机控制技术·第1章·绪论 本课程所涵盖的相关基础知识 1.计算机技术 (包括硬件、软件、网络、通讯等) 2.自动控制理论 (包括系统建模、控制理论、仿真等) 3.检测技术及仪表 4.工程技术 (包括对象背景知识、工程设计与实施等) 第一章绪论 11计算机控制系统概述 1计算机控制系统 ①计算机控制系统定义 模拟系统: 模拟控制器 被控对象 缺点:控制器硬件实现,参数不可调 计算机控制系统 利用数字控制器(手段,如微机、单片机、工控机、分布式控制器、可编程控制器)来实现生产过程 自动控制(目的)的系统称为计算机控制系统。它由工作在高散状态下的数字计算机(或专用数字控制器) 和工作在连续状态下的被控对象两大部分组成。其原理结构图如图1所示 e(kT) ( 被调参数 设定值r 计算机DA 保持器 广义对象 采样器 测量变送器 计算机系统 图1数字控制系统原理结构图 由计算机作为控制器的采样数字控制系统在数学上可以等效成一个典型采样控制系统,如图2所示 x(D)人e()xe(D xu'(1) 控制器 保持gL(2)被控 y(1) 对象 图2数 测量元件芦结构图
微机控制技术·第 1 章·绪论 1 本课程所涵盖的相关基础知识 1. 计算机技术 （包括硬件、软件、网络、通讯等） 2. 自动控制理论 （包括系统建模、控制理论、仿真等） 3. 检测技术及仪表 4. 工程技术 （包括对象背景知识、工程设计与实施等） 第一章 绪论 1.1 计算机控制系统概述 1 计算机控制系统 ○1 计算机控制系统定义 模拟系统： 被控对象 模拟控制器 缺点：控制器硬件实现，参数不可调 计算机控制系统 利用数字控制器（手段，如微机、单片机、工控机、分布式控制器、可编程控制器）来实现生产过程 自动控制（目的）的系统称为计算机控制系统。它由工作在离散状态下的数字计算机（或专用数字控制器） 和工作在连续状态下的被控对象两大部分组成。其原理结构图如图 1 所示。 图 1 数字控制系统原理结构图 由计算机作为控制器的采样数字控制系统在数学上可以等效成一个典型采样控制系统，如图 2 所示。 x(t) e(t) e (t) u (t) u(t) y(t) T T 图 2 数字控制系统等效结构图 控制器 被 控 对 象 测量元件 保持器
微机控制技术·第1章·绪论 三个主要任务(定时中断实现) 1)实时数据采集和处理 2)实时控制决策:软件算法 3)实时控制输出 2实时的含义 信号的输入、控制器的计算及控制输出等一系列工作,必须在采样周期内或某一特定的时间内完成。 3在线方式或离线方式 在线方式:满足实时要求的方式称为在线方式(现场直播)。 离线方式:无实时性要求的方式称离线方式(录像 计算机控制系统的组成 主机、外设、系统总线 生 片1山崎 丽牡部分 忆【昙茹坎竺1 计算机控制系统 操作系统 过程输入输出程序、过程控制程序 人机接口程序、打印显示程序 数字量检测 光电隔离 匚RAM 模拟量检测 匚通用外设 微机及lO 开关量检测 光电隔离 扩展 键盘输入 光电隔离 键盘 伺服控制 部分 类信号 离散 数字量:每位二进制信号表示一个控制量 开关量:每一位可以表示该控制量的状态 模拟量:连续变化的量(如温度) 5工控机的特点 1)具有可靠性和可维护性
微机控制技术·第 1 章·绪论 2 ○2 三个主要任务（定时中断实现） 1) 实时数据采集和处理 2) 实时控制决策：软件算法 3) 实时控制输出 2 实时的含义 信号的输入、控制器的计算及控制输出等一系列工作，必须在采样周期内或某一特定的时间内完成。 3 在线方式或离线方式 在线方式：满足实时要求的方式称为在线方式（现场直播）。 离线方式：无实时性要求的方式称离线方式（录像）。 4 计算机控制系统的组成 微机及IO 扩展 光电隔离 A/D 光电隔离 键盘 ROM RAM 通用外设 显示器 光电隔离 D/A 数字量检测 模拟量检测 开关量检测 键盘输入 开关量控制 伺服控制 输入部分 基本部分 输出部分 三类信号 离散 数字量：每位二进制信号表示一个控制量 开关量：每一位可以表示该控制量的状态 连续 模拟量：连续变化的量（如温度） 5 工控机的特点 1) 具有可靠性和可维护性 软件部分 计算机控制系统 硬件部分 控制计算机 主机、外设、系统总线 生产过程输入输出通道 人—机联系设备、通信设备 现场仪表（测量传感器、执行机构等） 操作系统 汇编或高级语言、过程控制语言 通信网络软件、诊断程序等 系统软件 应用软件 过程输入/输出程序、过程控制程序 人机接口程序、打印显示程序 各种公共子程序 历史数据库、实时数据库
