計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課件：第1章 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)概述

1、微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)主講：周廣興主講：周廣興單位：計(jì)算機(jī)學(xué)院單位：計(jì)算機(jī)學(xué)院 控制教研室控制教研室電話：電話郵箱：郵箱：ZGX_SCH126.COM課程的基本描述課程的基本描述w 課程名稱：微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課程名稱：微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)w 英文譯名：英文譯名：Computer Control TechnologyComputer Control Technologyw 總學(xué)時(shí)：總學(xué)時(shí)：54 54 理論學(xué)時(shí)：理論學(xué)時(shí)：44 44 實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)：實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)：1010w 授課對象：計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)（控制）授課對象：計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)（控制）w 課程要求：必修

2、課程要求：必修w 課程分類：專業(yè)課課程分類：專業(yè)課w 開課時(shí)間：第六學(xué)期開課時(shí)間：第六學(xué)期w 先修課程：自動控制原理、微機(jī)原理及接口先修課程：自動控制原理、微機(jī)原理及接口技術(shù)、單片機(jī)等技術(shù)、單片機(jī)等 w 課程總成績由平時(shí)考核成績和期末考試課程總成績由平時(shí)考核成績和期末考試成績兩部分組成：其中平時(shí)成績占成績兩部分組成：其中平時(shí)成績占40%40%，期末，期末考試成績占考試成績占60%60%。w 平時(shí)考核成績由上課出席情況、作業(yè)完平時(shí)考核成績由上課出席情況、作業(yè)完成情況和實(shí)驗(yàn)情況（包括實(shí)驗(yàn)表現(xiàn)、實(shí)驗(yàn)報(bào)成情況和實(shí)驗(yàn)情況（包括實(shí)驗(yàn)表現(xiàn)、實(shí)驗(yàn)報(bào)告的書寫）組成。其中出席和作業(yè)為告的書寫）組成。其中出席和作業(yè)

3、為2020分，分，實(shí)驗(yàn)為實(shí)驗(yàn)為2020分。分。w 期末考試采用閉卷，考試時(shí)間期末考試采用閉卷，考試時(shí)間1.51.5小時(shí)。小時(shí)。期末試題的類型為：簡答、問答及綜合題等期末試題的類型為：簡答、問答及綜合題等類型。類型。課程的考核方式課程的考核方式 開課目的和任務(wù)開課目的和任務(wù)w 工業(yè)控制是計(jì)算機(jī)的一個重要應(yīng)用領(lǐng)域，計(jì)算機(jī)控制工業(yè)控制是計(jì)算機(jī)的一個重要應(yīng)用領(lǐng)域，計(jì)算機(jī)控制正是為了適應(yīng)這一領(lǐng)域的需要而發(fā)展起來的一門專業(yè)正是為了適應(yīng)這一領(lǐng)域的需要而發(fā)展起來的一門專業(yè)技術(shù)。技術(shù)。w 它主要研究如何將計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動控制理論應(yīng)用于它主要研究如何將計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動控制理論應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)過程，并設(shè)計(jì)出所需要的計(jì)

4、算機(jī)控制系統(tǒng)。工業(yè)生產(chǎn)過程，并設(shè)計(jì)出所需要的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。w 目的在于使學(xué)生了解和掌握以微型計(jì)算機(jī)為核心組成目的在于使學(xué)生了解和掌握以微型計(jì)算機(jī)為核心組成的控制系統(tǒng)的硬件、軟件基礎(chǔ)知識和基本應(yīng)用技術(shù)。的控制系統(tǒng)的硬件、軟件基礎(chǔ)知識和基本應(yīng)用技術(shù)。w 本課程是計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)本課程是計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè) (控制方向控制方向)的專業(yè)主的專業(yè)主干課程之一，為考試課。干課程之一，為考試課。主要的參考文獻(xiàn)主要的參考文獻(xiàn)作作 者者書書 名名 出版社出版社年年潘新民等潘新民等微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)（第（第2版）版）電子工業(yè)出版社電子工業(yè)出版社2011李明學(xué)等李明學(xué)等 計(jì)算機(jī)控制技術(shù)計(jì)算機(jī)

5、控制技術(shù)哈工大出版社哈工大出版社2001于海生等于海生等微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)清華大學(xué)出版社清華大學(xué)出版社2009謝劍英等謝劍英等微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)國防工業(yè)出版社國防工業(yè)出版社2005第第1章章 微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)概述微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)概述本章主要內(nèi)容本章主要內(nèi)容 1.1 微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)概述微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)概述1.2 微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)組成微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)組成 1.3 微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)分類微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)分類 1.4 微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)展概況及趨勢微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)展概況及趨勢 本章小結(jié)本章小結(jié) 思考題思考題w1.1.1 常規(guī)控制系統(tǒng)常規(guī)控制系統(tǒng)

6、 在常規(guī)的自動控制自動控制系統(tǒng)中，最基本的控制系統(tǒng)為閉環(huán)負(fù)反饋控制系統(tǒng)，如下圖所示。1.1 微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)概述（微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)概述（1）1.1 微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)概述（微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)概述（2）w1.1.2 微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng) 如果把圖1-1中的控制器用微型計(jì)算機(jī)微型計(jì)算機(jī)來代替，就可以構(gòu)成微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，如圖1-2所示。1.1 微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)概述（微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)概述（3）w （1）微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的工作原理）微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的工作原理 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集 對來自測量變送器的被控量的瞬時(shí)對來自測量變送器的被控量的瞬時(shí)值進(jìn)行采集和輸入；值進(jìn)行采集

