计算机技术知识课件

第一章计算机控制系统概述1.1计算机控制系统的组成1.2计算机控制系统的分类1.3计算机控制系统的控制核心1.4计算机控制系统的发展概况及趋势1.1计算机控制系统的组成1.1.1控制系统概念闭环控制系统框图有哪些重要的概念?反馈传递函数系统响应拉氏变化动态性能稳定性1.1计算机控制系统的组成闭环控制系统框图计算机控制系统：计算机控制系统框图1.1计算机控制系统的组成1.1.2计算机控制系统的硬件组成通用外部设备人机联系设备接口电路过程通道信息变换和传递的作用主机硬件仅为计算机控制系统的躯体，必须有软件软件是指完成各种功能的计算机程序的总和，它是计算机控制系统的神经中枢，整个系统的动作都是在软件程序指挥下协调工作的。软件通常分为系统软件和应用软件两大类；1.1计算机控制系统的组成1.1.2计算机控制系统的软件厂家提供，用以管理计算机本身的程序。由用户根据控制系统的需要设计汇编软件、C语言、组态软件1.2.1操作指导控制系统(OGC)1.2.2直接数字控制系统（DDC）1.2.3监督计算机控制系统（SCC）1.2.4集散控制系统（DCS）1.2.5现场总线控制系统（FCS）1.2.6计算机集成制造系统（CIMS）1.2计算机控制系统的分类按功能和特点分类操作指导控制系统(OperationGuideControl)

：1.2.1操作指导控制系统(OGC)1．操作过程：（1）计算机只对系统过程参数进行收集、加工处理，而后输出（显示或打印）（提供准确的参照数据）。（2）现场人员参照显示的数据，根据经验对系统进行调节2．应用场合：

尚未摸清控制规律的系统（计算机系统的初级阶段）。用来摸索新系统的数学模型和控制规律。3．特点：

简单、可靠、人工操作、慢、不能同时控制几个回路。计算机生产过程显示打印机报警操作台）ID，D/A（入输程过）OD，A/D（出输程过

直接数字控制系统（DirectDigitalControl）：是用一台计算机完成对多个被控参数的数据采集，且按一定的控制规律进行实时决策，并通过输出通道发出控制信号以实现对生产过程的闭环控制。1.2.2直接数字控制系统（DDC）1.2.3直接数字控制系统（DDC）①作法：计算机对多个参数进行巡回检测；将检测值与给定值加以比较；根据偏差，按适当的控制规律对系统进行控制。②特点：一台计算机可同时控制多回路；可靠。③控制灵活：每个参数的控制可各异；各参数在不同情况下可采用不同的控制规律或方法（串级、前馈、模糊、自适应控制等）；应用广泛。微机控制技术使检测值→给定值1.2.3计算机监督系统（SCC）作法：（1）系统中，给定值不是人为预先给定，而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。（2）送给模拟调节器或DDC

，对生产过程进行控制。特点：

更接近于生产的实际情况，增加了“冗余量”，更可靠。

1.2.4集散控制系统（DCS）

集散控制系统（DistributedControlSystem）：是以微处理器为基础，借助于计算机网络对生产过程进行集中管理和分散控制的先进计算机控制系统。又称分散控制系统。管理级操作级过程级1.2.4集散控制系统（DCS）作法：（1）过程级：直接控制生产过程。（2）操作级：用于监控过程级各站点的所有信息，实现信息的集中显示和对生产过程的集中控制操作，实现各控制回路就的组态、参数的设定和修改以及优化控制等。（3）管理级：工厂管理信息系统，向决策者提供各种信息。。特点：

功能强大、性能优越、技术成熟、软件支持广泛。

传送信号精度低、抗干扰能力差，系统复杂，维护管理麻烦1.2.7计算机集成制造系统（CIMS）CIMS递阶层次结构图计算机集成制造系统（ComputerIntegratedManufacturingSystem）是计算机技术、网络技术、自动化技术、信号处理技术、管理技术和系统工程技术等新技术发展的结果，它将企业的生产、经营、管理、计划、产品设计、加工制造、销售及服务等环节和人力、财力、设备等生产要素集成起来，进行统一控制，求得生产活动的最优化。1.3计算机控制系统的控制核心1.3.1单片机1.3.2DSP1.3.3ARM1.3.4工控机1.3.5可编程控制器1.3.1单片微型计算机（单片机）

将CPU、存储器、时钟及接口电路等主要计算机部件，集成在一块集成电路芯片上。集成度高，功能强结构合理抗干扰能力强指令丰富省电成本低速度有限1.3.3ARM（AdvancedRISCMachines）是一种微处理器。体积小、低功耗、低成本、高性能。大量使用寄存器，指令速度高。大多数数据操作都在寄存器中完成。1.3.4工控机工控机：是一种面向工业控制、采用标准总线技术和开放体系结构的计算机。（1）用通用底板总线插座代替个人计算机中的大母板；（2）将母板分为PC插件（若干），如CPU板，存储板

等；（3）把原PC电源改为工业电源；（4）采用密封机箱，内部压送风；（5）配相应的工业软件。（6）既利用了PC机丰富的资源，又在结构上实现了块化。1.3.4工控机工控机与一般PC机比较PLC的功能

(1)条件控制

(2)定时控制

(3)计数控制

(4)顺序控制

(5)模／数(A/D)、数／模(D/A)转换

(6)数据处理

(7)通讯与联网微机控制技术广泛应用在控制系统中1.3.5可编程逻辑控制器（PLC）2．PLC的特点

(1)可靠性高

(2)编程容易

(3)组合灵活

(4)输入／输出功能模块齐全

(5)安装方便

(6)运行速度快

1.3.5可编程逻辑控制器（PLC）3．PLC的分类

(1）低档PLC(2）中档PLC(3）高档PLC本章小结

本章概要介绍了：

（1）计算机控制系统的构成原理、硬件组成与软件组成;（2）计算机控制系统的分类、控制核心；（3）计算机控制系统的发展概况和趋势。思考题1．简述计算机控制系统与常规仪表控制系统的基本结构及主要异同点。2．分析说明计算机控制系统的硬件组成及其作用。3．计算机控制系统的软件由哪些部分构成？4．按控制方案来分，计算机控系统划分成那几大类？5．计算机控制系统的控制核心主要有哪些？内容要求：（1）详细