計算機工程控制技術(shù)應(yīng)用探究

1、 計算機工程控制技術(shù)應(yīng)用探究 關(guān)鍵詞：計算機控制技術(shù)；系統(tǒng)；應(yīng)用1計算機控制系統(tǒng)的概述分析采用計算機進行控制的系統(tǒng)稱為計算機控制系統(tǒng)，也稱為是數(shù)字控制系統(tǒng)，如果說不考慮其量化的問題，計算機控制系統(tǒng)主要是采樣系統(tǒng)，如果說把連續(xù)控制對象、保持器進行離散化，采取控制系統(tǒng)就稱為是離散控制的系統(tǒng)，采樣、離散系統(tǒng)的理論是研究計算機控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)。2計算機控制系統(tǒng)的控制過程（1）實時數(shù)據(jù)采集：對來自測量變送裝置的被控量的瞬時值進行檢測和輸入。（2）實時控制決策：對采集到的被控量進行數(shù)據(jù)分析和處理，并按已定的控制規(guī)律決定進一步的的控制過程。（3）實時控制：根據(jù)控制決策，適時地對執(zhí)行機構(gòu)發(fā)出控制信號，完成控制任

2、務(wù)。3計算機控制系統(tǒng)的特點（1）結(jié)構(gòu)上。計算機控制系統(tǒng)中除測量裝置、執(zhí)行機構(gòu)等常用的模擬部件之外，其執(zhí)行控制功能的核心部件是數(shù)字計算機，所以計算機控制系統(tǒng)是模擬和數(shù)字部件的混合系統(tǒng)。（2）計算機控制系統(tǒng)中除仍有連續(xù)模擬信號之外，還有離散模擬、離散數(shù)字等多種信號形式。（3）由于計算機控制系統(tǒng)中除了包含連續(xù)信號外，還包含有數(shù)字信號，從而使計算機控制系統(tǒng)與連續(xù)控制系統(tǒng)在本質(zhì)上有許多不同，需采用專門的理論來分析和設(shè)計。（4）計算機控制系統(tǒng)中，修改一個控制規(guī)律，只需修改軟件，便于實現(xiàn)復(fù)雜的控制規(guī)律和對控制方案進行在線修改，使系統(tǒng)具有很大靈活性和適應(yīng)性。（5）計算機控制系統(tǒng)中，由于計算機具有高速的運算能力

3、，一個控制器（控制計算機）經(jīng)常可以采用分時控制的方式而同時控制多個回路。（6）采用計算機控制，如分級計算機控制、離散控制系統(tǒng)、微機網(wǎng)絡(luò)等，便于實現(xiàn)控制與管理一體化，使工業(yè)企業(yè)的自動化程度進一步提高。4計算機控制系統(tǒng)的組成計算機控制系統(tǒng)主要由硬件和軟件兩大部分組成，而一個完整的計算機系統(tǒng)應(yīng)由下列幾部分組成：被控對象、主機、外部設(shè)備、外圍設(shè)備、自動化儀表和軟件系統(tǒng)。（1）硬件：a）由中央處理器，時鐘電路，內(nèi)存儲器構(gòu)成的計算機主機是組成計算機控制系統(tǒng)的核心部分。b）通用外圍設(shè)備按功能可分為輸入設(shè)備、輸出設(shè)備和外存儲器三類。c）過程I/O通道，又稱過程通道。d）通用接口電路，一般有并行接口、串行接口和

4、管理接口（包括中斷管理、直接存取DMA管理、計數(shù)/定時等）。e）傳感器的主要功能是將被檢測的非電學(xué)量參數(shù)轉(zhuǎn)變成電學(xué)量。變送器的作用是將傳感器得到的電信號轉(zhuǎn)變成適用于計算機借口使用的標準的電信號。f）計算機控制系統(tǒng)一般要有一套專供運行操作人員使用的控制臺稱為運行操作臺，操作臺一般包括各種控制開關(guān)、數(shù)字鍵、功能鍵、指示燈、聲信器、數(shù)字顯示器或CRT顯示器等。（2）軟件：軟件是指計算機控制系統(tǒng)中具有各種功能的計算機程序的總和，如完成操作、監(jiān)控、管理、控制、計算和自診斷等功能的程序。整個系統(tǒng)在軟件指揮下協(xié)調(diào)工作。從功能區(qū)分，軟件可分為系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件。5計算機控制系統(tǒng)的典型應(yīng)用方式5.1操作指導(dǎo)控制

5、系統(tǒng)操作指導(dǎo)控制系統(tǒng)機構(gòu)簡單，控制靈活安全，但由于要人工操作，速度受到限制，不能控制多個對象。5.2直接數(shù)字控制系統(tǒng)（DDC）DDC系統(tǒng)是面向生產(chǎn)過程的底層應(yīng)用功能。計算機通過自動化儀表、輸入通道、輸出通道，采集現(xiàn)場參數(shù)，經(jīng)過處理和按一定控制規(guī)律的控制算法運算后，向生產(chǎn)過程輸出控制信號，直接參與對過程參DAS系統(tǒng)的監(jiān)視功能?？刂品桨赣绍浖崿F(xiàn)，修改靈活、方便，除能實現(xiàn)PID控制規(guī)律外，還能實現(xiàn)多回路的串級控制、前饋控制、純滯后補償控制、多變量解耦控制及自適應(yīng)、自學(xué)習(xí)、最優(yōu)控制和智能控制等復(fù)雜控制規(guī)律的控制。DDC系統(tǒng)一個是閉環(huán)控制系統(tǒng)。5.3監(jiān)督控制系統(tǒng)（SCC）SCC系統(tǒng)是一個分機的控制系統(tǒng)