7、和輸入； 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理 對采集到的被控量進(jìn)行分析、比較對采集到的被控量進(jìn)行分析、比較和處理，按一定的控制規(guī)律運(yùn)算，進(jìn)行和處理，按一定的控制規(guī)律運(yùn)算，進(jìn)行控制決策；控制決策； 實(shí)時(shí)輸出控制實(shí)時(shí)輸出控制 根據(jù)控制決策，適時(shí)地對執(zhí)行機(jī)構(gòu)根據(jù)控制決策，適時(shí)地對執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出控制信號，完成監(jiān)控任務(wù)；發(fā)出控制信號，完成監(jiān)控任務(wù)； 1.1 微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)概念（微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)概念（4）w （2）幾個概念）幾個概念在線方式在線方式和和離線方式離線方式：on-line/off-lineon-line/off-line 生產(chǎn)過程和計(jì)算機(jī)直接連接，并受計(jì)算生產(chǎn)過程和計(jì)算機(jī)直接連接，并受計(jì)算機(jī)控制的方

8、式稱為在線方式或聯(lián)機(jī)方式；機(jī)控制的方式稱為在線方式或聯(lián)機(jī)方式； 生產(chǎn)過程不和計(jì)算機(jī)相連，且不受計(jì)算生產(chǎn)過程不和計(jì)算機(jī)相連，且不受計(jì)算機(jī)控制，而是靠人進(jìn)行聯(lián)系并做相應(yīng)操作的機(jī)控制，而是靠人進(jìn)行聯(lián)系并做相應(yīng)操作的方式稱為離線方式或脫機(jī)方式。方式稱為離線方式或脫機(jī)方式。1.1 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)概念（計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)概念（5） 實(shí)時(shí)實(shí)時(shí)： 指信號的輸入、計(jì)算和輸出都要在指信號的輸入、計(jì)算和輸出都要在一定的一定的時(shí)間范圍內(nèi)時(shí)間范圍內(nèi)完成，亦即計(jì)算機(jī)對輸入信息，以完成，亦即計(jì)算機(jī)對輸入信息，以足夠快的速度進(jìn)行控制，超出了這個時(shí)間，就足夠快的速度進(jìn)行控制，超出了這個時(shí)間，就失去了控制的時(shí)機(jī)，控制也就失去了意義。

9、失去了控制的時(shí)機(jī)，控制也就失去了意義。 w ！而且這個！而且這個時(shí)間范圍時(shí)間范圍的大小跟被控對象的大小跟被控對象聯(lián)系非常的緊密！不同的被控對象，對時(shí)間范聯(lián)系非常的緊密！不同的被控對象，對時(shí)間范圍的要求不同：發(fā)酵過程和導(dǎo)彈防御系統(tǒng)的對圍的要求不同：發(fā)酵過程和導(dǎo)彈防御系統(tǒng)的對比！比！1.1 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)概念（計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)概念（6）思考兩個問題思考兩個問題w 一、在線系統(tǒng)是否一定是實(shí)時(shí)系統(tǒng)？一、在線系統(tǒng)是否一定是實(shí)時(shí)系統(tǒng)？w 二、實(shí)時(shí)系統(tǒng)是否一定是在線系統(tǒng)二、實(shí)時(shí)系統(tǒng)是否一定是在線系統(tǒng)？一一. .不一定不一定。在線采集的數(shù)據(jù)不一定在當(dāng)時(shí)。在線采集的數(shù)據(jù)不一定在當(dāng)時(shí)就進(jìn)行處理，只要把數(shù)據(jù)采集來就可

10、以！就進(jìn)行處理，只要把數(shù)據(jù)采集來就可以！二二. .是是。不在線肯定不能滿足實(shí)時(shí)性。不在線肯定不能滿足實(shí)時(shí)性。1.2 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)組成（計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)組成（1） 微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)由硬件和軟件兩部分組成，微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)由硬件和軟件兩部分組成，其硬件部分的基本組成如圖其硬件部分的基本組成如圖1-3所示。所示。圖1-31.2 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)組成（計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)組成（2）圖圖1-4 某熱電廠鍋爐儀表集中控制室某熱電廠鍋爐儀表集中控制室 圖圖1-5 某熱電廠鍋爐計(jì)算機(jī)控制室某熱電廠鍋爐計(jì)算機(jī)控制室 1.2 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)組成計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)組成1.2.1 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)硬件計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)硬件 微型計(jì)

11、算機(jī)控制系統(tǒng)硬件主要由微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)硬件主要由主機(jī)主機(jī)、接口電路接口電路、通用外部設(shè)備通用外部設(shè)備、外部通道外部通道、操作臺操作臺、檢測及變送裝置檢測及變送裝置和和工業(yè)生產(chǎn)對工業(yè)生產(chǎn)對象象等組成。等組成。1.2 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)組成（計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)組成（3） 1、主機(jī)、主機(jī) 作用作用為整個系統(tǒng)核心，由為整個系統(tǒng)核心，由CPU、RAM和和ROM等組成。通過接口可向生產(chǎn)過程發(fā)送各等組成。通過接口可向生產(chǎn)過程發(fā)送各種控制命令，同時(shí)對生產(chǎn)過程各個參數(shù)進(jìn)行種控制命令，同時(shí)對生產(chǎn)過程各個參數(shù)進(jìn)行巡回檢測、數(shù)據(jù)處理、以及控制計(jì)算、報(bào)警巡回檢測、數(shù)據(jù)處理、以及控制計(jì)算、報(bào)警處理、邏輯判斷等。處理、邏輯判斷等

12、。 選型選型：單片機(jī)、可編程控制器：單片機(jī)、可編程控制器(PLC)、工、工業(yè)業(yè)PC機(jī)、機(jī)、ARM處理器、處理器、FPGA系統(tǒng)、嵌入式系統(tǒng)、嵌入式DSP處理器等。處理器等。 1.2 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)組成（計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)組成（4）2、接口與過程輸入輸出、接口與過程輸入輸出 (I/O) 通道通道 作用作用是用來傳遞計(jì)算機(jī)與生產(chǎn)過程之間的是用來傳遞計(jì)算機(jī)與生產(chǎn)過程之間的信息的，是聯(lián)結(jié)兩者的橋梁和紐帶。信息的，是聯(lián)結(jié)兩者的橋梁和紐帶。 常用接口常用接口: 并行接口并行接口 8255、8155 串行接口串行接口 8251 直接存儲器傳送接口直接存儲器傳送接口 8237 中斷控制接口中斷控制接口 8259 定

