计算机控制系统的发展方向
现代计算机控制技术的发展趋势
现代计算机控制技术的发展趋势随着科技的不断进步，计算机控制技术在现代社会中扮演着越来越重要的角色。
它不仅应用于工业自动化、智能交通等领域，还深深地渗透到了我们的日常生活中。
本文将探讨现代计算机控制技术的发展趋势，包括人工智能、物联网、云计算以及边缘计算等方面。
一、人工智能技术的崛起人工智能（Artificial Intelligence，AI）作为一门新兴的技术，将计算机的智能化水平推向了新的高度。
传统的计算机控制技术往往需要人为地设定各种规则和条件，而人工智能技术则能够通过机器学习和深度学习等手段，使计算机具备自主学习和推理的能力。
随着人工智能技术的不断发展，计算机控制系统将更加智能化、自适应和灵活。
在工业自动化中，人工智能技术的应用可以使生产线实现自动化调整和优化，提高生产效率和质量。
而在智能家居领域，人工智能技术为我们提供了语音控制、智能物联等创新解决方案，使我们的生活更加便捷和舒适。
二、物联网的融入物联网（Internet of Things，IoT）是指通过互联网将日常生活中的各种物品连接起来，实现智能化管理和控制。
在现代计算机控制技术的发展中，物联网的融入起到了重要的推动作用。
物联网技术使得各种设备和传感器能够相互连接和通信，形成一个庞大的网络系统。
通过物联网，计算机可以实时获取各种数据，并做出相应的控制决策。
例如，在智能城市中，可以通过物联网技术实时监测交通情况，并调整信号灯的时间，实现智能化的交通管理。
随着物联网技术的不断发展，计算机控制系统将与更多的设备和传感器实现互联互通，进一步推动了计算机控制技术的发展。
三、云计算的兴起云计算（Cloud Computing）是指利用互联网将计算资源和服务交付给用户。
云计算技术的兴起为计算机控制技术的发展提供了强有力的支持。
传统的计算机控制系统往往需要部署在本地服务器上，而云计算技术使得计算资源和服务可以通过互联网进行远程访问和调用。
这种方式使得计算机控制系统具备了更高的可扩展性和灵活性，用户可以根据需要快速调整计算资源的规模和配置。
计算机控制系统的发展趋势
计算机控制系统的发展趋势计算机控制系统是在自动控制技术和计算机技术发展的基础上产生的。
若将自动控制系统中的控制器的功能用计算机来实现，就组成了典型的计算机控制系统。
它用计算机参与控制并借助一些辅助部件与被控对象相联系，以获得一定控制目的而构成的系统。
其中辅助部件主要指输入输出接口、检测装置和执行装置等。
它与被控对象的联系和部件间的联系通常有两种方式：有线方式、无线方式。
控制目的可以是使被控对象的状态或运动过程达到某种要求，也可以是达到某种最优化目标。
控制系统的结构从最初的CCS(计算机集中控制系统)，到第二代的DCS(分散控制系统)，发展到现在流行的FCS(现场总线控制系统)，对诸如图像、语音信号等大数据量、高速率传输的要求越来越高，使得以太网与控制网络的结合应运而生。
将现场总线、以太网、多种工业控制网络互联、嵌入式技术和无线通信技术融合到工业控制网络中，在保证控制系统原有的稳定性、实时性等要求的同时，又增强了系统的开放性和互操作性，提高了系统对不同环境的适应性。
在经济全球化的今天，这一工业控制系统网络化及其构成模式使得企业能够适应空前激烈的市场竞争，有助于加快新产品的开发、降低生产成本、完善信息服务，具有广阔的发展前景，也必将为计算机控制系统的网络化带来新的发展机遇。
当今国家，要想在综合国力上取得优势地位，就必须在科学技术上取得优势，尤其要在高新技术产品的创新设计与开发能力上取得优势。
在以信息技术为代表的高科技应用方面，要充分利用各种新兴技术、新型材料、新式能源，并结合市场需求，以实现世界的又一次“工业大革命”；在工业设计与工程设计的一致性方面，要充分协调好设计的功能和形式两个方面的关系，使两者逐步走向融合，最终实现以人为核心、人机一体化的智能集成设计体系。
从工业设计的本身角度看，随着CAD、人工智能、多媒体、虚拟现实等技术的进一步发展，使得对设计过程必然有更深的认识，对设计思维的模拟必将达到新的境界。
计算机控制系统的体系结构与发展方向
计算机控制系统的体系结构与发展方向1 引言计算机控制系统是随着现代大型工业生产自动化的不断兴起而应运产生的综合控制系统，它紧密依赖于最新发展的计算机技术、网络通信技术和控制技术，在计算机参与工业系统控制的历史长河中扮演了重要的角色。
2 计算机控制系统的体系结构从大的方面讲，计算机控制系统的体系结构主要分为四大类：直接数字控制系统DDC体系结构；集散控制系统DCS体系结构；现场总线控制系统FCS体系结构；可编程控制器系统PCS或PLC体系结构。
这四种体系结构有其各自不同的发展背景和特点，自然也有着不同的适用范围。
2.1 直接数字控制系统DDCDDC是Direct Digital Control，即直接数字控制的缩写，它是计算机进入控制和自动化领域以来最早应用的体系结构。
