2013计算机集成控制系统概述.ppt

无论计算机运行速度多快，计算机控制都是在离散的时间点执行。计算机仅仅利用连续信号的采样值。从控制理论角度来说，计算机控制属于离散控制。 在计算机控制中，各类控制任务的实现存在执行时间。同时，计算机还需要执行其他的任务。所以计算机控制实际上是实时系统。 计算机控制系统理论分析的主要工具包括：离散时间控制系统的分析，实时系统的分析 软件组成 1 系统软件 系统软件包括实时多任务操作系统、引导程序、调度执行程序，如美国Intel公司推出的iRMX86实时多任务操作系统，美国Ready System 公司推出的嵌入式实时多任务操作系统VRTX／OS。除了实时多任务操作系统以外，也常常使用MS—DOS和Windows等系统软件。 2 支持软件 支持软件包括编程语言（汇编语言、高级语言）、编程支持软件（编译程序、编辑程序、调试程序、诊断程序）。 3 应用软件 应用软件是系统设计人员针对某个生产过程而编制的控制和管理程序。它包括过程输入程序、过程控制程序、过程输出程序、人机接口程序、打印显示程序和公共子程序等。 可编程逻辑控制器 简称可编程控制器或PLC，是计算机技术与继电逻辑控制概念相结合的产物，其低端为常规继电逻辑控制的替代装置，而高端为一种高性能的工业控制计算机。它主要由CPU、存储器、输入组件、输出组件、电源及编程器等组成。其特点： 专为工业环境下应用而设定; 采用可编程序的存储器，在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术操作的指令，并通过数字式、模拟式的输入和输出； 不仅在顺序程序控制领域中具有优势，而且在运动控制、过程控制、网络通信领域方面也毫不逊色； PLC具有系统构成灵活，扩展容易，编程简单，调试容易，抗干扰能力强； (2) 可编程调节器 又称智能调节器、数字调节器。它主要由微处理单元、过程I／O（输入/输出） 单元、面板单元、通信单元、硬手操单元和编程单元等组成。其特点： 一种仪表化了的微型控制计算机； 易操作，易编程、方便灵活； 设计时无需考虑接口、通讯的硬件设计； 软件编程上也只需使用一种面向问题的组态语言； 具有断电保护、自诊断功能、通信等功能； 可以组成多级计算机控制系统，实现各种高级控制和管理； 大型分散控制系统中最基层的控制单元； 适用于连续过程中模拟量信号的控制系统中； （3） 总线式工控机IPC 总线式工控机是基于总线技术和模块化结构的一种专用于工业控制的通用性计算机，一般称为工业控制计算机，简称为工业控制机或工控机。通常，计算机的生产厂家是按照某个总线标准，设计制造出若干符合总线标准、具有各种功能的各式模板，而控制系统的设计人员则根据不同的生产过程与技术要求，选用相应的功能模板组合成自己所需的计算机控制系统。 外壳采用全钢标准的工业加固型机架机箱，机箱密封并加正压送风散热，机箱内的原普通计算机的大主板变成通用的底板总线插座系统，将主板分解成几块PC插件，采用工业级抗干扰电源和工业级芯片，并配以相应的工业应用软件。 常用工业总线标准：ISA总线、PCI总线、STD总线、PC/104 由于开发软件丰富，在大型计算机控制系统中常采用工控机作为主计算机。 （4）嵌入式计算机控制 所谓嵌入式计算机控制，不是工作在一个自动化设备的外部，而是“嵌人”(Embeded )到设备内部，提供用户接口，管理数据输人、输出，指导设备工作的计算机。嵌入式系统是以应用为中心、以计算机技术为基础、软硬件可裁剪、适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等有严格要求的专用计算机系统。具有在恶劣的工业环境里长期可靠工作的能力。 与通用型计算机系统相比，嵌入式系统在硬件上具有体积小、重量轻、成本低、可靠性高、使用专用的嵌入式CPU等特点。在软件上具有代码体积小、效率高、要求响应速度快，能够处理异步并发事件、具有实时处理能力等特点。 随着嵌入式系统功能的日趋复杂，软件编写难度的增加以及对软件可重用性的重视，需要有一个屏蔽底层硬件的功能强大的操作系统作为支撑，所以嵌入式实时操作系统成为嵌入式系统中软件的最重要的组件。 常用的嵌入式实时操作系统有VxWorks、uC/OS-II、Linux等。 单片机是将CPU、存储器、串并行I/O口、定时/计数器、甚至A/D转换器、脉宽调制器、等功能部件全都集成在一块大规模集成电路芯片上，构成了一个完整的具有相当控制功能的微控制器。 单片机的应用软件可以采用面向机器的汇编语言，面向单片机结构的高级语言，如Keil C51等。 由于单片机具有体积小、功耗低、性能可靠、价格低廉、功能扩展容易、使用方便灵活、易于产品化等诸多优点，使它在工业控制、智能仪表、外设控制、家用电器、机器人等方面得到了极为广泛的应用。单片机有