計(jì)算機(jī)控制技術(shù)第1章 緒論課件

計(jì)算機(jī)控制技術(shù)

教材：《計(jì)算機(jī)控制技術(shù)》

主編：廖道爭(zhēng)，施保華

機(jī)械工業(yè)出版社12第1章緒論

1.1計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的基本概念

1.2計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的組成1.3計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的分類1.4計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展控制系統(tǒng)由調(diào)節(jié)器和被控對(duì)象兩大部分組成。圖1-1給出了按偏差進(jìn)行控制的閉環(huán)控制系統(tǒng)框圖。圖1-1閉環(huán)控制系統(tǒng)框圖1.1計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的基本概念3

如果把圖1-1中的控制器用計(jì)算機(jī)來代替，就可以構(gòu)成計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，其基本框圖如圖1-2所示。在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，只要運(yùn)用各種指令，就可以編出符合某種控制規(guī)律的程序。微處理器執(zhí)行這些程序，就能實(shí)現(xiàn)對(duì)被控對(duì)象的自動(dòng)控制。圖1-2計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)基本框圖4計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的控制步驟：計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)通常按照以下幾個(gè)步驟完成控制任務(wù)：(1)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集：測(cè)量元件對(duì)生產(chǎn)過程中被控參數(shù)值進(jìn)行檢測(cè)，A/D轉(zhuǎn)換器將所檢測(cè)的連續(xù)模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字量二進(jìn)制信號(hào)，輸送給計(jì)算機(jī)。(2)實(shí)時(shí)決策：計(jì)算機(jī)對(duì)所采集到的表征被控參數(shù)的狀態(tài)量進(jìn)行分析，按照內(nèi)部存儲(chǔ)的相關(guān)算法或控制規(guī)律決定下一步的控制過程，計(jì)算出控制量。(3)實(shí)時(shí)控制：計(jì)算機(jī)輸出的數(shù)字量控制信號(hào)通過D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為連續(xù)模擬信號(hào)，并傳送給執(zhí)行機(jī)構(gòu)，使之執(zhí)行相應(yīng)的操作，對(duì)被控設(shè)備加以控制，完成控制任務(wù)。5

上述過程不斷重復(fù)，使整個(gè)系統(tǒng)能夠按照一定的動(dòng)態(tài)品質(zhì)指標(biāo)工作，并且對(duì)被控參數(shù)和設(shè)備本身出現(xiàn)的異常情況進(jìn)行及時(shí)監(jiān)督，同時(shí)迅速做出處理。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的“實(shí)時(shí)性”，是指信號(hào)的輸入、計(jì)算和輸出必需在一定時(shí)間范圍內(nèi)完成的，即計(jì)算機(jī)對(duì)輸入信息以足夠快的速度進(jìn)行處理，并在一定的時(shí)間內(nèi)作出反應(yīng)并進(jìn)行控制，超出了這個(gè)時(shí)間就會(huì)失去控制時(shí)機(jī)，控制也就失去了意義。

6在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，如果計(jì)算機(jī)對(duì)被控對(duì)象或被控生產(chǎn)過程，能夠直接進(jìn)行控制，不需要人工干預(yù)，這種方式叫做“聯(lián)機(jī)”方式或“在線”方式。如果計(jì)算機(jī)不直接參與控制被控對(duì)象或受控生產(chǎn)過程，只完成被控對(duì)象或被控過程的狀態(tài)檢測(cè)及檢測(cè)數(shù)據(jù)的處理，制定出控制方案和輸出控制指示,然后操作人員參考控制指示，人工手動(dòng)操作使控制部件對(duì)被控對(duì)象或受控過程進(jìn)行控制，這種控制形式稱為計(jì)算機(jī)“離線”控制。71.2.1計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)硬件組成微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的硬件一般是由微型計(jì)算機(jī)、外部設(shè)備、輸入輸出通道和操作臺(tái)等組成，如圖1-3所示。1.2計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的組成8圖1-3微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)原理圖9硬件組成：（1）主機(jī)（2）輸入輸出通道計(jì)算機(jī)與生產(chǎn)過程之間的信息傳遞是通過輸入輸出通道進(jìn)行的，它在兩者之間起到紐帶和橋梁作用。

