第四章第一節(jié)計算機控制技術(shù)-重慶科創(chuàng)職業(yè)學(xué)院智能樓宇

1、智 能 建 筑 基 礎(chǔ) 知 識 模塊四 智能樓宇計算機控制技術(shù)智能樓宇計算機控制技術(shù)在智能建筑中得到了廣泛的應(yīng)用，它采用的是數(shù)字調(diào)節(jié)及控制方式，主要包括計算機控制技術(shù)、集散控制技術(shù)、組態(tài)控制技術(shù)、現(xiàn)場總線技術(shù)、無線通信技術(shù)。通過硬件、軟件、網(wǎng)絡(luò)、通信的有機結(jié)合。使智能樓宇控制系統(tǒng)得到了全面的發(fā)展。本學(xué)習(xí)單元針對智能樓宇所涉及的計算機控制技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)內(nèi)容進(jìn)行講解，通過學(xué)習(xí)使學(xué)生能夠加深對該技術(shù)的理解和掌握，全面掌握計算機控制原理和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)。1模塊四1計算機控制技術(shù)2集散控制技術(shù)3組態(tài)控制技術(shù)4現(xiàn)場總線技術(shù)5無線通信技術(shù)2學(xué)習(xí)單元1 計算機控制技術(shù)一、計算機控制系統(tǒng)基本概述3學(xué)習(xí)單元1

2、計算機控制技術(shù)工業(yè)控制系統(tǒng)基本組成 工業(yè)自動化控制技術(shù)已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用，其典型的控制方式包括開環(huán)控制和閉環(huán)控制。開環(huán)控制是通過輸入信號來改變被控對象的狀態(tài)，被控對象的狀態(tài)隨輸入信號的變化而變化。閉環(huán)控制是通過計算給定值與反饋值的偏差來調(diào)節(jié)被控對象的狀態(tài)，被控對象的變化實時地被傳感器檢測并形成反饋信號與給定量比較，所以，閉環(huán)控制中被控對象的狀態(tài)需保持恒定。4學(xué)習(xí)單元1 計算機控制技術(shù)工業(yè)控制系統(tǒng)基本組成開環(huán)控制閉環(huán)控制5學(xué)習(xí)單元1 計算機控制技術(shù)計算機控制系統(tǒng)組成 計算機控制是將常規(guī)的模擬控制由計算機（或數(shù)字控制裝置）所取代，構(gòu)成計算機控制系統(tǒng)。它采用的是數(shù)字化控制結(jié)構(gòu)，其控制核心是CPU。在計

3、算機控制系統(tǒng)中，既包含硬件，也包含軟件。計算機執(zhí)行預(yù)定的控制程序，就能實現(xiàn)對被控參數(shù)的控制。6學(xué)習(xí)單元1 計算機控制技術(shù)計算機控制原理控制原理 計算機控制系統(tǒng)采用的是數(shù)字控制，它需要將外部的模擬輸入信號轉(zhuǎn)換成計算機可以執(zhí)行的數(shù)字量（A/D轉(zhuǎn)換），通過內(nèi)部的PID（P，比例控制；I，積分控制；D，微分控制）運算和調(diào)節(jié)，實現(xiàn)對外輸出（D/A轉(zhuǎn)換）控制，外部設(shè)備在模擬量信號的控制下，驅(qū)動被控對象完成狀態(tài)的改變。7學(xué)習(xí)單元1 計算機控制技術(shù)計算機控制系統(tǒng)分類操作指導(dǎo)系統(tǒng)（OGS） ；1直接數(shù)字控制系統(tǒng)（DDC） ；2監(jiān)督控制系統(tǒng)（SCC） ；3集散控制系統(tǒng)（DCS） ；4現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（FCS） ；

4、56網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)（NCS）。8學(xué)習(xí)單元1 計算機控制技術(shù)二、計算機硬件系統(tǒng)9學(xué)習(xí)單元1 計算機控制技術(shù)計算機硬件系統(tǒng)10學(xué)習(xí)單元1 計算機控制技術(shù)計算機硬件系統(tǒng)主機板 主機板是工業(yè)控制機的核心，由中央處理器（CPU）、存儲器（RAM、ROM）和I/O接口等部件組成。主機板的作用是將采集到的實時信息按照預(yù)定程序進(jìn)行必要的數(shù)值計算、邏輯判斷、數(shù)據(jù)處理，及時選擇控制策略并將結(jié)果輸出給工業(yè)過程。11學(xué)習(xí)單元1 計算機控制技術(shù)計算機硬件系統(tǒng)系統(tǒng)總線 系統(tǒng)總線可分為內(nèi)部總線和外部總線。內(nèi)部總線是工控機內(nèi)部各組成部分之間進(jìn)行信息傳送的公共通道，是一組信號線的集合。常用的內(nèi)部總線有IBM PC總線和STD總線

5、。外部總線是工控機與其它計算機和智能設(shè)備進(jìn)行信息傳送的公共通道，常用外部總線有RS-232C、RS485和IEEE-488通信總線。12學(xué)習(xí)單元1 計算機控制技術(shù)計算機硬件系統(tǒng)人機接口 人-機接口包括顯示器、觸摸屏、鍵盤、打印機以及專用操作顯示臺等。通過人-機接口設(shè)備，操作員與計算機之間可以進(jìn)行信息交換、參數(shù)設(shè)定、命令下達(dá)等。13學(xué)習(xí)單元1 計算機控制技術(shù)計算機硬件系統(tǒng)通信接口 通信接口是工業(yè)控制機與其它計算機和智能設(shè)備進(jìn)行信息傳送的通道。常用IEEE-488、RS-232C和RS485接口。為方便主機系統(tǒng)集成，USB總線接口技術(shù)正日益受到重視。14學(xué)習(xí)單元1 計算機控制技術(shù)計算機硬件系統(tǒng)輸入

