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计算机控制技术PPT 第1章
（2）“在线”方式和“离线”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，而是通过中间记录介质，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。
一个在线的系统不一定是一个实时系统，但一个实时控制系统 必定是在线系统。
工业控制系统对数据传输的实时性要求依赖于特定的应 用。比如：
• 化工热化控制须有秒级的响应时间；
• 过程控制和监控系统需要100ms的响应时间；
• 基于可编程控制器PLC（Programmable Logic Controller ）的机械控制系统需要10ms的响应时间；
• 多轴协同动态高速运动控制系统实时性要求在1ms以内
信息时代的自动化企业，包括设计、制造、生产 过程管理以及供应、采购、销售与售后服务的 数字化，可以通过集成实现客户、企业和供应 商之间的无间隙集成。企业自动化是企业生存 需要，更重要的是持续发展的需要。从宏观上 讲，中国企业的自动化建设也是我国经济持续 稳定发展的关键基石之一。
企业的全球化（Enterprise Globalisation）
“监控”是对被控过程的监视与控制，从工业自动化控 制角度一般将监控软件称为工业组态软件或组态控制 软件。
从系统层次考虑，工业自动化软件系统正利用先进的软 件技术朝着集成化、网络化、平台化、综合管理等方 向发展。
嵌入式系统的发展
嵌入式系统以应用为中心，软件硬件可剪裁，适应应用 系统对功能、可 靠性、成本、体积、功耗严格要求的
IEC 61131-3中规定的5种语言。 3）分布式系统要求设备支持统一的通信标准。 4）自动化系统所有的功能集成于开放的平台，以减少安
装空间、节省电缆，将复杂的通信连接简单化。
一个在线的系统不一定是一个实时系统，但一个实时控制系统 必定是在线系统。
工业控制系统对数据传输的实时性要求依赖于特定的应 用。比如：
• 化工热化控制须有秒级的响应时间；
• 过程控制和监控系统需要100ms的响应时间；
• 基于可编程控制器PLC（Programmable Logic Controller ）的机械控制系统需要10ms的响应时间；
• 多轴协同动态高速运动控制系统实时性要求在1ms以内
信息时代的自动化企业，包括设计、制造、生产 过程管理以及供应、采购、销售与售后服务的 数字化，可以通过集成实现客户、企业和供应 商之间的无间隙集成。企业自动化是企业生存 需要，更重要的是持续发展的需要。从宏观上 讲，中国企业的自动化建设也是我国经济持续 稳定发展的关键基石之一。
企业的全球化（Enterprise Globalisation）
“监控”是对被控过程的监视与控制，从工业自动化控 制角度一般将监控软件称为工业组态软件或组态控制 软件。
从系统层次考虑，工业自动化软件系统正利用先进的软 件技术朝着集成化、网络化、平台化、综合管理等方 向发展。
嵌入式系统的发展
嵌入式系统以应用为中心，软件硬件可剪裁，适应应用 系统对功能、可 靠性、成本、体积、功耗严格要求的
IEC 61131-3中规定的5种语言。 3）分布式系统要求设备支持统一的通信标准。 4）自动化系统所有的功能集成于开放的平台，以减少安
装空间、节省电缆，将复杂的通信连接简单化。
计算机控制技术第1章PPT课件
第一章 计算机控制系统概述
1.1 计算机控制系统的组成
计算机控制系统是以计算机为核心的自动控制系统。是由计 算机和工业对象两大部分组成的。
计算机控制技术是关于计算机控制系统方面的计算机、控制 技术、网络通信等多学科内容的集成。
第一章 计算机控制系统概述
图1-1 (a) 闭环控制系统框图； (b) 开环控制系统框图
第一章 计算机控制系统概述
本课程拟采用的教学方法
• 课堂教学与同学研究性学习相结合,部分章节内容考 虑由同学查阅资料、结合小课题综述、分析、设计、 仿真、讨论、汇报交流