13、時(shí)器定時(shí)器/計(jì)數(shù)器接口計(jì)數(shù)器接口 8253 1.2 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)組成（計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)組成（5）過程通道分為：過程通道分為： 模擬量輸入通道模擬量輸入通道 (簡稱簡稱A/D通道通道) 用來輸入模擬量信號，如溫度、壓力、用來輸入模擬量信號，如溫度、壓力、流量、料位和成分等。關(guān)鍵部件：流量、料位和成分等。關(guān)鍵部件：A/D 模擬量輸出通道模擬量輸出通道 (簡稱簡稱D/A通道通道) 把數(shù)字量信號轉(zhuǎn)換成模擬量信號后，再把數(shù)字量信號轉(zhuǎn)換成模擬量信號后，再輸出。關(guān)鍵部件：輸出。關(guān)鍵部件：D/A 開關(guān)量輸入通道開關(guān)量輸入通道 (簡稱簡稱DI通道通道) 用來輸入開關(guān)量信號或數(shù)字量信號。用來輸入開關(guān)量信號或數(shù)字量

14、信號。 開關(guān)量輸出通道開關(guān)量輸出通道(簡稱簡稱DO通道通道) 直接輸出開關(guān)量信號或數(shù)字量信號。直接輸出開關(guān)量信號或數(shù)字量信號。1.2 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)組成（計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)組成（6） 3、通用外部設(shè)備、通用外部設(shè)備 作用：作用：是為了擴(kuò)大主機(jī)的功能而設(shè)置的。是為了擴(kuò)大主機(jī)的功能而設(shè)置的。分類：分類： 輸入設(shè)備：用來輸入程序、數(shù)據(jù)、和操作輸入設(shè)備：用來輸入程序、數(shù)據(jù)、和操作命令。如：鍵盤等。命令。如：鍵盤等。 輸出設(shè)備：以字符、曲線、表格和圖形等輸出設(shè)備：以字符、曲線、表格和圖形等形式來反映生產(chǎn)過程工況和控制信息。如：打形式來反映生產(chǎn)過程工況和控制信息。如：打印機(jī)、繪圖儀、印機(jī)、繪圖儀、CRT顯示器

15、等。顯示器等。 外存儲器：用來存放程序和數(shù)據(jù)，具有輸外存儲器：用來存放程序和數(shù)據(jù)，具有輸入和輸出兩種功能，作為內(nèi)存儲器的后備存儲入和輸出兩種功能，作為內(nèi)存儲器的后備存儲設(shè)備。如磁盤等設(shè)備。如磁盤等 。1.2 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)組成（計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)組成（7） 4、檢測元件、檢測元件w作用作用：是收集和測量生產(chǎn)過程中的各種參：是收集和測量生產(chǎn)過程中的各種參數(shù)，把被檢測參數(shù)的非電信號轉(zhuǎn)換成電信號，數(shù)，把被檢測參數(shù)的非電信號轉(zhuǎn)換成電信號，非標(biāo)準(zhǔn)電信號轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)電信號（非標(biāo)準(zhǔn)電信號轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)電信號（0-5V或或4-20mA）。）。w器件器件：各種傳感器、變送器。如：熱電偶：各種傳感器、變送器。如：熱電偶把溫

16、度變成熱電勢把溫度變成熱電勢(mV)信號，壓力變送器把信號，壓力變送器把壓力變成電信號等。壓力變成電信號等。 1.2 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)組成（計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)組成（8） 5、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、執(zhí)行機(jī)構(gòu) 作用：作用：計(jì)算機(jī)輸出的控制信號是由執(zhí)行計(jì)算機(jī)輸出的控制信號是由執(zhí)行機(jī)構(gòu)來執(zhí)行的，它使生產(chǎn)過程達(dá)到預(yù)定的要機(jī)構(gòu)來執(zhí)行的，它使生產(chǎn)過程達(dá)到預(yù)定的要求。執(zhí)行機(jī)構(gòu)通常由執(zhí)行器和調(diào)節(jié)閥兩部分求。執(zhí)行機(jī)構(gòu)通常由執(zhí)行器和調(diào)節(jié)閥兩部分組成。組成。 設(shè)備：設(shè)備：電動的、氣動的、液壓傳動的等。電動的、氣動的、液壓傳動的等。 6、被控對象、被控對象 被控對象被控對象是指被控制的機(jī)器、設(shè)備或生產(chǎn)是指被控制的機(jī)器、設(shè)備或生產(chǎn)過程。過

17、程。被控對象的特性可以用傳遞函數(shù)來表征。被控對象的特性可以用傳遞函數(shù)來表征。 7、操作臺、操作臺 (人機(jī)聯(lián)系設(shè)備人機(jī)聯(lián)系設(shè)備) 作用：作用：操作員與計(jì)算機(jī)之間的信息交換操作員與計(jì)算機(jī)之間的信息交換是通過人機(jī)聯(lián)系設(shè)備進(jìn)行的。其作用體現(xiàn)在：是通過人機(jī)聯(lián)系設(shè)備進(jìn)行的。其作用體現(xiàn)在： (1) 顯示被測參數(shù)；顯示被測參數(shù)； (2) 供操作人員輸入程序，修改數(shù)據(jù)，發(fā)供操作人員輸入程序，修改數(shù)據(jù)，發(fā)出各種操作命令；出各種操作命令； (3) 顯示控制生產(chǎn)過程的結(jié)果。顯示控制生產(chǎn)過程的結(jié)果。 組成：組成：它包括它包括LED數(shù)碼管及數(shù)碼管及CRT顯示器、顯示器、鍵盤、作用開關(guān)、專用的操作顯示板或操作鍵盤、作用開關(guān)

