计算机控制技术概述

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2.过程通道
(5)执行机构 (6)I/O接口检测变送元件
3.操作控制台
信息显示、输入
1.3 计算机控制系统的组成
二、 计算机控制系统的软件组成
01
02
二、 计算机控制系统的软件组成
1.系统软件
定义:是维持计算机运行操作的基础,是用于管理、调 度、操作计算机的各种资源,实现对系统监控与诊断, 提供各种开发支持的程序。
图1-6 计算机操作控制台
一、计算机系统硬件组成
1.主机 定义:是指用于控制的计算机,它主要由CPU、存储器
和接口三大部分组成,是整个系统的核心。 类型:目前使用的主机有:单片机、PLC、工业PC等。 选型:根据应用规模、控制目的、控制要求性价比 作用:它主要完成数据和程序的存取、程序的执行、控
工作任务
1.查阅资料计算机控制系统各环节软硬件发展趋势 2.查阅资料计算机控制系统在自动化领域的应用
理论知识
1. 计算机控制系统基本概念 2. 计算机控制系统工作原理 3. 典型的计算机控制系统构架及特点 4. 计算机控制系统的硬件、软件组成 5. 计算机控制技术的发展
拓展知识 计算机控制软件、硬件技术的发展趋势
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, 而是靠人进行联系并做相应操作的方式称为离线方 式或脱机方式。
②实时:指信号的输入、计算和输出都要在一定的 时间范围内完成,亦即计算机对输入信息,以足够 快的速度进行控制,超出了这个时间,就失去了控 制的时机,控制也就失去了意义。
第1章 计算机控制技术概述
1.1 计算机控制技术的含义与原理 1.2 计算机控制系统的任务和特点 1.3 计算机控制系统的组成 1.4 计算机控制系统的典型结构 1.5 计算机控制技术的发展
1.1 计算机控制技术的含义与原理
一. 计算机控制技术的发展历程
首先是20世纪50年代以前的人工控制阶段 (基地式仪表控制系统)
现场仪表(测量传感器、执行机构等)
软件部分
系统软件
操作系统 汇编或高级语言、过程控制语言 通信网络软件、诊断程序等
应用软件
过程输入/输出程序、过程控制程序 人机接口程序、打印显示程序 各种公共子程序 历史数据库、实时数据库
习题
一、填空题
1.计算机控制系统的工作过程可归纳为 、 、

三步。
2.过程通道是在计算机和生产过程之间设置的信息传送和
式称为离线方式或脱机方式。
三. 计算机控制系统原理
思考两个问题
一.在线系统是否一定是实时系统?
二.实时系统是否一定是在线系统?
一.不一定。在线采集的数据不一定在当时就 进行处理,只要把数据采集来就可以! 二.是。不在线肯定不能满足实时性。
三. 计算机控制系统的工作原理
上述温度监控计算机系统对生产过程实现自动控制可以分 解为四个过程:
1)生产过程的被控参量(过程信号)通过测量环节转化 为相应的电量或电参数,再由变送器或放大器变换成标准 的电压信号或电流信号;
2)电压信号或电流信号经过A/D转换后变成计算机可以 识别的数字信号,并将其转换为人们易于理解的工程量 (测量值);
3)计算机根据测量值与给定值的偏差,按一定的控制算 法输出控制信号;
第二个阶段是20世纪60年代的模拟式仪表 控制阶段(电动单元组合式仪表控制系统)
第三个阶段是20世纪70年代的计算机集中 控制阶段
第四个阶段是20世纪80年代的集散式控制 阶段(分布式控制系统)
图1-1 某热电厂锅炉仪表集中控制室
图1-2 某热电厂锅炉计算机控制室
二. 计算机控制技术的含义
检测
通信
01
04
02
03
人机交互
控制
二、 计算机控制系统的特点
1. 实时性强 2.环境适应性强 3.采用标准化部件,便于扩充、升级和维护 4.应用灵活 5.控制多功能性 6.技术集成和系统复杂度高
1.3 计算机控制系统的组成
可以分为硬件和软件两大部分
一、 计算机控制系统的硬件组成
1.计算机主机 2.过程通道 3.操作控制台等
计算机控制,就是利用传感装置将被监控对象中的物 理参量(如温度、压力、液位、速度)转换为电量(如电 压、电流),再将这些代表实际物理参量的电量送入输入 装置中转换为计算机可识别的数字量,并且在计算机的显 示装置中以数字、图形或曲线的方式显示出来,从而使得 操作人员能够直观而迅速地了解被监控对象的变化过程。 采集数据、进行分析、统计和显示制作报表。
电气自动化教研室
1 课程标准
目录
CONTENTS
2 课程目标 3 计算机控制应用
4 考核评价
一 课程标准
课程性质
• 课程是电气自动化技术专业的一门专业必修课 程,也是其他电类专业的一门综合技术课程。
课程作用 课程地位
• 主要为专业培养应用于自动化产品检测维修、技 术服务一线需求,熟悉计算机控制系统基本理论、 机能和实现方法,具有自动化设备安装、调试、 维护的人才培养目标服务。
转换的连接通道。按信息传递方向和交换的信息,过程通
道又可分为 和




