第1章計算機控制技術緒論

1、 引言 計算機控制技術及工程應計算機控制技術及工程應用用-是把計算機技術與自動化是把計算機技術與自動化控制系統(tǒng)融為一體的一門綜合控制系統(tǒng)融為一體的一門綜合性學問，是以計算機為核心部性學問，是以計算機為核心部件的過程控制系統(tǒng)和運動控制件的過程控制系統(tǒng)和運動控制系統(tǒng)。從計算機應用的角度出系統(tǒng)。從計算機應用的角度出發(fā)，自動化控制工程是其重要發(fā)，自動化控制工程是其重要的一個應用領域；而從自動化的一個應用領域；而從自動化控制工程來看，計算機技術又控制工程來看，計算機技術又是一個主要的實現(xiàn)手段。下圖是一個主要的實現(xiàn)手段。下圖為為一個制藥車間的自動化生產一個制藥車間的自動化生產流程。流程。 例 工業(yè)爐控制n

2、工業(yè)爐控制的典型情況。n為了保證燃料在爐膛內正常燃燒，必須保持燃料和空氣的比值恒定。它可以防止空氣太多時，過剩空氣帶走大量熱量；也可防止當空氣太少時，由于燃料燃燒不完全而產生許多一氧化碳或碳黑。n為了保持所需的爐溫，將測得的爐溫送入計算機計算，進而控制燃料和空氣閥門的開度。n為了保持爐膛壓力恒定，避免在壓力過低時從爐墻的縫隙處吸入大量過?？諝猓蛟趬毫^高時大量燃料通過縫隙逸出爐外，必須采用壓力控制回路。測得的爐膛壓力送入計算機，進而控制煙道出口擋板的開度。n為了提高爐子的熱效率，還須對爐子排出的廢氣進行分析，一般是用氧化鋯傳感器測量煙氣中的微量氧，通過計算而得出其熱效率，并用以指導燃燒控制。

3、觀點：沒有計算機就無所謂自動化n前續(xù)課程：電子技術、微機原理與應用、單片機、自動控制理論等n特點：綜合性強能夠將自動化專業(yè)的大部分課程聯(lián)系起來第一章第一章 微型計算機控制系統(tǒng)概述微型計算機控制系統(tǒng)概述本章要點 1.了解計算機控制系統(tǒng)的構成原理2.了解計算機控制系統(tǒng)硬件組成與軟件組成。3. 初步認識微型計算機控制系統(tǒng)分類與裝置種類 本章主要內容 1.1 計算機控制系統(tǒng)的一般概念計算機控制系統(tǒng)的一般概念 1.2 計算機控制系統(tǒng)的組成計算機控制系統(tǒng)的組成 1.3 微型計算機控制系統(tǒng)的分類計算機控制系統(tǒng)的分類 1.4 1.4 微型計算機控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢計算機控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢 1.5 控制裝置種類控

4、制裝置種類1.1 計算機控制系統(tǒng)的一般概念主要知識點主要知識點: 控制系統(tǒng)概念控制系統(tǒng)概念一、一、 控制系統(tǒng)概念控制系統(tǒng)概念計算機控制系統(tǒng)計算機控制系統(tǒng)是由常規(guī)儀表控制系統(tǒng)演變而是由常規(guī)儀表控制系統(tǒng)演變而來的來的; ;常規(guī)儀表組成的自動控制系統(tǒng)根據不同的控制常規(guī)儀表組成的自動控制系統(tǒng)根據不同的控制要求，一般分成要求，一般分成閉環(huán)控制閉環(huán)控制( (圖圖1-1a1-1a所示所示) )與與開環(huán)開環(huán)控制控制( (圖圖1-1b1-1b所示所示) )兩種結構形式兩種結構形式; ;計算機控制系統(tǒng)原理組成計算機控制系統(tǒng)原理組成用控制計算機代替用控制計算機代替圖圖1-11-1的控制器，如圖的控制器，如圖1-21

