《计算机控制技术》PPT课件

控制器
工控机
D/A
执行机构
被控对象
A/D
测量变送
生产过程
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被控量 y
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• 所谓自动控制，就是在没有人直接参
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。
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• 2 计算机控制系统的工作原理
• （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
第一章 绪论
一.计算机控制系统概论 二.工业控制机的组成结构及特点 三.计算机控制系统的发展概述 •
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一 计算机控制系统概论
1.计算机控制系统及其组成 图示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,简称工控机)来实现生产过程自动控制的系统。 偏差 控制量
给定量 + r-
e
u
• （Fieldbus Control System-FCS)
• FCS是新一代分布式控制结构。20世纪
80年代发展起来的DCS，其结构模式为“操 作站－控制站－现场仪表”三层结构，系统 成本较高，而且各厂商的DCS又各自的标准， 不能互连。FCS于DCS不同，它的结构模式 为“工作站－现场总线仪表”二层结构，完 成了DCS三层结构的功能，降低了成本，提 高了可靠性，国际标准统一后，可实现真正 的开放式互连系统结构。
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。
• （3）实时控制输出：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。
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• 计算机控制系统的典型形式 （5种）
• （1）操作指导控制系统
•
该系统属于开环控制结构。计算机根
据一定的控制算法，依赖测量元件测得的
信号数据，计算出供操作人员选择的最优
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• （3）监督控制（Supervisory Computer
Control)系统
• 监督控制中，计算机根据原始工艺信息
和其他的参数，按照描述生产过程的数学模 型或其他方法，自动地改变模拟调节器或以 直接数字控制方式工作的微型机中的给定值， 从而使生产过程始终处于最优工况（如保持 高质量、高效率、低消耗、低成本等等）。 从这个角度上说，它的作用始改变设定值， 又称为设定值控制SPC(Set Point Control).
P
C
输入
总
缓冲
线
器
生
输入
产
调理
过
电路
程
地址译码器
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•输入调理电路 －把现场信号经转换、保护、滤波、隔离转换成 计算机能够接收的逻辑信号。 •小功率输入调理电路 －开关去抖电路
• ISA (AT) 总线：对XT总线的扩充，98线， 16位， 寻址空间16MB，数据传输率16Mbps
• EISA 总线：对ISA总线的扩充， 32位，98+98线， 数据传输率32Mbps
• VESA总线：局部总线标准，是ISA总线的扩展， 适应多媒体技术，数据交换由CPU总线直接进行， 运行速度为66MHz或更高，最大数据传输率为 132Mbps。
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三 计算机控制系统的发展概述
1 推广应用成熟的先进技术
（1）普及应用可编程序控制器(PLC)
（2）广泛使用调节器
（3）采用新型的DCS和FCS
2 大力研究和发展智能控制系统
（1）分级递阶智能控制系统
（2）模糊控制系统
（3）专家系统
（4）学习控制系统
（5）神经网络控制系统
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2.1.1 数字量输入输出接口 • 数字量输入接口
三态门缓冲器74LS244
MOV DX, port IN AL,DX
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•数字量输出接口 锁存器74LS273
利用IOW上 升沿锁存 MOV AL,DATA MOV DX, port OUT DX,DL
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2.1.2 数字量输入通道 •数字量输入通道结构
操作条件及操作方案。操作人员根据计算
机输出的信息去改变调节器的给定值或直
接操作执行机构。
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• （2）直接数字控制（Direct Digital Control）系
统
DDC系统属于计算机闭环控制系统。计算机 首先通过模拟量输入通道（AI）和开关量输入通 道（DI）实时采集数据，然后按照一定的控制规 律进行计算，最后发出控制信息，并通过模拟量 输出通道（AO）和开关量输出通道（DO）直接 控制生产过程。
第2章 输入输出接口与过程通道
接口：计算机与外部设备交换信息的桥梁，包括 输入和输出接口。 接口技术：研究计算机与外部设备交换信息的技 术。 过程通道：计算机和生产过程之间设置的信息传 送和转换的连接通道。（AI、AO、DI、DO）
2.1 数字量输入输出通道（DI、DO） 数字量－开关量：用“0”和“1” 两个量进行描述。
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3. 基于PC总线的工业控制机常见类型 ISA 总线工控机
PCI 总线工控机
PC104 总线工控机：总线与ISA兼容的基础 上缩小模板尺寸，降低功耗，满足嵌入式系 统的要求。有104条信号线，模板尺寸为3.6 in×3.8 in (90mm×96mm)，可以层叠。
CompactPCI工控机：PCI总线＋欧式插卡结 构。
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• （4）分散型控制系统
• （Distributed Control System-DCS)
• DCS采用分散控制，集中操作，分级
管理，分而自治和综合协调的设计原则， 把系统从上到下分为分散过程控制级、 集中操作监控级、综合信息管理级，形 成分级分布式控制。
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• （5）现场总线控制系统
•
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二.工业控制机的组成结构及特点
1.工业控制机
PC总线工控机（ X86 CPU ）
• STD总线工控机（X86 CPU) • VME总线工控机（Motorola CPU） • 多总线（MULTIBUS)工控机（X86 CPU)
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2. PC总线标准
• XT线（书上的PC总线）：62线，16位，数据传 输率2.38Mbps
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PCI总线：在CPU和外设间插入协调数据传输的 管理层，提供一致的总线接口，形成了开放的 局部总线标准，而不依赖于CPU芯片。工作频率 33MHz，PCI总线的数据宽度为32位和64两种， 数据传输率分别为133Mbps和266Mbps，PCI Express数据传输率可以达到8Gbps。