DDC完全以单个的计算机为核心，利用计算机的硬件和软件平台构筑控制系统。
DDC系统利用计算机的输入输出通道和过程I／O设备将计算机和现场连接起来，将被控过程的数据送入计算机；利用计算机的处理和存储空间建立集中的实时数据库；利用计算机的计算和处理能力进行控制计算和各种处理，如人机界面显示、报警、统计、报表等。
在DDC 系统中，所有的部分，从计算机的CPU到存储器、外部设备、过程I／O等都是通过计算机总线实现连接的，因此系统的规模受到了很大的限制，而且对外的通信功能也很弱，目前只有在规模比较小且对外通信联系比较少的应用中使用DDC 体系结构。
DDC系统的软件是比较复杂的，因为所有的功能都集中在一台计算机中完成，因此需要一个相当庞大复杂的软件系统，这个系统要实现各种功能，而且要很好地协调各个功能之间的关系，包括对计算机资源(CPU时间、计算机总线时间、内存和外存空间等)的使用和运行中的相互影响等，其实现难度是相当高的。
因此目前DDC体系结构只用在规模较小、功能比较单一的控制场合，特别是一些嵌入式控制领域。
一般来说，嵌入式控制的现场I／0数量很少，相应的功能也比较单一，因此不需要庞大而复杂的数据库，特别是人机界面HMI非常简单甚至没有。
计算机控制技术发展及应用
工业以太网
• 10M/100Mbps的标准工业以太网符合TCP/IP 协议
• 工业以太网是在标准Ethernet基础上开发的 双通道网络系统
• 增加特殊控制功能：冗余控制、实时故障同 步诊测
• 多项指标优化设计，实时响应性 • 网络故障实时诊断信息显示在操作站上 • 工业以太网更适合中大规模控制系统选用
1.2 计算机控制系统软件介绍
应用软件是用户根据控制对象、控制要求，为实现高效、 可靠、灵活的控制而自行编译的各种程序。它们包括：数据 采集、数字滤波、标度变换、键盘的处理、过程控制算法、 输出与控制等程序。
用于应用软件开发的程序设计语言，一般有：汇编、 C# 、C++、VB、VC 等。 目前也有一些专门用于控制的引 用组态软件，这些软件功能强，使用方便，组态灵活，具有 很强的应用前景。
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水箱水位的自动控制
浮子：测量作用 连杆：比较作用 放大器、伺服电动机和减速器： 调节作用 阀门：执行元件作用
水箱水位的自动控制示意 图
当实际水位低于要求水位时，电位器输出电压值为正，且其大 小反映了实际水位与水位要求值的差值，放大器输出信号将有 正的变化，电动机带动减速器使阀门开度增加，直到实际水位 重新与水位要求值相等时为止。 水位自动控制的目的：使偏差消除或减小，使实际水位达到要 求的水位值。
现代计算机控制系统发展方向研究
关于现代计算机控制系统的发展方向研究摘要：本文选取相互结合计算机与自动控制理论的角度进行分析，对于现代计算机控制系统的发展历史进行概括，并且概括所涉及到的关键技术与发展趋势，从而探究现代计算机控制系统的发展方向。
关键词：现代；计算机；控制系统；发展方向；趋势中图分类号：tp3011 当前计算机控制系统发展概况从定义上来看，所谓的计算机控制系统则是有效的结合计算机技术和控制理论所得到的产物，而这一过程处于不断的演变发展当中，也就是从简单的计算机控制系统逐步往多级分布式计算机控制系统进行过渡。
从时间上来看，当结束二战之后，有两件有着深远影响的大事在科学技术领域发生，其中的一件就是出现第一台电子计算机，第二件就是建立起景点控制理论，有效联合起新型与控制，发展计算机控制系统与发展控制论两者之间存在着息息相关的关系。
通过对发展的计算机的硬件进行分析，已经有着四代发展历程，当前已经迈入第五代，而从处理方式进行分析，也经历着批量处理、分时处理、分布式处理这三个阶段，而如今已经迈入到“稠密处理”的新阶段。
而在发展的网络通信技术的背景下，将计算机连成网络，做到高度共享资源的实现，使得在整个网络当中的所有计算机软硬件资源所具备的潜力充分发挥，处理极大数量的信息。
而在这一过程当中，控制理论也相应的经历着经典控制理论、现代控制理论、大理论这三代变化，而且整个控制理论依然处于持续不断的发展过程当中，如今已经正在孕育着新的一代控制理论。
计算机控制系统这是有效结合计算机技术和控制理论，其发展虽然存在着一定的关系与控制理论与计算机技术，可是这首要的是出于现代大型工业自动化生产发展的客观需要所决定，从阶段上来看，计算机控制系统主要可以划分为四大阶段：计算机控制的开创阶段，从时间上是1955至1962年；直接数字控制阶段，从时间上是1962至1967年；小型计算机控制阶段，从时间上是1967至1972年。
在这一阶段当中出现各种类型的小型计算机进行工业控制；微型计算机控制阶段，从时间上1972年到现在，所采用的则是借助于微型计算机从而能够做到大量的各种专用控制器、集散控制系统与分级递阶控制系统制造出来。
计算机控制技术简介
计算机控制技术简介计算机控制技术是一种应用计算机和自动控制原理实现对各类设备、系统和过程进行控制和管理的技术。