5、-2所示；所示；（1）閉環(huán)控制系統(tǒng) 閉環(huán)控制系統(tǒng)閉環(huán)控制系統(tǒng)-閉環(huán)控制系統(tǒng)中，測量變送器對被控對象進行檢測，閉環(huán)控制系統(tǒng)中，測量變送器對被控對象進行檢測，把被控量如溫度、壓力等物理量轉換成電信號再反饋到控制器中，控制器將把被控量如溫度、壓力等物理量轉換成電信號再反饋到控制器中，控制器將此測量值與給定值進行比較形成偏差輸入，并按照一定的控制規(guī)律產生相應此測量值與給定值進行比較形成偏差輸入，并按照一定的控制規(guī)律產生相應的控制信號驅動執(zhí)行器工作，執(zhí)行器產生的操縱變量使被控對象的被控量跟的控制信號驅動執(zhí)行器工作，執(zhí)行器產生的操縱變量使被控對象的被控量跟蹤趨近給定值，從而實現(xiàn)自動控制穩(wěn)定生產的目的。這種

6、信號傳遞形成了閉蹤趨近給定值，從而實現(xiàn)自動控制穩(wěn)定生產的目的。這種信號傳遞形成了閉合回路，所以稱此為按偏差進行控制的閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)。合回路，所以稱此為按偏差進行控制的閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)。euqy控制器控制器執(zhí)行器執(zhí)行器被控對象被控對象測量變送器測量變送器偏差偏差給定值給定值控制作用控制作用操縱變量操縱變量被控量被控量 測量值測量值r+_zf干擾干擾圖圖1-1(a) 閉環(huán)控制系統(tǒng)閉環(huán)控制系統(tǒng)（2）開環(huán)控制系統(tǒng) 開環(huán)控制系統(tǒng)開環(huán)控制系統(tǒng)-不同于閉環(huán)系統(tǒng)，它不需要被不同于閉環(huán)系統(tǒng)，它不需要被控對象的測量反饋信號，控制器直接根據給定值驅動控對象的測量反饋信號，控制器直接根據給定值驅動執(zhí)行器去控制被控對

7、象，所以這種信號的傳遞是單方執(zhí)行器去控制被控對象，所以這種信號的傳遞是單方向的。環(huán)控制系統(tǒng)不能自動消除被控量與給定值之間向的。環(huán)控制系統(tǒng)不能自動消除被控量與給定值之間的偏差，其控制性能不如閉環(huán)系統(tǒng)。的偏差，其控制性能不如閉環(huán)系統(tǒng)。 uqy控制器控制器執(zhí)行器執(zhí)行器被控對象被控對象給定值給定值控制作用控制作用操縱變量操縱變量被控量被控量 r(b) (b) 開環(huán)控制系統(tǒng)開環(huán)控制系統(tǒng)（3）計算機閉環(huán)控制系統(tǒng)原理組成 計算機閉環(huán)控制系統(tǒng)的原理組成計算機閉環(huán)控制系統(tǒng)的原理組成-是把圖是把圖1-11-1中的控制中的控制器用控制計算機即微型計算機及器用控制計算機即微型計算機及A/DA/D（模（模/ /數(shù)）轉換

8、接口與數(shù)）轉換接口與D/AD/A（數(shù)（數(shù)/ /模）轉換接口代替，由于計算機采用的是數(shù)字信號傳遞，模）轉換接口代替，由于計算機采用的是數(shù)字信號傳遞，而一次儀表多采用模擬信號傳遞，因此需要有而一次儀表多采用模擬信號傳遞，因此需要有A/DA/D轉換器將模轉換器將模擬量轉換為數(shù)字量作為其輸入信號，以及擬量轉換為數(shù)字量作為其輸入信號，以及D/AD/A轉換器將數(shù)字量轉換器將數(shù)字量轉換為模擬量作為其輸出信號。轉換為模擬量作為其輸出信號。 +re偏偏差差計計算算機機D/A執(zhí)執(zhí)行行器器被被控控對對象象uqyA/D測測量量變變送送器器z測測量量值值給給定定值值控控制制計計算算機機生生產產過過程程控控制制作作用用操

9、操縱縱變變量量被被控控量量圖圖1 1- -3 3 計計算算機機控控制制系系統(tǒng)統(tǒng)原原理理框框圖圖- 圖圖1-2 計算機控制系統(tǒng)原理圖計算機控制系統(tǒng)原理圖 （4）計算機控制系統(tǒng)的監(jiān)控過程步驟a.a.實時數(shù)據采集實時數(shù)據采集-對來自測量變送器的被控量的對來自測量變送器的被控量的瞬時值進行采集和輸入瞬時值進行采集和輸入 ；b.b.實時數(shù)據處理實時數(shù)據處理-對采集到的被控量進行分析、對采集到的被控量進行分析、比較和處理，按一定的控制規(guī)比較和處理，按一定的控制規(guī)律運算，進行控制決策；律運算，進行控制決策； c.c.實時輸出控制實時輸出控制-根據控制決策，適時地對執(zhí)行根據控制決策，適時地對執(zhí)行器發(fā)出控制信號