微机控制技术·第1章·绪论 a)可靠性:平均无故障时间 b)可维护性:系统一旦出现故障后能在短时间内迅速修复完毕,恢复正常 2)环境的适应性强 3)控制的实时性 4)较完善的接口 5)配备合理的软件 1.2计算机控制系统的分类及典型系统简介 计算机控制系统的分类 称定义图优点缺点 操作指导系从客观来看是由人构成的P「具有一定智|速度慢 闭环控制系统,实际 3能 上此系统为一开环系统。计 算机只是构成了一个数据 采集分析系统 DCC 微型机通过模拟或数字量|P5|与模拟控制 通道,对一个或多个被控量1-4控制器相 进行检测,采集来的信号进 比,控制器 行处理后,按设计好的控制 设计灵活 规律进行控制量计算。主要 特点:计算机直接参与闭环 Scc Scc根据现场检测的实际数据, 功能强大 监督+模由计算机按照描述生产过1 系统拟程的数学模型(设定值不是 SCC恒定值,计算出设定值,控 +|制生产过程,从而使生产过 DCC程处于最优工作状况的控 制系统。 分级计算机1)装置控制级(DDC级) 减少传输误 控制系统(集2)车间监督级(SCC级)1-6差,简化系 3)工厂集中控制级(MS) 统构成,节 4)企业管理级(MIS) 省工程投 资,增加系 统可靠性 、典型的计算机控制系统 123计算机控制系统的发展趋势 集散系统(DCS) 以微型计算机为核心,把微型机、工业控制计算机、数据通信系统、显示操作装置、输λ(输出通道、模 拟仪表等有机地结合起来,采用组合组装式结构组成系统,为实现工程大系统的综合自动化创造了条件。 、计算机集成制造系统(CMS) CIMS在自动化技术、信息技术及制造技术的基础上,通过计算机及其软件,将其制造工厂全部生产活动 有关的各种分散的自动化系统有机的集成起来。它包含了一个制造工厂的设计、制造及经营管理三方面功
微机控制技术·第 1 章·绪论 3 a) 可靠性：平均无故障时间 b) 可维护性：系统一旦出现故障后能在短时间内迅速修复完毕，恢复正常。 2) 环境的适应性强 3) 控制的实时性 4) 较完善的接口 5) 配备合理的软件 1.2 计算机控制系统的分类及典型系统简介 一、计算机控制系统的分类 名称 定义 图 优点 缺点 操 作 指 导 系 统 从客观来看是由人构成的 闭环控制系统，实际 上此系统为一开环系统。计 算机只是构成了一个数据 采集分析系统。 P5 1-3 具有一定智 能 速度慢 DCC 微型机通过模拟或数字量 通道，对一个或多个被控量 进行检测，采集来的信号进 行处理后，按设计好的控制 规律进行控制量计算。主要 特点：计算机直接参与闭环 控制 P5 1-4 与模拟控制 控制器相 比，控制器 设计灵活 SCC 监 督 系统 SCC ＋模 拟 根据现场检测的实际数据， 由计算机按照描述生产过 程的数学模型(设定值不是 恒定值)，计算出设定值，控 制生产过程，从而使生产过 程处于最优工作状况的控 制系统。 P5 1-5 功能强大 SCC ＋ DCC 分 级 计 算 机 控制系统（集 散） 1) 装置控制级（DDC 级） 2) 车间监督级（SCC 级） 3) 工厂集中控制级（MIS） 4) 企业管理级（MIS） P5 1-6 减少传输误 差，简化系 统构成，节 省工程投 资，增加系 统可靠性。 二、典型的计算机控制系统 1.23 计算机控制系统的发展趋势 一、集散系统（DCS） 以微型计算机为核心，把微型机、工业控制计算机、数据通信系统、显示操作装置、输入 /输出通道、模 拟仪表等有机地结合起来，采用组合组装式结构组成系统，为实现工程大系统的综合自动化创造了条件。 二、计算机集成制造系统（CMIS） CIMS 在自动化技术、信息技术及制造技术的基础上，通过计算机及其软件，将其制造工厂全部生产活动 有关的各种分散的自动化系统有机的集成起来。它包含了一个制造工厂的设计、制造及经营管理三方面功 能
微机控制技术·第1章·绪论 对于钢铁企业来说,从企业高层领导的宏观决策到岗位工人的具体操作,其基本组织方式可分为五级,即 决策级、管理级、车间调度级、过程控制级和设备控制级。钢铁生产制造企业信息化的基础和主要内容必 须与企业核心业务组织方式紧密联系在一起
微机控制技术·第 1 章·绪论 4 对于钢铁企业来说，从企业高层领导的宏观决策到岗位工人的具体操作，其基本组织方式可分为五级，即 决策级、管理级、车间调度级、过程控制级和设备控制级。钢铁生产制造企业信息化的基础和主要内容必 须与企业核心业务组织方式紧密联系在一起