它通过计算机的高效运算、智能决策和迅速响应能力，为工业、交通、农业、医疗等领域提供了强大的支持和推动力。
本文将从计算机控制技术的起源、应用领域、关键技术和发展趋势等方面进行探讨。
一、计算机控制技术的起源和发展计算机控制技术的起源可以追溯到20世纪50年代，当时计算机技术刚刚起步，人们想通过计算机实现对工业生产过程的自动控制。
最早的计算机控制系统主要利用数字计算机进行控制，并实现一些简单的自动化操作。
随着计算机硬件和软件技术的发展，计算机控制技术得到了快速的推广和应用。
二、计算机控制技术的应用领域计算机控制技术在各个领域都有广泛的应用。
在工业生产中，计算机控制技术可以实现对生产线的自动化控制，提高生产效率和产品质量。
在交通运输领域，计算机控制技术可以实现智能交通管理、优化调度和车辆导航等功能。
在农业生产中，计算机控制技术可以实现精准农业管理、智能化灌溉和自动化收割等操作。
在医疗健康领域，计算机控制技术可以实现医疗设备的精确控制和医疗信息管理等。
三、计算机控制技术的关键技术1. 传感器技术：传感器是计算机控制技术的重要组成部分，可以将物理量、化学量等转化为计算机可读取的电信号。
传感器技术的发展使得计算机可以实时获取各种信息，并根据信息进行反馈和控制。
2. 数据采集与处理技术：数据采集与处理技术是计算机控制技术的核心。
通过各种设备和传感器采集到的数据，计算机可以进行高速、准确的数据处理和分析，从而实现对控制系统的精确控制。
3. 控制算法与模型技术：控制算法和模型技术是计算机控制技术的关键。
通过建立准确的数学模型和设计合理的控制算法，可以实现对各种复杂系统和过程的自动控制。
4. 人机交互技术：人机交互技术是计算机控制技术的重要组成部分，可以实现人与计算机之间的信息交流和指令传递。
通过人机交互技术，用户可以直观地了解和控制计算机控制系统，提高系统的可用性和易用性。
计算机控制系统概要
实时性与可靠性
嵌入式系统和微控制器 在实时性和可靠性方面 不断提高，满足各种工 业控制和安全关键系统 的要求。
THANKS
感谢观看
远程控制
通过网络对远端的控制系统进行操作和控制，实 现远程维护和调试。
无线控制
利用无线网络技术，实现对控制系统的无线连接 和控制，提高系统的灵活性和便利性。
嵌入式系统与微控制器的应用
小型化与低功耗
嵌入式系统和微控制器 在不断向小型化和低功 耗方向发展，满足各种 便携式和物联网设备的 需求。
高集成度与多功能
自适应控制
通过人工智能技术，使控制系统能够根据环境变 化和系统状态自适应地调整控制策略，提高系统 的稳定性和效率。
故障诊断与预防
利用人工智能技术对系统运行过程中的异常数据 进行检测和分析，提前发现潜在的故障并进行预 防。
网络化与远程控制技术的发展
远程监控
通过网络实现对控制系统的远程监控，方便对系 统的实时状态和运行情况进行了解。
早期阶段
20世纪50年代，计算机开始被应 用于工业控制领域，出现了基于
模拟电路的计算机控制系统。
发展阶段
20世纪70年代，随着微处理器和 集成电路技术的发展，计算机控制 系统逐渐向数字化、智能化方向发 展。
成熟阶段
21世纪初，计算机控制系统已经广 泛应用于各个领域，成为现代工业 生产中不可或缺的重要部分。
控制算法
根据控制系统的要求，采用一定的数 学模型和算法，对数据进行运算和处 理，得到控制信号。
执行机构与传感器
执行机构
根据控制信号调节被控对象的参数，如阀门、电动机等。
计算机操作系统的发展历程和未来趋势
计算机操作系统的发展历程和未来趋势计算机操作系统是控制和管理计算机硬件与软件资源的核心软件，它负责协调计算机的各种任务，提供用户与计算机之间的接口，可以说是计算机的灵魂。
本文将探讨计算机操作系统的发展历程和未来趋势。
一、计算机操作系统的发展历程1. 批处理系统时代计算机操作系统的发展可以追溯到上世纪50年代，当时的计算机只能处理一条指令或一批指令。
最早期的操作系统是批处理系统，它可以自动地按照一定的顺序执行一批程序，提高了计算机资源的利用效率。
然而，批处理系统存在资源浪费和长作业排队等问题，对计算机的管理还比较简单。
2. 分时操作系统时代20世纪60年代，随着计算机的发展和通信技术的进步，分时操作系统开始出现。
分时操作系统允许多个用户同时登录到计算机上进行操作，每个用户都可以独立地使用计算机资源，提高了计算机的利用率。
同时，分时操作系统还引入了时间片轮转的调度算法，保证每个用户都能获得公平的计算机资源，为计算机的多用户共享奠定了基础。
3. 多道程序设计系统时代70年代末开始出现了多道程序设计系统。
多道程序设计系统允许多个程序同时存放在内存中，通过操作系统的管理，实现了程序的并发执行。
这个时期的操作系统引入了进程的概念，为程序的执行提供了更多的灵活性和并发性。
4. 客户机-服务器操作系统时代随着计算机网络的普及和互联网的崛起，客户机-服务器操作系统成为了主流。