3.按是否有反馈信号,自动控制系统一般分为
统和
控制系统。
控制系

习题
二、判断题
在计算机控制系统中,生产过程由计算机直接控制, 称为在线方式。一个在线系统一定是一个实时系统。 ()
2.VC软件是应用软件( ) 3.过程监控软件是应用软件( ) 4.计算机控制系统和常规控制系统相比集成度和复杂
算机,简称工业控制机)来实现生产过程自动控制的系统。
1.计算机控制系统的工作原理 2.在线方式和离线方式 3.实时的含义
三. 计算机控制系统原理
从本质上看,计算机控制系统的工作任务可归 纳为以下三个步骤:
①实时数 ②实时控 ③实时控 据采集 制决策 制输出
几个概念
①在线方式和离线方式:on-line/off-line
包括:操作系统、监控管理程序、故障诊断程序、各种 计算机语言及解释、编译工具。
特点:系统软件一般由供应商提供或专业人员开发,用 户不需自己设计开发。
二、 计算机控制系统的软件组成
2.应用软件
定义:应用软件根据控制对象、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。
包括:数据采集、数字滤波、标度变换、键盘处理、控制算 法、输出与控制等程序。
一、计算机系统硬件组成
2.过程通道
(3)数字量输入通道(DI) 数字量的输入通道是把现场输入的数字(开关)信号经转 换、保护、滤波、隔离等措施转换成计算机承购接收的逻 辑信号。
(4)数字量输出通道(DO) 数字量输出通道是将计算机输出的数字信号传送给被控对 象或执行机构设备。
一、计算机系统硬件组成
用于应用软件开发的程序设计语言有:汇编、C# 、C++、 VB、VC、Delphi等。
目前也有一些专门用于控制的组态软件,这些软件功能强, 使用方便,组态灵活,具有很好的应用前景。
计算机控制系统的组成示意图
计算机控制系统
硬件部分
控制计算机
主机、外设、系统总线 生产过程输入输出通道 人机联系设备、通信设备
测量 变送
被控 对象
y
被控 量
计算机控制系统原理图 用计算机来代替原来的控制器,就构成了计算机控制系统。
23
三. 计算机控制系统原理
自动控制系统 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。
闭环控制系统框图
三. 计算机控制系统原理
计算机控制系统 计算机控制系统就是利用计算机(通常称为工业控制计
通过本书具体任务实施,锻炼学生计算机控 制基本电路和基本程序的设计能力以及动手操 作能力,从而培养学生自动控制系统软件硬件 设计能力。
通过理实一体化教学让学生在学习中获得成 功的喜悦,增强自信心;同时培养学生的职 业道德、团队精神和协作能力,培养创新意 识。

计算机控制应用
智能控制

计算机控制应用
包括——平时出勤、 作业成绩、实践操作 等。
评价——学生互评和 教师评价促使学生信 息共享知识内化;
2019/6/1
成果展示
平时成绩
计算机控制技术
过程+评价
9
第1章 计算机控制技术概述
参考学时 学习目标
4
1. 掌握计算机控制系统含义及工作原理; 2. 理解对控制系统的基本要求和特点; 3. 熟悉计算机控制系统的组成和典型结构。
• 先修课程是《电子技术》《单片机应用技术》等, 后续课程是《自动化综合实训》、《毕业设计》 等。课程的设置起到了承前启后的作用,与前、 后续课程衔接得当。

