微型計算機控制系統(tǒng)概述

微型計算機控制系統(tǒng)概述第1頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月本課程概況學時數(shù)：48學分數(shù)：2.5其中：課堂講授：40

實驗：8考核方式：考試課程設(shè)計：1個學分第2頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月課程簡介綜合以前所學內(nèi)容的應用型專業(yè)課所需要的基礎(chǔ)知識：電路、模擬、數(shù)字、微機原理與接口技術(shù)、自動控制原理電路模擬數(shù)字自動控制原理微機原理與接口技術(shù)微型計算機控制技術(shù)第3頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月利用計算機（工業(yè)控制計算機）來實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動控制的系統(tǒng)。什么是微型計算機控制系統(tǒng)？閉環(huán)控制系統(tǒng)框圖開環(huán)控制系統(tǒng)框圖可用的控制器形式：機械——杠桿氣動——氣動調(diào)節(jié)器電子——DDZⅡ第4頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月如果把上圖中的控制器用微型計算機來代替，就可以構(gòu)成微型計算機控制系統(tǒng)。在微型計算機控制系統(tǒng)中，只要運用各種指令，就能編出符合某種控制規(guī)律的程序。微處理器執(zhí)行這樣的程序，就能實現(xiàn)對被控參數(shù)的控制。計算機控制系統(tǒng)基本框圖第5頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月微型計算機控制系統(tǒng)是由計算機（工業(yè)控制計算機）和工業(yè)對象兩大部分組成。1.1微型計算機控制系統(tǒng)的組成按偏差進行控制的閉環(huán)控制系統(tǒng)框圖。第6頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月微型計算機控制系統(tǒng)原理圖第7頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月1.硬件組成（1）主機（CPU）（2）I/O接口（3）通用外部設(shè)備（4）檢測元件及執(zhí)行機構(gòu)（5）操作臺控制系統(tǒng)的指揮中心，通過接口和軟件對被測參數(shù)進行巡回檢測，并進行數(shù)據(jù)處理、控制計算，報警處理和邏輯判斷。向系統(tǒng)的各部分發(fā)出命令。單片機：8051、8096、Z80、PIC系列嵌如式控制器：ARM7系列、龍珠系列等微機CPU：8088、80286、80386、80486、80586等主機（CPU）與被控對象交流信息的紐帶，與外部設(shè)備進行數(shù)據(jù)交換并行接口：8155、8255串行接口：8251等擴充主機功能。顯示、打印、存儲和數(shù)據(jù)傳輸?shù)?。人機對話的紐帶。向計算機輸入程序、修改內(nèi)存數(shù)據(jù)、顯示被測參數(shù)、發(fā)出各種命令等第8頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月2．微型機控制系統(tǒng)的軟件

軟件是指能完成各種功能的計算機程序的總和。它是微型計算機控制系統(tǒng)的神經(jīng)中樞，整個系統(tǒng)的工作都是在程序的指揮下進行協(xié)調(diào)工作的。軟件通常分為兩大類：一類是系統(tǒng)軟件，另一類是應用軟件。常用的組態(tài)軟件：iFIX，Intouch，WinCC，組態(tài)王第9頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月微型計算機控制系統(tǒng)的工作原理實時數(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實時控制決策：對采集到的被控量進行分析和處理，并按照以定的控制規(guī)律，決定將要采取的控制行為。實時控制輸出：根據(jù)控制決策，適時地對執(zhí)行機構(gòu)發(fā)出控制信號，完成控制任務。