客户机-服务器操作系统是将计算机系统划分为客户机和服务器两个部分，客户机提供用户界面和应用程序，而服务器则提供数据存储和处理的服务。
这个时期的操作系统更加注重网络和分布式计算的支持，为用户提供了更多的功能和便利。
5. 当前时代当前，计算机操作系统正不断发展和进化。
随着云计算、大数据和人工智能等技术的兴起，操作系统也面临着新的挑战和机遇。
现代操作系统正在朝着更高的性能、更高的稳定性和更好的用户体验方向发展。
同时，安全性和隐私保护也日益受到重视，操作系统需要提供更强大的安全功能来应对威胁和攻击。
计算机控制技术的发展及趋势
计算机控制技术的发展及趋势张赟枫自动化13040901130425一、计算机控制技术的发展1、第一代工业计算机控制技术第一代工控机技术起源于20世纪80年代初期，盛行于80 年代末和90年代初期，到90年代末期逐渐淡出工控机市场，其标志性产品是STD总线工控机。
STD总线最早是由美国Pro-Log公司和Mostek公司作为工业标准而制定的8位工业I/O总线，随后发展成16位总线，统称为STD80，后被国际标准化组织吸收，成为IEEE961标准。
国际上主要的STD总线工控机制造商有Pro- Log、Winsystems、Ziatech等，而国内企业主要有北京康拓公司和北京工业大学等。
STD总线工控机是机笼式安装结构，具有标准化、开放式、模块化、组合化、尺寸小、成本低、PC兼容等特点，并且设计、开发、调试简单，得到了当时急需用廉价而可靠的计算机来改造和提升传统产业的中小企业的广泛欢迎和采用，国内的总安装容量接近20万套，在中国工控机发展史上留下了辉煌的一页。
2、第二代工业计算机控制技术1981年8月12日IBM公司正式推出了IBM PC机，震动了世界，也获得了极大成功。
随后PC机借助于规模化的硬件资源、丰富的商业化软件资源和普及化的人才资源，于80年代末期开始进军工业控制机市场。
美国著名杂志《CONTROL ENGINERRING》在当时就预测“90年代是工业IPC的时代，全世界近65%的工业计算机将使用IPC，并继续以每年21%的速度增长”。
历史的发展已经证明了这个论断的正确性。
IPC在中国的发展大致可以分为三个阶段：第一阶段是从20世纪80年代末到90年代初，这时市场上主要是国外品牌的昂贵产品。
90年代末期，ISA总线技术逐渐淘汰，PCI总线技术开始在IPC中占主导地位，使IPC工控机得以继续发展。
但由于IPC工控机的结构和金手指连接器的限制，使其难以从根本上解决散热和抗振动等恶劣环境适应性问题，IPC开始逐渐从高可靠性应用的工业过程控制、电力自动化系统以及电信等领域退出，向管理信息化领域转移，取而代之的是以CompactPCI总线工控机为核心的第三代工控机技术。
计算机控制系统及发展趋势概述
计算机控制系统及发展趋势概述
计算机控制系统是指利用计算机技术实现对机电设备、工业生产过程、交通运输等系统进行控制的一种自动化系统。
它的出现极大地提高了工业生产效率和产品质量，并且从根本上改变了人们的生产方式和生活方式。
计算机控制系统的发展可以分为五个阶段：机械控制阶段、电气控制阶段、逻辑控制阶段、数字控制阶段和智能控制阶段。
其中，数字控制阶段和智能控制阶段是目前计算机控制系统发展的主要方向。
数字控制系统是指利用数字电路实现对机电设备、工业生产过程等系统进行控制的一种自动化系统。
它具有精度高、稳定性好、误差小、适应性强等优点，能够实现高度自动化的生产控制。
智能控制系统是指利用人工智能技术实现对机电设备、工业生产过程等系统进行控制的一种自动化系统。
它具有自学习、自适应、自优化、自重构等优点，能够实现高度智能化的生产控制。
未来计算机控制系统的发展趋势是融合化和智能化。
融合化是指将各种控制技术、传感技术、网络技术等有机地融合在一起，形成一个统一、高效、可靠的控制系统；智能化是指利用人工智能技术实现对控制系统的自主学习、自适应、自优化、自重构等功能，从而实现高度智能化的生产控制。
未来计算机控制系统的发展将不仅仅是技术的革新，更是对生产方式和生活方式的变革。
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计算机控制技术的发展与应用
计算机控制技术的发展与应用计算机控制技术是指将计算机作为主要手段，对各种设备、工艺过程进行控制和管理的技术。
自从计算机问世以来，随着科学技术的不断进步，计算机控制技术也得到了广泛的应用和发展。
本文将从计算机控制技术的历史发展、应用领域以及未来趋势三个方面进行探讨。
一、历史发展1.早期控制技术计算机控制技术的发展源远流长。
早在19世纪末，人们就开发出了机械控制系统，用于对蒸汽机、织布机等进行控制。
但由于机械控制系统的局限性，无法适应复杂的工业生产需求。
2.数字控制技术的崛起20世纪40年代至50年代，数字控制技术的出现极大地推动了计算机控制技术的发展。
数字控制技术利用计算机对工具机进行控制，从而提高了生产效率和产品质量。
这一技术的应用为后来的计算机控制技术奠定了基础。
