第一章计算机控制概述.ppt

第一章计算机控制概述
本章要点

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3. 初步认识微型计算机控制系统分类与装置种类
本章主要内容
引言
计算机控制系统组成
计算机控制系统分类
计算机控制装置种类
本章小结
思考题
引言
计算机控制技术及工程应用--是把计算机技术与自动化控制系统融为一体的一门综合性学问,是以计算机为核心部件的过程控制系统和运动控制系统。从计算机应用的角度出发,自动化控制工程是其重要的一个应用领域;而从自动化控制工程来看,计算机技术又是一个主要的实现手段。本书立足于工业自动化的领域,讨论这种不同于普通计算机的计算机控制系统的结构组成、相关技术及其工程应用。下图为一个制药车间的自动化生产流程。
计算机控制系统的组成
主要知识点:
控制系统概念
硬件组成
软件组成
控制系统概念
计算机控制系统是由常规仪表控制系统演变而来的;
常规仪表组成的自动控制系统根据不同的控制要求,一般分成闭环控制(图1-1a所示)与开环控制(图1-1b所示)两种结构形式;
计算机控制系统原理组成—用控制计算机代替图1-1的控制器,如图1-2所示;
(1)闭环控制系统
闭环控制系统--闭环控制系统中,测量变送器对被控对象进行检测,把被控量如温度、压力等物理量转换成电信号再反馈到控制器中,控制器将此测量值与给定值进行比较形成偏差输入,并按照一定的控制规律产生相应的控制信号驱动执行器工作,执行器产生的操纵变量使被控对象的被控量跟踪趋近给定值,从而实现自动控制稳定生产的目的。这种信号传递形成了闭合回路,所以称此为按偏差进行控制的闭环反馈控制系统。
e
u
q
y
控制器
执行器
被控对象
测量变送器
偏差
给定值
控制作用
操纵变量
被控量
测量值
r
+
_
z
f
干扰
图1-1(a) 闭环控制系统
(2)开环控制系统
开环控制系统--不同于闭环系统,它不需要被控对象的测量反馈信号,控制器直接根据给定值驱动执行器去控制被控对象,所以这种信号的传递是单方向的。环控制系统不能自动消除被控量与给定值之间的偏差,其控制性能不如闭环系统。
u
q
y
控制器
执行器
被控对象
给定值
控制作用
操纵变量
被控量
r
(b) 开环控制系统
(3)计算机闭环控制系统原理组成
计算机闭环控制系统的原理组成--是把图1-1中的控制器用控制计算机即微型计算机及A/D(模/数)转换接口与D/A(数/模)转换接口代替,由于计算机采用的是数字信号传递,而一次仪表多采用模拟信号传递,因此需要有A/D转换器将模拟量转换为数字量作为其输入信号,以及D/A转换器将数字量转换为模拟量作为其输出信号。
图1-2 计算机控制系统原理图
(4)计算机控制系统的监控过程步骤
--对来自测量变送器的被控量的瞬时值进行采集和输入;
--对采集到的被控量进行分析、比较和处理,按一定的控制规律运算,进行控制决策;
--根据控制决策,适时地对执行器发出控制信号,完成监控任务;
硬件组成
计算机控制系统硬件一般包括:
主机--CPU +RAM+ROM+系统总线
常规外部设备--输入/输出设备、外存储器等
过程输入输出通道—AI、AO、DI、DO
操作台—CRT、LED、LCD 等
通信设备—交换机、modem、集线器等
图 1-3所示硬件组成框图