（3）外部設(shè)備：（輸入、輸出設(shè)備，打印設(shè)備）

10硬件組成：（4）檢測(cè)與執(zhí)行機(jī)構(gòu)①測(cè)量變送單元在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，往往需要對(duì)溫度、濕度、壓力、流量與物位等參量進(jìn)行檢測(cè)和控制，使之處于最佳工作狀態(tài)。因此必須掌握描述它們特性的各種參數(shù)，需要測(cè)量這些參數(shù)的值。為了收集和測(cè)量各種參數(shù)，需要根據(jù)不同的控制任務(wù)采用各種檢測(cè)元件及變送器，其功能是將被檢測(cè)參數(shù)的非電量轉(zhuǎn)換成電量。例如，熱電偶可以把溫度轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，壓力傳感器可以把壓力轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，再通過A/D轉(zhuǎn)換器送入計(jì)算機(jī)。11②執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行機(jī)構(gòu)是計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的重要部件，其功能是根據(jù)計(jì)算機(jī)輸出的控制信號(hào)，直接控制能量或物料等被測(cè)介質(zhì)的輸送量。例如，在溫度控制系統(tǒng)中，計(jì)算機(jī)根據(jù)溫度誤差調(diào)用控制算法計(jì)算出相應(yīng)的控制量，輸出給執(zhí)行機(jī)構(gòu)(調(diào)節(jié)閥)來控制進(jìn)入加熱爐的煤氣(或油)量以實(shí)現(xiàn)預(yù)期的溫度值。常用的執(zhí)行機(jī)構(gòu)有電動(dòng)、液動(dòng)和氣動(dòng)等控制形式，也有的采用馬達(dá)、步進(jìn)電機(jī)及等進(jìn)行控制。常用執(zhí)行器的特點(diǎn)電動(dòng)執(zhí)行器氣動(dòng)執(zhí)行器液壓執(zhí)行器構(gòu)造復(fù)雜簡(jiǎn)單簡(jiǎn)單體積小中大配管配線簡(jiǎn)單較復(fù)雜復(fù)雜推力小中大動(dòng)作滯后小大小維護(hù)檢修復(fù)雜簡(jiǎn)單簡(jiǎn)單使用場(chǎng)所隔燭型適用于防火防爆適用防火防爆要注意火花價(jià)格高低高頻率響應(yīng)寬窄窄溫度影響較大較小較大1.2.2計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的軟件組成計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的硬件是完成控制任務(wù)的設(shè)備基礎(chǔ)，而軟件關(guān)系到控制系統(tǒng)運(yùn)行和控制效果的好壞以及硬件功能的發(fā)揮。整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的動(dòng)作，都是在軟件的指揮下協(xié)調(diào)進(jìn)行的。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的軟件通常由系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件組成。1.2.3計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)

1.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)計(jì)算機(jī)能夠處理的是數(shù)字信號(hào)。然而多數(shù)系統(tǒng)的被控對(duì)象及執(zhí)行部件、測(cè)量部件是連續(xù)模擬式的，因此，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)通常是模擬與數(shù)字部件的混合系統(tǒng)。在信號(hào)形式上，計(jì)算機(jī)是數(shù)字設(shè)備，只能接收和輸出數(shù)字信號(hào)。而被控對(duì)象(或生產(chǎn)過程)通常是模擬系統(tǒng)，被控參數(shù)(如溫度、壓力、流量、料位和成分等)通過傳感器或變送器輸出后是模擬信號(hào)，因此兩者間必須有信號(hào)轉(zhuǎn)換設(shè)備（AD、DA）。1.2.3計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)