6、。上級的監(jiān)督計算機從生產(chǎn)過程采集反映工況的參數(shù)，進行尋優(yōu)計算，計算出當(dāng)時工況下的最佳給定值，提供給下級執(zhí)行DDC控制的計算機實現(xiàn)對過程的控制?？蓪崿F(xiàn)生產(chǎn)過程的最優(yōu)控制，使控制的目標值達到最佳。SCC可以提高系統(tǒng)的可靠性，當(dāng)上位機出現(xiàn)故障時，DDC計算機可以獨立完成控制操作；當(dāng)DDC計算機出現(xiàn)故障時監(jiān)督控制計算機可以取而代之，執(zhí)行控制任務(wù)。SCC是閉環(huán)控制系統(tǒng)。5.4分散控制系統(tǒng)（DCS）DCS是將計算機技術(shù)、控制技術(shù)、通信技術(shù)和顯示技術(shù)（即所謂“四C”技術(shù)）結(jié)合起來的新型計算機控制系統(tǒng)。它通過數(shù)據(jù)高速公路（或計算機網(wǎng)絡(luò)）將分散在不同地方，執(zhí)行不同功能的計算機連接起來，按照信息共享，分散控制，集

7、中管理，總體配置，各司其職的原則，構(gòu)成的高性能，高可靠性的計算機控制系統(tǒng)。DCS系統(tǒng)安全，可靠，便于維護、擴展。是一個閉環(huán)控制系統(tǒng)，它兼有以上幾種系統(tǒng)的功能。5.5現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（FCS）現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（FCS）是實現(xiàn)將自動化系統(tǒng)現(xiàn)場控制裝置與現(xiàn)場智能儀表互連的實時網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)?，F(xiàn)場總線是連接工業(yè)工程現(xiàn)場儀表和控制系統(tǒng)之間的全數(shù)字化、雙向、多站點的串行通信網(wǎng)絡(luò)，與控制系統(tǒng)和現(xiàn)場儀表聯(lián)用組成現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)?，F(xiàn)場總線不單單是一種通信技術(shù)，也不僅僅是用數(shù)字儀表代替模擬儀表，它是用新一代的現(xiàn)場FCS代替?zhèn)鹘y(tǒng)的分散型控制系統(tǒng)DCS，實現(xiàn)現(xiàn)場總線通信網(wǎng)絡(luò)與控制系統(tǒng)的集成。6計算機控制系統(tǒng)的發(fā)展方向6

8、.1集散控制系統(tǒng)目前，在過程控制領(lǐng)域，集散控制系統(tǒng)技術(shù)已日趨完善而逐步成為廣泛使用的主流系統(tǒng)。集散控制系統(tǒng)又稱為以微處理器為基礎(chǔ)的分散型信息綜合控制系統(tǒng)。集散控制在其發(fā)展初期以實現(xiàn)分散控制為主，因而國外一般沿用分散控制系統(tǒng)的名稱，即DCS（DistributedControlSystem）。進入80年代以后，分散控制系統(tǒng)的技術(shù)重點轉(zhuǎn)向全系統(tǒng)信息的綜合管理。因考慮其分散控制和綜合管理兩方面特征，故稱為分散型綜合控制系統(tǒng)，一般簡稱為集散系統(tǒng)。6.2可編程序控制器進入20世紀80年代，隨著微電子技術(shù)和計算機技術(shù)的迅猛發(fā)展PLC的功能已經(jīng)遠遠超出了邏輯運算、順序控制的范圍，高檔的PLC還能如微型計算機

9、那樣進行數(shù)學(xué)計算、數(shù)據(jù)處理、故障自診斷、PID運算、聯(lián)網(wǎng)通信等。因此，把它們統(tǒng)稱為可編程序控制器PC（ProgramableController）。6.3計算機集成制造系統(tǒng)計算機集成制造系統(tǒng)CIMS（ComputerIntegratedManufacturingSystem）是在自動化技術(shù)、信息技術(shù)及制造技術(shù)基礎(chǔ)上，通過計算機及其軟件，將制造工廠全部生產(chǎn)環(huán)節(jié)，包括產(chǎn)品設(shè)計、生產(chǎn)規(guī)劃、生產(chǎn)控制、生產(chǎn)設(shè)備、生產(chǎn)過程等所需使用的各種分散的自動化系統(tǒng)有機地集成起來，消除自動化孤島，實現(xiàn)多品種、中小批量生產(chǎn)的總體高效益、高柔性的智能制造系統(tǒng)。6.4低成本自動化近年來，隨著計算機向高速度、大容量發(fā)展，各種功能完善、價格昂貴的計算機綜合自動化系統(tǒng)日趨完善。與此同時，國際上的科技發(fā)展動態(tài)又向著低成本自動化LCA（LowCostAutomation）的方向發(fā)展。結(jié)束語綜上所述，計算機控制技術(shù)是一門以電子技術(shù)、自動控制技術(shù)、計算機應(yīng)用技術(shù)為基礎(chǔ)，以計算機控制技術(shù)為核心，綜合可編程控制技術(shù)、單片機技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，從而實現(xiàn)生產(chǎn)技術(shù)的精密化、生產(chǎn)設(shè)備的信息化、生產(chǎn)過程的自動化及機電控制系統(tǒng)的最佳化的專門學(xué)