3.计算机控制技术的迅速发展随后，随着计算机技术的飞速发展，计算机控制技术也得到了突破性的进展。
从单一的数字控制系统发展到计算机数控系统，再到集成控制系统和网络控制系统，计算机控制技术逐渐实现了自动化、智能化的目标。
二、应用领域1.工业自动化计算机控制技术在工业生产中的应用非常广泛。
通过计算机控制技术，可以实现对生产过程的精确控制，提高生产效率和产品质量。
例如，在汽车制造过程中，计算机控制技术可以控制机器人进行焊接、喷涂等操作，提高生产效率并减少人为错误。
2.交通运输计算机控制技术在交通运输领域的应用也日益重要。
通过计算机控制技术，可以对交通信号灯进行智能化控制，实现交通流的优化调度。
此外，计算机控制技术还可以应用于交通管理系统、智能公交系统等方面，提升城市交通运输的效率和安全性。
3.医疗卫生在医疗卫生领域，计算机控制技术的应用也呈现出巨大的潜力。
计算机控制技术可以用于医疗设备的控制与监测，例如心电图仪、脑电图仪等。
此外，计算机控制技术还可以用于医疗信息管理系统，提高医疗卫生服务的效率和质量。
4.农业生产随着农业的现代化发展，计算机控制技术也被广泛应用于农业生产中。
计算机控制技术的应用与发展趋势
计算机控制技术的应用与发展趋势计算机控制技术是指通过计算机系统对各种机械、设备或过程进行控制和调节的一种技术。
随着计算机技术的不断进步和应用领域的拓展，计算机控制技术已经成为现代控制工程的核心内容之一，并在各行各业发挥着重要作用。
本文将从应用情况和发展趋势两个方面来探讨计算机控制技术的特点及其在未来的前景。
一、计算机控制技术的应用情况1. 工业自动化工业生产中的自动化程度越来越高，计算机控制技术在工业领域的应用已经非常广泛。
通过计算机控制技术，可以实现对生产过程的自动化控制，提高生产效率和产品质量。
例如，在汽车制造过程中，计算机控制技术可以实现零件的自动装配、自动焊接等工作，减少了人工操作的错误和成本。
2. 交通运输计算机控制技术在交通运输领域的应用也非常重要。
例如，在城市交通管理中，可以通过计算机控制技术实现交通信号灯的优化调度，提高交通流量的通行能力。
同时，在智能交通系统中，计算机控制技术可以实现对车辆和路况的实时监测与控制，提高交通的安全性和效率。
3. 医疗与健康计算机控制技术在医疗与健康领域的应用也日益增加。
例如，通过计算机控制技术可以实现医疗设备的自动化操作，提高医疗诊断的准确性和治疗效果。
同时，在健康管理方面，计算机控制技术可以实现对健康数据的监测和分析，提供个性化的健康建议。
4. 智能家居随着人们生活水平的提高，智能家居技术也越来越受到关注。
计算机控制技术在智能家居中起到了重要作用。
通过计算机控制技术，可以实现对家居设备的远程监控和控制，提高生活的便利性和舒适度。
例如，可以通过手机控制家中的灯光、空调、电视等设备，实现智能化的家居体验。
5. 人工智能人工智能是计算机技术的重要分支，计算机控制技术在人工智能领域也有广泛应用。
通过计算机控制技术，可以实现对机器人和自动化系统的智能控制和学习，使其能够像人一样思考和行动。
例如，在工业生产中，可以利用计算机控制技术实现机器人对物体的识别和抓取能力，提高生产线的自动化程度和生产效率。
计算机控制技术的发展趋势
计算机控制技术的网络化、扁平化、智能化和综合化引言计算机控制技术系统是自动控制技术和计算机技术相结合的产物，利用计算机（通常称为工业控制计算机，简称工控机）来实现生产过程自动控制的系统，它由控制计算机本体（包括硬件、软件和网络结构）和控制对象两大部分组成。
随着计算机技术和现代控制理论的快速发展，计算机控制技术诞生并迅速蓬勃发展起来，其应用遍及国防、航空航天、工业、农业、医学等多种领域。
网络化现在，计算机技术和网络技术正在以迅猛的速度发展着，与此同时，各种层次的计算机网络在控制系统中的应用也越来越广泛，规模越来越大，控制系统的网络化时代渐渐到来。
除了集散控制系统外，现场总线控制系统也是计算机控制技术网络化下诞生的一个新的系统。
现场总线是顺应智能现场仪表而发展起来的一种开放型的数字通信技术，其发展的初衷是用数字通信代替一对一的I/O连接方式，把数字通信网络延伸到工业过程现场。
根据IEC和美国仪表协会ISA的定义，现场总线是连接智能现场设备和自动化系统的数字式、双向传输、多分支结构的通信网络，它的关键标志是能支持双向、多节点、总线式的全数字通信。
随着现场总线技术与智能仪表管控一体化(仪表调校、控制组态、诊断、报警、记录)的发展，这种开放型的工厂底层控制网络构造了新一代的网络集成式全分布计算机控制系统，即现场总线控制系统(简称FCS)。
传统的DCS系统由各种工作站通过局域网络连接而成，操作站和信息管理站完成系统的组态、监控和运行管理，现场测控站则完成生产过程信息的采集和控制。
DCS的主要问题是开放性差，分散不够，需要用大量的电缆传递信号。