2.信號(hào)形式上的特點(diǎn)連續(xù)控制系統(tǒng)中各點(diǎn)信號(hào)均為連續(xù)模擬信號(hào)。而計(jì)算機(jī)是數(shù)字設(shè)備，只能接收和輸出數(shù)字信號(hào)。被控對(duì)象(或生產(chǎn)過程)通常是模擬系統(tǒng)，其參數(shù)信號(hào)(如溫度、壓力、流量、料位和成分等)是模擬信號(hào)，必須按一定的采樣間隔(稱為采樣周期)進(jìn)行采樣，將其變成時(shí)間上是斷續(xù)的信號(hào)才能進(jìn)入計(jì)算機(jī)。因此，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中除有模擬信號(hào)處，還有離散信號(hào)、數(shù)字信號(hào)，是一種混合信號(hào)形式系統(tǒng)。由于系統(tǒng)信號(hào)的復(fù)雜性，也給設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)帶來一定的困難。3、系統(tǒng)工作方式上的特點(diǎn)

在連續(xù)控制系統(tǒng)中，控制器通常都是由不同的電路構(gòu)成的，并且一臺(tái)控制器僅為一個(gè)控制回路服務(wù)。在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，一臺(tái)計(jì)算機(jī)可同時(shí)控制多個(gè)被控量或被控對(duì)象，即可為多個(gè)控制回路服務(wù)。每個(gè)控制回路的控制方式由軟件設(shè)計(jì)。同一臺(tái)計(jì)算機(jī)可以采用串行或分時(shí)并行方式實(shí)現(xiàn)控制。由常規(guī)儀表組成的連續(xù)控制系統(tǒng)獲得了廣泛的應(yīng)用，并具有可靠、易維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，但隨著生產(chǎn)的發(fā)展、技術(shù)的進(jìn)步，對(duì)自動(dòng)化的要求越來越高，這種常規(guī)連續(xù)控制系統(tǒng)的應(yīng)用受到了極大的限制。例如，難于實(shí)現(xiàn)多變量復(fù)雜系統(tǒng)的控制，難于實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)控制等。由于計(jì)算機(jī)具有強(qiáng)大的計(jì)算、邏輯判斷和信息存儲(chǔ)能力，因此計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)各種先進(jìn)、復(fù)雜的控制策略，如自適應(yīng)控制、預(yù)測(cè)控制、智能控制等，從而更好地滿足日益復(fù)雜化的工業(yè)過程的控制要求。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)：(1)計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度快、精度高、具有極豐富的邏輯判斷功能和大容量的存儲(chǔ)能力，因此，能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制規(guī)律，如最優(yōu)控制、自適應(yīng)控制及自學(xué)習(xí)等，從而可達(dá)到較高的控制質(zhì)量。(2)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的性能價(jià)格比值(性價(jià)比)高。盡管一臺(tái)計(jì)算機(jī)最初投資較大，但增加一個(gè)控制回路的費(fèi)用卻很少。對(duì)于連續(xù)系統(tǒng)，模擬硬件的成本幾乎和控制規(guī)律的復(fù)雜程度、控制回路的多少成正比。(3)由于計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的控制律是由軟件程序?qū)崿F(xiàn)的，并且計(jì)算機(jī)具有強(qiáng)大的記憶和判斷能力，極易實(shí)現(xiàn)工作狀態(tài)的轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)不同的控制功能，因此，它的適應(yīng)性強(qiáng)，靈活性高。此外，計(jì)算機(jī)是一種可編程的智能元件，易于修改系統(tǒng)功能和特性，構(gòu)成了一種柔性(彈性)系統(tǒng)。(4)隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，大規(guī)模集成電路的出現(xiàn)，微處理器的體積減小、重量減輕、成本下降，這使計(jì)算機(jī)用于自動(dòng)控制的優(yōu)點(diǎn)更為突出。1.2.4計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的可靠性要求可靠性主要是系統(tǒng)的無故障運(yùn)行能力，常用的指標(biāo)是“平均無故障間隔時(shí)間”。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的可靠性包括硬件可靠性和軟件可靠性兩個(gè)方面。提高計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)硬件可靠性，要求采用可靠性高的元部件及先進(jìn)的工藝及設(shè)計(jì)，另外，采用多機(jī)并行運(yùn)行的冗余結(jié)構(gòu)也是一個(gè)重要措施。如對(duì)系統(tǒng)可靠性起關(guān)鍵作用的元件“二重化”，使得即使壞了一個(gè)元件，系統(tǒng)仍可運(yùn)行。除了硬件可靠性外，軟件可靠性也十分重要。好的軟件可以減小出錯(cuò)的可能性，保證系統(tǒng)正常運(yùn)行。因此，要求計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)軟件具有較強(qiáng)的自診斷、自檢測(cè)以及容錯(cuò)功能，即對(duì)運(yùn)算過程中偶然出現(xiàn)的數(shù)據(jù)超界、運(yùn)算溢出及未曾定義過的操作指令或其他事先不曾預(yù)料的運(yùn)算錯(cuò)誤能進(jìn)行適當(dāng)處理，改善和提高計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的實(shí)用性。1.3微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)分類1.數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)2.直接數(shù)字控制系統(tǒng)（DDC）3.計(jì)算機(jī)監(jiān)督系統(tǒng)（SCC）4.集散控制系統(tǒng)5.現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)

