第一章 微型计算机控制系统概述

绪论太原理工大学自动化YGW第一章绪论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概况及趋势绪论太原理工大学自动化YGW本课程概况学时数：48学分数：2.5其中：课堂讲授：40实验：8考核方式：考试课程设计：1个学分绪论太原理工大学自动化YGW课程简介综合以前所学内容的应用型专业课所需要的基础知识：电路、模拟、数字、微机原理与接口技术、自动控制原理电路模拟数字自动控制原理微机原理与接口技术微型计算机控制技术绪论太原理工大学自动化YGW利用计算机（工业控制计算机）来实现生产过程自动控制的系统。什么是微型计算机控制系统？闭环控制系统框图控制器执行机构被控对象测量元件变换发送单元给定信号被控参数给定信号控制器执行机构被控对象被控参数开环控制系统框图可用的控制器形式：机械——杠杆气动——气动调节器电子——DDZⅡ绪论太原理工大学自动化YGW如果把上图中的控制器用微型计算机来代替，就可以构成微型计算机控制系统。在微型计算机控制系统中，只要运用各种指令，就能编出符合某种控制规律的程序。微处理器执行这样的程序，就能实现对被控参数的控制。计算机控制系统基本框图A\D转换器被控对象D\A转换器执行机构被控参数微处理器微型计算机给定信号绪论太原理工大学自动化YGW微型计算机控制系统是由计算机（工业控制计算机）和工业对象两大部分组成。1.1微型计算机控制系统的组成控制器D/A执行机构被控对象测量变送A/Deu给定量r被控量y生产过程工业控制计算机按偏差进行控制的闭环控制系统框图。绪论太原理工大学自动化YGW微型计算机控制系统原理图绪论太原理工大学自动化YGW1.硬件组成（1）主机（CPU）（2）I/O接口（3）通用外部设备（4）检测元件及执行机构（5）操作台控制系统的指挥中心，通过接口和软件对被测参数进行巡回检测，并进行数据处理、控制计算，报警处理和逻辑判断。向系统的各部分发出命令。单片机：8051、8096、Z80、PIC系列嵌如式控制器：ARM7系列、龙珠系列等微机CPU：8088、80286、80386、80486、80586等主机（CPU）与被控对象交流信息的纽带，与外部设备进行数据交换并行接口：8155、8255串行接口：8251等扩充主机功能。显示、打印、存储和数据传输等。人机对话的纽带。向计算机输入程序、修改内存数据、显示被测参数、发出各种命令等绪论太原理工大学自动化YGW2．微型机控制系统的软件软件是指能完成各种功能的计算机程序的总和。它是微型计算机控制系统的神经中枢，整个系统的工作都是在程序的指挥下进行协调工作的。软件通常分为两大类：一类是系统软件，另一类是应用软件。常用的组态软件：iFIX，Intouch，WinCC，组态王绪论太原理工大学自动化YGW微型计算机控制系统的工作原理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实时控制决策：对采集到的被控量进行分析和处理，并按照以定的控制规律，决定将要采取的控制行为。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。周而复始，重复进行……实时性：信号的输入、计算和输出都要在一定的时间范围内完成，否则就会失去控制地时机。也就是说计算机要对输入地信息以足够快地速度进行控制，否则就会产生失控。绪论太原理工大学自动化YGW1.2微型计算机控制系统分类1．操作指导控制系统2．直接数字控制系统（DDC）3．计算机监督系统（SCC）4．分布控制系统返回本章首页绪论太原理工大学自动化YGW1．操作指导控制系统返回本节操作指导控制系统原理图管理命令报告显示打印生产过程检测元件多路开关A/D测量值操作指导计算机计算机的输出不直接参与控制，而是向操作人员提供相应的数据特点：简单、安全可靠适用场合：没有摸清控制规律计算机控制系统的初级阶段新数学模型的实验控制程序的调试绪论太原理工大学自动化YGW2．直接数字控制系统（DDC）DDC控制系统原理图管理命令多路开关检测元件反多路开关生产过程DDC微型机报告人工监管给定值测量值A/DD/A——DirectDigitalControl特点：替代多个模拟调节器灵活性大、可靠性高方便采用复杂和新型控制规律适用场合：控制回路不是太多适用场合：没有摸清控制规律计算机控制系统的初级阶段新数学模型的实验控制程序的调试绪论太原理工大学自动化YGW管理命令报告人工监管给定值测量值A/D多路开关检测元件生产过程管理命令报告人工监管给定值测量值A/D多路开关检测元件生产过程DDCD/A反多路开关........3．