18、、專用的操作顯示板或操作顯示臺等。顯示臺等。1.2 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)組成（計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)組成（9）圖圖1-6 計(jì)算機(jī)操作控制臺計(jì)算機(jī)操作控制臺 1.2 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)組成（計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)組成（10）1.2.2 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)軟件計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)軟件計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)軟件，通常分為系統(tǒng)軟件和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)軟件，通常分為系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件。應(yīng)用軟件。 1、系統(tǒng)軟件、系統(tǒng)軟件 由計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)者提供的，專門用來使用由計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)者提供的，專門用來使用和管理計(jì)算機(jī)本身的程序。它們一般不需要和管理計(jì)算機(jī)本身的程序。它們一般不需要用戶來設(shè)計(jì)，用戶只要了解它們的大致原理用戶來設(shè)計(jì)，用戶只要了解它們的大致原理和使用方法就可

19、以了。和使用方法就可以了。 2、應(yīng)用軟件、應(yīng)用軟件 應(yīng)用軟件是面向用戶本身的程序。它們應(yīng)用軟件是面向用戶本身的程序。它們都是用戶根據(jù)需要自行編寫的。都是用戶根據(jù)需要自行編寫的。 過程監(jiān)控過程監(jiān)控包括的程序有：包括的程序有：巡回檢測、巡回檢測、數(shù)據(jù)處理、報(bào)警、操作面板服務(wù)、數(shù)字濾波、數(shù)據(jù)處理、報(bào)警、操作面板服務(wù)、數(shù)字濾波、標(biāo)度變換、判斷、過程分析等。標(biāo)度變換、判斷、過程分析等。 過程控制計(jì)算過程控制計(jì)算包括的程序有：包括的程序有：控制算控制算法法(PID算法、最優(yōu)控制、串級調(diào)節(jié)、前饋調(diào)算法、最優(yōu)控制、串級調(diào)節(jié)、前饋調(diào)節(jié)等節(jié)等)、事故處理、信息管理、事故處理、信息管理(信息生成調(diào)度、信息生成調(diào)度、

20、文件管理、輸出、打印、顯示等文件管理、輸出、打印、顯示等) 公共服務(wù)程序公共服務(wù)程序包括的程序有：包括的程序有：基本運(yùn)基本運(yùn)算、函數(shù)運(yùn)算、數(shù)碼轉(zhuǎn)換、格式編輯等。算、函數(shù)運(yùn)算、數(shù)碼轉(zhuǎn)換、格式編輯等。 1.2 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)組成（計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)組成（11）1.3 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)分類（計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)分類（1） 微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，按照微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，按照 功能和功能和發(fā)展進(jìn)程發(fā)展進(jìn)程 分類，可分為以下分類，可分為以下6種：種：1 1、操作指導(dǎo)控制系統(tǒng)、操作指導(dǎo)控制系統(tǒng)(OGC)(OGC)；2 2、直接數(shù)字控制系統(tǒng)、直接數(shù)字控制系統(tǒng)(DDC)(DDC)；3 3、監(jiān)督計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)、監(jiān)督計(jì)算機(jī)控制系

21、統(tǒng)(SCC)(SCC)；4 4、分布式控制系統(tǒng)、分布式控制系統(tǒng)(DCS)(DCS)；5 5、物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)、物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)(ITS)(ITS)；6 6、現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)、現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)(FCS)(FCS)。1.3 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)分類（計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)分類（2） 1.3.1 操作指導(dǎo)控制系統(tǒng)（操作指導(dǎo)控制系統(tǒng)（OGC） “操作指導(dǎo)操作指導(dǎo)”是指計(jì)算機(jī)輸出不直接用來控制生產(chǎn)對象，是指計(jì)算機(jī)輸出不直接用來控制生產(chǎn)對象，而只是對系統(tǒng)過程參數(shù)進(jìn)行收集、加工處理，然后輸出數(shù)據(jù)，而只是對系統(tǒng)過程參數(shù)進(jìn)行收集、加工處理，然后輸出數(shù)據(jù)，操作人員根據(jù)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行必要的操作（改變控制器的給定值操作人員根據(jù)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行必要的

22、操作（改變控制器的給定值或操作執(zhí)行器）?；虿僮鲌?zhí)行器）。 該系統(tǒng)的該系統(tǒng)的特點(diǎn)特點(diǎn)是較簡是較簡單、安全可靠。常用于試單、安全可靠。常用于試驗(yàn)調(diào)試過程。驗(yàn)調(diào)試過程。 該系統(tǒng)的該系統(tǒng)的缺點(diǎn)缺點(diǎn)是要人是要人工操作，操作速度不能太工操作，操作速度不能太快、不能同時(shí)操作多個回快、不能同時(shí)操作多個回路。路。1.3 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)分類（計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)分類（3）1.3.2 直接數(shù)字控制系統(tǒng)（直接數(shù)字控制系統(tǒng)（DDC） DDC (Direct Digital Control System) 系統(tǒng)就是用一臺微型機(jī)對多系統(tǒng)就是用一臺微型機(jī)對多個被控參數(shù)進(jìn)行巡回檢測；檢測結(jié)果與設(shè)定值進(jìn)行比較，再按個被控參數(shù)進(jìn)行巡回檢