知识目标 能力目标 素质目标
课程目标
从工程实际出发,熟悉计算机控制系统的组成、 工作过程、通信、控制方法。掌握计算机控制 系统的硬件设计和软件设计的方法和理论。以 及组态监控平台的应用。
制外部设备和过程通道中的设备的工作,实现对被控对 象的控制,实现人机对话和网络通信。
一、计算机系统硬件组成
2.过程通道
定义:过程控制通道是被控对象与主机进行信息传递和 变换的连接装置;
根据信号方向和形式,过程控制通道可分为: (1)模拟量输入通道(AI)
完成过程和被控对象送往主机的模拟信号的转换,使之 成为计算机能够接收的标准数字信号。 (2)模拟量输出通道(AO) 目前,大多数执行机构仍只能接收模拟信号,而计算机 运算决策的最终结果是数字信号。通过模拟量输出通道 完成对数字量转换为模拟量并保持。
1.4.4 集散控制系统(DCS分布式控制系统)
企业经营管理级计算机
分厂集中控制级计算机
车间监ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ级计算机
装置控制 级计算机
装置控制 级计算机
工业对象
工业对象
1.4.2 直接数字控制系统(DDC)
2、直接数字控制系统特点
(1)计算机通过过程控制通道对工业生产过程进行在线实 时控制;
(2)计算机参与闭环控制,可完全替代模拟调节器,可实 现对多回路多参数的控制;
(3)能实现各种从常规到先进的控制方式,但存在危险集中 的危险.
1.4.3 监督控制系统(SCC)
计算机
计算机
控制阀
对象 液位
测量变送
信息21 流图
电脑是对人脑的解放, 计算机的作用相当于一台大仪表。
计算机控制绝对不神秘!
计算机
控制阀
对象 液位
正反馈 负反馈
测量变送
信息流图 22
开环 闭环
2. 计算机控制系统原理
工业控制机
生产过程
+e 给定值 - 偏
控制器
u D/A
控制量

测量值
A/D
执行 机构
对被监控对象进行控制,输出相应的电信号,并且推 动执行装置(如调节阀、电动机)动作从而完成相应的控 制任务。
人工控制
眼(观察) 手(操纵)
脑(决策)
SP
大脑 手 控制阀
对象 液位
PV眼
SP:设定值 PV:过程变量
测量变送
信1息9 流图
仪表控制
H
控制器
控制阀
对象 液位
测量变送
信息2流0 图
计算机控制
度高、实时性强、可靠性高。( )
1.4 计算机控制系统的典型结构
1.4 计算机控制系统的典型结构
1.4.1 数据采集系统
手动 操作
1.4.1 数据采集系统 2.数据采集系统功能
集中监视
操作指导
越限报警
优点:结构简单,控制灵活和安全。 缺点:是要由人工操作,速度受到限制,不能控制多个对象。 适用于在一些化工、热工变化缓慢的过程中,长时间需要计 算一次设定值。
而且这个时间范围的大小跟被控对象联系非常 的紧密!不同的被控对象,对时间范围的要求不同: 发酵过程和导弹防御系统的对比!
三. 计算机控制系统原理
几个概念
①在线方式和离线方式:on-line/off-line
在线: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;
离线: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做相应操作的方
军事技术

计算机控制应用
汽车电子设备
已经广泛地应用在各种汽车电子设备中,如汽车安全系 统、汽车信息系统、智能自动驾驶系统、卫星汽车导航系 统、汽车紧急请求服务系统、汽车防撞监控系统、汽车自 动诊断系统以及汽车黑匣子等。

计算机控制应用
工业控制

考核评价
考核——以过程考核 为主,以过程控制、 目标控制为方向;
4)控制信号作用于执行机构,通过调节物料流量或能量 的大小来实现对生产过程的调节。
1.2 计算机控制系统的任务和特点
一、 计算机控制系统的任务
啤酒罐计算机温度控制系统实例
温度给定
计算机
D/A转 换器
保持器
执行机构

D/A转 换器
保持器
执行机构


A/D转换器
多路采 样器
测量 测量
一、计算机控制系统的任务
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