01計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)概述

計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)李江全石河子大學(xué)機(jī)電學(xué)院電氣工程系—概述

測(cè)控系統(tǒng)的演變

傳統(tǒng)檢測(cè)系統(tǒng)

顯示儀表被測(cè)參數(shù)1、傳統(tǒng)測(cè)控時(shí)代

傳統(tǒng)手動(dòng)控制系統(tǒng)

顯示器執(zhí)行機(jī)構(gòu)被測(cè)控參數(shù)

傳感器檢測(cè)系統(tǒng)

傳感器調(diào)理電路模塊顯示儀表被測(cè)參數(shù)2、電氣測(cè)控時(shí)代

現(xiàn)代手動(dòng)控制系統(tǒng)

傳感器調(diào)理電路模塊顯示儀表執(zhí)行機(jī)構(gòu)被測(cè)控參數(shù)

電氣控制系統(tǒng)

傳感器調(diào)理電路模塊顯示器執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制電路模塊被測(cè)控參數(shù)

智能檢測(cè)控制系統(tǒng)

傳感器智能儀表執(zhí)行機(jī)構(gòu)被測(cè)控參數(shù)3、智能測(cè)控時(shí)代

計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)

傳感器調(diào)理電路模塊計(jì)算機(jī)被測(cè)控參數(shù)輸入通道輸出通道控制電路模塊執(zhí)行機(jī)構(gòu)4、計(jì)算機(jī)測(cè)控時(shí)代計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)的含義與類(lèi)別

計(jì)算機(jī)測(cè)控技術(shù)是一門(mén)綜合性的技術(shù)。它是自動(dòng)檢測(cè)和傳感技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)（包括軟件技術(shù)、接口技術(shù)、通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、顯示技術(shù)）的綜合應(yīng)用。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)作為當(dāng)今工業(yè)控制的主流系統(tǒng)，已取代常規(guī)的模擬檢測(cè)、調(diào)節(jié)、顯示、記錄等儀器設(shè)備和很大部分操作管理的人工職能，并具有較高級(jí)復(fù)雜的計(jì)算方法和處理方法，以完成各種過(guò)程控制、操作管理等任務(wù)。

隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域日益廣泛，在冶金、化工、電力、自動(dòng)化機(jī)床、工業(yè)機(jī)器人控制、柔性制造系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)等工業(yè)控制方面已取得了令人矚目的研究與應(yīng)用成果，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中發(fā)揮著越來(lái)越大的作用。

基本概念測(cè)量：采用各種方法獲得客觀事物的量值，稱(chēng)之為“測(cè)量”控制：采用各種方法支配或約束某一客觀事物的進(jìn)程結(jié)果，稱(chēng)之為“控制”測(cè)控系統(tǒng)的分類(lèi)

按照儀器和系統(tǒng)擔(dān)負(fù)的任務(wù)不同，測(cè)控系統(tǒng)可分為三大類(lèi)：?jiǎn)渭円钥刂茷槟康牡摹翱刂葡到y(tǒng)”單純以測(cè)量和檢測(cè)為目的的“測(cè)試（檢測(cè)）系統(tǒng)”測(cè)控一體的“測(cè)控系統(tǒng)”或“監(jiān)控系統(tǒng)”

（1）開(kāi)環(huán)（前饋）控制系統(tǒng)控制器被控對(duì)象控制量輸入量擾動(dòng)輸出量系統(tǒng)的被控制量（輸出量）對(duì)系統(tǒng)的控制量（輸入量）沒(méi)有影響，即被控制量只受控于控制量，而對(duì)控制量無(wú)反作用，這類(lèi)系統(tǒng)稱(chēng)為開(kāi)環(huán)系統(tǒng)，或前饋控制系統(tǒng)。~220V按信號(hào)傳遞路徑分類(lèi)：開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)特點(diǎn)：控制量與輸出量之間僅有前向通路，沒(méi)有反饋通路，輸出量只被檢測(cè)，無(wú)直接控制作用；外部條件和系統(tǒng)內(nèi)部參數(shù)保持不變時(shí)，對(duì)于一個(gè)確定的輸入量，總存在一個(gè)與之對(duì)應(yīng)的輸出量；控制精度取決于控制器各被控對(duì)象的參數(shù)穩(wěn)定性，易受干擾影響（抗干擾能力差），缺乏精確性和適應(yīng)性。開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)工作原理：根據(jù)給定的信號(hào)去控制被控對(duì)象，不能自動(dòng)消除被控參數(shù)偏離給定值所帶來(lái)的誤差。