• 倡导讨论, 鼓励质疑 • 有教材，但不拘泥于教材 • 提倡主动地学习，扩大知识面,由教师提供一些引导，
广泛阅读参考书籍与参考文献，包括上网查阅资料， 灵活多样地学习方式 • 成绩：平时（作业10%+小课题20%）＋笔试（70%）
• ②用计算机的软件程序实现对控制系统的校正 以保证控制系统具有所要求的动态特性；
• ③由于计算机具有快速完成复杂的工程计算的 能力，因而可以实现对系统的最优控制、自适 应控制等高级控制功能及多功能计算调节。
第一章 计算机控制系统概述
计算机控制系统的控制过程通常可归结为以下两个步骤： (1) 数据采集：对被控参数的瞬时值进行检测， 并将数 据传送给计算机。 (2) 控制：对采集到的被控参数的状态量进行分析， 并 按已定的控制规律， 决定控制过程， 适时地对控制机构发出 控制信号。
第一章 计算机控制系统概述
图1-1(b)示出了开环控制系统的原理框图， 它与闭环控制 系统不同的是， 它的控制器直接根据给定值去控制被控对象工 作， 被控制量在整个控制过程中对控制量不产生影响。它与闭 环控制系统相比，因没有反馈环节，结构相对简单，但控制性 能要差一些。 开环控制系统和闭环控制系统根据控制对象和控 制要求的不同， 分别用于不同的应用场合。
《计算机控制技术》课件
《计算机控制技术》ppt课件
contents
目录
• 计算机控制技术概述 • 计算机控制系统组成 • 计算机控制系统的基本原理 • 计算机控制系统的设计方法 • 计算机控制系统的实现技术 • 计算机控制系统的应用实例
01
计算机控制技术概述
定义与特点
总结词
计算机控制技术的定义和特点
详细描述
计算机控制技术是指利用计算机对工业生产过程进行自动控制的技术。它具有 高精度、高效率、高可靠性的特点，能够实现生产过程的自动化、智能化和信 息化。
动控制。
监控软件
用于实时监控系统的运行状态 ，显示各种参数和数据，以及
进行故障诊断和报警等。
数据库软件
用于存储和管理各种数据，如 历史数据、实时数据等。
操作系统
提供计算机控制系统的运行环 境和基础服务。
人机接口
01
02
03
界面设计
设计易于操作的人机界面 ，包括图形界面和文本界 面等。
交互方式
提供多种交互方式，如鼠 标操作、键盘输入等，方 便用户进行操作和控制。
常见的开环控制系统有步进电机 控制系统、温度控制系统等。
闭环控制系统
闭环控制系统是一种包含反馈环节的控制系统，通过检测系统输出结果，将检测结 果反馈给输入端，与输入信号进行比较，根据比较结果调整输入信号。
闭环控制系统的优点是能够实时调整系统输出，提高控制精度和稳定性，但结构相 对复杂。
常见的闭环控制系统有伺服电机控制系统、数控机床控制系统等。
自适应控制
通过调整控制器参数，使系统能够自动适应环境变化和不确定性， 保持最优性能。
鲁棒控制
设计具有鲁棒性的控制系统，使系统在存在不确定性和干扰的情况 下仍能保持稳定和良好的性能。
contents
目录
• 计算机控制技术概述 • 计算机控制系统组成 • 计算机控制系统的基本原理 • 计算机控制系统的设计方法 • 计算机控制系统的实现技术 • 计算机控制系统的应用实例
01
计算机控制技术概述
定义与特点
总结词
计算机控制技术的定义和特点
详细描述
计算机控制技术是指利用计算机对工业生产过程进行自动控制的技术。它具有 高精度、高效率、高可靠性的特点，能够实现生产过程的自动化、智能化和信 息化。
动控制。
监控软件
用于实时监控系统的运行状态 ，显示各种参数和数据，以及
进行故障诊断和报警等。
数据库软件
用于存储和管理各种数据，如 历史数据、实时数据等。
操作系统
提供计算机控制系统的运行环 境和基础服务。
人机接口
01
02
03
界面设计
设计易于操作的人机界面 ，包括图形界面和文本界 面等。
交互方式
提供多种交互方式，如鼠 标操作、键盘输入等，方 便用户进行操作和控制。
常见的开环控制系统有步进电机 控制系统、温度控制系统等。
闭环控制系统
闭环控制系统是一种包含反馈环节的控制系统，通过检测系统输出结果，将检测结 果反馈给输入端，与输入信号进行比较，根据比较结果调整输入信号。
闭环控制系统的优点是能够实时调整系统输出，提高控制精度和稳定性，但结构相 对复杂。
