计算机控制系统及应用

计算机控制系统及应用标准化工作室编码[XX968T-XX89628-XJ668-XT689N]山东大学本科毕业论文论文题目：计算机控制系统及应用姓名___________学院____山东大学___________专业____电气工程及其自动化___________年级___________指导教师_______________年月日函授本科毕业论文成绩评定表学院：专业：电气工程及其自动化班级：计算机控制技术及应用摘要：随着科学技术的发展，人们越来越多的用计算机来实现控制。

近年来，计算机技术、自动控制技术、检测与传感器技术、CRT显示技术、通信与网络技术和微电子技术的高速发展，给计算机控制技术带来了巨大的发展。

然而，设计一个性能好的计算机控制系统是非常重要的。

计算机控制系统主要由硬件和软件两大部分组成，一个完整的控制系统还需要考虑系统的抗干扰性能，系统的抗干扰性能力是关系到整个系统可靠运行的关键。

在计算机控制系统的结构上，计算机控制系统中除测量装置、执行机构等常用的模拟部件之外，其执行控制功能的核心部件是数字计算机，是模拟和数字部件的混合系统。

有连续模拟信号之外，还有离散模拟、离散数字等多种信号形式，由于计算机控制系统中除了包含连续信号外，在连续控制系统在本质上有许多不同，修改一个控制规律，只需修改软件，便于实现复杂的控制规律和对控制方案进行在线修改具有很大灵活性和适应性，具有高速的运算能力，一个控制器经常可以采用分时控制的方式而同时控制多个回路，采用计算机控制，便于实现控制与管理一体化，使工业企业的自动化程度进一步提高。

关键词：计算机控制技术、系统、应用目录第一章计算机控制技术的概述--------------------------------------------------------------------------51、计算机控制的概念------------------------------------------------------52、计算机控制系统--------------------------------------------------------53、计算机控制系统的控制过程----------------------------------------------54、计算机控制系统的特点--------------------------------------------------65、计算机控制系统的组成--------------------------------------------------6第二章计算机控制系统的典型应用方式--------------------------------------------------------------81、操作指导控制系统------------------------------------------------------82、直接数字控制系统（DDC）-------------------------------------------------83、监督控制系统（SCC）-----------------------------------------------------94、分散控制系统（DCS）----------------------------------------------------165、现场总线控制系统（FCS）------------------------------------------------16第三章工业控制机 ---------------------------------------------------------------------------------------111、工业控制机的特点-----------------------------------------------------112、典型工业控制机介绍---------------------------------------------------12第四章实例说明-------------------------------------------------------------------------------------------131、工业炉控制的典型情况-------------------------------------------------132、计算机用作顺序控制的例子---------------------------------------------13第五章计算机控制系统的发展方向-------------------------------------------------------------------151、集散控制系统---------------------------------------------------------152、可编程序控制器-------------------------------------------------------153、计算机集成制造系统---------------------------------------------------154、低成本自动化---------------------------------------------------------155、智能控制系统---------------------------------------------------------16第六章结论-------------------------------------------------------------------------------------------------17致谢------------------------------------------------------------------------------------------------------------18第一章计算机控制技术的概述1、计算机控制的概念（1）开环控制系统若系统的输出量对系统的控制作用没有影响，则称该系统为开环控制系统。

在开环控制系统中，既不需要对系统的输出量进行测量，也不需要将它反馈到输入端与输入量进行比较。

（2）闭环控制系统凡是系统的输出信号对控制作用能有直接影响的系统都叫作闭环控制系统，即闭环系统是一个反馈系统。

闭环控制系统中系统的稳定性是一个重要问题。

2、计算机控制系统采用计算机进行控制的系统称为计算机控制系统，也称它为数字控制系统。

若不考虑量化问题，计算机控制系统即为采样系统。

进一步，若将连续的控制对象和保持器一起离散化，那么采样控制系统即为离散控制系统。

所以采样和离散系统理论是研究计算机控制系统的理论基础。

3、计算机控制系统的控制过程（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数据分析和处理，并按已定的控制规律决定进一步的的控制过程。

（3）实时控制：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。

4、计算机控制系统的特点（1）结构上。

计算机控制系统中除测量装置、执行机构等常用的模拟部件之外，其执行控制功能的核心部件是数字计算机，所以计算机控制系统是模拟和数字部件的混合系统。

（2）计算机控制系统中除仍有连续模拟信号之外，还有离散模拟、离散数字等多种信号形式。

（3）由于计算机控制系统中除了包含连续信号外，还包含有数字信号，从而使计算机控制系统与连续控制系统在本质上有许多不同，需采用专门的理论来分析和设计。

（4）计算机控制系统中，修改一个控制规律，只需修改软件，便于实现复杂的控制规律和对控制方案进行在线修改，使系统具有很大灵活性和适应性。

（5）计算机控制系统中，由于计算机具有高速的运算能力，一个控制器（控制计算机）经常可以采用分时控制的方式而同时控制多个回路。

（6）采用计算机控制，如分级计算机控制、离散控制系统、微机网络等，便于实现控制与管理一体化，使工业企业的自动化程度进一步提高。

5、计算机控制系统的组成计算机控制系统主要由硬件和软件两大部分组成，而一个完整的计算机系统应由下列几部分组成：被控对象、主机、外部设备、外围设备、自动化仪表和软件系统。

（1）硬件：a) 由中央处理器，时钟电路，内存储器构成的计算机主机是组成计算机控制系统的核心部分。

b) 通用外围设备按功能可分为输入设备、输出设备和外存储器三类。

c) 过程Ｉ／Ｏ通道，又称过程通道。

d) 通用接口电路，一般有并行接口、串行接口和管理接口（包括中断管理、直接存取DMA管理、计数/定时等）。

e) 传感器的主要功能是将被检测的非电学量参数转变成电学量。

变送器的作用是将传感器得到的电信号转变成适用于计算机借口使用的标准的电信号（如０～１０ＭＡＤＣ）。

f) 计算机控制系统一般要有一套专供运行操作人员使用的控制台称为运行操作台，操作台一般包括各种控制开关、数字键、功能键、指示灯、声信器、数字显示器或ＣＲＴ显示器等。

（2）软件：软件是指计算机控制系统中具有各种功能的计算机程序的总和，如完成操作、监控、管理、控制、计算和自诊断等功能的程序。

整个系统在软件指挥下协调工作。

从功能区分，软件可分为系统软件和应用软件。

第二章计算机控制系统的典型应用方式计算机控制系统所采用的形式与它所控制的生产过程的复杂程度密切相关，不同的被控对象和不同的要求，应有不同的控制方案。

计算机控制系统大致可分为以下几种典型的形式。

它们是：操作指导控制系统；直接数字控制系统（DDC），DDC系统属于计算机闭环控制系统，是计算机工业生产过程中最普遍的一种应用方式；监督控制系统（SCC）；分散控制系统（DCS）和现场总线控制系统。

1、操作指导控制系统操作指导控制系统机构简单，控制灵活安全，但由于要人工操作，速度受到限制，不能控制多个对象。

2、直接数字控制系统（DDC）DDC系统是面向生产过程的底层应用功能。

计算机通过自动化仪表、输入通道、输出通道，采集现场参数，经过处理和按一定控制规律的控制算法运算后，向生产过程输出控制信号，直接参与对过程参DAS系统的监视功能。

控制方案由软件实现，修改灵活、方便，除能实现PID控制规律外，还能实现多回路的串级控制、前馈控制、纯滞后补偿控制、多变量解耦控制及自适应、自学习、最优控制和智能控制等复杂控制规律的控制。

DDC系统一个是闭环控制系统。