（2）閉環(huán)（反饋）控制系統(tǒng)反饋：指輸出量通過(guò)適當(dāng)?shù)难b置將測(cè)量信號(hào)的全部或一部分返回輸入端，使之與輸入量進(jìn)行比較的過(guò)程。如果輸出量和反饋量相減則稱(chēng)為負(fù)反饋，反之，若二者相加，則稱(chēng)為正反饋。輸入量和反饋量之差稱(chēng)為偏差信號(hào)。系統(tǒng)的被控量對(duì)控制作用有直接影響的系統(tǒng)稱(chēng)為閉環(huán)控制系統(tǒng)。反饋控制系統(tǒng)是指在負(fù)反饋的基礎(chǔ)上，用“檢測(cè)誤差用以糾正誤差”這一原理組成的系統(tǒng)。由于此類(lèi)系統(tǒng)信息的傳遞途徑有一個(gè)自己閉合的環(huán)路，所以稱(chēng)為閉環(huán)控制系統(tǒng)。特點(diǎn)：由負(fù)反饋構(gòu)成閉環(huán)，利用誤差信號(hào)進(jìn)行控制；對(duì)于外界擾動(dòng)和系統(tǒng)內(nèi)部參數(shù)的變化等引起的誤差能夠自動(dòng)糾正；系統(tǒng)元件參數(shù)配合不當(dāng)，容易產(chǎn)生振蕩，使系統(tǒng)不能正常工作，因而存在穩(wěn)定性問(wèn)題。閉環(huán)控制系統(tǒng)與開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)的主要區(qū)別在于閉環(huán)控制系統(tǒng)有一條從系統(tǒng)輸出端經(jīng)過(guò)測(cè)量元件到輸入端的反饋通路輸入量控制器被控對(duì)象控制量擾動(dòng)輸出量反饋元件+-輸入變換電壓放大執(zhí)行機(jī)構(gòu)功率放大減速器電熱器調(diào)壓器爐子+熱電偶期望溫度實(shí)際溫度在線方式和離線方式

在線方式或聯(lián)機(jī)方式：在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，生產(chǎn)過(guò)程與計(jì)算機(jī)相連，并受計(jì)算機(jī)控制的方式稱(chēng)在線方式。離線方式或脫機(jī)方式：在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，生產(chǎn)過(guò)程與計(jì)算機(jī)不相連，且不受計(jì)算機(jī)控制，而是靠人進(jìn)行聯(lián)系并做相應(yīng)操作的方式稱(chēng)離線方式。實(shí)時(shí)系統(tǒng)

實(shí)時(shí)系統(tǒng)是對(duì)外來(lái)事件在限定時(shí)間內(nèi)能做出反應(yīng)的系統(tǒng)。

實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)和實(shí)時(shí)信息處理系統(tǒng)統(tǒng)稱(chēng)為實(shí)時(shí)系統(tǒng)。

需要注意的是：實(shí)時(shí)并不等于快！它是一個(gè)相對(duì)的概念，確切定義應(yīng)該是“及時(shí)”，即在系統(tǒng)允許的時(shí)間范圍內(nèi)完成任務(wù)。

一個(gè)在線系統(tǒng)不一定是一個(gè)實(shí)時(shí)系統(tǒng)，但一個(gè)實(shí)時(shí)系統(tǒng)必定是在線系統(tǒng)。實(shí)時(shí)系統(tǒng)強(qiáng)調(diào)的是實(shí)時(shí)性和可靠性。這除了與計(jì)算機(jī)硬件有關(guān)外，還與實(shí)時(shí)系統(tǒng)的軟件密切相關(guān)。實(shí)時(shí)系統(tǒng)的軟件是實(shí)時(shí)應(yīng)用軟件和實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)RTOS（Real-TimeOperatingSystem）計(jì)算機(jī)測(cè)試系統(tǒng)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)