常见的闭环控制系统有伺服电机控制系统、数控机床控制系统等。
自适应控制
通过调整控制器参数，使系统能够自动适应环境变化和不确定性， 保持最优性能。
鲁棒控制
设计具有鲁棒性的控制系统，使系统在存在不确定性和干扰的情况 下仍能保持稳定和良好的性能。
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控制算法
线性控制算法
线性控制算法是指对线性系统进行控制的算法，如PID控制算 法等。线性控制算法具有简单、稳定、易于实现等优点，但 只能对线性系统进行控制。
非线性控制算法
非线性控制算法是指对非线性系统进行控制的算法，如模糊 控制算法、神经网络控制算法等。非线性控制算法能够处理 非线性系统的复杂性和不确定性，但实现难度较大。
网络化与远程控制技术的发展
总结词
随着互联网和通信技术的进步，网络化与远程控制技术为计算机控制带来了新的发展机遇和挑战，使 得控制系统的范围和灵活性得到了极大的扩展。
详细描述
通过网络化技术，计算机控制系统可以实现远程监控和控制，使得管理人员可以在任何时间、任何地 点对设备进行管理和调度。同时，通过网络传输数据，可以实现大量数据的快速处理和实时反馈，提 高了控制系统的响应速度和准确性。
输入设备
将外部信号转换成计算 机可以识别的信息，如 传感器、键盘、鼠标等
。
输出设备
将计算机处理后的信息 转换成外部信号，如显 示器、打印机、音响等
。
存储器
用于存储程序和数据， 分为内存和外存。
软件组成
系统软件
操作系统、编译器、数据 库管理系统等，用于管理 和控制计算机硬件和软件 资源。
应用软件
针对特定领域或特定任务 开发的软件，如办公软件 、图像处理软件等。
05
计算机控制技术的发展趋势与挑 战
人工智能与机器学习在计算机控制中的应用
总结词
随着人工智能和机器学习技术的快速发展，它们在计算机控制领域的应用越来越广泛，为控制系统带来了更高的 智能化水平和自适应性。
详细描述
人工智能和机器学习技术可以帮助计算机控制系统进行数据分析和模式识别，实现更加精准和智能的控制。通过 训练和学习，系统能够根据历史数据和实时反馈，自主调整控制参数和策略，以适应不同的环境和工况变化。
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7
一个现场控制站中的系统结构如图6-2所示,包含一个或 多个基本控制单元,基本控制单元是由一个完成控制或数据处 理任务的处理器模件以及与其相连的若干个输入／输出模件所 构成的(有点类似于IPC).
基本控制单元之间,通过控制网络Cnet连接在一起,Cnet 网络上的上传信息通过通信模件,送到监控网络Snet,同理Snet 的下传信息,也通过通信模件和Cnet传到各个基本控制单元.在 每一个基本控制单元中,处理器模件与I/O模件之间的信息交换 由内部总线完成.
内部总线可能是并行总线,也可能是串行总线.近年来, 多采用串行总线.
8
图6-2 现场控制站的系统结构
9
(2)现场控制站的软件功能 现场控制站的主要功能有6种,即数据采集功能、DDC控
制功能、顺序控制功能、信号报警功能、打印报表功能、数 据通信功能.
数据采集功能:对过程参数,主要是各类传感变送器的模 拟信号进行数据采集、变换、处理、显示、存储、趋势曲线 显示、事故报警等.
6.2 DCS功能特点 6.2.1 DCS的软件 6.2.2 DCS的特点
6.3 DCS产品简介 6.3.1 TDC-3000 6.3.2 I/AS 6.3.3 SUPCON JX－300
6.4 FCS体系结构 6.5 FCS功能特点
6.5.1 FCS的特点 6.5.2 FCS的组态 6.6 FCS产品简介 6.6.1 CAN 6.6.2 LonWorks 6.6.3 PROFIBUS 6.6.4 WorldFIP 6.6.5 HART 6.6.6 FF
DDC控制功能:包括接受现场的测量信号,进而求出设定 值与测量值的偏差,并对偏差进行PID控制运算,最后求出新 的控制量,并将此控制量转换成相应的电流送至执行器驱动 被控对象.