（1）

數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)在這種應(yīng)用方式下，計(jì)算機(jī)不直接參與控制，對(duì)生產(chǎn)過程不直接產(chǎn)生影響。圖1-4數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)主要是利用計(jì)算機(jī)對(duì)整個(gè)生產(chǎn)過程進(jìn)行集中監(jiān)視和對(duì)大量輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行集中加工和處理，從而為操作人員提供操作指導(dǎo)信息，由操作人員依據(jù)給出的建議實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)過程的控制。數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，控制靈活和安全可靠。缺點(diǎn)是要由人工進(jìn)行操作，操作速度受到了人為的限制。該系統(tǒng)常用在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與調(diào)試階段，用于進(jìn)行數(shù)據(jù)檢測(cè)、處理及試驗(yàn)新的數(shù)學(xué)模型、調(diào)試新的控制程序等。21（2）直接數(shù)字控制系統(tǒng)在直接數(shù)字控制(DirectDigitalControl，簡(jiǎn)稱DDC)系統(tǒng)中，計(jì)算機(jī)的運(yùn)算和處理結(jié)果直接作用于生產(chǎn)過程。系統(tǒng)通過檢測(cè)元件對(duì)一個(gè)或多個(gè)被控參數(shù)進(jìn)行巡回檢測(cè)，經(jīng)輸入通道送給計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)將檢測(cè)結(jié)果與設(shè)定值進(jìn)行比較，再進(jìn)行控制運(yùn)算，然后通過輸出通道控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)，使系統(tǒng)的被控參數(shù)達(dá)到預(yù)定的要求。DDC系統(tǒng)是閉環(huán)系統(tǒng)，是計(jì)算機(jī)在工業(yè)生產(chǎn)過程中最普遍的一種應(yīng)用形式，其原理框圖如圖1-5所示。圖1-5DDC控制系統(tǒng)原理圖（3）

計(jì)算機(jī)監(jiān)督控制系統(tǒng)

計(jì)算機(jī)監(jiān)督控制(SupervisoryComputerControl，簡(jiǎn)稱SCC)系統(tǒng)中，計(jì)算機(jī)根據(jù)生產(chǎn)過程的工藝信息和狀態(tài)參數(shù)，按生產(chǎn)過程的數(shù)學(xué)模型或其它方法計(jì)算出生產(chǎn)設(shè)備運(yùn)行時(shí)的最優(yōu)給定值，并將最優(yōu)給定值自動(dòng)地或人工對(duì)DDC執(zhí)行級(jí)的計(jì)算機(jī)或模擬調(diào)節(jié)儀表進(jìn)行調(diào)整或設(shè)定目標(biāo)值，由DDC或調(diào)節(jié)儀表對(duì)生產(chǎn)過程各個(gè)點(diǎn)(運(yùn)行設(shè)備)行使控制。在DDC系統(tǒng)中計(jì)算機(jī)只是代替模擬調(diào)節(jié)器進(jìn)行控制，而SCC系統(tǒng)不僅可以進(jìn)行給定值控制，還可以進(jìn)行順序控制、最優(yōu)控制以及自適應(yīng)控制等，它是數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)和DDC系統(tǒng)的綜合與發(fā)展。24計(jì)算機(jī)監(jiān)督控制系統(tǒng)框圖25SCC系統(tǒng)有兩種結(jié)構(gòu)形式，其原理框圖如圖1-6所示。SCC+模擬調(diào)節(jié)器

