例
参数设定画面7ຫໍສະໝຸດ 9 监控组态软件应用举例6.动画连接与测试 通过变量连接，将静态画面中的相关图素与智能调 节器中的相关变量连接起来，实现上、下位机的通 信，即实现工艺过程的动态显示。
4～20mA
100
0
输出
7.9 监控组态软件应用举例
3.设备定义与数据变量定义 在组态王I/O设备管理的相应对话框中，可分别完成设
备定义和数据变量定义等工作。 设备定义过程具体步骤包括新建智能仪表选择对话框、
选择智能仪表生产商对话框、选择智能仪表具体型号对话 框、设备名称定义对话框、选择与设备连接的串行口对话 框、设备地址定义对话框等环节。定义完毕后，在设备浏 览器中生成所定义的设备。
7.9 监控组态软件应用举例
1.工艺与控制要求分析 过程控制系统实验装置是进行温度、液位、压力、流量等四
大热工参数检测与控制的实验与研究对象设备，实验系统完 全可模拟工业生产过程中过程装置的液位、流量等工艺参数 的自动控制。 其上、下水箱串联液位控制流程图如图所示。储水箱里的水 用泵输送，经过电动调节阀VT注入上水箱，再通过手动阀送 入下水箱，最后流回到储水箱，如此循环。液位变送器（由 压力传感器与变送器构成）LT1、LT2分别检测下、上水箱的 液位，电动调节阀用于调节进水量，在整个工作过程中，要 求下水箱的液位保持在一定高度，并对上水箱的液位进行监 视。
5.根据监控系统人机界面结构和画面草图，利用相应组态 工具绘制具体的人机界面画面。
6.建立画面的动态连接，动画效果应尽量与实际工艺一致 。
7.对组态画面内容进行部分的功能测试和系统集成调试。 8.系统投入运行。
7.9 监控组态软件应用举例
7.9.2 组态王软件应用工程分析
在组态王应用过程中，应用工程设计的一般过程包括：建 立新工程、图形界面设计(定义画面)、I/O设备定义（管 理）、数据变量定义（构造数据库）、建立动画连接、运 行和调试等。
数据采集变量表
序号 名称(符号)
说明
信号类型
量程 量程 报警 报警 I/O 上限 下限 上限 下限 类型
1
过程变量PV1
下水箱液 位检测值
4～ 20mA(0～ 10Kpa)
100
0
38
2 输入
2
过程变量PV2
上水箱液 位检测值
4～ 20mA(0～ 10Kpa)
100
0
38
2 输入
3
控制变量MV
智能调节 器输出
需要说明的是，设计监控系统过程中，上述步骤并不是完 全独立的，常常是交错进行的，并以图形界面设计、I/O 设备定义、数据变量定义等为应用的基本环节。
7.9 监控组态软件应用举例
7.9.2 组态王软件应用工程分析
在构造应用程序之前，需要仔细规划设计项目，主要应考 虑三个方面问题：
（1）图形方面：用怎样的图形画面来模拟实际的工业现 场的相应的工控设备？
OLE原意是对象连接和嵌入 OPC是OLE for Process Control的缩写，即把OLE应用于工
业控制领域。 OPC建立于OLE规范之上，它为工业控制领域提供了一种标准
的数据访问机制。 OPC规范包括OPC服务器和OPC客户两个部分。其实质是在硬
件供应商和软件开发商之间建立一套完整的“规则”。只要 遵循这套规则，数据交互对两者来说都是透明的，硬件供应 商就无需考虑应用程序的多种需求和传输协议，软件开发商 也就无需了解硬件的实质和操作过程。
7.9 监控组态软件应用举例
在一个自动监控系统中，监控组态软件是系统的数据采 集处理中心、远程监视中心和数据转发中心，组态软件与 各种检测、控制设备（如智能仪表、PLC等）共同构成快 速响应/控制中心。控制方案和算法一般在控制设备上编 程或组态执行，也可以在计算机（PC）上组态执行，应根 据方案和设备的具体要求而定。
7.9 监控组态软件应用举例
5.人机界面设计 根据工艺分析，可以通过绘制工艺流程、数据显示和曲线的 方式来直观、动态地显示了控制系统各参数的变化及报警信 息，进行数据的接收、处理和发送，实现人机对话，完成对 水箱液位的控制， 主要的功能包括： • 工艺流程画面，动态的显示工艺过程； • 实时曲线，以曲线的形式动态显示被测量的变化； • 历史曲线，可以进行历史数据的查询； • 报表，以报表形式实时显示各种参数值； • 棒图控件，以棒状图形式动画显示被测量的变化； • 参数设置，可以进行液位、PID等参数的设置。
7.8 计算机控制系统中的数据交换技术
7.8.1 DDE技术与应用 1.DDE的含义
DDE的方式有冷连接(Cool Link)、温连接(Warm Link)、热连 接(Hot Link)。
在冷连接方式下，当Server中的数据发生变化后不通知C1ient ，但Client可以随时从Server读写数据。
7.8.1 OPC技术与应用 2.OPC的特点 OPC有以下3个特点： (1)计算机硬件厂商只需要编写一套驱动程序就可以满足
不同用户的需要。硬件供应商只需提供一套符合OPC Server 规范的程序组，无需考虑工程人员需求。 (2)应用程序开发者只需编写一个接口便可以连接不同的 设备。软件开发商无需重写大量的设备驱动程序。 (3)工程人员在设备选型上有了更多的选择。
7.9.1 应用组态软件设计监控系统的步骤 7.9.2 组态王软件应用工程分析 7.9.3 基于组态王软件的串联双容水箱液位监控系统设计
7.9 监控组态软件应用举例
7.9.1 应用组态软件设计监控系统的步骤
1.分析应用系统的工艺过程，了解相关控制要求。 2.分析控制系统设备组成，明确系统所采用I/O设备的生产