机电一体化技术与系统资源 梁景凯 哈工大 主编 第四章.ppt

* 第四章 计算机控制技术 第一节 概 述 第二节 计算机控制系统的接口技术 第三节 工业控制计算机简介 第四节 计算机控制算法 一、计算机控制系统的组成及特点 第一节 概 述 在控制系统中根据系统中信号相对于时间的连续性，通常分为连续时间系统和离散时间系统(简称连续系统和离散系统) 。 图4-1 计算机控制系统的典型结构 1．硬件组成 计算机控制系统的硬件主要是由主机、外围设备、过程输入输出设备、人机联系设备和通信设备等组成。 2．软件组成 软件是各种程序的统称。 (1) 系统软件 二、计算机控制系统的类型 1．操作指导控制系统 2．直接数字控制系统 3．监督控制系统 所谓监督控制 就是根据原始的生产工艺信息及现场检测信息按照描述生产过程的数字模型，计算出生产过程的最优设定值。 图4-4 直接数字控制系统 (2) 应用软件 4．分布式控制系统 三、计算机控制技术的发展方向 近年来，计算机技术出现了惊人的飞跃，计算机的性能不断完善，可靠性不断提高，成本不断降低，从而推动了计算机控制系统的发展。 人机通道及接口技术一般包括：键盘接口技术、显示接口技术、打印接口技术、软磁盘接口技术等。 检测通道及接口技术一般包括：A/D转换接口技术，V/F转换接口技术等。 控制通道及接口技术一般包括： F/V转换接口技术，D/A转换接口技术，光电隔离接口技术，开关接口技术等。 系统间通道及接口技术一般包括：公用RAM区接口技术，串行口技术等。 一、并行输入/输出接口 并行接口传输的是数字量和开关量。 输入/输出 (I/O) 接口有二种寻址方式：存储器寻址方式和输入输出口寻址方式。 第二节 计算机控制系统的接口技术 接口有通用和专用之分，外部信息的不同，所采用的接口方式也不同，一般可分为如下几种： 1．无条件传送 2．查询式传送 3．中断式传送 4． 可编程并行接口芯片 (1) 内部结构 4) A组和B组控制 1) 数据总线驱动器 2) 并行I/O端口 3) 读/写控制逻辑 (2) 的工作方式 1) 方式 0——基本输入/输出方式 2) 方式 l ——选通输入/输出方式 3) 方式２——带选通双向总线I/O方式 图4—11 三种工作方式示意图 (3) 编程 的编程是通过对控制端输入控制字的方式实现的。 二、数/模 (D/A) 转换接口 D/A转换器是指将数字量转换成模拟量的电路，它由权电阻网络、参考电压、电子开关等组成。 三、模/数(A/D)转换接口 A/D转换器是将模拟电压转换成数字量的器件，它的实现方法有多种，常用的有逐次逼近法、双积分法。 (1) 结构 常用的逐次逼近法A/D器件有 、 等。 (2) 与 单片机接口 第三节 工业控制计算机简介 一、工业控制计算机系统硬件组成的一般形式 在工业环境中使用的计算机控制系统，除去被控对象、检测仪表和执行机构外，其余部分称做“工业控制计算机”，简称“工业控制机”或“工控机”。 计算机基本系统包括主机和外围设备，其中： 主机——是由中央处理器 (CPU) 和存储器组成，它是控制系统的核心。 外围设备——常用的外围设备可按功能分为输入设备、输出设备、外存储器和通信设备等等。 二、工业控制机分类 1．可编程序控制器简称PLC PIC的特点是： 1) 工作可靠； 2) 可与工业现场信号直接连接； 3) 积木式组合； 4) 编程操作容易； 5) 易于安装及维修。 2 ．单回路调节器 单回路调节器的主要特点是： 1) 实现了仪表和微机一体化； 2) 具有丰富的运算和控制功能； 3) 有专用的系统组态器； 4) 人—机接口灵活； 5) 便与级间通信； 6) 有继电保护和自诊断功能。 3．总线式工业控制机 总线式工业控制机即是依赖于某种标准总线，按工业化标准设计，包括主机在内的各种I/O接口功能模板而组成的计算机。 4．分布式计算机控制系统 分布式计算机控制系统也称为集散型计算机控制系统，简称为集散控制系统 (DCS) 。 5．单片微计算机 单片微计算机是将CPU、RAM、ROM、定时/计数、多功能I/O