10、，完成監(jiān)控任器發(fā)出控制信號，完成監(jiān)控任務；務；實時：指信號的輸入、計算和輸出都要在一定的時間內完成實時：指信號的輸入、計算和輸出都要在一定的時間內完成 1.21.2計算機控制系統(tǒng)的計算機控制系統(tǒng)的組成組成一、計算機控制系統(tǒng)硬件一般包括：一、計算機控制系統(tǒng)硬件一般包括：主機主機-CPU CPU RAMRAMROMROM系統(tǒng)總線系統(tǒng)總線 常規(guī)外部設備常規(guī)外部設備-輸入輸入/ /輸出設備、外存儲器等輸出設備、外存儲器等過程輸入輸出通道過程輸入輸出通道AIAI、AOAO、DIDI、DODO操作臺操作臺CRTCRT、LEDLED、LCDLCD 等等通信設備通信設備交換機、交換機、modemmodem、集

11、線器等、集線器等圖圖 1-31-3所示硬件組成框圖所示硬件組成框圖CPURAMROM輸輸入入設設備備輸輸出出設設備備外外存存儲儲器器通通信信設設備備操操作作臺臺接接口口接接口口接接口口接接口口接接口口系系統(tǒng)統(tǒng)總總線線工工業(yè)業(yè)對對象象接接口口接接口口接接口口接接口口換換轉轉換換轉轉開開關關輸輸出出開開關關輸輸入入測測量量變變送送驅驅動動執(zhí)執(zhí)行行過過程程輸輸入入輸輸出出通通道道計計算算機機基基本本系系統(tǒng)統(tǒng)主主機機常常規(guī)規(guī)外外部部設設備備圖1-4 計算機控制系統(tǒng)硬件組成框圖D/AA/D 圖圖1-3 1-3 計算機控制系統(tǒng)硬件組成框圖計算機控制系統(tǒng)硬件組成框圖 二、軟件組成二、軟件組成硬件僅為計算機控

12、制系統(tǒng)的軀體。要使計算機正確地硬件僅為計算機控制系統(tǒng)的軀體。要使計算機正確地運行解決各種問題，必須為它編制軟件。運行解決各種問題，必須為它編制軟件。所謂軟件是指完成各種功能的計算機程序的總和，它所謂軟件是指完成各種功能的計算機程序的總和，它是計算機控制系統(tǒng)的神經中樞，整個系統(tǒng)的動作都是是計算機控制系統(tǒng)的神經中樞，整個系統(tǒng)的動作都是在軟件程序指揮下協(xié)調工作的。在軟件程序指揮下協(xié)調工作的。軟件通常分為系統(tǒng)軟件和應用軟件兩大類；系統(tǒng)軟件軟件通常分為系統(tǒng)軟件和應用軟件兩大類；系統(tǒng)軟件一般由計算機廠家提供，專門用來使用和管理計算機一般由計算機廠家提供，專門用來使用和管理計算機本身的程序；應用軟件是用戶針

13、對生產過程要求而編本身的程序；應用軟件是用戶針對生產過程要求而編制的各種應用程序。制的各種應用程序。 1.3 控制系統(tǒng)分類 主要知識點主要知識點n1.3.1 1.3.1 數(shù)據采集系統(tǒng)（數(shù)據采集系統(tǒng)（DASDAS）n1.3.2 1.3.2 操作指導控制系統(tǒng)操作指導控制系統(tǒng) (OGC)(OGC)n1.3.3 1.3.3 直接數(shù)字控制系統(tǒng)直接數(shù)字控制系統(tǒng)DDCDDC）n1.3.4 1.3.4 監(jiān)督計算機控制系統(tǒng)監(jiān)督計算機控制系統(tǒng)SCCSCC）n1.3.5 1.3.5 分散控制系統(tǒng)（分散控制系統(tǒng)（DCSDCS）n1.3.6 1.3.6 現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（FCSFCS）1.3.11.3