FCS则突破了DCS系统中通信由专用网络的封闭系统来实现所造成的缺陷，把基于封闭、专用的解决方案变成了基于开放、通用标准化的解决方案，把集散系统结构变成了新型全分布式结构，把DCS控制站中基本且可独立的功能块彻底下放到现场智能仪表中去，从而构成虚拟控制站，更好地体现了DCS思想的精华。
计算机控制系统的发展综述
计算机控制系统的发展综述【摘要】在工程和科学领域，自动控制担负着重要的角色。
自动控制理论和技术的不断发展，为人们提供了获得动态系统最佳性能的方法，提高了生产效率，并使人们从繁重的体力劳动和大量重复性的手工操作中解放出来，本文讨论了计算机控制系统在工业控制上的应用及其发展趋势，加深了对计算机控制系统的理解。
【关键词】计算机控制系统;自动控制;发展趋势一、计算机控制系统的工作原理随着科学技术的进步，人们越来越多地用计算机来实现控制系统，因此，充分理解计算机控制系统是十分重要的。
我们可以把计算机控制系统看作是模拟控制系统的一种近似，但这种看法是相当贫乏的，因为它没有充分发挥计算机控制的潜力，最多只能获得与采用模拟控制时一样的控制效果。
计算机控制系统就是利用计算机（通常称为工业控制计算机，简称工业控制机）来实现生产过程自动控制的系统。
在计算机控制系统中，由于工业控制机的输入和输出是数字信号，因此需要有A/D和D/A转换器。
因此，从本质上看，计算机控制系统的工作原理可以归纳为3个步骤：①实时数据采集②实时控制决策③实时控制输出以上过程不断重复，使得整个系统按照一定的品质指标进行工作，并对被控量和设备本身的异常现象即使做出处理二、计算机控制系统的组成计算机控制系统由计算机（工业控制机）和生产过程两大部分组成。
工业控制机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个组成部分。
生产过程包括被控对象和测量变送、执行机构、电气开关等装置，这些装置都有各种类型的标准产品，在设计计算机控制系统时，根据需要合理地选型即可。
三、计算机控制系统的发展概况1.开创时期（1955-1962）早期的计算机使用电子管，体积庞大，价格昂贵，可靠性差，只能从事一些操作指导和设定值控制。
2.直接数字控制时期（1962-1967）在这个时期，就是那件直接控制过程变量，完全取代了原来的模拟控制，因而称这样的控制为直接数字控制（DDC）。
计算机控制系统的发展趋势？
计算机控制系统的发展趋势计算机控制系统随着计算机科学、自动控制理论、网络技术、检测技术的发展，在工业4.0 以及中国制造2025 计划的推动下，其发展趋势大致如下。
随着计算机技术和网络技术的不断发展，各种层次的计算机网络在控制系统中得到了广泛应用。
计算机控制系统的规模越来越大，其结构也发生了变化，经历了计算机集中控制系统、集散控制系统、现场总线控制系统，向着网络控制系统（Network Control System，NCS）发展。
网络控制系统的结构示意图如图所示。
在工业自动化向智能化的发展进程中，通信已成为关键问题之一，但由于多种类型现场总线标准并存，不同类型的现场总线设备均配有专用的通信协议，互相之间不能兼容，无法实现互操作和协同工作，无法实现信息的无缝集成。
使用者迫切需要统一的通信协议和网络。
因此，基于TCP/IP 的以太网进入工业控制领域并且得到了快速发展。
比如，惠普公司应用IEEE 1451.2 标准，生产的嵌入式以太网控制器具有10-Base 以太网接口，运行FTP/HTTP/TCP/UDP，应用于传感器、驱动器等现场设备。
再如，FF 提出的IEC 61158 标准中类型 e 所定义的HSE（High Speed Ethernet）协议，用高速以太网作为H2 的一种替代方案，选用100Mbit/s 速率的以太网的物理层、数据链路层协议，可以使用低价位的以太网芯片、支持电路、集线器、中继器和电缆。
国内浙大中控也推出了基于EPC（Ethernet for Process Control）的分布式网络控制系统，将Ethernet 直接应用于变送器、执行机构、现场控制器等现场设备间的通信。
网络化控制系统就是将控制系统的传感器、执行器和控制器等单元通过网络连接起来。
其中的网络是一个广义的范畴，包含了局域网、现场总线网、工业以太网、无线通信网络、Internet 等。
随着物联网概念的提出以及控制系统发展的需求，以无线通信模式为新特征的物联网控制系统，必将成为计算机控制系统的重要发展方向。
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计算机控制系统的发展方向1.计算机发展概述1946年2月，第一台电子计算机ENIAC在美国加州问世，ENIAC用了18000个电子管和86000个其它电子元件，有两个教室那么大，运算速度却只有每秒300次各种运算或5000次加法，耗资100万美元以上。
尽管ENIAC有许多不足之处，但它毕竟是计算机的始祖，揭开了计算机时代的序幕[5]。
计算机的发展到目前为止共经历了四个时代：（1）从1946年到1959年这段时期我们称之为“电子管计算机时代”。