該形式是由計(jì)算機(jī)對(duì)各物理量進(jìn)行檢測(cè)，并按一定的數(shù)學(xué)模型對(duì)生產(chǎn)工況進(jìn)行分析、計(jì)算得出生產(chǎn)過程中各參數(shù)最優(yōu)給定值后送給模擬調(diào)節(jié)器，使工況保持在最優(yōu)狀態(tài)。當(dāng)SCC計(jì)算機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)，可由模擬調(diào)節(jié)器獨(dú)立完成操作。SCC+DDC控制

這種形式實(shí)際上是一個(gè)二級(jí)控制系統(tǒng)，SCC可采用高檔微型機(jī)，SCC計(jì)算機(jī)與DDC之間通過通信接口進(jìn)行通信。SCC計(jì)算機(jī)完成工段、車間等高一級(jí)的最優(yōu)化分析與計(jì)算，并給出最優(yōu)給定值送給DDC級(jí)進(jìn)行過程控制。當(dāng)DDC級(jí)計(jì)算機(jī)發(fā)生故障時(shí)，SCC級(jí)計(jì)算機(jī)可以完成DDC的控制功能，從而提高了系統(tǒng)可靠性。26（4）

集散控制系統(tǒng)集散控制系統(tǒng)(DCS)也叫分布式控制系統(tǒng)。DCS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1-6所示。采用分散控制、集中操作、分級(jí)管理、分而自治和綜合協(xié)調(diào)的設(shè)計(jì)原則，把系統(tǒng)從上而下分為生產(chǎn)管理級(jí)、控制管理級(jí)和自動(dòng)控制級(jí)等若干級(jí)，形成分級(jí)分布式控制。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)、通信技術(shù)和屏幕顯示技術(shù)的發(fā)展而不斷更新和提高，集散控制系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于石油、化工、電力、冶金、輕工、制藥和智能建筑等的自動(dòng)化控制。27（5）現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)(FieldbusControlSystem，F(xiàn)CS)是一種以現(xiàn)場(chǎng)總線為基礎(chǔ)的分布式網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)化系統(tǒng)，它既是現(xiàn)場(chǎng)通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，也是現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)?，F(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)不同于分布式控制系統(tǒng)的“操作站—控制站—現(xiàn)場(chǎng)儀表”的3層結(jié)構(gòu)模式，它采用“工作站—現(xiàn)場(chǎng)總線智能儀表”二層結(jié)構(gòu)，降低了系統(tǒng)總成本，提高了可靠性，國際標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一后可實(shí)現(xiàn)真正的開放式互聯(lián)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，是一種正在發(fā)展的真正的分布式控制系統(tǒng)。圖1-7給出了分布式控制系統(tǒng)和現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)對(duì)比。28圖1-7分布式控制系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)對(duì)比29