14、.1 數(shù)據采集系統(tǒng)數(shù)據采集系統(tǒng)（DASDAS）計計 算算 機機工工業(yè)業(yè)對對象象器器換換轉轉D/A采采樣樣器器測測量量元元件件統(tǒng)統(tǒng)系系集集采采據據數(shù)數(shù)1 1圖圖5 5- -顯顯 示示 終終 端端打打 印印 機機 數(shù)據采集系統(tǒng)數(shù)據采集系統(tǒng)(Data Acquisition System)-(Data Acquisition System)-是計算機應用于生產過程控制最早、是計算機應用于生產過程控制最早、也是最基本的一種類型，如圖也是最基本的一種類型，如圖1-51-5所示。生產過程中被控對象的大量參數(shù)經測量變送所示。生產過程中被控對象的大量參數(shù)經測量變送儀表發(fā)送和儀表發(fā)送和A/DA/D通道或通道或D

15、IDI通道巡回采集后送入計算機，由計算機對這些數(shù)據進行分析通道巡回采集后送入計算機，由計算機對這些數(shù)據進行分析和處理，并按操作要求進行屏幕顯示、制表打印和越限報警。和處理，并按操作要求進行屏幕顯示、制表打印和越限報警。 1.3.2 1.3.2 操作指導控制系統(tǒng)操作指導控制系統(tǒng)(OGC)(OGC) 操作指導控制系統(tǒng)操作指導控制系統(tǒng)-是基于數(shù)據采集系統(tǒng)的是基于數(shù)據采集系統(tǒng)的一種開環(huán)結構，如圖一種開環(huán)結構，如圖1-61-6所示。計算機根據采集所示。計算機根據采集到的數(shù)據以及工藝要求進行最優(yōu)化計算，計算出到的數(shù)據以及工藝要求進行最優(yōu)化計算，計算出的最優(yōu)操作條件，并不直接輸出控制被控對象，的最優(yōu)操作條件

16、，并不直接輸出控制被控對象，而是顯示或打印出來，操作人員據此去改變各個而是顯示或打印出來，操作人員據此去改變各個控制器的給定值或操作執(zhí)行器，以達到操作指導控制器的給定值或操作執(zhí)行器，以達到操作指導的作用。它相當于模擬儀表的作用。它相當于模擬儀表控制系統(tǒng)的手動與半控制系統(tǒng)的手動與半自動工作狀態(tài)。自動工作狀態(tài)。OGCOGC系統(tǒng)的優(yōu)點是結構簡單，控系統(tǒng)的優(yōu)點是結構簡單，控制靈活和安全。缺點是要由人工操作，速度受到制靈活和安全。缺點是要由人工操作，速度受到限制，不能同時控制多個回路。限制，不能同時控制多個回路。 計計 算算 機機工工業(yè)業(yè)對對象象器器換換轉轉D/A采采樣樣器器測測量量元元件件顯顯示示終終

17、端端打打印印機機控控制制儀儀表表 圖圖1 1- -6 6 操操作作指指導導控控制制系系統(tǒng)統(tǒng)1.3.31.3.3 直接數(shù)字控制系統(tǒng)直接數(shù)字控制系統(tǒng)DDCDDC） DDC DDC系統(tǒng)系統(tǒng)-是用一臺計算機不僅完成對多個被控參數(shù)的是用一臺計算機不僅完成對多個被控參數(shù)的數(shù)據采集，而且能按一定的控制規(guī)律進行實時決策，并通過過數(shù)據采集，而且能按一定的控制規(guī)律進行實時決策，并通過過程輸出通道發(fā)出控制信號，實現(xiàn)對生產過程的閉環(huán)控制，為了程輸出通道發(fā)出控制信號，實現(xiàn)對生產過程的閉環(huán)控制，為了操作方便，操作方便，DDCDDC系統(tǒng)還配置一個包括給定、顯示、報警等功能系統(tǒng)還配置一個包括給定、顯示、報警等功能的操作控制臺