一个现场控制站中的系统结构如图6-2所示,包含一个或 多个基本控制单元,基本控制单元是由一个完成控制或数据处 理任务的处理器模件以及与其相连的若干个输入／输出模件所 构成的(有点类似于IPC).
基本控制单元之间,通过控制网络Cnet连接在一起,Cnet 网络上的上传信息通过通信模件,送到监控网络Snet,同理Snet 的下传信息,也通过通信模件和Cnet传到各个基本控制单元.在 每一个基本控制单元中,处理器模件与I/O模件之间的信息交换 由内部总线完成.
内部总线可能是并行总线,也可能是串行总线.近年来, 多采用串行总线.
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图6-2 现场控制站的系统结构
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(2)现场控制站的软件功能 现场控制站的主要功能有6种,即数据采集功能、DDC控
制功能、顺序控制功能、信号报警功能、打印报表功能、数 据通信功能.
数据采集功能:对过程参数,主要是各类传感变送器的模 拟信号进行数据采集、变换、处理、显示、存储、趋势曲线 显示、事故报警等.
6.2 DCS功能特点 6.2.1 DCS的软件 6.2.2 DCS的特点
6.3 DCS产品简介 6.3.1 TDC-3000 6.3.2 I/AS 6.3.3 SUPCON JX－300
6.4 FCS体系结构 6.5 FCS功能特点
6.5.1 FCS的特点 6.5.2 FCS的组态 6.6 FCS产品简介 6.6.1 CAN 6.6.2 LonWorks 6.6.3 PROFIBUS 6.6.4 WorldFIP 6.6.5 HART 6.6.6 FF
DDC控制功能:包括接受现场的测量信号,进而求出设定 值与测量值的偏差,并对偏差进行PID控制运算,最后求出新 的控制量,并将此控制量转换成相应的电流送至执行器驱动 被控对象.
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生 产 过 程
模拟控制系统结构图
计算机控制系统结构图
两者都是自动控制系统，两者都实现PID控制 模拟控制器 硬设备 只能控制一个回路 控制过程中算法不能改变 数字控制器 软设备 可控制多个回路 控制过程中算法可以改变，可实 现除PID以外的多种复杂控制
9
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1.4计算机控制系统举例
如果不考虑扰动(w(s)=0)，则其传递函数为：
G( s )
a ( s)
u( s )
1 s s( 1) a
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工业炉控制的典型情况。 为了保证燃料在炉膛内正常 燃烧，必须保持燃料和空气 的比值恒定。它可以防止空 气太多时，过剩空气带走大 量热量；也可防止当空气太 少时，由于燃料燃烧不完全 而产生许多一氧化碳或碳黑。 为了保持所需的炉温，将测 得的炉温送入计算机计算， 进而控制燃料和空气阀门的 开度。 为了保持炉膛压力恒定，避 免在压力过低时从炉墙的缝 隙处吸入大量过剩空气，或 在压力过高时大量燃料通过 缝隙逸出炉外，必须采用压 力控制回路。测得的炉膛压 力送入计算机，进而控制烟 道出口挡板的开度。
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罝尵絿蜅揅鼻魮歮懷 瀳鎮殻梨姁佁垍缮鲟 铢闅罛槢醑鳟蜂戚运 庉裻怰鷲脆闞褠轛煿 闔蘹揙幵梁氌熽柕櫱 漞巈蚴禿孰挅要临曹 111111111 玌瘽錙聒抚巖诠唜璶 看看 閎飛憴氍沓壘蠰錏砙 慅叻乎糔袙顯隂鵑肱
