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内容提要 本章介绍计算机控制系统的基本组成和分类，采用组态控制技术的计算机控制系统和一般计算机控制系统的异同以及常用组态控制产品。 0.1 计算机控制系统 计算机控制就是用计算机控制某种设备使其按照要求工作。人们熟知的机器人就是在计算机的控制下工作的，工厂自动化生产线、家用电器中也普遍使用计算机控制。利用计算机控制各种设备，是电气工程师和技术人员的一项基本工作。 计算机在实现其控制功能的时候往往还需要一些设备的配合，这些设备与计算机、被控设备一起统称为计算机控制系统。 0.1.1 人是如何对设备进行控制的？ 现在通过水罐水位控制实例说明人工控制的方法与过程。对于图0.1水罐，通常采用以下方法： 在该系统中，水位变送器不断地检测水位，并将其转换成电流信号送给电动调节器，电动调节器像人脑一样接收水位信号和水位给定信号，将两者进行比较，根据偏差计算出给水调节阀门的开度，并将开度信号以电流形式送给电动调节阀门，电动调节阀门根据电流大小改变给水阀门开度，调节给水流量，从而达到控制水位的目的。 由水位自动控制系统，我们引出了一般自动控制系统的典型组成结构，如图0.3所示。 图0.3或图0.4所示构成的自动控制系统也称为闭环控制系统。 闭环控制系统的基本工作过程是：当发生干扰时，被控参数偏离给定值，通过检测器，控制器能“感知”生产进行的情况，并根据参数实际值与设定值的偏差，按照一定的控制算法发出控制信号。通过执行器，控制器的控制信号被转换成物料量或能量的变化，抵消了干扰对被控参数造成的影响，从而使被控参数稳定在规定范围。 有时候，一个自动控制系统也可以不要检测器，这样的系统称为开环控制系统。开环控制系统的组成框图如图0.5所示。 0.1.3 计算机控制系统的组成 计算机控制系统的控制器全部采用计算机。而一般自动控制系统的控制器则形式多样，可能是由继电器、接触器构成的一个电路，可能是一块独立的仪表，也可能是某种机械装置。 计算机控制系统的组成框图如图0.7所示。与一般自动控制系统相比，还有一个主要的不同，它增加了输入接口（the Input Interface）和输出接口（the Output Interface），统称为输入输出接口或I/O接口（I/O Interface）。输入接口的主要作用是将检测环节的输入信号（通常为电信号）转换为计算机能够接收的数字信号；输出接口的主要作用是将计算机输出的数字信号转换为电信号输出给执行器。 0.2 计算机控制系统中使用的计算机 0.2.1 计算机控制系统中使用计算机的种类 经常使用的计算机主要有三种：IPC、PLC、MCU。 IPC称为工业控制计算机或工业PC机。它与普通的PC 相比，具有抗干扰性强，稳定性和可靠性好，防护性能好，运行速度快，存储容量可高可低，装备应用软件少，可组合性好等优点。 PLC是一种专门用于工业控制的计算机，在外观上和使用方法上与PC机完全不同。图0.9所示是两种PLC的外观。 MCU是微控制器，也称为单片机。它是一种可用于工业控制也可用于家用电器、办公设备、实验室测量等多领域的微型计算机芯片。图0.10所示是两种单片机芯片的外观。 0.2.2 IPC、PLC、MCU系统性能特点比较 这些通用设备包括控制器（IPC、PLC和以MCU为核心的各种控制器）、各种检测设备（传感器和变送器）、各种执行设备（电磁阀、气缸、电动机等）、各种命令输入设备（按钮、给定设备），还有各种I/O接口设备。 这些通用设备一般都做成具有标准尺寸和标准信号输出的模板或模块，它们就像积木一样，可以根据需要组合在一起。 所谓软件组态就是利用专业软件公司提供的工控软件进行系统程序设计。这些软件提供了大量工具包供设计者组合使用，因此被称为组态软件。利用组态软件工程技术人员可以方便地进行监控画面制作和程序编制。 0.4 计算机控制系统有哪些形式？ 0.4.1 数据采集系统的功能与结构 数据采集系统也称为DAS—Data Acquisition System。其结构如图0.12所示。被控对象中待检测的各种模拟量和开关量通过传感器和变送器，分别经模拟量和开关量输入接口进入计算机，计算机对各信号进行采集、处理后，送显示器、打印机、报警器等设备。 DAS系统的特点是只进行参数检测，不进行控制。I/O接口只有模拟量输入（AI—Analog Input）和开关量输入（DI—Digital Input）接口。这种系统常用于早期的计算机检测系统中，其优点是可以用一台计算机对多个参数进行巡回采集和处理，显示界面好，便于管理。 0.4.3 集散控制系统的功能与结构 集散式控制系统也称为分布式控制系统，简称DCS—Distributed Control System。 集散式控制常用于较大规模的控制系