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第一章 微型计算机控制系统概述 计算机的分类：巨型机、大型机、小型机 和微型机 微型机的发展： 位数：4位、8位、16位、32位、64位 CPU：8088、8086、80286—Pentium 结构：单板机、单片机、STD总线工控机、 工业PC机 嵌入式系统 微型计算机控制系统的应用 国防：卫星、火箭、导弹、反导弹导弹 工业：石油化工、汽车、数控机床、 集成制造系 统 农业：大棚的温度湿度控制、低成本自动化 医疗：各种医疗器械、生物医学工程 其他：家用电器、模拟高尔夫、模拟驾校 数字化、集成化、网络化、虚拟化是自动控制的发展方向 系统硬件由微型机与其它器件和装置适当连接而成，在软件的操作下协调运行，以执行预定的测量或控制任务，这些硬件和软件的总体就是微型计算机控制系统，也称微机测控系统。 第一章 微型计算机控制系统概述 1.1 微型计算机控制系统的组成 1.2 微型计算机控制系统分类 1.3 微型计算机控制系统的发展趋势 1.1 微型计算机控制系统的组成 典型的连续控制闭环控制系统框图（如图1-0-1） 计算机控制系统基本框图 把图1-0-1中的控制器用数字调节器来代替，就可以构成微型计算机控制系统（如图1-0-2） 微型计算机 接口电路 检测及变送 输入输出通道 外部通用设备 工业生产对象 操作台 1.1.1微型机控制系统硬件结构 （1）主机（CPU）：指挥部 (命令、数据处理、控制计算等） （2）I/O接口：主机与被控对象信息交换的通道 （3）通用外部设备：显示、打印、存储及传送数据 （4）检测元件及执行机构：过程数据采集、转换；控制各参数的流入量 （5）操作台：人机对话的纽带 作用开关、功能键、LED数码管及CRT显示、数字键 硬件是控制系统的物质基础，在软件的协调下运行，实现对生产过程或被控对象参数的检测，完成对生产过程或被控对象的控制任务。 1.1.2 微型机控制系统软件 定义：软件是指能完成各种功能的计算机程序的总和，如操作、监控、管理、计算和自诊断程序等。 分类 按使用的语言分：机器语言、汇编语言、高级语言 按功能分：系统软件、应用软件 系统软件：专门用来使用和管理计算机的程序。 各种语言的汇编、解释和编译软件，监控管理程序、操作系统、调整程序以及故障诊断程序 应用软件：面向生产过程的程序。 A/D、D/A转换、数据采样、数字滤波、键盘处理、过程控制程序（PID运算、数字控制程序）等等。 1.2 微型计算机控制系统分类 按照系统的 功能 分类： 1.2.1 操作指导控制系统 1.2.2 直接数字控制系统（DDC） 1.2.3 计算机监督系统（SCC） 1.2.4 嵌入式系统 1.2.5 现场总线控制系统(FCS) 1.2.1 操作指导控制系统 定义：计算机的输出不直接控制生产对象，只对系统过程参数进行收集、加工处理，然后输出数据；操作人员根据这些数据进行设定值的改变或必要的操作。 特点：简单、安全可靠，适用于实验、调试 缺点：人工操作、速度不能太快、不能同时操作几个回路；相当于模拟仪表控制的手动与半自动工作状态。 操作指导控制系统原理图 1.2.2 直接数字控制系统（DDC） 定义：DDC(Direct Digital Control)控制是用一台微型机对多个被测参数进行巡回检测，检测结果与设定值比较，在按照PID规律或直接数字控制运算进行控制运算，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上。 特点： ? 灵活性大、可靠性高 ? 复杂控制规律（串级控制、前馈控制、自动选择控制、大滞后控制等） ? 一台微型机可代替多个模拟调节器 DDC数字控制系统原理图 1.2.3 计算机监督系统（SCC） Supervisory Computer Control（SCC系统）定义：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者DDC计算机，最后由模拟调节器或者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。 SCC系统两种结构形式 （1）SCC+模拟调节器控制系统 （2）SCC+DDC控制系统 SCC+模拟调节器控制系统原理图 SCC+DCC控制系统原理图 计算机监督系统（SCC）的优点和不足 较DDC系统更接近生产变化的实际情况，实现最优控制 不仅可以进行给定值控制，还可进行顺序控制、最优控制以及自适应控制 当模拟器或DDC控制器发生故障时，可用SCC系统代替