东北大学机械工程与自动化学院先进制造与自动化技术研究所.pptVIP

第一章 绪论 1.1 计算机控制系统概述 1.1.1计算机控制系统的一般概念 计算机控制系统是在自动控制理论和计算机技术的基础上发展起来的。 自动控制系统就系统的结构而言，主要分为如下： 1.1 计算机控制系统概述 1.1 计算机控制系统概述 计算机控制系统的控制过程可以归纳为以下三个步骤： （1）数据采集：对被控量进行采样测量，形成反馈信号。 （实时采集） （2）计算控制量：根据反馈信号和给定信号，按一定的控 制规律，计算出控制量。（实时决策） （3）输出控制信号：向执行机构发出控制信号，实现控制作用。（实时控制） 1.1 计算机控制系统概述 实时性：传统的连续控制系统从控制原理角度分析，也可分为信号输入、处理与决策、控制信号输出三个步骤。由于控制器由模拟电路构成，一般不存在计算延迟与输入延迟，所有步骤均可认为是瞬时完成，并连续不断地工作，在时间上先后顺序没有明显，一般认为同时。 计算机控制系统每一个步骤都是由计算机参与完成，计算机处理总需要一定的时间，有明显先后顺序。为了达到期望的控制效果，这个延迟时间必须足够小，即要求“实时”。就是值信号输入、处理与分析和输出控制都要在一定的时间范围内完成。 1. 2 计算机控制系统的组成 1. 2 计算机控制系统的组成 计算机控制系统由计算机系统和生产过程两大部分组成。计算机系统包括硬件和软件。 硬件指计算机本身及其输入输出通道和外围设备，是计算机系统的物质基础。 软件指管理计算机的程序及系统控制程序等，是计算机系统的灵魂。 生产过程包括被控对象、测量变送单元、执行机构、电气开关等装置。 1. 2 计算机控制系统的组成 1.2.1 计算机控制系统的硬件组成 包括计算机系统硬件和生产过程各部分的装置。 （1）计算机系统硬件： ① 主机：是计算机控制系统的核心。主机通过接口向系统的各个部分发出各种命令，对被控对象进行检测和控制。 ② 输入输出通道：是计算机和生产对象之间进行信息交换的桥梁和纽带。过程输入通道把生产对象的被控参数转换成计算机可以接收的数字信号，过程输出通道把计算机输出的控制命令和数据，转换成可以对生产对象进行控制的信号。过程输入输出通道包括模拟量输入输出通道和数字量输入输出通道。 1. 2 计算机控制系统的组成 ③ 外部设备：是实现计算机和外界进行信息交换的设备，简称外设，包括人机联系设备（操作台）、输入输出设备（磁盘驱动器、键盘、打印机、显示终端等）和外存贮器等。 （2）生产过程装置。 ① 检测装置：一般包括传感检测单元与变送单元。 ② 执行机构：要控制生产过程，必须有执行机构，它是计算机控制系统中的重要部件，其功能是根据计算机输出的控制信号，产生相应的控制动作，使被控对象按要求运行。 1. 2 计算机控制系统的组成 1.2.2 计算机控制系统的软件组成 软件是指能够完成各种功能的计算机程序的总和。就功能来分，软件可分为系统软件、应用软件及数据库。 （1）系统软件。它是由计算机生产厂家提供的专门用来使用和管理计算机的程序。系统软件包括： ① 操作系统：包括管理程序、磁盘操作系统程序、监控程序等； ② 诊断系统：指的是调试程序及故障诊断程序； ③ 开发系统：包括各种语言处理程序（编译程序）、服务程序（装配程序和编辑程序）、模拟程序（系统模拟、仿真、移植软件）、数据管理程序等。 1. 2 计算机控制系统的组成 （2）应用软件。它是面向用户本身的程序，即指由用户根据要解决的实际问题而编写的各种程序。计算机控制系统的应用软件有： ① 过程监视程序 ② 过程控制计算程序 ③ 公共服务程序 （3）数据库。数据库及数据库管理系统主要用于资料管理、存档和检索，相应的软件设计指如何建立数据库以及如何查询、显示、调用和修改数据等。 1. 2 计算机控制系统的组成 1. 2. 3 计算机控制系统的特点 计算机控制系统与连续控制系统相比，具有如下特点： （1）灵活性； （2）方便性； （3）分时性； （4）混合性； （5）整体性； （