23、測；檢測結(jié)果與設(shè)定值進(jìn)行比較，再按PID規(guī)律或直接數(shù)字控制方法進(jìn)行控制運(yùn)算；然后輸出到執(zhí)行機(jī)構(gòu)，規(guī)律或直接數(shù)字控制方法進(jìn)行控制運(yùn)算；然后輸出到執(zhí)行機(jī)構(gòu)，使被控參數(shù)穩(wěn)定在給定值上。使被控參數(shù)穩(wěn)定在給定值上。 其工作原理如右圖所示。其工作原理如右圖所示。 DDC控制的特點(diǎn)控制的特點(diǎn)： 可一機(jī)多控，經(jīng)濟(jì)、可靠?？梢粰C(jī)多控，經(jīng)濟(jì)、可靠。 因?yàn)橛?jì)算機(jī)計(jì)算能力強(qiáng)，因?yàn)橛?jì)算機(jī)計(jì)算能力強(qiáng)， 可實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜控制，如串級、可實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜控制，如串級、 前饋、大滯后控制等。因此，前饋、大滯后控制等。因此， DDC系統(tǒng)得到了廣泛的應(yīng)用。系統(tǒng)得到了廣泛的應(yīng)用。 計(jì)算機(jī)參與閉環(huán)控制。計(jì)算機(jī)參與閉環(huán)控制。1.3 計(jì)算機(jī)控制

24、系統(tǒng)分類（計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)分類（4）1.3.3 監(jiān)督計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)（監(jiān)督計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)（SCC） 監(jiān)督計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)監(jiān)督計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng) (Supervisory Computer Control System) 簡稱為簡稱為SCC。 1、監(jiān)督計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)、監(jiān)督計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)SCC 在在SCC系統(tǒng)，由計(jì)算機(jī)按照描述生產(chǎn)過程的數(shù)學(xué)系統(tǒng)，由計(jì)算機(jī)按照描述生產(chǎn)過程的數(shù)學(xué)模型，計(jì)算出最佳給定值送給模型，計(jì)算出最佳給定值送給DDC計(jì)算機(jī)，最后由計(jì)算機(jī)，最后由DDC計(jì)算機(jī)控制生產(chǎn)過程，從而使生產(chǎn)過程處于最優(yōu)計(jì)算機(jī)控制生產(chǎn)過程，從而使生產(chǎn)過程處于最優(yōu)工作狀況。工作狀況。 2、SCC系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)與問題系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)與

25、問題 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：不僅可以進(jìn)行給定值控制，同時(shí)還可進(jìn)行不僅可以進(jìn)行給定值控制，同時(shí)還可進(jìn)行順序控制、最優(yōu)控制以及自適應(yīng)控制等。是操作指導(dǎo)順序控制、最優(yōu)控制以及自適應(yīng)控制等。是操作指導(dǎo)系統(tǒng)和系統(tǒng)和DDC系統(tǒng)的綜合與發(fā)展。系統(tǒng)的綜合與發(fā)展。 問題：問題：由于生產(chǎn)過程的復(fù)雜性，使其數(shù)學(xué)模型的由于生產(chǎn)過程的復(fù)雜性，使其數(shù)學(xué)模型的建立比較困難，因此該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)比較困難。建立比較困難，因此該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)比較困難。 1.3 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)分類（計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)分類（5） 3、SCC系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) SCC+模擬調(diào)節(jié)器（已很少使用）模擬調(diào)節(jié)器（已很少使用） SCC+DDC控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)1.3 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)分類

26、（計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)分類（6）1.3.4 分布式控制系統(tǒng)（分布式控制系統(tǒng)（DCS） 分布式控制系統(tǒng)（分布式控制系統(tǒng)（Distributed Control System）也稱集散控制系統(tǒng)也稱集散控制系統(tǒng)。 1、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 1.3 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)分類（計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)分類（7）由三級組成：由三級組成： 底層的分散過程控制級底層的分散過程控制級 (DDC)； 中間層的監(jiān)督控制級中間層的監(jiān)督控制級 (SCC)； 上層的生產(chǎn)管理級上層的生產(chǎn)管理級(MIC)。是計(jì)算機(jī)技術(shù)、信號處理技術(shù)、測控技術(shù)、是計(jì)算機(jī)技術(shù)、信號處理技術(shù)、測控技術(shù)、通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等有機(jī)結(jié)合的產(chǎn)物。通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等有機(jī)結(jié)合的產(chǎn)物。1.3

27、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)分類（計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)分類（8） 2、各級功能、各級功能 分散過程控制級分散過程控制級：用于直接控制生產(chǎn)過程。：用于直接控制生產(chǎn)過程。它由若干工作站組成，各工作站分別完成對某它由若干工作站組成，各工作站分別完成對某一被控量的數(shù)據(jù)采集或閉環(huán)控制等。分散過程一被控量的數(shù)據(jù)采集或閉環(huán)控制等。分散過程控制級收集的數(shù)據(jù)可供監(jiān)控級調(diào)用，各工作站控制級收集的數(shù)據(jù)可供監(jiān)控級調(diào)用，各工作站接收監(jiān)控級發(fā)送來的信息，并依此而工作。接收監(jiān)控級發(fā)送來的信息，并依此而工作。 監(jiān)督控制級監(jiān)督控制級：任務(wù)是對生產(chǎn)過程進(jìn)行監(jiān)視：任務(wù)是對生產(chǎn)過程進(jìn)行監(jiān)視與操作。監(jiān)控級根據(jù)生產(chǎn)管理級的技術(shù)要求，與操作。監(jiān)控級根據(jù)生產(chǎn)管