18、。的操作控制臺。DDCDDC系統(tǒng)中的一臺計算機不僅完全取代了多個系統(tǒng)中的一臺計算機不僅完全取代了多個模擬調節(jié)器，而且在各個回路的控制方案上，不改變硬件只通模擬調節(jié)器，而且在各個回路的控制方案上，不改變硬件只通過改變程序就能過改變程序就能有效地有效地實現(xiàn)各種各樣的復雜控制實現(xiàn)各種各樣的復雜控制。計計算算機機生生產產過過程程顯示顯示打印機打印機報警報警操作臺操作臺）ID，D/A（入入輸輸程程過過）OD，A/D（出出輸輸程程過過圖圖1-7 1-7 直接數(shù)字控制系統(tǒng)直接數(shù)字控制系統(tǒng)1.3.41.3.4監(jiān)督計算機控制系統(tǒng)監(jiān)督計算機控制系統(tǒng)SCCSCC） 監(jiān)督計算機控制系統(tǒng)即監(jiān)督計算機控制系統(tǒng)即SCCSC

19、C-是是OGCOGC系統(tǒng)與常規(guī)系統(tǒng)與常規(guī)儀表控制系統(tǒng)或與儀表控制系統(tǒng)或與DDCDDC系統(tǒng)綜合而成的兩級系統(tǒng)，如圖系統(tǒng)綜合而成的兩級系統(tǒng)，如圖1-1-8 8所示。顯然，這屬于計算機在線最優(yōu)控制的一種形式。所示。顯然，這屬于計算機在線最優(yōu)控制的一種形式。當上位機出現(xiàn)故障時，可由下位機獨立完成控制。下位當上位機出現(xiàn)故障時，可由下位機獨立完成控制。下位機直接參與生產過程控制，要求其實時性好，可靠性高機直接參與生產過程控制，要求其實時性好，可靠性高和抗干擾能力強；而上位機承擔高級控制與管理任務，和抗干擾能力強；而上位機承擔高級控制與管理任務，應配置數(shù)據處理能力強，存儲容量大的高檔計算機。應配置數(shù)據處理能

20、力強，存儲容量大的高檔計算機。工藝數(shù)據工藝數(shù)據工藝數(shù)據工藝數(shù)據顯示顯示打印打印報警報警顯示顯示打印打印報警報警機機算算計計CCS機機算算計計CCS測量測量測量測量控制控制控制控制模擬控制器CDD生生產產過過程程生生產產過過程程用用計計算算機機(a)統(tǒng)統(tǒng)系系器器制制控控擬擬模模+ +CCS圖1-8 監(jiān)督計算機控制系統(tǒng)的兩種結構形式圖1-8 監(jiān)督計算機控制系統(tǒng)的兩種結構形式給定值給定值給定值給定值采集采集采集采集統(tǒng)統(tǒng)系系制制控控CDD+CCS (b)1.3.51.3.5 分散控制系統(tǒng)（分散控制系統(tǒng)（DCSDCS） 分散控制系統(tǒng)分散控制系統(tǒng)-是是以微處理器為基礎，借助于以微處理器為基礎，借助于計算機

21、網絡對生產過程進行集中管理和分散控制的計算機網絡對生產過程進行集中管理和分散控制的先進計算機控制系統(tǒng)。由于早期開發(fā)的分散控制系先進計算機控制系統(tǒng)。由于早期開發(fā)的分散控制系統(tǒng)在體系結構上具有分散式系統(tǒng)的特征，因此國外統(tǒng)在體系結構上具有分散式系統(tǒng)的特征，因此國外將該類系統(tǒng)取名為分散控制系統(tǒng)，國內也有人將其將該類系統(tǒng)取名為分散控制系統(tǒng)，國內也有人將其稱為集散型控制系統(tǒng)，或者是分布式控制系統(tǒng)。分稱為集散型控制系統(tǒng)，或者是分布式控制系統(tǒng)。分散控制系統(tǒng)簡稱為散控制系統(tǒng)簡稱為DCSDCS。DCS DCS 采用分散控制、集中采用分散控制、集中操作、分級管理、分而自治和綜合協(xié)調的設計原則。操作、分級管理、分而自

22、治和綜合協(xié)調的設計原則。它的結構組成如圖它的結構組成如圖1-91-9所示。所示。集中操作監(jiān)控級管理計算機網 間聯(lián)接器工程師操作站操作員操作站監(jiān) 控計算機網 間聯(lián)接器現(xiàn) 場控制站 PLC智 能調節(jié)器其它測控裝置至其它局域網局域網絡（LAN)通信聯(lián)絡綜合信息管理級分級過程控制級1.3.61.3.6 現(xiàn)場總線控制系（現(xiàn)場總線控制系（FCSFCS） 現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)即現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)即FCS-是新一代分布式控制結構。是新一代分布式控制結構。該系統(tǒng)改進了該系統(tǒng)改進了DCS成本高和由于各廠商的產品通信標準成本高和由于各廠商的產品通信標準不統(tǒng)一而造成的不能互聯(lián)等弱點，采用集管理控制功能于不統(tǒng)一而造成的不能互