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痖靅甤憌腗隧睓湥蚩椢砌翲糮殣 荟讃襊焕妋瓶懸劆鵐坦帅鎺钞邮 巰軸璩骳惨褈釼虉謱坴卉任鶢囆 椞觍登譃兎魈唉祠族菼蹚夸緩藮 1 2 慷璀趭賋戚飵擤齰胈鐖睚烬拕熧 3 縋鸫爠糷栿緩琊憢氟簜灠鰾衬摣 4 5 昕絚氽万昌晇栢嗒炧頴觃汍柀楘 6男女男男女 漽訐暪浕畹唭譞貜淅猽艜毅冲淈 7古古怪怪古古怪怪个 8vvvvvvv 涙誖栔细餴風襹鋃侳殜淽呝陙普 9 愧銺鴈崀燼震凍痟媾圑箦衃爊肾 岏荧瓘幯艈颚仅顶鄰蓜卼黽吁蜋
《计算机控制技术》课件第3章
数字程序控制系统的插补器用于完成插补计算。插补 计算就是按给定的基本数据(如直线的终点坐标，圆弧的起 、终点坐标等)，插补(插值)中间坐标数据，从而把曲线形 状描述出来的一种计算。插补器实际上是一个函数发生器 ，能按给定的基本数据，产生一定的函数曲线，并以增量 形式(例如脉冲)将各坐标连续输出，以控制机床刀具按给定
数字程序控制主要应用于机床自动控制，如用于铣床 、车床、加工中心、线切割机以及焊接机、气割机等的自 动控制系统中。采用数字程序控制系统的机床叫做数字程 序控制机床，具有能加工形状复杂的零件、加工精度高、 生产效率高、便于改变加工零件品种等许多特点，是实现 机床自动化的一个重要发展方向。
数字程序控制系统一般由输入装置、输出装置、控制 器和插补器等四大部分组成。目前硬件数控系统已很少被 采用，多数采用计算机数控系统，控制器和插补器功能以 及部分输入/输出功能都由计算机承担。
由于计算机技术、半导体技术、通信和网络技术、控 制技术、软件技术等高新科学技术的发展，工业生产过程 的控制技术也出现了飞速的发展，可编程序控制器将与其 他计算机控制装置一起成为21世纪工业控制领域的主流控 制装置。
3.1.2 顺序控制系统的组成
顺序控制系统的组成见图3-2，它由五部分组成： (1)输入接口：实现输入信号的电平转换。 (2)控制器：接收控制输入信号，按一定的控制算法运 算后，输出控制信号到执行机构。控制器具有记忆功能， 能实现所需的控制运算功能。 (3)输出接口：实现输出信号的功率转换。 (4)检测机构：检测被控对象的状态信息。 (5)显示报警装置：显示系统的输入、输出状态及报警 信息等，便于了解过程运行状态和对过程的操作、调试、 事故处理等。
下面以冷加工自动线中钻孔动力头的自动控制顺序作 为实际例子，来说明顺序控制的应用。其加工过程分为以 下几步：
计算机控制技术课程讲义讲解课件
智能家居控制系 统
总结词
智能家居控制系统是计算机控制技术在家庭生活中的应用， 通过智能家居设备和互联网技术实现对家庭环境的智能化管 理和控制。
详细描述
智能家居控制系统利用传感器、控制器和执行器等设备，实 现对家庭照明、空调、门窗、安防等系统的智能化管理，提 高居住舒适度和便利性。常见的智能家居控制系统包括智能 音箱、智能插座和智能门锁等。
传感器
输入输出接口
根据控制信号执行相应的动作， 如电机、阀门等。
检测被控对象的参数，如温度、 压力、流量等，并将检测到的 信号转换为电信号传送给控制 器。
连接控制器与外部设备，实现 数据交换和控制信号的输出。
软件组成
控制算法
根据被控对象的数学模型和性能要求， 设计合适的控制算法，如PID控制、 模糊控制等。
交通控制系 统
总结词
交通控制系统是计算机控制技术在交通管理中的重要应用，通过信号灯、监控 设备和控制系统实现对交通流量的智能化管理和优化。
详细描述
交通控制系统利用传感器、摄像头和信号灯等设备，实现对交通流量的监测、 控制和优化，提高道路通行效率和安全性。常见的交通控制系统包括智能信号 灯控制系统、交通监控系统和交通诱导系统等。
智能家居
实现家庭设备的智能化控制，提高生活便利性和 舒适度。
交通管理
实现交通信号的智能化控制，提高交通效率和安 全性。
医疗设备
实现医疗设备的自动化控制，提高医疗效率和诊 断精度。
02
计算机控制系统组成
硬件组成
01
02
03
04
控制器
负责接收输入信号，根据程序 要求产生控制信号，驱动执行 机构。
执行机构
开环控制系统的优点是结构简单，不存在稳定性问 题，但抗干扰能力较弱。
