计算机控制技术的综述

计算机控制技术的综述 Prepared on 22 November 2020

计算机控制技术综述

年级：07级自动化2班

姓名：weitor

学号：000000000204

计算机控制技术综述

摘要：从实用角度出发，全面系统地讲述了计算机控制技术在工业过程控制中的软件、硬件技术。包括微型计算机控制系统概述、直接数字控制系统、现场总线系统、数字控制器的离散化设计、微型计算机控制系统的设计、微型计算机控制系统常用控制程序设计。

关键字：计算控制，DDC及相关控制，DCS ，FCS

1 计算机控制系统

计算机控制系统(Computer Control System，简称CCS)是应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。

计算机控制系统的特点

(1) 系统控制功能强

通过强大的数字、逻辑计算能力实现复杂运算通过通讯实现大规模系统的控制通过数据存储实现人工智能

(2) 硬件和软件的通用型强，便于系统的开发和修改

软件通用级 ANSYS

硬件系统通用级 PC平台

芯片通用级（软核） GAL （gemeric Array) FPGA (field-programmable gate arrays)

(3) 人机对话功能强，界面友好

(4) 集成度高，性价比好

图（一）计算机控制系统

计算机控制系统的分类

这里的计算机通常指数字计算机，可以有各种规模，如从微型到大型的通用或专用计算机。辅助部件主要指输入输出接口、检测装置和执行装置等。与被控对象的联系和部件间的联系，可以是有线方式，如通过电缆的模拟信号或数字信号进行联系；也可以是无线方式，如用红外线、微波、无线电波、光波等进行联系。被控对象的范围很广，包括各行各业的生产过程、机械装置、交通工具、机器人、实验装置、仪器仪表、家庭生活设施、家用电器和儿童玩具

等。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。

与一般控制系统相同，计算机控制系统可以是闭环的，这时计算机要不断采集被控对象的各种状态信息，按照一定的控制策略处理后，输出控制信息直接影响被控对象。它也可以是开环的，这有两种方式：一种是计算机只按时间顺序或某种给定的规则影响被控对象；另一种是计算机将来自被控对象的信息处理后，只向操作人员提供操作指导信息，然后由人工去影响被控对象。

计算机控制系统由控制部分和被控对象组成，其控制部分包括硬件部分和软件部分，这不同于模拟控制器构成的系统只由硬件组成。计算机控制系统软件包括系统软件和应用软件。系统软件一般包括操作系统、语言处理程序和服务性程序等，它们通常由计算机制造厂为用户配套，有一定的通用性。应用软件是为实现特定控制目的而编制的专用程序，如数据采集程序、控制决策程序、输出处理程序和报警处理程序等。它们涉及被控对象的自身特征和控制策略等，由实施控制系统的专业人员自行编制。

2 直接数字控制(DDC)

DDC直接数字化控制是一种简易的微电脑设备，它须与其它组件，如变频器、温度湿度传感器、焓差控制器、两通阀等组件整合搭配才能发挥功效。这些组件的输入输出以模拟信号DC0~10V或低电流4-20mA作信号传送，送至DDC 控制器。经DDC内置软件作判别后反向输出信号来控制阀部件或变频器来调节。DDC自动控制系统各周边设备及控制功能。

图（二）DDC 控制系统

直接数字控制器的“控制器”系指完成被控设备特征参数与过程参数的测量, 并达到控制目标的控制装置“数字”的含义是该控制器利用数字电子计算机实现其功能要求“直接”意味着该装置在被控设备的附近, 无需再通过其他装置即可实现上述全部测控功能。因此, 实际上也是一个计算机, 它应具有可靠性高, 控制功能强, 可编写程序, 既能独立监控有关设备, 又可联网通过通信网络接受中央管理计算机接受统一控制与优化管理。图是二的构成示例, 在系统设计和使用中, 主要掌握兀的输入和输出的连接, 根据信号形式的不同, 的输人和输出有如下四种模拟量输人赶, 开关量输入模拟量输出,开关量输出。散型控制系统基本组成。

DDC系统利用硬件和软件来调整控制变数或依据操作人员的需要来控制制造程序。其中控制变数包括温度、压力、相对湿度、流量等。控制程序和设定点可利用软件输入电脑内，并能够在操作人员的键盘上进行修正，如此可以取代过去对硬件控制器的校正。DDC系统亦可将检测到的温度、压力等控制变数，与预先储存在电脑内的希望数值相比较，如果测试的数值小于或大于所希望的数值，系统将会送出一系列的数字脉冲，这些脉冲则借助电动对气动的转换器(electrtC-to-pneUmatiCtransducer)或电动对电动的转换器(electric-to-

electrlctransducer)转变成控制装置的调整信号，然后通过电脑的调整，其所输出的信号，再操作其转换器，使原来系气动或电动的组件按指示信号操作。若空调的控制器件，原系气动式，则需要另加一套将气动动作变为电器信号的装

置，将电器信号输入电脑操作。原系电动操作元件者亦相同。至于输入DDC系统后，则不需另加任何硬件设备，即可作任何性能控制的操作。

3 现场总线控制系统（FCS）

FCS是fieldbus control system的意思，即现场控制系统在无线通信系统中，FCS代表帧检验序列。FCS就是现场总线控制技术，这两者是一回事。FCS是由PLC发展而来的；而在另一些行业，FCS又是由DCS发展而来的，所以FCS与PLC及DCS之间有着千丝万缕的联系，又存在着本质的差异。

FCS系统的核心是总线协议，即总线标准

一种类型的总线，只要其总线协议一经确定，相关的关键技术与有关的设备也就被确定。就其总线协议的基本原理而言，各类总线都是一样的，都以解决双向串行数字化通讯传输为基本依据。但由于各种原因，各类总线的总线协议存在很大的差异。

为了使现场总线满足可互操作性要求，使其成为真正的开放系统，在IEC 国际标准，现场总线通讯协议模型的用户层中，就明确规定用户层具有装置描述功能。为了实现互操作，每个现场总线装置都用装置描述DD来描述。DD能够认为是装置的一个驱动器，它包括所有必要的参数描述和主站所需的操作步骤。由于DD包括描述装置通信所需的所有信息，并且与主站无关，所以可以使现场装置实现真正的互操作性。

实际情况是否如上述一致，回答是否定的。目前通过的现场总线国际标准含8种类型，而原IEO国际标准只是8种类型之一，与其它7种类型总线的地位是平等的。其它7种总线，不论其市场占有率有多少，每个总线协议都有一套软件、硬件的支撑。它们能够形成系统，形成产品，而原IEC现场总线国际