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第2章 微机控制系统概述 本章主要介绍微机控制系统的优点、组成、分类及其发展趋势 2.1微机控制系统 一、优点 1.? 帮助操作人员选择最优工艺和最佳操作参数； 2.? 实现用传统方法难以完成的控制规律； 3.? 降低原料和能源消耗，减少成本； 4.? 提高产品的产量和质量。 ? 二、组成 由微机和其他工业生产对象两大部分组成，包括硬件和软件。 微机控制系统本身是通过各种接口和外部设备与生产过程发生关系，并对生产过程进行数据处理及控制的。 （一）硬件 硬件是由主机、接口电路及外部设备组成： 1.?主机（CPU）：通过接口可向系统的各个部分发出各种控制命令，同时对系统的各参数进行巡回检测、数据处理以及完成控制计算、报警处理、逻辑判断等； 2.?接口与输入输出通道：是主机与控对象进行信息交换的纽带； 3. 通用外部设备：是为了扩大主机功能而设置的，用来显示、打印、存储及传递数据等； 4. 检测元件及仪表.? ? 5.?操作台：是人-机对话的纽带，通过它人们可以向计算机输入程序，修改内存的数据，显示被测参数以及发出各种操作指令等： （1）作用开关：如电源开关、数据和地址选择开关以及操作方式选择开关等； （2）?功能键：目的是通过功能键向主机申请中断服务，如复位键、启动键、打印键、显示键等； * 西南科技大学网络教育 （3）LED数码管及CRT显示：显示被测参数及操作人员所感兴趣的内容，如被控系统的流程图、开关状态图、时序图、表格式显示 以及报警索引等； （4）数据键：用来送入数据或修改被控系统的参数。 （二）软件 指完成各种功能的计算机程序的总和，如操作、管理、监控和自诊断等。 软件是计算机系统的神经中枢，从功能上可分为： 1.系统软件：由微机设计者提供，专门用来使用和管理计算机本身 的程序； 2.? 应用软件：面向用户本身的程序，主要内容包括： （1）过程监测：巡回检测程序、数据处理程序、上下限检查及报警程序、操作面板服务程序、数字滤波及标度变换程序、判断程序、过程分析程序； （2）过程控制计算： 控制算法程序：PID算法、模糊控制算法、最优化控制、串级调节、比值调节、前馈调节、系统辨识及其它； 事故处理程序 信息管理程序：信息生成调度、文件管理、输出、显示、打印； （3）公共服务程序：基本运算程序、函数运算程序、数码转换程序、 格式编码程序。 3.数据库及数据库管理系统： 建立存放数据的表格和形式，查询、显示、调用和修改数据，主要用于大量的数据管理及资料检索系统。 三、分类 （一）操作指导控制系统 属开环控制型结构，微机的输出部分不直接与生产过程的各个控制环节发生联系，只是对系统过程参数进行收集，加工处理，然后输出数据，由操作人员按计算数据进行必要的操作。 微 机 A/D转换 采样器 测量元件 工 业 对 象 CRT显示 打印机 人 图2.1 操作指导控制系统原理图 优点：结构简单、控制灵活和安全。 缺点：由人工控制，速度受到限制，且不能控制多个对象。 使用场合：进行数据检测处理及试验新的数学模型和调试新的控制程序。 （二）直接数字控制系统（DDC）Direct Digtal Control 用一台微机对多个被控参数进行巡回检测，将被测结果与设定值进行比较，再按事先规定的控制规律进行控制运算，然后输出到执行机构，对生产过程进行控制，使被控参数稳定在给定值。 优点： 1.由于微机计算速度快，一台微机可代替多个模拟调节器； 2.由于计算机数据处理功能强，可实现各种复杂控制，灵活性大，可靠性高。 人工监督 设定值 测量值 A/D DDC微机 D/A 多路开关 检测元件 反多路开关 生产过程 管理命令 报告 图2.2 DDC控制系统原理图 （三）计算机监督控制系统（SCC）Supervisory Computer Control 在SCC系统中，是由计算机按照描述生产过程的数学模型，计算出最佳给定值送给模拟调节器或DDC计算机，最后由模拟调节器或DDC计算机控制生产过程，从而使生产过程处于最优工作状况。 从结构上讲，SCC系统分为两种： 1.SCC+模拟调节器系统 在此系统中，SCC监督计算机的作用是收集检测信号及接受管理命令，然后按照一定的数学模型计算后，输出给定值到模拟调节器，此给定值在模拟调节器中与检测值进行比较，其偏差值经模拟调节器计算后输出到执行机构，以达到调节生产过程的目的，这样可以根据生产情况的