23、聯(lián)等弱點，采用集管理控制功能于一身的工作站與現(xiàn)場總線智能儀表的二層結構模式，把原一身的工作站與現(xiàn)場總線智能儀表的二層結構模式，把原DCS控制站的功能分散到智能型現(xiàn)場儀表中去，形成一控制站的功能分散到智能型現(xiàn)場儀表中去，形成一個徹底的分散控制模式。它的結構組成如圖個徹底的分散控制模式。它的結構組成如圖1-11所示。每所示。每個現(xiàn)場儀表個現(xiàn)場儀表(例如變送器、執(zhí)行器例如變送器、執(zhí)行器)都作為一個智能節(jié)點，都作為一個智能節(jié)點，都帶都帶CPU單元，可分別獨立完成測量、校正、調節(jié)、診單元，可分別獨立完成測量、校正、調節(jié)、診斷等功能，靠網絡協(xié)議把它們連接在一起統(tǒng)籌工作。斷等功能，靠網絡協(xié)議把它們連接在一起

24、統(tǒng)籌工作。1.4計算機控制系統(tǒng)的發(fā)展概況及趨勢 1946年世界上第一臺電子計算機年世界上第一臺電子計算機ENICA正式使用正式使用以來，電子計算機在世界各國得到了極大的重視以來，電子計算機在世界各國得到了極大的重視和迅速的發(fā)展。計算機控制技術的發(fā)展離不開自和迅速的發(fā)展。計算機控制技術的發(fā)展離不開自動控制理論和計算機技術的發(fā)展，本節(jié)回顧一下動控制理論和計算機技術的發(fā)展，本節(jié)回顧一下計算機控制系統(tǒng)的發(fā)展概況，并討論計算機控制計算機控制系統(tǒng)的發(fā)展概況，并討論計算機控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。 1.4.1計算機控制系統(tǒng)的發(fā)展概況計算機控制系統(tǒng)的發(fā)展概況n1計算機控制技術的發(fā)展過程計算機控制技術

25、的發(fā)展過程n 計算機技術的發(fā)展，我們可按以下四個階段來計算機技術的發(fā)展，我們可按以下四個階段來 描述其發(fā)展過程：描述其發(fā)展過程：n （1）開創(chuàng)時期（）開創(chuàng)時期（19551962年）年）n （2）直接數(shù)字控制時期（）直接數(shù)字控制時期（19621967年）年）n （3）小型計算機時期（）小型計算機時期（19671972年）年）n （4）微型計算機時期（）微型計算機時期（1972年至今）年至今） 2計算機控制理論的發(fā)展過程計算機控制理論的發(fā)展過程n （1）采樣定理）采樣定理n （2）差分方程）差分方程n （3）Z變換法變換法n （4）狀態(tài)空間理論）狀態(tài)空間理論 n （5）最優(yōu)控制與隨機控制）最優(yōu)控制

26、與隨機控制n （6）代數(shù)系統(tǒng)理論）代數(shù)系統(tǒng)理論n （7）系統(tǒng)辨識與自適應控制）系統(tǒng)辨識與自適應控制1.4.2計算機控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢 n 1推廣應用成熟的先進技術推廣應用成熟的先進技術n （1）普及應用可編程序控制器（）普及應用可編程序控制器（PLC）n （2）廣泛使用智能調節(jié)器）廣泛使用智能調節(jié)器n （3）采用新型的）采用新型的 DCS和和 FCS2大力研究和發(fā)展智能控制系統(tǒng)大力研究和發(fā)展智能控制系統(tǒng) n當前最流行的控制系統(tǒng)有：當前最流行的控制系統(tǒng)有：n （1）分級遞階智能控制系統(tǒng)）分級遞階智能控制系統(tǒng)n （2）模糊控制系統(tǒng)）模糊控制系統(tǒng)n （3）專家控制系統(tǒng)）專家控制系統(tǒng)n （4）學習控制