計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)

計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)同樣分為三類(lèi):利用傳感裝置將被監(jiān)控對(duì)象中的物理參量（如溫度、壓力、流量、液位、速度）轉(zhuǎn)換為電量（如電壓、電流），再將這些代表實(shí)際物理參量的電量送人輸人裝置中轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)可識(shí)別的數(shù)字量，并且在計(jì)算機(jī)的顯示裝置中以數(shù)字、圖形或曲線的方式顯示出來(lái)，從而使得操作人員能夠直觀而迅速地了解被監(jiān)控對(duì)象的變化過(guò)程。除此之外，計(jì)算機(jī)還可以將采集到的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)起來(lái)，隨時(shí)進(jìn)行分析、統(tǒng)計(jì)和顯示并制作各種報(bào)表。計(jì)算機(jī)測(cè)試系統(tǒng)

計(jì)算機(jī)測(cè)試系統(tǒng)是以微機(jī)為核心，單純以“監(jiān)測(cè)”為目的的系統(tǒng)

傳感器輸入信號(hào)調(diào)理器計(jì)算機(jī)顯示器非電量測(cè)量對(duì)象如果需要對(duì)被監(jiān)控的對(duì)象進(jìn)行控制，則由計(jì)算機(jī)中的應(yīng)用軟件根據(jù)采集到的物理參量的大小和變化情況以及按照工藝所要求該物理量的設(shè)定值進(jìn)行判斷；然后在輸出裝置中輸出相應(yīng)的電信號(hào)，并且推動(dòng)執(zhí)行裝置（如調(diào)節(jié)閥、電動(dòng)機(jī)）動(dòng)作從而完成相應(yīng)的控制任務(wù)。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)

計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)是以微機(jī)為核心，單純以程序“控制”為目的的系統(tǒng)。執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出信號(hào)調(diào)理器計(jì)算機(jī)控制對(duì)象非電量

是以微機(jī)為核心，以“監(jiān)測(cè)”和“控制”為目的、測(cè)控一體化的系統(tǒng)。這種系統(tǒng)對(duì)被控對(duì)象的控制是依據(jù)對(duì)被控對(duì)象的測(cè)量結(jié)果決定的。傳感器輸入信號(hào)調(diào)理器計(jì)算機(jī)顯示器非電量測(cè)控對(duì)象執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出信號(hào)調(diào)理器計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)