6、/輸出通道 輸入/輸出模板是工控機和生產(chǎn)過程之間進(jìn)行信號傳遞和變換的連接通道。包括模擬量輸入通道（AI）、模擬量輸出通道（AO）、數(shù)字量（開關(guān)量）輸入通道（DI）、數(shù)字量（開關(guān)量）輸出通道（DO）。輸入/輸出通道一端與外部現(xiàn)場設(shè)備相連，另一端與工業(yè)計算機的I/O接口相連。15學(xué)習(xí)單元1 計算機控制技術(shù)三、計算機軟件系統(tǒng)16學(xué)習(xí)單元1 計算機控制技術(shù)計算機軟件系統(tǒng)系統(tǒng)軟件 系統(tǒng)軟件是指控制和協(xié)調(diào)計算機及外部設(shè)備，支持應(yīng)用軟件開發(fā)和運行的系統(tǒng)。主要功能是調(diào)度，監(jiān)控和維護計算機系統(tǒng)；負(fù)責(zé)管理計算機系統(tǒng)中各種獨立的硬件，使得它們可以協(xié)調(diào)工作。系統(tǒng)軟件使得計算機使用者和其他軟件將計算機當(dāng)作一個整體而不需

7、要顧及到底層每個硬件是如何工作的。17學(xué)習(xí)單元1 計算機控制技術(shù)計算機軟件系統(tǒng)工具軟件 工具軟件是技術(shù)人員從事軟件開發(fā)工作的輔助軟件，包括匯編語言、高級語言、編譯程序、編輯程序、調(diào)試程序、診斷程序等。18學(xué)習(xí)單元1 計算機控制技術(shù)計算機軟件系統(tǒng)應(yīng)用軟件 應(yīng)用軟件是系統(tǒng)設(shè)計人員針對某個生產(chǎn)過程而編制的控制和管理程序。通常包括過程輸入輸出程序、過程控制程序、人-機接口程序、打印顯示程序和公共子程序等。19學(xué)習(xí)單元1 計算機控制技術(shù)四、計算機編程技術(shù)20學(xué)習(xí)單元1 計算機控制技術(shù)計算機編程語言機器語言 機器語言很容易被機器識別，它是由“0”和“1”集合而成的一種代碼。是用二進(jìn)制代碼表示的計算機能直接

8、識別和執(zhí)行的一種機器指令的集合。機器語言具有靈活、直接執(zhí)行和速度快等特點。但機器語言編程繁瑣，花費時間長，直觀性差，還容易出錯?，F(xiàn)在絕大多數(shù)程序員已經(jīng)不再去學(xué)習(xí)機器語言了。21學(xué)習(xí)單元1 計算機控制技術(shù)計算機編程語言匯編語言 匯編語言使用的是英文縮寫，它是一種用助記符表示的仍然面向機器的計算機語言。匯編語言與機器語言相比極大地方便了人們對指令的記憶，所以，在一定程度上簡化了編程過程。但計算機不能直接識別和執(zhí)行匯編語言，必須通過預(yù)先放入計算機的 “匯編程序“的加工和翻譯，才能被計算機多識別。22學(xué)習(xí)單元1 計算機控制技術(shù)計算機編程語言高級語言 高級語言是面向用戶的語言，它是一種通用語言。無論何種

9、機型的計算機，只要配備上相應(yīng)的高級語言的編譯或解釋程序，就可以執(zhí)行高級語言編寫的程序。目前，使用比較廣泛的高級語言有BASIC、PASCAL、C、COBOL、FORTRAN、LOGO以及VC、VB等。這些語言都屬于系統(tǒng)軟件。23學(xué)習(xí)單元1 計算機控制技術(shù)五、計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)24學(xué)習(xí)單元1 計算機控制技術(shù)局域網(wǎng)的概念局域網(wǎng)（LAN）覆蓋區(qū)域比較小，如一個辦公室、一幢辦公樓、一所學(xué)校、一個企業(yè)等。局域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)硬件一般由服務(wù)器、工作站、網(wǎng)卡、傳輸介質(zhì)、和網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備組成。 25學(xué)習(xí)單元1 計算機控制技術(shù)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)物理層數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)層傳輸層會話層表示層應(yīng)用層26學(xué)習(xí)單元1 計算機控制技術(shù)網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議T

10、CP協(xié)議IP協(xié)議UDP協(xié)議27學(xué)習(xí)單元1 計算機控制技術(shù) A類網(wǎng)絡(luò)地址用前面8位來標(biāo)識網(wǎng)絡(luò)號，其中規(guī)定最前面1位為“0”，后面24位標(biāo)識主機地址，所以A類IP地址為“1.0.0.0128.255.255.255”。A類IP地址28學(xué)習(xí)單元1 計算機控制技術(shù) B類網(wǎng)絡(luò)地址用前面16位來標(biāo)識網(wǎng)絡(luò)號，其中規(guī)定最前面2位為“10”，后面16位標(biāo)識主機地址，所以B類IP地址為“128.0.0.0191.255.255.255”。B類IP地址29學(xué)習(xí)單元1 計算機控制技術(shù) C類網(wǎng)絡(luò)地址用前面24位來標(biāo)識網(wǎng)絡(luò)號，其中規(guī)定最前面3位為“110”，后面8位標(biāo)識主機地址，所以C類IP地址為“192.0.0.0223.255.25