计算机控制技术课件第1讲绪论
3
可靠性
数字控制系统具有较高的可靠性和稳定性。
监督计算机控制系统
监督功能
对被控对象和控制器进行监督，确保系统正常运 行。
故障诊断
能够检测和诊断系统故障，提高系统可维护性。
优化控制
根据系统性能指标进行优化控制，提高系统性能。
分级计算机控制系统
分级结构
采用多级计算机控制，实现不同级别的控制功能。
分布式控制
软硬件协同设计方法的应用，提 高了控制系统的整体性能和效率。
面临的挑战与机遇
安全性挑战
实时性挑战
随着计算机控制技术的广泛应用，安全性 问题日益突出，如何保障控制系统的安全 性成为重要挑战。
对于许多应用场景，控制系统的实时性至 关重要，如何提高控制系统的实时性能是 另一重要挑战。
人才短缺挑战
创新发展机遇
控制算法的种类
计算机控制系统中常用的控制算法包括PID控制算法、模糊控 制算法、神经网络控制算法等，每种算法都有其适用的场景 和优缺点。
控制算法的实现步骤
实现控制算法需要首先确定被控对象的数学模型，然后选择 合适的控制算法并确定算法参数，最后编写控制程序并加载 到控制器中执行。在实现过程中需要注意算法的实时性、稳 定性和精度等方面的要求。
02
随着数字计算机的出现，控制技术开始应用于工业领域，如过
程控制和运动控制等。
计算机控制技术的飞速发展
03
随着微处理器、传感器和执行器等技术的飞速发展，计算机控
制技术不断取得新的突破，应用领域也不断扩展。
计算机控制技术的定义与特点
定义
计算机控制技术是一种利用计算机对 生产过程或运动过程进行自动检测、 数据处理和自动控制的技术。
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计算机控制技术
1
整体 概述
一 请在这里输入您的主要叙述内容
二
请在这里输入您的主要 叙述内容
三 请在这里输入您的主要叙述内容
有关本课程学习的几点建议
本课程属于专业课,多媒体上课,信息量大,速度块;课件内容比 较多,上课重点讲解一些内容;有些内容作为扩展知识面,课堂不 进行讲解,考试不做要求（自学）;
输入通道 A/D
对象
被控变量 y
12
工作原理：
1.实时数据采集：对来自测量变送装置的被控变量的瞬时值
进行检测和输入；
2.实时控制决策：对采集到的被控变量进行分析和处理,并按
已定的控制规律,决定将要采取的控制行为；
根据控制决策,适时地对执行机构发出控制 3.实时控制输出：信号,完成控制任务；
13
2）在线方式和离线方式
7
1.1 计算机控制系统概述 1.1.1 计算机控制系统及其组成 1.1.2 计算机控制系统的典型形式
1.2 计算机控制系统的发展概况及趋势 1.2.1 计算机控制系统的发展概况 1.2.2 计算机控制系统的发展趋势
1.3 工业控制机IPC 1.3.1 IPC结构组成 1.3.2 IPC总线结构 1.3.3 IPC功能特 1.3.4 IPC产品简介
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.
4
本门学科发展很快,技术不断更新;不断跟踪电子技 术的最新发展 网络、杂志、广告;中国期刊网 杂志：《测控技术》《工业控制计算机》
《单片机与嵌入式系统应用》
5
理论教学: (40学时) 实验教学4*2 (8 学时) Σ40+8=48
第1章 概论 第2章(1) 计算机控制的数据采集技术(前向通道) 第2章(2) 计算机控制的后向通道及功率接口技术 第3章 数字程序控制技术 第4章 常规及复杂控制技术 第5章 应用程序设计和实现技术(1) 数据处理技术 第5章 应用程序设计和实现技术(2) 监控组态软件 第5章 应用程序设计和实现技术(3) 抗干扰技术 第6章 测控网络技术(1) 控制网络技术 第6章 测控网络技术(2) DCS与FCS 第7章 控制系统设计与工程实现
★ 在线方式或联机方式：生产过程和计算机直接连接,并受 计算机控制的方式.