28、理級的技術(shù)要求，確定分散過程控制級的最優(yōu)給定值。監(jiān)控級能確定分散過程控制級的最優(yōu)給定值。監(jiān)控級能全面地反映各工作站的情況，并給生產(chǎn)管理級全面地反映各工作站的情況，并給生產(chǎn)管理級提供充分的信息。提供充分的信息。 1.3 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)分類（計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)分類（9） 生產(chǎn)管理級生產(chǎn)管理級，是整個系統(tǒng)的中樞，根據(jù)監(jiān)控級，是整個系統(tǒng)的中樞，根據(jù)監(jiān)控級提供的信息及生產(chǎn)任務(wù)要求，編制出全面反映提供的信息及生產(chǎn)任務(wù)要求，編制出全面反映整個系統(tǒng)工作情況的報(bào)表、制定最優(yōu)控制策略整個系統(tǒng)工作情況的報(bào)表、制定最優(yōu)控制策略,并對下一級下達(dá)命令等。并對下一級下達(dá)命令等。 特點(diǎn)：特點(diǎn)：利用計(jì)算機(jī)技術(shù)對生產(chǎn)過程進(jìn)行利用計(jì)算

29、機(jī)技術(shù)對生產(chǎn)過程進(jìn)行集中監(jiān)集中監(jiān)視、操作、管理和分散控制視、操作、管理和分散控制的一種控制技術(shù)。的一種控制技術(shù)。1.3 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)分類（計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)分類（10）1.3 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)分類（計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)分類（11）*1.3.5 物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)（物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)（ITS） ITS是是 Internet of Things System的縮寫。的縮寫。 1、物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)、物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)ITS的概念的概念 該系統(tǒng)是通過射頻自動識別（該系統(tǒng)是通過射頻自動識別（RFID）、）、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)（紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)（GPS）、激光）、激光 掃描器、環(huán)境傳感器、圖像感知器等信息設(shè)掃描器、環(huán)境傳感器、圖像

30、感知器等信息設(shè)備，按約定的協(xié)議，把相應(yīng)的物品與互聯(lián)網(wǎng)備，按約定的協(xié)議，把相應(yīng)的物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，進(jìn)行信息的交換和通訊，以實(shí)現(xiàn)連接起來，進(jìn)行信息的交換和通訊，以實(shí)現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。種網(wǎng)絡(luò)。 2、物聯(lián)網(wǎng)的原理框圖、物聯(lián)網(wǎng)的原理框圖 1.3 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)分類（計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)分類（12）物聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)=互聯(lián)網(wǎng)互聯(lián)網(wǎng)+傳感器。傳感器。而傳感器與微型計(jì)算機(jī)的接口正是微型計(jì)算機(jī)而傳感器與微型計(jì)算機(jī)的接口正是微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)所研究的范疇?？刂萍夹g(shù)所研究的范疇。1.3 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)分類（計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)分類（13）3、物聯(lián)網(wǎng)的結(jié)構(gòu)圖、物聯(lián)

31、網(wǎng)的結(jié)構(gòu)圖 1.3 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)分類（計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)分類（14）4、物聯(lián)網(wǎng)終端、物聯(lián)網(wǎng)終端 物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)是如何把物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)是如何把“物物”與互聯(lián)與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合起來，這就需要一種所謂的網(wǎng)結(jié)合起來，這就需要一種所謂的“物聯(lián)網(wǎng)終物聯(lián)網(wǎng)終端端”。 物聯(lián)網(wǎng)終端主要由物聯(lián)網(wǎng)終端主要由外圍接口模塊外圍接口模塊、核心核心處理模塊處理模塊、網(wǎng)絡(luò)通信模塊網(wǎng)絡(luò)通信模塊及及電源管理模塊電源管理模塊等等組成。組成。 通過外圍接口模塊與傳感設(shè)備連接，如通過外圍接口模塊與傳感設(shè)備連接，如RFID讀卡器，紅外感應(yīng)器，環(huán)境傳感器等，讀卡器，紅外感應(yīng)器，環(huán)境傳感器等，將這些傳感設(shè)備的數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取并通過核心將這些傳感設(shè)備

32、的數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取并通過核心處理模塊處理后，按照網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，通過網(wǎng)絡(luò)處理模塊處理后，按照網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，通過網(wǎng)絡(luò)通信模塊，如：通信模塊，如：GPRS模塊、以太網(wǎng)接口、模塊、以太網(wǎng)接口、WIFI 等方式發(fā)送到以太網(wǎng)的指定中心處理等方式發(fā)送到以太網(wǎng)的指定中心處理平臺。平臺。1.3 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)分類（計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)分類（15）1.3 微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)分類（微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)分類（16）1.3.6 現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（FCS） 現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)FCS (Fieldbus Control System) 是分布式控制系統(tǒng)是分布式控制系統(tǒng) (DCS) 更新?lián)Q代產(chǎn)品。更新?lián)Q代產(chǎn)品。

33、1、結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)是一種利用現(xiàn)場總線是一種利用現(xiàn)場總線實(shí)現(xiàn)各智能現(xiàn)場設(shè)備實(shí)現(xiàn)各智能現(xiàn)場設(shè)備間、各現(xiàn)場設(shè)備和控間、各現(xiàn)場設(shè)備和控制裝置間互聯(lián)，形成制裝置間互聯(lián)，形成一個數(shù)字式、雙向傳一個數(shù)字式、雙向傳輸、多分支結(jié)構(gòu)和多輸、多分支結(jié)構(gòu)和多點(diǎn)通信的通信網(wǎng)絡(luò)。點(diǎn)通信的通信網(wǎng)絡(luò)。 1.4 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展概況及趨勢（計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展概況及趨勢（1）1.4.1 常用的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)主機(jī)常用的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)主機(jī) 已有各種微型計(jì)算機(jī)在工業(yè)控制生產(chǎn)中得到應(yīng)用。已有各種微型計(jì)算機(jī)在工業(yè)控制生產(chǎn)中得到應(yīng)用。 一、單片微型計(jì)算機(jī)一、單片微型計(jì)算機(jī)(Single Chip Microcomputer) 特點(diǎn)：用于自