電廠生產(chǎn)車(chē)間計(jì)算機(jī)集中監(jiān)控室

計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)硬件各部分功能描述

1、被測(cè)控對(duì)象及其參數(shù)1）環(huán)境特征；2）參數(shù)類(lèi)型；3）測(cè)控要求傳感器調(diào)理電路模塊計(jì)算機(jī)被測(cè)控參數(shù)輸入通道輸出通道控制電路模塊執(zhí)行機(jī)構(gòu)2、傳感器1）選型；2）信號(hào)；3）量程；4）精度；5）環(huán)境傳感器調(diào)理電路模塊計(jì)算機(jī)被測(cè)控參數(shù)輸入通道輸出通道控制電路模塊執(zhí)行機(jī)構(gòu)3、調(diào)理電路模塊1）可用信號(hào)；2）標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)；3）變送器傳感器調(diào)理電路模塊計(jì)算機(jī)被測(cè)控參數(shù)輸入通道輸出通道控制電路模塊執(zhí)行機(jī)構(gòu)4、輸入通道1）信號(hào)類(lèi)別：模擬量，數(shù)字量（開(kāi)關(guān)量），脈沖量；2）接口類(lèi)別：RS232/485，ISA，PCI等；3）輸入模塊、板卡傳感器調(diào)理電路模塊計(jì)算機(jī)被測(cè)控參數(shù)輸入通道輸出通道控制電路模塊執(zhí)行機(jī)構(gòu)5、計(jì)算機(jī)1）工控機(jī)；2）PC機(jī)；3）單片機(jī)；4）PLC；5）嵌入式微機(jī)傳感器調(diào)理電路模塊計(jì)算機(jī)被測(cè)控參數(shù)輸入通道輸出通道控制電路模塊執(zhí)行機(jī)構(gòu)6、輸出通道1）信號(hào)類(lèi)別：數(shù)字量，模擬量（開(kāi)關(guān)量），脈沖量；2）接口類(lèi)別：RS232/485，ISA，PCI等；3）輸出模塊、板卡傳感器調(diào)理電路模塊計(jì)算機(jī)被測(cè)控參數(shù)輸入通道輸出通道控制電路模塊執(zhí)行機(jī)構(gòu)7、控制電路模塊1）各種控制器件：接觸器、繼電器、開(kāi)關(guān)等；2）各種功率放大電路、驅(qū)動(dòng)電路等傳感器調(diào)理電路模塊計(jì)算機(jī)被測(cè)控參數(shù)輸入通道輸出通道控制電路模塊執(zhí)行機(jī)構(gòu)8、執(zhí)行機(jī)構(gòu)1）電動(dòng)執(zhí)行器2）控制電機(jī)傳感器調(diào)理電路模塊計(jì)算機(jī)被測(cè)控參數(shù)輸入通道輸出通道控制電路模塊執(zhí)行機(jī)構(gòu)測(cè)控系統(tǒng)微機(jī)化的重要意義

傳統(tǒng)的測(cè)控系統(tǒng)主要由“測(cè)控電路”組成，所具備的功能較少，也比較弱。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，使得傳統(tǒng)的測(cè)控系統(tǒng)發(fā)生了根本性變革，即采用微型計(jì)算機(jī)作為測(cè)控系統(tǒng)的主體和核心，替代傳統(tǒng)測(cè)控系統(tǒng)的常規(guī)電子線路，從而成為新一代的微機(jī)化測(cè)控系統(tǒng)。由于微型計(jì)算機(jī)的速度快、精度高、存儲(chǔ)容量大、功能強(qiáng)及可編程等特點(diǎn)，將微型計(jì)算機(jī)引入測(cè)控系統(tǒng)中，不僅可以解決傳統(tǒng)測(cè)控系統(tǒng)不能解決的問(wèn)題，而且還能簡(jiǎn)化電路、增加或增強(qiáng)功能、提高測(cè)控精度和可靠性，顯著增強(qiáng)測(cè)控系統(tǒng)的自動(dòng)化、智能化程度，而且可以縮短系統(tǒng)研制周期、降低成本、易于升級(jí)換代等。因此，現(xiàn)代測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)，特別是高精度、高性能、多功能的測(cè)控系統(tǒng)，目前已很少有不采用計(jì)算機(jī)技術(shù)的了。在當(dāng)今，完全可以這樣說(shuō)，沒(méi)有微處理器的儀器就不能稱(chēng)為儀器，沒(méi)有微型計(jì)算機(jī)的測(cè)控系統(tǒng)就更不能稱(chēng)其為現(xiàn)代工業(yè)測(cè)控系統(tǒng)。

計(jì)算機(jī)技術(shù)的引入，為測(cè)控系統(tǒng)帶來(lái)以下一些新特點(diǎn)和新功能：1）自動(dòng)清零功能。在每次采樣前對(duì)傳感器的輸出值自動(dòng)清零，從而大大降低因測(cè)控系統(tǒng)漂移變化造成的誤差。2）量程自動(dòng)切換功能?？筛鶕?jù)測(cè)量值和控制值的大小改變測(cè)量范圍和控制范圍，在保證測(cè)量和控制范圍的同時(shí)提高分辨率。3）多點(diǎn)快速測(cè)控?？蓪?duì)多種不同參數(shù)進(jìn)行快速測(cè)量和控制。