★ 离线方式或脱机方式：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.（调试）
3）实时的含义（ Realtime control）：
★ 实时：是指信号的输入、计算和输出都要在一定的时间范围内 完成. ★ 实时控制系统必定是在线系统
14
2.计算机控制系统的组成
15
硬件部分(Hardware)
★ 主机
中央处理器（CPU）
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
模拟量输入通道 模拟量输出通道 开 开关 关量 量输 输入 出通 通道 道
★外部设备
输入设备 输出设备 外存储器
成绩评定：
• 平时占20% (作业+实验+考勤+课堂笔
记）
Good Luck !!！
• 期末考试占80%（闭卷 笔试）
6
第一章: 绪论
本章重点掌握一些基本概念：
1.计算机控制系统,几部分组成； 2.总线、外部总线、内部总线； 3.集散型控制系统； 4.现场总线控制系统； 5.实时控制、在线方式、离线方式； 6.ISA、PCI、USB、IEEE1394、AGP总线；
本门的课程的难点在于: (1)和前续课程的联系,温故而知新；记笔记……有条件打印; (2)前沿性的东西很多,新技术,新设备不断推陈出新,培养自己自 学能力
要求:学生把本课件通读一遍,了解本们课程的一个总体轮廓;
3
参考书籍： 1.潘新民 王燕芳 《微型计算机控制技术》 2003 2.胡文金《计算机测控应用技术》重庆大学 2003 3.林敏 《计算机控制技术及工程应用》国防工业出版社 2005 4.（国外教材）《计算机控制系统：原理与设计》(第3 版) 瑞典 Astrom,Wittenmark著 周兆英翻译 2001
1.4 IPC总线结构 1.STD总线 2.PC总线 3.ISA/PCI/USB/1394/AGP
8
计算机技术(单片机、IPC、PLC)
自动控制技术 传感器技术 CRT显示技术 通信与网络技术
► 计算机控制系统及其组成 ► 计算机控制系统的典型形式 ► 计算机控制系统的发展概况及趋势
微电子技术
9
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.本课程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.
★ 操作台
（CRT）显示器或(LED)数码显示器
键盘（功能键和数字键）
16
软件部分(Software)
系统软件
操作系统 语言加工系统
编 编 连辑 译 接程 程 、装序 序配程序
诊断系统
调 子试 程程 序序 库
软件Βιβλιοθήκη 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
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
17
1.1.2 计算机控制系统的典型形式
1．操作指导控制系统(OGC-Operating Guide Control) (了解)
这种形式的系统属于开环系统,计算机按照一定的时间间隔对生产现场的 参数进行采样、处理、显示、打印或报警, 操作人员根据这些结果进行设定 值的修改或必要的操作.
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1.1 计算机控制系统概述
★(复习)自动控制：在没有人直接参与的情况下,通过控制器使 生产过程自动地按照预定的规律运行.
1.1.1计算机控制系统及其组成
1．计算机控制系统的定义————利用计算机来实现生产 过程自动控制的系统.
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1）计算机控制系统的工作原理
给定
输入 通道
计算机
输出通道 D/A
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整体 概述
一 请在这里输入您的主要叙述内容
二
请在这里输入您的主要 叙述内容
三 请在这里输入您的主要叙述内容
有关本课程学习的几点建议
本课程属于专业课,多媒体上课,信息量大,速度块;课件内容比 较多,上课重点讲解一些内容;有些内容作为扩展知识面,课堂不 进行讲解,考试不做要求（自学）;
输入通道 A/D
对象
被控变量 y
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工作原理：
1.实时数据采集：对来自测量变送装置的被控变量的瞬时值
进行检测和输入；
2.实时控制决策：对采集到的被控变量进行分析和处理,并按
已定的控制规律,决定将要采取的控制行为；
根据控制决策,适时地对执行机构发出控制 3.实时控制输出：信号,完成控制任务；
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2）在线方式和离线方式
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1.1 计算机控制系统概述 1.1.1 计算机控制系统及其组成 1.1.2 计算机控制系统的典型形式
1.2 计算机控制系统的发展概况及趋势 1.2.1 计算机控制系统的发展概况 1.2.2 计算机控制系统的发展趋势
1.3 工业控制机IPC 1.3.1 IPC结构组成 1.3.2 IPC总线结构 1.3.3 IPC功能特 1.3.4 IPC产品简介
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.