34、行開發(fā)控制系統(tǒng)，方便、靈活、特點(diǎn)：用于自行開發(fā)控制系統(tǒng)，方便、靈活、 成本低，可用匯編語言、也可用高級語言編程。成本低，可用匯編語言、也可用高級語言編程。 與微型計(jì)算機(jī)相比，其特點(diǎn)：與微型計(jì)算機(jī)相比，其特點(diǎn)： 1、集成度高、功能強(qiáng)、集成度高、功能強(qiáng) 在一個芯片上，集成有計(jì)算機(jī)的在一個芯片上，集成有計(jì)算機(jī)的5部分功能。部分功能。 2、結(jié)構(gòu)合理、結(jié)構(gòu)合理 哈佛哈佛 (Harvard) 結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)，即數(shù)據(jù)存儲器與程序存儲器即數(shù)據(jù)存儲器與程序存儲器 相互獨(dú)立。相互獨(dú)立。 容量大容量大 (16位地址線時(shí)，有位地址線時(shí)，有64K的程序存儲器和的程序存儲器和64K的數(shù)據(jù)存儲器的數(shù)據(jù)存儲器)； 速度快速度快。

35、 3、抗干擾能力強(qiáng)、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、可靠性高1.4 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展概況及趨勢（計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展概況及趨勢（2） 4、指令豐富、指令豐富 有數(shù)據(jù)傳送、算術(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算、控制轉(zhuǎn)移、位指令等。有數(shù)據(jù)傳送、算術(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算、控制轉(zhuǎn)移、位指令等。1.4 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展概況及趨勢（計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展概況及趨勢（3） 二、可編程邏輯控制器（二、可編程邏輯控制器（PLC） 可編程邏輯控制器（可編程邏輯控制器（Programmable Logical Controller）簡稱為簡稱為PLC。是計(jì)算機(jī)技術(shù)與繼電邏輯控制概念相結(jié)合的產(chǎn)物，是計(jì)算機(jī)技術(shù)與繼電邏輯控制概念相結(jié)合的產(chǎn)物，在

36、工廠自動化中有廣泛應(yīng)用。在工廠自動化中有廣泛應(yīng)用。其低端為常規(guī)繼電邏輯控制的替其低端為常規(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(jì)算機(jī)。它主要由代裝置，而高端為一種高性能的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)。它主要由CPU、存儲器、輸入組件、輸出組件、電源及編程器等組成。、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。外觀如圖所示。 1、PLC的功能的功能 條件控制、定時(shí)控制、計(jì)數(shù)控制、順序控制、條件控制、定時(shí)控制、計(jì)數(shù)控制、順序控制、A/D及及D/A轉(zhuǎn)換、轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)處理、通信與連網(wǎng)等。數(shù)據(jù)處理、通信與連網(wǎng)等。 2、PLC的特點(diǎn)的特點(diǎn) 可靠性高、編程容易、組合靈活、輸入可靠性高、編程

37、容易、組合靈活、輸入/輸出功能模塊齊全、輸出功能模塊齊全、安裝方便、運(yùn)行速度快等。安裝方便、運(yùn)行速度快等。 3、PLC的分類的分類 低檔類低檔類：以開關(guān)量為主，內(nèi)部有：以開關(guān)量為主，內(nèi)部有200多個繼電器、定時(shí)器多個繼電器、定時(shí)器/計(jì)計(jì)數(shù)器等資源。數(shù)器等資源。 中檔類中檔類：繼電器數(shù)目更多（達(dá)：繼電器數(shù)目更多（達(dá)512）、增加有模擬量接口，軟）、增加有模擬量接口，軟件上增加有件上增加有PID運(yùn)算、數(shù)學(xué)運(yùn)算、數(shù)制轉(zhuǎn)換等。運(yùn)算、數(shù)學(xué)運(yùn)算、數(shù)制轉(zhuǎn)換等。 高檔類高檔類：控制點(diǎn)數(shù)達(dá)：控制點(diǎn)數(shù)達(dá)1000以上，具有計(jì)算、控制和調(diào)節(jié)功能，以上，具有計(jì)算、控制和調(diào)節(jié)功能，具有通信和連網(wǎng)能力，顯示器用具有通信和連

38、網(wǎng)能力，顯示器用CRT，接近工業(yè)，接近工業(yè)PC功能。功能。1.4 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展概況及趨勢（計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展概況及趨勢（4）1.4 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展概況及趨勢（計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展概況及趨勢（5） 三、工業(yè)三、工業(yè)PC機(jī)機(jī) 是在個人是在個人PC機(jī)基礎(chǔ)上改造的。機(jī)基礎(chǔ)上改造的。使其在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及功能模塊的劃分上使其在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及功能模塊的劃分上更適合工業(yè)過程控制的需要。更適合工業(yè)過程控制的需要。 1、特點(diǎn)、特點(diǎn) 模塊化結(jié)構(gòu)、軟件資源極其豐模塊化結(jié)構(gòu)、軟件資源極其豐富、軟件開發(fā)方便等。富、軟件開發(fā)方便等。 2、工業(yè)、工業(yè)PC機(jī)與個人機(jī)與個人PC的區(qū)別的區(qū)別 1）變主板為通用的底板總線插座

39、板）變主板為通用的底板總線插座板 2）模塊化插件板，如）模塊化插件板，如CPU板、板、I/O板、存儲器板等。板、存儲器板等。 3）PC電源改為工業(yè)電源電源改為工業(yè)電源 4）密封機(jī)箱，并采用正壓送風(fēng)）密封機(jī)箱，并采用正壓送風(fēng) 5）配有工業(yè)應(yīng)用軟件）配有工業(yè)應(yīng)用軟件1.4 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展概況及趨勢（計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展概況及趨勢（6）四、現(xiàn)場可編程門陣列四、現(xiàn)場可編程門陣列 (FPGA) 是美國是美國Xilinx公司公司于于1984年首先開發(fā)的一年首先開發(fā)的一種通用型用戶可編程器件。種通用型用戶可編程器件。 FPGA由可編程邏輯單元陣列、布線資源由可編程邏輯單元陣列、布線資源和可編程的和可編