4）數(shù)字濾波功能。利用計(jì)算機(jī)軟件對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，可抑制各種干擾和脈沖信號(hào)。5）自動(dòng)修正誤差。許多傳感器和控制器的特性是非線性的，且受環(huán)境參數(shù)變化的影響比較嚴(yán)重，從而給儀器帶來(lái)誤差。采用計(jì)算機(jī)技術(shù)，可以依靠軟件進(jìn)行在線或離線修正。6）數(shù)據(jù)處理功能。利用計(jì)算機(jī)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)儀器無(wú)法實(shí)現(xiàn)的各種復(fù)雜的處理和運(yùn)算功能，比如統(tǒng)計(jì)分析、檢索排序、函數(shù)變換、差值近似和頻譜分析等。

7）復(fù)雜控制規(guī)律。利用計(jì)算機(jī)技術(shù)不僅可以實(shí)現(xiàn)經(jīng)典的PID控制，還可以實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜的控制規(guī)律，例如，自適應(yīng)控制、模糊控制等；同時(shí)也能夠?qū)崿F(xiàn)控制方案和控制規(guī)律的在線修改，使整個(gè)系統(tǒng)具有很大的靈活性與適應(yīng)性。8）多媒體功能。利用計(jì)算機(jī)的多媒體技術(shù)，可以使儀器具有聲光、語(yǔ)音、圖像、動(dòng)畫(huà)等功能，增強(qiáng)測(cè)控系統(tǒng)的個(gè)性或特色。

9）通信或網(wǎng)絡(luò)功能。利用計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)通信功能，可以大大增強(qiáng)測(cè)控系統(tǒng)的外部接口功能和數(shù)據(jù)傳輸功能。采用網(wǎng)絡(luò)功能的測(cè)控系統(tǒng)則將拓展一系列新穎的功能。10）自我診斷功能。采用計(jì)算機(jī)技術(shù)后，可對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，一旦發(fā)現(xiàn)故障則立即進(jìn)行報(bào)警，并可顯示故障部位或可能的故障原因，對(duì)排除故障的方法進(jìn)行提示。

通過(guò)應(yīng)用計(jì)算機(jī)測(cè)控技術(shù)，可以穩(wěn)定和優(yōu)化生產(chǎn)工藝，提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低能源和原材料消耗，降低生產(chǎn)成本；更為重要的是通過(guò)應(yīng)用計(jì)算機(jī)測(cè)控技術(shù)還可以降低勞動(dòng)者的生產(chǎn)強(qiáng)度，提高領(lǐng)導(dǎo)者的管理水平，從而帶來(lái)極大的社會(huì)效益。正因?yàn)槿绱耍?jì)算機(jī)測(cè)控技術(shù)得到了迅速的發(fā)展。計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)的任務(wù)下面以生產(chǎn)過(guò)程控制系統(tǒng)為例來(lái)說(shuō)明計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的任務(wù)，因?yàn)樗容^集中地體現(xiàn)了計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的各種功能。圖0-3所示，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)借助傳感器從生產(chǎn)過(guò)程中收集信息，對(duì)生產(chǎn)過(guò)程被控對(duì)象進(jìn)行監(jiān)視并提供控制信號(hào)。被收集的信息在不同層次上進(jìn)行分析計(jì)算，得出對(duì)生產(chǎn)裝置提供的調(diào)節(jié)量，完成自動(dòng)控制，或者為生產(chǎn)管理人員、工程師和操作員提供所需要的信息。1．檢測(cè)