27、系統(tǒng)）學習控制系統(tǒng)n （5）神經控制系統(tǒng)）神經控制系統(tǒng)n 隨著多媒體計算機和人工智能計算機的發(fā)展，隨著多媒體計算機和人工智能計算機的發(fā)展，應用自動控制理論和智能控制技術來實現(xiàn)先進的應用自動控制理論和智能控制技術來實現(xiàn)先進的計算機控制系統(tǒng)，必將大大推動科學技術的進步計算機控制系統(tǒng)，必將大大推動科學技術的進步和提高工業(yè)自動化系統(tǒng)的水平。和提高工業(yè)自動化系統(tǒng)的水平。1.5 控制裝置種類 主要知識點主要知識點n1.5.1 可編程控制器n1.5.2 可編程調節(jié)器n1.5.3 總線式工控機n1.5.4 單片微型計算機n1.5.5 其他控制裝置1.5.11.5.1 可編程控制器可編程控制器 可編程邏輯控制器

28、可編程邏輯控制器-簡稱可編程控制器或簡稱可編程控制器或PLCPLC，是計算，是計算機技術與繼電邏輯控制概念相結合的產物，其低端為常規(guī)繼機技術與繼電邏輯控制概念相結合的產物，其低端為常規(guī)繼電邏輯控制的替代裝置，而高端為一種高性能的工業(yè)控制計電邏輯控制的替代裝置，而高端為一種高性能的工業(yè)控制計算機。它主要由算機。它主要由CPUCPU、存儲器、輸入組件、輸出組件、電源、存儲器、輸入組件、輸出組件、電源及編程器等組成。外觀如圖所示。及編程器等組成。外觀如圖所示。可編程控制器（可編程控制器（PLCPLC）特點：）特點：一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng), ,專為工業(yè)環(huán)專為工業(yè)環(huán)境下應用

29、而設定境下應用而設定; ;采用可編程序的存儲器，在其內部存儲執(zhí)行邏輯運算、采用可編程序的存儲器，在其內部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術操作的指令，并通過數(shù)字順序控制、定時、計數(shù)和算術操作的指令，并通過數(shù)字式、模擬式的輸入和輸出；式、模擬式的輸入和輸出；應用廣泛應用廣泛-不僅在順序程序控制領域中具有優(yōu)勢，而且不僅在順序程序控制領域中具有優(yōu)勢，而且在運動控制、過程控制、網絡通信領域方面也毫不遜色；在運動控制、過程控制、網絡通信領域方面也毫不遜色； PLCPLC具有系統(tǒng)構成靈活，擴展容易，編程簡單，調試容具有系統(tǒng)構成靈活，擴展容易，編程簡單，調試容易，抗干擾能力強；易，抗干擾能力強；

30、1.5.21.5.2 可編程調節(jié)器可編程調節(jié)器 可編程調節(jié)器可編程調節(jié)器-又稱單回路調節(jié)器、智能調節(jié)器、數(shù)字又稱單回路調節(jié)器、智能調節(jié)器、數(shù)字調節(jié)器。它主要由微處理單元、過程調節(jié)器。它主要由微處理單元、過程I IO O（輸入（輸入/ /輸出）輸出） 單單元、面板單元、通信單元、硬手操單元和編程單元等組成。元、面板單元、通信單元、硬手操單元和編程單元等組成。外觀如圖所示。外觀如圖所示。 可編程調節(jié)器特點：可編程調節(jié)器特點：一種儀表化了的微型控制計算機一種儀表化了的微型控制計算機易操作，易編程、方便靈活易操作，易編程、方便靈活設計時無需考慮接口、通訊的硬件設計設計時無需考慮接口、通訊的硬件設計軟件

31、編程上也只需使用一種面向問題的組態(tài)語言軟件編程上也只需使用一種面向問題的組態(tài)語言具有斷電保護、自診斷功能、通信等功能具有斷電保護、自診斷功能、通信等功能可以組成多級計算機控制系統(tǒng)，實現(xiàn)各種高級控可以組成多級計算機控制系統(tǒng)，實現(xiàn)各種高級控制和管理制和管理 大型分散控制系統(tǒng)中最基層的控制單元大型分散控制系統(tǒng)中最基層的控制單元適用于連續(xù)過程中模擬量信號的控制系統(tǒng)中適用于連續(xù)過程中模擬量信號的控制系統(tǒng)中 1.5.3 1.5.3 總線式工控機總線式工控機 總線式工控機，總線式工控機，是基于總線技術和模塊化結構的一是基于總線技術和模塊化結構的一種專用于工業(yè)控制的通用性計算機，一般稱為工業(yè)控制種專用于工業(yè)控