40、程的I/O單元陣列構(gòu)成，一個單元陣列構(gòu)成，一個 FPGA 包包含豐富的邏輯門、寄存器和含豐富的邏輯門、寄存器和I/O資源。資源。 一片一片F(xiàn)PGA芯片芯片就可以實(shí)現(xiàn)數(shù)百片甚至更就可以實(shí)現(xiàn)數(shù)百片甚至更多個標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字集成電路所實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)。多個標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字集成電路所實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)。 FPGA能完成任何數(shù)字器件的功能，上至能完成任何數(shù)字器件的功能，上至高性能高性能CPU，下至簡單的，下至簡單的 74 系列電路，都可系列電路，都可以用以用FPGA來實(shí)現(xiàn)。來實(shí)現(xiàn)。 FPGA的主要發(fā)展動向是：系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)入的主要發(fā)展動向是：系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)入“片上可編程系統(tǒng)片上可編程系統(tǒng) （SOPC）”。 五、微機(jī)控制系統(tǒng)的主機(jī)選用原則五、

41、微機(jī)控制系統(tǒng)的主機(jī)選用原則 對于小型控制系統(tǒng)、智能化儀器以及智能化對于小型控制系統(tǒng)、智能化儀器以及智能化接口盡量采用接口盡量采用嵌入式系統(tǒng)嵌入式系統(tǒng) (如：單片機(jī)如：單片機(jī)) 并自行設(shè)計(jì)。并自行設(shè)計(jì)。 如果是一個新產(chǎn)品或用量較大，也盡量采用如果是一個新產(chǎn)品或用量較大，也盡量采用嵌入式系統(tǒng)嵌入式系統(tǒng) (如：單片機(jī)如：單片機(jī))并自行設(shè)計(jì)。并自行設(shè)計(jì)。 對于中等規(guī)模的控制系統(tǒng)，為了加快系統(tǒng)的對于中等規(guī)模的控制系統(tǒng)，為了加快系統(tǒng)的開發(fā)速度，盡量選用開發(fā)速度，盡量選用現(xiàn)成的工業(yè)控制機(jī)現(xiàn)成的工業(yè)控制機(jī)。如。如PLC、工業(yè)工業(yè)PC機(jī)等，應(yīng)用軟件一般可自行開發(fā)。機(jī)等，應(yīng)用軟件一般可自行開發(fā)。 對于大型的工業(yè)控

42、制系統(tǒng)，最好選用對于大型的工業(yè)控制系統(tǒng)，最好選用工業(yè)工業(yè)PC機(jī)或?qū)Ｓ眉⒖刂葡到y(tǒng)機(jī)或?qū)Ｓ眉⒖刂葡到y(tǒng)，軟件可采用高級語言，軟件可采用高級語言 (如：如：C語言語言)開發(fā)，或買現(xiàn)成的組合軟件。開發(fā)，或買現(xiàn)成的組合軟件。1.4 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展概況及趨勢（計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展概況及趨勢（7）1.4 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展概況及趨勢（計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展概況及趨勢（8） 1.4.2 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展歷程計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展歷程一、一、20世紀(jì)世紀(jì)50年代初至年代初至60年代中期年代中期計(jì)算機(jī)控制開創(chuàng)與試驗(yàn)階段。計(jì)算機(jī)控制開創(chuàng)與試驗(yàn)階段。5050年代初，自動測量與數(shù)據(jù)處理；年代初，自動測量與數(shù)據(jù)

43、處理；5050年代中期至年代中期至6060年代中期，年代中期，DDCDDC產(chǎn)生與發(fā)展；產(chǎn)生與發(fā)展；二、二、60年代中期至年代中期至70年代初期年代初期以以DDCDDC為主的計(jì)算機(jī)控制進(jìn)入逐步推廣應(yīng)用階段。為主的計(jì)算機(jī)控制進(jìn)入逐步推廣應(yīng)用階段。1.4 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展概況及趨勢（計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展概況及趨勢（9）三、三、70年代中期年代中期 隨著微處理器技術(shù)的發(fā)展，促使了隨著微處理器技術(shù)的發(fā)展，促使了DCSDCS的產(chǎn)生與的產(chǎn)生與發(fā)展。發(fā)展。四、四、80年代中后期到年代中后期到90年代年代DCSDCS得到了更為廣泛的應(yīng)用，并占據(jù)了工業(yè)控制得到了更為廣泛的應(yīng)用，并占據(jù)了工業(yè)控制 領(lǐng)域的主導(dǎo)地位

44、。領(lǐng)域的主導(dǎo)地位。 五、五、20世紀(jì)世紀(jì)90年代初年代初逐漸興起的計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（逐漸興起的計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMSCIMS）技術(shù)，對現(xiàn)代制造技術(shù)產(chǎn)生了重要的影響。技術(shù)，對現(xiàn)代制造技術(shù)產(chǎn)生了重要的影響。 1.4 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展概況及趨勢計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展概況及趨勢(10)六、六、20世紀(jì)世紀(jì)90年代年代可編程邏輯控制器可編程邏輯控制器(PLC)(PLC)技術(shù)，在工業(yè)控制中技術(shù)，在工業(yè)控制中獲得了巨大的成功，并得到了飛速發(fā)展，成為獲得了巨大的成功，并得到了飛速發(fā)展，成為現(xiàn)代工業(yè)控制系統(tǒng)中的主要控制器；現(xiàn)代工業(yè)控制系統(tǒng)中的主要控制器；七、七、 20世紀(jì)世紀(jì)90年代中后期至今年代中后期至今基于網(wǎng)絡(luò)的控制系統(tǒng)基于網(wǎng)絡(luò)的控制系統(tǒng)產(chǎn)生與發(fā)展產(chǎn)生與發(fā)展 FC