第一代计算机的内部元件使用的是电子管。
由于一部计算机需要几千个电子管，每个电子管都会散发大量的热量，因此，如何散热是一个令人头痛的问题。
电子管的寿命最长只有3000小时7，计算机运行时常常发生由于电子管被烧坏而使计算机死机的现象。
第一代计算机主要用于科学研究和工程计算。
（2）从1960年到1964年，由于在计算机中采用了比电子管更先进的晶体管，所以我们将这段时期称为“晶体管计算机时代”。
晶体管比电子管小得多，不需要暖机时间，消耗能量较少，处理更迅速、更可靠。
第二代计算机的程序语言从机器语言发展到汇编语言。
接着，高级语言FORTRAN语言和cOBOL语言相继开发出来并被广泛使用。
这时，开始使用磁盘和磁带作为辅助存储器。
第二代计算机的体积和价格都下降了，使用的人也多起来了，计算机工业迅速发展。
第二代计算机主要用于商业、大学教学和政府机关。
（3）从1965年到1970年，集成电路被应用到计算机中来，因此这段时期被称为“中小规模集成电路计算机时代”。
集成电路（Integrated Circuit，简称r）是做在晶片上的一个完整的电子电路，这个晶片比手指甲还小，却包含了几千个晶体管元件。
第三代计算机的特点是体积更小、价格更低、可靠性更高、计算速度更快。
第三代计算机的代表是IBM公司花了50亿美元开发的IBM 360系列。
（4）从1971年到现在，被称之为“大规模集成电路计算机时代”。
第四代计算机使用的元件依然是集成电路，不过，这种集成电路已经大大改善，它包含着几十万到上百万个晶体管，人们称之为大规模集成电路（LargeScale lntegrated Circuit简称LSI）和超大规模集成电路（Very Large Scale Integrated Circuit简称VLSI）。
1975年，美国1BM公司推出了个人计算机PC（Personal Computer），从此，人们对计算机不再陌生，计算机开始深入到人类生活的各个方面。
2.计算机技术的现状与发展前景特点2.1多极化如今，个人计算机已席卷全球，但由于计算机应用的不断深入，对巨型机、大型机的需求也稳步增长，巨型、大型、小型、微型机各有自己的应用领域，形成了一种多极化的形势[2]。
如巨型计算机主要应用于天文、气象、地质、核反应、航天飞机和卫星轨道计算等尖端科学技术领域和国防事业领域，它标志一个国家计算机技术的发展水平。
目前运算速度为每秒几百亿次到上万亿次的巨型计算机已经投入运行，并正在研制更高速的巨型机。
2.2智能化智能化使计算机具有模拟人的感觉和思维过程的能力，使计算机成为智能计算机。
这也是目前正在研制的新一代计算机要实现的目标。
智能化的研究包括模式识别、图像识别、自然语言的生成和理解、博弈、定理自动证明、自动程序设计、专家系统、学习系统和智能机器人等。
目前，已研制出多种具有人的部分智能的机器人。
2.3网络化网络化是计算机发展的又一个重要趋势。
从单机走向联网是计算机应用发展的必然结果。
所谓计算机网络化，是指用现代通信技术和计算机技术把分布在不同地点的计算机互联起来，组成一个规模大、功能强、可以互相通信的网络结构。
网络化的目的是使网络中的软件、硬件和数据等资源能被网络上的用户共享。
目前，大到世界范围的通信网，小到实验室内部的局域网已经很普及，因特网（Internet）已经连接包括我国在内的150多个国家和地区。
由于计算机网络实现了多种资源的共享和处理，提高了资源的使用效率，因而深受广大用户的欢迎，得到了越来越广泛的应用。
2.4多媒体化多媒体计算机是当前计算机领域中最引人注目的高新技术之一。
多媒体计算机就是利用计算机技术、通信技术和大众传播技术，来综合处理多种媒体信息的计算机。
这些信息包括文本、视频图像、图形、声音、文字等。
多媒体技术使多种信息建立了有机联系，并集成为一个具有人机交互性的系统。
多媒体计算机将真正改善人机界面，使计算机朝着人类接受和处理信息的最自然的方式发展。
3.计算机技术对GIS发展趋势的影响地理信息系统（GIS，Geographic Information System）是以采集、存储、管理、分析、描述和应用整个或部分地球表面（包括大气层在内）与空间和地理分布有关的数据的计算机系统[1]。
它由硬件、软件、数据和用户有机结合而构成。
它的主要功能是实现地理空间数据的采集、编辑、管理、分析、统计、制图的工具已逐步发展起来。
GIS技术依托的主要工具和平台是计算机及其相关设备。
进入90年代以来，随着计算机技术的发展, 计算机其微处理器的处理速度愈来愈快性能价格比更高; 其存储器能实现将大型文件映射至内存的能力,并且能存储海量数据。
此外, 随着多媒体技术、空间技术、虚拟实景、数字测绘技术、数据仓库技术、计算机图形技术三维图形芯片、大容量光盘技术及宽频光纤通讯技术的突破性进展，特别是消除数据通讯瓶颈的卫星互联网的建立，以及能够提供接近实时对地观测图象的高分辨、高光谱、短周期遥感卫星的大量发射，这些为GIS技术的广泛、深入应用展示了更加光明的前景。
