计算机控制技术教学课件作者额尔和木图1.ppt

图1. 2　计算机控制系统的组成框图 返回 图1. 3　操作指导控制系统的构成 返回 图1. 4　直接数字控制系统的构成 返回 图1.5　监督控制系统示意图 返回 图1. 6 DCS结构示点 返回 图1. 7 FCS结构示点 返回 图1. 8　综合自动化系统3层结构图 返回 * 第1章 绪论 1. 1 计算机控制系统的概述 1. 2 计算机控制系统的发展趋势 返回 1. 1 计算机控制系统的概述 1. 1. 1计算机控制系统及其组成 1.计算机控制系统 1)计算机控制系统的工作原理 为了简单和形象地说明计算机控制系统的工作原理，如图1.1所示为典型的计算机控制系统原理框图。在计算机控制系统中，由于工业控制机的输入和输出是数字信号，因此需要有A/D和D/A转换器。从本质上看，计算机控制系统的工作原理可归纳为以下三个步骤: (1)实时数据采集:对来自测量变送装置的被控量的瞬时值进行检测和输入。 下一页 返回 1. 1 计算机控制系统的概述 (2)实时控制决策:对采集到的被控量进行分析和处理，并按已定的控制规律，决定将要采取的控制行为。 (3)实时控制输出:根据控制决策，适时地对执行机构发出控制信号，完成控制任务。 上述过程不断重复，使整个系统按照一定的品质指标进行工作，并对被控量和设备本身的异常现象及时做出处理。 2)在线方式和离线方式 在计算机控制系统中，生产过程和计算机直接连接，并受计算机控制的方式称为在线方式或联机方式;生产过程不和计算机相连，且不受计算机控制，而是靠人进行联系并做相应操作的方式称为离线方式或脱机方式。 上一页 下一页 返回 1. 1 计算机控制系统的概述 3)实时的含义 所谓实时，是指信号的输入、计算和输出都要在一定的时间范围内完成，亦即计算机对输入信息，以足够快的速度进行控制，超出了这个时间，就失去了控制的时机，控制也就失去了意义。实时的概念不能脱离具体过程，一个在线的系统不一定是一个实时系统，但一个实时控制系统必定是在线系统。 2.计算机控制系统的组成 计算机控制系统由计算机(工业控制机)和生产过程两大部分组成。如图1. 2所示为计算机控制系统的组成框图。 上一页 下一页 返回 1. 1 计算机控制系统的概述 1)工业控制机 工业控制机是指按生产过程控制的特点和要求而设计的计算机，它包括硬件和软件两个组成部分。 (1)硬件组成工业控制机的硬件包括主机板、内部总线和外部总线、人机接口、磁盘系统、通信接口、输入、输出通道。 ①主机板:主机板由中央处理器(CPU、内存储器(RAM, ROM)、监控定时器、电源掉电检测、保护重要数据的后备存储器、实时日历时钟等部件组成，是工业控制机的核心。在控制系统中，主机主要进行必要的数值计算、逻辑判断、数据处理等工作。 上一页 下一页 返回 1. 1 计算机控制系统的概述 ②内部总线和外部总线:内部总线是工业控制机内部各组成部分进行信息传送的公共通道，它是一组信号线的集合。常用的内部总线有IBM PC总线、ISA总线、PCI总线和STD总线。外部总线是工业控制机与其他计算机和智能设备进行信息传送的公共通道，常用外部总线有RS一232 C和USB。 ③人机接口:人机接口由操作台、标准的PC键盘、显示器和打印机组成。操作台是计算机控制系统中人机对话的联系纽带，操作台一般由 LE D显示、操作按钮/开关、状态指示灯等组成。 ④磁盘系统:磁盘系统可以用半导体虚拟磁盘，也可以配通用的软磁盘和硬磁盘。 上一页 下一页 返回 1. 1 计算机控制系统的概述 ⑤通信接口:通信接口是工业控制机和其他计算机或智能外设通信的接口，常用的有RS - 232 C和USB接口。 ⑥输入、输出通道:输入、输出通道是工业控制机和生产过程之间设置的信号传递和变换的连接通道。它包括模拟量输入通道、模拟量输出通道、数字量(或开关量)输入通道、数字量(或开关量)输出通道，它的作用有两个:其一是将生产过程的信号变换成主机能够接收和识别的代码;其二是将主机输出的控制命令和数据，经变换后作为执行机构或电气开关的控制信号。 上一页 下一页 返回 1. 1 计算机控制系统的概述 (2)软件组成计算机控制系统的硬件只能构成裸机，它只为计算机控制系统提供物质基础。裸机只是系统的躯干，既无思维又无知识和智能，因此必须为裸机提供或研制软件，才能把人的知识和思维用于对生产过程的控制。软件是计算机控制系统的程序系统，它可分为系统软件和应用软件。 ①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，还有Linux } WinCE等实时多任务操作系统。除了实时多任务操