生產(chǎn)過(guò)程的參數(shù)大小是由傳感器進(jìn)行檢測(cè)的。傳感器產(chǎn)生與被測(cè)物理量（如溫度、壓力、流量、液位等）成比例（一般為正比）的電信號(hào)。傳感器信號(hào)在進(jìn)入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的接口之前，首先要轉(zhuǎn)換成一種標(biāo)準(zhǔn)形式，通常是把傳感器的0～100％量程轉(zhuǎn)換成4～20mA電流或1～5V電壓。另一類(lèi)測(cè)量值是關(guān)于被控過(guò)程的狀態(tài)信息。例如，閥門(mén)是否關(guān)閉？容器是否注滿？泵是否打開(kāi)？這些信息是以開(kāi)關(guān)量的形式提供給計(jì)算機(jī)的，通過(guò)繼電器接點(diǎn)的開(kāi)閉或TTL電平的變化來(lái)表示。2．執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制對(duì)生產(chǎn)裝置的控制通常是通過(guò)對(duì)閥門(mén)或伺服機(jī)構(gòu)等執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行調(diào)節(jié)，對(duì)泵和馬達(dá)進(jìn)行控制來(lái)達(dá)到的。計(jì)算機(jī)可以產(chǎn)生一串脈沖去驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)達(dá)到所需要的位置，可以通過(guò)繼電器接點(diǎn)閉合或產(chǎn)生某個(gè)電平的跳變?nèi)?dòng)或停止某個(gè)馬達(dá)，也可通過(guò)數(shù)/模轉(zhuǎn)換產(chǎn)生一個(gè)正比于某設(shè)定值的電壓或電流去驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。執(zhí)行機(jī)構(gòu)在收到控制信號(hào)之后，通常還要反饋一個(gè)測(cè)量信號(hào)給計(jì)算機(jī)，以便檢查控制命令是否被執(zhí)行。

3．人一機(jī)交互

計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)必須為操作員提供關(guān)于被控過(guò)程和控制系統(tǒng)本身運(yùn)行情況的全部信息，為操作員直觀地進(jìn)行操作提供各種手段，例如改變?cè)O(shè)定值，手動(dòng)調(diào)節(jié)各種執(zhí)行機(jī)構(gòu)，在發(fā)生報(bào)警的情況下進(jìn)行處理等。因此，它應(yīng)當(dāng)能顯示各種信息和畫(huà)面，打印各種記錄，通過(guò)專(zhuān)用鍵盤(pán)對(duì)被控過(guò)程進(jìn)行操作等。

4．通信

現(xiàn)今的工業(yè)過(guò)程控制系統(tǒng)一般都采用分級(jí)分散式結(jié)構(gòu)，即由多臺(tái)計(jì)算機(jī)組成計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，共同完成上述的各種任務(wù)。因此，各級(jí)計(jì)算機(jī)之間必須能按時(shí)地交換信息。此外，有時(shí)生產(chǎn)過(guò)程控制系統(tǒng)還需要與其它計(jì)算機(jī)系統(tǒng)（例如，全廠的綜合信息管理系統(tǒng)）進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。

計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)的特點(diǎn)1．技術(shù)集成和系統(tǒng)復(fù)雜程度高

計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)、控制、通信、電子等多種高新技術(shù)的集成，是理論方法和應(yīng)用技術(shù)的結(jié)合。由于信息量大、速度快和精度高，因此能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制規(guī)律，從而達(dá)到較高的控制質(zhì)量。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了常規(guī)系統(tǒng)難以實(shí)現(xiàn)的多變量控制、智能控制、參數(shù)自整定等。

2．實(shí)時(shí)性強(qiáng)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)是一個(gè)實(shí)時(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，可以根據(jù)采集到的數(shù)據(jù)，立即采取相應(yīng)的動(dòng)作。例如，檢測(cè)到化學(xué)反應(yīng)罐的壓力超限，可以立即打開(kāi)減壓閥，這樣就避免了爆炸的危險(xiǎn)。實(shí)時(shí)性是區(qū)別于普通計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的關(guān)鍵特點(diǎn)，也是衡量計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)性能的一個(gè)重要指標(biāo)。

3．可靠性高和可維修性好這兩個(gè)因素決定系統(tǒng)的可用程度。由于采取有效的抗干擾、冗余、可靠性技術(shù)和系統(tǒng)的自診斷功能，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的可靠性高且可維修性好。如有的工控機(jī)一旦出現(xiàn)故障，能迅速指出故障點(diǎn)和處理辦法，便于立即修復(fù)。

4．環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)工業(yè)環(huán)境惡劣，要求工業(yè)控制機(jī)能適應(yīng)高溫、高濕、腐蝕、振動(dòng)、沖擊、灰塵等工業(yè)環(huán)境。一般的工業(yè)控制機(jī)有較高的電磁兼容性。