FCS的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)為全分散式，它廢棄了DCS的輸入/輸出單元和控制站，由現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備或現(xiàn)場(chǎng)儀表取而代之，即把DCS控制站的功能化整為零，分散地分配給現(xiàn)場(chǎng)儀表，從而構(gòu)成虛擬控制站，實(shí)現(xiàn)徹底的分散控制，減輕了主計(jì)算機(jī)的負(fù)擔(dān)和風(fēng)險(xiǎn)，現(xiàn)場(chǎng)單元具有更高的智能特性，因此，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，提高了可靠性。FCS的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備具有互操作性，不同廠商生產(chǎn)的設(shè)備，只要遵守的是同一協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，則可以相互操作，徹底改變傳統(tǒng)DCS控制層的封閉性和專用性，使不同廠商的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備既可互連也可互換，還可統(tǒng)一組態(tài)，用戶可以靈活選用各種功能塊，構(gòu)成所需要的控制系統(tǒng)，進(jìn)一步提高了系統(tǒng)的可靠性。30（6）計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（ComputerIntegratedManufacturingSystem，簡(jiǎn)稱CIMS）是計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、信息技術(shù)、管理技術(shù)、系統(tǒng)工程技術(shù)等新技術(shù)發(fā)展的結(jié)果，它將企業(yè)的生產(chǎn)、經(jīng)營、管理、計(jì)劃、銷售等環(huán)節(jié)和企業(yè)人力、財(cái)力、設(shè)備等生產(chǎn)要素集成起來，進(jìn)行統(tǒng)一控制，從而求得生產(chǎn)活動(dòng)的最優(yōu)化。311.4計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展計(jì)算機(jī)控制技術(shù)是現(xiàn)代大型工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化和國防科學(xué)技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物，它緊密依賴于計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和控制技術(shù)的最新發(fā)展。1965年以前是計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的試驗(yàn)階段，這時(shí)的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)能夠完成自動(dòng)檢測(cè)和數(shù)據(jù)處理，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)監(jiān)督控制和直接數(shù)字控制。1965年～1969年由于小型計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)，使可靠性不斷提高，成本不斷地下降，計(jì)算機(jī)在生產(chǎn)過程的應(yīng)用得到迅速地發(fā)展，但這個(gè)階段仍然主要是集中型的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。1975年，世界上幾個(gè)主要的計(jì)算機(jī)和儀表制造廠家已開始生產(chǎn)出集散控制系統(tǒng)（DCS），如美國Honeywell公司的TDC-2000，F(xiàn)oxboro公司的SPECTRUM，橫河公司的CENTUM，Taylor公司的MOD3等。20世紀(jì)90年代以來，隨著微處理器技術(shù)和其他高新技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)開始向網(wǎng)絡(luò)化、智能化方向發(fā)展。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的性能價(jià)格比的不斷提高更加速了計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的普及和應(yīng)用。321.4.2計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)（1）以工業(yè)PC為基礎(chǔ)的低成本工業(yè)控制自動(dòng)化將成為主流工業(yè)控制自動(dòng)化主要包含三個(gè)層次，從下往上依次是基礎(chǔ)自動(dòng)化、過程自動(dòng)化和管理自動(dòng)化，其核心是基礎(chǔ)自動(dòng)化和過程自動(dòng)化。傳統(tǒng)的自動(dòng)化系統(tǒng)，基礎(chǔ)自動(dòng)化部分基本被PLC和DCS所壟斷，過程自動(dòng)化和管理自動(dòng)化部分主要是由小型機(jī)組成。20世紀(jì)90年代以來，由于PC-based的工業(yè)計(jì)算機(jī)（工業(yè)PC）的發(fā)展，以工業(yè)PC、I/O裝置、監(jiān)控裝置、控制網(wǎng)絡(luò)組成的PC-based的自動(dòng)化系統(tǒng)得到了迅速普及，成為實(shí)現(xiàn)低成本工業(yè)自動(dòng)化的重要途徑。（2）PLC在向微型化、網(wǎng)絡(luò)化、PC化和開放性方向發(fā)展長(zhǎng)期以來，PLC處于工業(yè)控制自動(dòng)化領(lǐng)域的主戰(zhàn)場(chǎng)，為各種各樣的自動(dòng)化控制設(shè)備提供非?？煽康目刂品桨浮Ｍ瑫r(shí)，PLC也承受著來自其它技術(shù)產(chǎn)品的沖擊，尤其是工業(yè)PC所帶來的沖擊。微型化、網(wǎng)絡(luò)化、PC化和開放性是PLC未來發(fā)展的主要方向。隨著PLC控制組態(tài)軟件的進(jìn)一步完善和發(fā)展，安裝有軟PLC組態(tài)軟件和PC-based控制的市場(chǎng)份額將逐步得到增長(zhǎng)。33（3）面向測(cè)控管一體化設(shè)計(jì)的DCS系統(tǒng)小型化、多樣化、PC化和開放性是未來DCS發(fā)展的重要方向。PC-based控制將更加廣泛地應(yīng)用于中小規(guī)模的過程控制，小型DCS系統(tǒng)將具有更大的應(yīng)用市場(chǎng)。開放性的DCS系統(tǒng)同時(shí)向上和向下雙向延伸，使來自生產(chǎn)過程的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)在整個(gè)企業(yè)內(nèi)部自由流動(dòng)，實(shí)現(xiàn)信息技術(shù)與控制技術(shù)的無縫連接，向