周而復始，重復進行……實時性：信號的輸入、計算和輸出都要在一定的時間范圍內(nèi)完成，否則就會失去控制地時機。也就是說計算機要對輸入地信息以足夠快地速度進行控制，否則就會產(chǎn)生失控。第10頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月1.2微型計算機控制系統(tǒng)分類1．操作指導控制系統(tǒng)2．直接數(shù)字控制系統(tǒng)（DDC）3．計算機監(jiān)督系統(tǒng)（SCC）4．分布控制系統(tǒng)返回本章首頁第11頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月1．操作指導控制系統(tǒng)返回本節(jié)操作指導控制系統(tǒng)原理圖計算機的輸出不直接參與控制，而是向操作人員提供相應的數(shù)據(jù)特點：簡單、安全可靠適用場合：沒有摸清控制規(guī)律計算機控制系統(tǒng)的初級階段新數(shù)學模型的實驗控制程序的調(diào)試第12頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月2．直接數(shù)字控制系統(tǒng)（DDC）DDC控制系統(tǒng)原理圖——DirectDigitalControl特點：替代多個模擬調(diào)節(jié)器靈活性大、可靠性高方便采用復雜和新型控制規(guī)律適用場合：控制回路不是太多適用場合：沒有摸清控制規(guī)律計算機控制系統(tǒng)的初級階段新數(shù)學模型的實驗控制程序的調(diào)試第13頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月3．計算機監(jiān)督系統(tǒng)（SCC）——SupervisoryComputerControlSCC+DCC控制系統(tǒng)原理圖SCC+模擬調(diào)節(jié)器控制系統(tǒng)原理圖模擬調(diào)節(jié)器計算機按照描述生產(chǎn)過程的數(shù)學模型，計算出最佳給定值送給下一級的模擬調(diào)節(jié)器或DDC計算機，然后由模擬調(diào)節(jié)器或DDC計算機控制生產(chǎn)過程特點：帶有一定的管理功能，優(yōu)化功能系統(tǒng)的可靠性高整個系統(tǒng)的靈活性高，可進行給定值控制、順序控制、最優(yōu)控制和自適應控制等。有利于老企業(yè)的技術(shù)改造有利于系統(tǒng)的進一步擴展第14頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月——DistributedControlSystem4．分布控制系統(tǒng)（DCS）第15頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月DCS的技術(shù)基礎(chǔ)：計算機技術(shù)、信號處理技術(shù)、測量控制技術(shù)、通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)特點：集中監(jiān)視、操作、管理，危險分散通用性強、人機界面友好采用軟件組態(tài)方式編程和組建系統(tǒng)的效率高模塊和組件化結(jié)構(gòu)，安裝、調(diào)試簡單方便通信功能強大、可提供與調(diào)節(jié)器、變頻器、PLC的接口第16頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月5.CIMS計算機集成制造系統(tǒng)——ComputerIntegratedManufacturingSystem將企業(yè)作為一個整體進行協(xié)調(diào)和控制，獲得最高的效益和產(chǎn)出對整個企業(yè)的計劃、采購、生產(chǎn)、銷售等環(huán)節(jié)的信息進行采集傳遞和綜合加工處理，利用最優(yōu)化的思想進行決策采用分層結(jié)構(gòu)進行遞階控制（HierarchicalContol)，層次越高智能程度高，越低任務越具體。第17頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月6.現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（FCS）——FieldbusControlSystem將計算機總線、網(wǎng)絡(luò)延伸到工業(yè)現(xiàn)場，實現(xiàn)現(xiàn)場設(shè)備的數(shù)字化和智能化特點：數(shù)字化信息傳輸，提高抗干擾性能，降低成本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分散，智能分散方便的互聯(lián)和互操作性，增強用戶選擇的余地開放的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，面向用戶和制造商；與高速網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)第18頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月1．單片微型計算機2．可編程控制器（PLC）3．STD總線工業(yè)控制機4．工業(yè)PC機5.人工智能1.3微型計算機控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢返回本章首頁第19頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月1.單片微型計算機廣泛應用于工業(yè)控制的各方面特點：根據(jù)自己的實際需要開發(fā)、設(shè)計一個單片機系統(tǒng)，方便、靈活、成本低。集成度高、功能強；結(jié)構(gòu)合理；抗干擾能力強；指令豐富需要根據(jù)需要進行擴展如：A/D、D/A轉(zhuǎn)換接口，鍵盤接口、LED顯示接口、DI或DO以及通信接口需要進行編程開發(fā)效率比較低，產(chǎn)品的成熟度不是太高第20頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月2．可編程控制器（PLC）特點：抗干擾能力強，可靠性高模塊化結(jié)構(gòu)，便于擴展，適應性好運行速度快編程直觀、簡單功能完善，接口功能強——ProgrammableLogicalController起源于繼電器邏輯控制，主要用于條件、定時、計數(shù)、順序控制，可擴展AD，DA，通信聯(lián)網(wǎng)，PID，F(xiàn)UZZY第21頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月3.STD總線工業(yè)控制機STD的特點：（1）小板結(jié)構(gòu)模塊化設(shè)計165.1mm×114.3mm（2）標準化及兼容性,總線和電氣特性（3）面向I/O設(shè)計（4）高可靠性第22頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月4.工業(yè)PC機工業(yè)PC機就是在原來個人計算機的基礎(chǔ)上進行改造，使其在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及功能模塊的劃分上更適合工業(yè)過程控制的需要。在計算機中所使用的軟件在工業(yè)PC中均可使用，使PC的程序設(shè)計變得可方便、靈活。第23頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月工業(yè)PC與個人PC之間的差別主板、電源、機箱（正壓、防塵、抗震）、標準的I/O板等第24頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月第25頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月第26頁，課件共29頁，創(chuàng)作