5．控制的多功能性計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)具有集中操作、實(shí)時(shí)控制、控制管理、生產(chǎn)管理等多功能。

6.應(yīng)用的靈活性由于軟件功能豐富、編程方便和硬件體積小、重量輕以及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上的模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化、使系統(tǒng)配置上有很強(qiáng)的靈活性。如一些工控機(jī)有操作簡(jiǎn)易的結(jié)構(gòu)化、組態(tài)化控制軟件，硬件的可裝配性、可擴(kuò)充性也很好。另外，技術(shù)更新快，信息綜合性強(qiáng)，內(nèi)涵豐富，操作便利等也都是計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的一些特點(diǎn)。

計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的基本要求

1．具有良好的實(shí)時(shí)性

2．具有高可靠性和較強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)性

3．采用標(biāo)準(zhǔn)化部件，便于擴(kuò)充、升級(jí)和維護(hù)

4．具有良好的人機(jī)界面和豐富的監(jiān)視畫(huà)面

5．具有良好的系統(tǒng)組態(tài)和可選的各種控制策略

6．具有網(wǎng)絡(luò)通訊功能，便于實(shí)現(xiàn)工廠自動(dòng)化和信息化

計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)的組成

計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)由2大部分組成：硬件軟件計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu)

硬件主要由輸人輸出裝置、檢測(cè)變送裝置、計(jì)算機(jī)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)4大部分組成。

軟件主要分為系統(tǒng)軟件、開(kāi)發(fā)軟件和應(yīng)用軟件3大部分。

計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)的硬件組成

1.計(jì)算機(jī)主機(jī)

2.過(guò)程通道

3.操作控制臺(tái)

由微處理器、內(nèi)存儲(chǔ)器及系統(tǒng)總線組成的計(jì)算機(jī)主機(jī)是整個(gè)計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)的核心，它的功能、性能直接影響到系統(tǒng)的優(yōu)劣。主機(jī)的任務(wù)主要是進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、邏輯判斷、控制量計(jì)算、越限報(bào)警等，還通過(guò)接口電路向系統(tǒng)的各個(gè)部分發(fā)出各種控制命令，指揮整個(gè)計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)有條不紊地協(xié)調(diào)工作。

1．計(jì)算機(jī)主機(jī)

一般地，計(jì)算機(jī)主機(jī)在測(cè)控系統(tǒng)中至少起到以下三個(gè)作用：

1）實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理：對(duì)來(lái)自測(cè)量變送裝置的被控變量數(shù)據(jù)的瞬時(shí)值進(jìn)行巡回采集、分析處理、計(jì)算以及顯示、記錄、制表等。

2）實(shí)時(shí)監(jiān)督?jīng)Q策：對(duì)系統(tǒng)中的各種數(shù)據(jù)進(jìn)行越限報(bào)警、事故預(yù)報(bào)和處理，根據(jù)需要進(jìn)行設(shè)備自動(dòng)啟停，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行診斷與管理等。

3）實(shí)時(shí)控制及輸出：根據(jù)被控生產(chǎn)過(guò)程的特點(diǎn)和控制要求，選擇合適的控制規(guī)律，包括復(fù)雜的先進(jìn)控制策略，然后按照給定的控制策略和實(shí)時(shí)的生產(chǎn)情況，實(shí)現(xiàn)在線、實(shí)時(shí)控制。

在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)根據(jù)應(yīng)用規(guī)模、控制目的和控制需要等選用性能價(jià)格比高的計(jì)算機(jī)，如：對(duì)于小型控制系統(tǒng)、智能儀表及智能化接口，盡量采用單片機(jī)模式；對(duì)于新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)或用量較大，為降低成本，也可采用單片機(jī)模式；對(duì)于中等規(guī)模的控制系統(tǒng)，為加快系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)速度，可以選用PLC或工控機(jī)，應(yīng)用軟件可自行開(kāi)發(fā)；對(duì)于大型的生產(chǎn)過(guò)程控制系統(tǒng)，最好選用工控機(jī)、專(zhuān)用DCS或FCS，軟件可自行開(kāi)發(fā)或購(gòu)買(mǎi)現(xiàn)成的組態(tài)軟件。