计算机监督系统（SCC）——SupervisoryComputerControlSCC+DCC控制系统原理图SCC+模拟调节器控制系统原理图模拟调节器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下一级的模拟调节器或DDC计算机，然后由模拟调节器或DDC计算机控制生产过程特点：带有一定的管理功能，优化功能系统的可靠性高整个系统的灵活性高，可进行给定值控制、顺序控制、最优控制和自适应控制等。有利于老企业的技术改造有利于系统的进一步扩展绪论太原理工大学自动化YGW管理计算机网间连接器工程师操作站操作员操作站监控计算机网间联络站现场控制站PLC智能调节器其他测控设置综合信息管理级集中操作监控级分散过程控制级局部网络（LAN）通信联络至其他局域网分布控制系统的组成——DistributedControlSystem4．分布控制系统（DCS）绪论太原理工大学自动化YGWDCS的技术基础：计算机技术、信号处理技术、测量控制技术、通信网络技术特点：集中监视、操作、管理，危险分散通用性强、人机界面友好采用软件组态方式编程和组建系统的效率高模块和组件化结构，安装、调试简单方便通信功能强大、可提供与调节器、变频器、PLC的接口绪论太原理工大学自动化YGW5.CIMS计算机集成制造系统——ComputerIntegratedManufacturingSystem将企业作为一个整体进行协调和控制，获得最高的效益和产出对整个企业的计划、采购、生产、销售等环节的信息进行采集传递和综合加工处理，利用最优化的思想进行决策采用分层结构进行递阶控制（HierarchicalContol)，层次越高智能程度高，越低任务越具体。绪论太原理工大学自动化YGW6.现场总线控制系统（FCS）——FieldbusControlSystem将计算机总线、网络延伸到工业现场，实现现场设备的数字化和智能化服务器操作站局域网自动监控器及显示系统H1H1H1H1H2H2H1现场总线现场总线现场总线现场设备现场设备现场设备124……特点：数字化信息传输，提高抗干扰性能，降低成本系统结构分散，智能分散方便的互联和互操作性，增强用户选择的余地开放的互联网络，面向用户和制造商；与高速网络互联绪论太原理工大学自动化YGW1．单片微型计算机2．可编程控制器（PLC）3．STD总线工业控制机4．工业PC机5.人工智能1.3微型计算机控制系统的发展趋势返回本章首页绪论太原理工大学自动化YGW1.单片微型计算机广泛应用于工业控制的各方面特点：根据自己的实际需要开发、设计一个单片机系统，方便、灵活、成本低。集成度高、功能强；结构合理；抗干扰能力强；指令丰富需要根据需要进行扩展如：A/D、D/A转换接口，键盘接口、LED显示接口、DI或DO以及通信接口需要进行编程开发效率比较低，产品的成熟度不是太高绪论太原理工大学自动化YGW2．可编程控制器（PLC）特点：抗干扰能力强，可靠性高模块化结构，便于扩展，适应性好运行速度快编程直观、简单功能完善，接口功能强——ProgrammableLogicalController起源于继电器逻辑控制，主要用于条件、定时、计数、顺序控制，可扩展AD，DA，通信联网，PID，FUZZY绪论太原理工大学自动化YGW3.STD总线工业控制机STD的特点：（1）小板结构模块化设计165.1mm×114.3mm（2）标准化及兼容性,总线和电气特性（3）面向I/O设计（4）高可靠性绪论太原理工大学自动化YGW4.工业PC机工业PC机就是在原来个人计算机的基础上进行改造，使其在系统结构及功能模块的划分上更适合工业过程控制的需要。在计算机中所使用的软件在工业PC中均可使用，使PC的程序设计变得可方便、灵活。绪论太原理工大学自动化YGW工业PC与个人PC之间的差别与PC总线直接连接配套的功能模板CPU端子板I/O计算机总线PC扩充槽PC机箱I/OI/OI/O板CPU存储器端子板I/OI/O......IBMPC总线(a)IBMPC机基本组成框图工业PC与个人PC之间的差别（b）工业PC机基本组成框图主板、电源、机箱（正压、防尘、抗震）、标准的I/O板等绪论太原理工大学自动化YGW绪论太原理工大学自动化YGW绪论太原理工大学自动化YGW底板绪论太原理工大学自动化YGW如何在实践中应用微机控制技术采用成熟的标准的技术，如PLC，工控机、智能调节器注意系统的结构，将危险分散采用新型DCS和FCS特殊场合采用单片机研究和应用新的控制算法绪论太原理工大学自动化YGW本章到此结束!返回目录结束放映