同时, 也使当前的GIS已不能满足信息时代、数字时代的要求，目前GIS主要总体上呈现网络化、开放性、虚拟现实、集成化、空间多维性等发展趋势。
3.1网络化—网络GIS计算机网络技术的最新发展推动着当代GIS技术的快速更新和发展，使得在因特网上实现GIS应用日益引起人们的关注，建立万维网GIS(WWWW GIS 或Web GIS)是近年来GIS研究领域的一个热门话题。
Web GIS或互联网地理信息系统（Internet GIS）是当前GIS的一个重要发展方向。
目前，WWWGIS的建设面临四个方面的挑战：网上数据发布、网上数据互操作、网上数据采掘和网上数据管理及安全性。
与传统的GIS相比，Web GIS具有以下特点：(1)适应性强Web GIS是基于互联网的，因而是全球的，能够在不同的平台运行。
(2)应用面广网络功能将使Web GIS应用到整个社会，真正实现GIS的无所不能，无处不在。
(3)现实性强地理信息的实时更新在网上进行，人们能得到最新信息和最新动态。
(4)维护社会化数据的采集、输入、空间信息的分析与发布将是在社会协调下运作，对其维护将是社会化，减少重复的劳动。
(5)使用简单用户可以直接从网上获取所需要的各种地理信息，直接进行各种地理信息的分析，而不用关心空间数据库的维护和管理。
网络GIS可实现网上发布、浏览、下载，实现基于Web的GIS查询和分析。
尽管目前已有多家国内外公司推出Web GIS,总地来说，Web GIS尚处在试验研究阶段，其最终目标是应能实现GIS与WWW技术的有机结合，GIS通过WWW成为大众使用的技术和工具。
3.2开放性—开放式GIS开放式地理信息系统（Open GIS）是指在计算机和通信环境下，根据行业标准和接口（Interface）所建立起来的地理信息系统。
它不仅使数据能在应用系统内流动，还能在系统间流动。
Open GIS是为了使不同的地理信息系统软件之间具有良好的互操作性，以及在异构分布数据库中实现信息共享的途径。
为此，Open GIS要具有下列特点：(1)互操作性：不同地理信息系统软件之间连接、信息交换没有障碍。
(2)可扩展性：硬件方面，可在不同软件、不同档次的计算机上运行，其性能和硬件平台的性能成正比；软件方面增加新的地学空间数据和地学数据处理功能。
(3)技术公开性：开放的思想主要是对用户公开，公开源代码及规范说明是重要的途径之一。
(4)可移植性：独立于软件、硬件及网络环境，不需修改便可在不同的计算机上运行。
除此之外，还有诸如兼容性、可实现性、协同性等特点。
为了研究和开发Open GIS技术，1996年在美国成立的开放地理信息联合会主要研究和建立了开放式地理数据交互操作规程（OGIS，Open Geodata Interoperable Specification）。
OGIS是为了寻找一种方式，将地理信息系统技术、分布处理技术、面向对象方法、数据库设计及实时信息获取方法更有效地结合起来。
基于OGIS规范制订的开放系统模型是一种软件工程和系统设计方法，这种方法应用于GIS领域，侧重于改变当前GIS模型中特定的应用系统及其功能与它内部数据模型及数据格式紧密捆绑的现状。
当然，OGIS只是对Open GIS定义了抽象的互操作规程，具体如何实现，还需采用分布式对象的技术，通过Acrobat、OLE、ActiveX、Java等语言实现。
Open GIS技术将使GIS始终处于一种组织、开放式的状态，真正成为服务于整个社会的产业以及实现地理信息的全球范围内的共享与互操作，是未来网络环境下GIS技术发展的必然趋势。
4. 计算机最新发展多样化4.1无线化追求自由一直是人类的梦想，计算机的无线化风潮同样也是人们梦寐以求的。
与现在笔记本讲的“无线你的无限”有所不同的是:未来的计算机将实现网络和设备间的无线连接，这将意味着未来在家中使用台式机比现在的笔记本还方便，因为显示器与主机之间也是通过无线来连接的，使用起来有点像现在的TabletPC。
实现这种梦想的技术称为UWB (UltraWideband)技术，它是一种与其它技术有很大不同的无线通信技术，可以为无线局域网WLAN和个人局域网 PAN的接口卡和接人技术带来低功耗、高带宽并且相对简单的无线通信技术，所以INTEL公司称其为“无线USB”，希望能够成为计算机与计算机，或是计算机与消费电子产品(如数字相机)间高频宽的无线连结。
UWB的传输速度在相对较短的距离内(大约是15英尺)可达400至50oMbps 之间，目前超级宽带技术已经能够使两个相距30英尺的设备通过无线方式以100MbPs的速度传播信号。
在最近进行的实验中，Xtremespectrum利用其芯片同时向6台电视机传送不同的数字化电视信号。
但是目前只有30英尺的传输距离，使得UWB技术还无法与802.11等其他技术竞争家用网络市场[6]。
4.2专业化其实并不是每一件工作都需要一部高性能的PC才能完成，有时候采用高性能的计算机甚至还有可能带来麻烦，因为高性能势必带来高能耗、高发热量等不良的负面效应。