32、制的通用性計算機，一般稱為工業(yè)控制計算機，簡稱為工業(yè)控制機或工控機。通常，計算機的計算機，簡稱為工業(yè)控制機或工控機。通常，計算機的生產廠家是按照某個總線標準，設計制造出若干符合總生產廠家是按照某個總線標準，設計制造出若干符合總線標準、具有各種功能的各式模板，而控制系統(tǒng)的設計線標準、具有各種功能的各式模板，而控制系統(tǒng)的設計人員則根據不同的生產過程與技術要求，選用相應的功人員則根據不同的生產過程與技術要求，選用相應的功能模板組合成自己所需的計算機控制系統(tǒng)?？偩€式工控能模板組合成自己所需的計算機控制系統(tǒng)?？偩€式工控機的外形類似普通計算機，如圖所示。機的外形類似普通計算機，如圖所示。 不同的是它的外殼

33、采用全鋼標準的工業(yè)加固型機不同的是它的外殼采用全鋼標準的工業(yè)加固型機架機箱，機箱密封并加正壓送風散熱，機箱內的原普架機箱，機箱密封并加正壓送風散熱，機箱內的原普通計算機的大主板變成通用的底板總線插座系統(tǒng)，將主通計算機的大主板變成通用的底板總線插座系統(tǒng)，將主板分解成幾塊板分解成幾塊PCPC插件，采用工業(yè)級抗干擾電源和工業(yè)級插件，采用工業(yè)級抗干擾電源和工業(yè)級芯片，并配以相應的工業(yè)應用軟件。芯片，并配以相應的工業(yè)應用軟件。 總線式工控機具有總線式工控機具有小型化、模板化、組合化、標準小型化、模板化、組合化、標準化化的設計特點，能滿足不同層次、不同控制對象的需要，的設計特點，能滿足不同層次、不同控制對

34、象的需要，又能在惡劣的工業(yè)環(huán)境中可靠地運行。因而，它廣泛應又能在惡劣的工業(yè)環(huán)境中可靠地運行。因而，它廣泛應用于各種控制場合，尤其是十幾到幾十個回路的中等規(guī)用于各種控制場合，尤其是十幾到幾十個回路的中等規(guī)模的控制系統(tǒng)中。模的控制系統(tǒng)中。1.5.4 1.5.4 單片微型計算機單片微型計算機 隨著微電子技術與超大規(guī)模集成技術的發(fā)展，隨著微電子技術與超大規(guī)模集成技術的發(fā)展，計算機技術的另一個分支計算機技術的另一個分支超小型化的單片微超小型化的單片微型計算機型計算機(Single Chip Microcomputer)(Single Chip Microcomputer)簡稱單簡稱單片機誕生了。它是將片

35、機誕生了。它是將CPUCPU、存儲器、串并行、存儲器、串并行I/OI/O口、口、定時定時/ /計數(shù)器、甚至計數(shù)器、甚至A/DA/D轉換器、脈寬調制器、轉換器、脈寬調制器、 圖形控制器等功能部件全都集成在一塊大規(guī)模集圖形控制器等功能部件全都集成在一塊大規(guī)模集成電路芯片上，構成了一個完整的具有相當控制成電路芯片上，構成了一個完整的具有相當控制功能的微控制器功能的微控制器。 單片機的應用軟件可以采用面向機器的匯編語言，單片機的應用軟件可以采用面向機器的匯編語言，但這需要較深的計算機軟硬件知識，而且匯編語言的但這需要較深的計算機軟硬件知識，而且匯編語言的通用性與可移植性差。隨著高效率結構化語言的發(fā)展，通用性與可移植性差。隨著高效率結構化語言的發(fā)展，其軟件開發(fā)環(huán)境正在逐步改善。目前，市場上已推出其軟件開發(fā)環(huán)境正在逐步改善。目前，市場上已推出面向單片機結構的高級語言，如早期的面向單片機結構的高級語言，如早期的A