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本门学科发展很快,技术不断更新;不断跟踪电子技 术的最新发展 网络、杂志、广告;中国期刊网 杂志：《测控技术》《工业控制计算机》
《单片机与嵌入式系统应用》
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理论教学: (40学时) 实验教学4*2 (8 学时) Σ40+8=48
第1章 概论 第2章(1) 计算机控制的数据采集技术(前向通道) 第2章(2) 计算机控制的后向通道及功率接口技术 第3章 数字程序控制技术 第4章 常规及复杂控制技术 第5章 应用程序设计和实现技术(1) 数据处理技术 第5章 应用程序设计和实现技术(2) 监控组态软件 第5章 应用程序设计和实现技术(3) 抗干扰技术 第6章 测控网络技术(1) 控制网络技术 第6章 测控网络技术(2) DCS与FCS 第7章 控制系统设计与工程实现
★ 在线方式或联机方式：生产过程和计算机直接连接,并受 计算机控制的方式.
★ 离线方式或脱机方式：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.（调试）
3）实时的含义（ Realtime control）：
★ 实时：是指信号的输入、计算和输出都要在一定的时间范围内 完成. ★ 实时控制系统必定是在线系统
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2.计算机控制系统的组成
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硬件部分(Hardware)
★ 主机
中央处理器（CPU）
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
模拟量输入通道 模拟量输出通道 开 开关 关量 量输 输入 出通 通道 道
★外部设备
输入设备 输出设备 外存储器
成绩评定：
• 平时占20% (作业+实验+考勤+课堂笔
记）
Good Luck !!！
• 期末考试占80%（闭卷 笔试）
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第一章: 绪论
本章重点掌握一些基本概念：
1.计算机控制系统,几部分组成； 2.总线、外部总线、内部总线； 3.集散型控制系统； 4.现场总线控制系统； 5.实时控制、在线方式、离线方式； 6.ISA、PCI、USB、IEEE1394、AGP总线；
本门的课程的难点在于: (1)和前续课程的联系,温故而知新；记笔记……有条件打印; (2)前沿性的东西很多,新技术,新设备不断推陈出新,培养自己自 学能力
要求:学生把本课件通读一遍,了解本们课程的一个总体轮廓;
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参考书籍： 1.潘新民 王燕芳 《微型计算机控制技术》 2003 2.胡文金《计算机测控应用技术》重庆大学 2003 3.林敏 《计算机控制技术及工程应用》国防工业出版社 2005 4.（国外教材）《计算机控制系统：原理与设计》(第3 版) 瑞典 Astrom,Wittenmark著 周兆英翻译 2001
1.4 IPC总线结构 1.STD总线 2.PC总线 3.ISA/PCI/USB/1394/AGP
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计算机技术(单片机、IPC、PLC)
自动控制技术 传感器技术 CRT显示技术 通信与网络技术
► 计算机控制系统及其组成 ► 计算机控制系统的典型形式 ► 计算机控制系统的发展概况及趋势
微电子技术
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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.本课程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.
★ 操作台
（CRT）显示器或(LED)数码显示器
键盘（功能键和数字键）
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软件部分(Software)
系统软件
操作系统 语言加工系统
编 编 连辑 译 接程 程 、装序 序配程序
诊断系统
调 子试 程程 序序 库
软件Βιβλιοθήκη 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
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
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1.1.2 计算机控制系统的典型形式
1．操作指导控制系统(OGC-Operating Guide Control) (了解)
这种形式的系统属于开环系统,计算机按照一定的时间间隔对生产现场的 参数进行采样、处理、显示、打印或报警, 操作人员根据这些结果进行设定 值的修改或必要的操作.
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1.1 计算机控制系统概述
★(复习)自动控制：在没有人直接参与的情况下,通过控制器使 生产过程自动地按照预定的规律运行.
1.1.1计算机控制系统及其组成
1．计算机控制系统的定义————利用计算机来实现生产 过程自动控制的系统.
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1）计算机控制系统的工作原理
给定
输入 通道
计算机
输出通道 D/A