2．過(guò)程通道

過(guò)程通道是計(jì)算機(jī)主機(jī)與生產(chǎn)過(guò)程被控對(duì)象之間進(jìn)行信息傳遞和變換的連接裝置。根據(jù)信號(hào)傳送方向，分為輸入通道和輸出通道；根據(jù)傳送信號(hào)的形式，又可分為模擬量通道和開(kāi)關(guān)量通道。目前工業(yè)上使用最多的是板卡式過(guò)程通道，其次是遠(yuǎn)程I/O模塊。1）模擬量輸入通道在微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)中，為了實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程或其他設(shè)備或周?chē)h(huán)境的測(cè)量和控制，首先必須對(duì)各種模擬量參數(shù)如溫度、壓力、流量、成份、液位、速度、距離等進(jìn)行采集，為此，要用傳感器和變送器將采集量變成標(biāo)準(zhǔn)的電信號(hào)，通過(guò)濾波放大、經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器變換成計(jì)算機(jī)能接受的數(shù)字量。

2）模擬量輸出通道目前工業(yè)生產(chǎn)中使用的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其控制信號(hào)基本上是模擬的電壓或電流信號(hào)。因此計(jì)算機(jī)輸出的數(shù)字信號(hào)必須經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換器變?yōu)槟M量后，方能去控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)。對(duì)于氣動(dòng)或液動(dòng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，尚需經(jīng)過(guò)電一氣或電一液轉(zhuǎn)換裝置。當(dāng)控制多個(gè)回路時(shí)，還需要使用多路開(kāi)關(guān)進(jìn)行切換?？紤]到每個(gè)回路的輸出信號(hào)在時(shí)間上是離散的，而執(zhí)行機(jī)構(gòu)要求的是連續(xù)的模擬量信號(hào)，所以多路輸出的信號(hào)都應(yīng)采用輸出保持器加以保持后再去控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)。

3）開(kāi)關(guān)量輸入通道開(kāi)關(guān)量輸入通道的任務(wù)主要是將現(xiàn)場(chǎng)輸入的開(kāi)關(guān)信號(hào)經(jīng)轉(zhuǎn)換、保護(hù)、濾波、隔離等措施轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)能夠接收的邏輯信號(hào)。開(kāi)關(guān)量輸入通道在測(cè)控系統(tǒng)中主要起以下作用：定時(shí)記錄生產(chǎn)過(guò)程中某些設(shè)備的狀態(tài)，例如電動(dòng)機(jī)是否在運(yùn)轉(zhuǎn)、閥門(mén)是否開(kāi)啟等；對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中某些設(shè)備的狀態(tài)進(jìn)行檢查，以便發(fā)現(xiàn)問(wèn)題進(jìn)行處理。若有異常，及時(shí)向主機(jī)發(fā)出中斷請(qǐng)求信號(hào)，申請(qǐng)故障處理，保證生產(chǎn)過(guò)程的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

4）開(kāi)關(guān)量輸出通道對(duì)于只有“0”和“1”兩種工作狀態(tài)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)或器件，用計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)輸出開(kāi)關(guān)量來(lái)控制它們，例如控制馬達(dá)的啟動(dòng)和停止，信號(hào)指示燈的亮和滅，電磁閥的打開(kāi)與關(guān)閉，繼電器的接通與斷開(kāi)，步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行等。開(kāi)關(guān)量輸出通道的任務(wù)就是把計(jì)算機(jī)輸出的開(kāi)關(guān)信號(hào)傳送給這些執(zhí)行機(jī)構(gòu)或器件。

5）執(zhí)行機(jī)構(gòu)在計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)中，必須將經(jīng)過(guò)采集、轉(zhuǎn)換、處理的被控參量（或狀態(tài)）與給定值（或事先安排好的動(dòng)作順序）進(jìn)行比較，然后根據(jù)偏差來(lái)控制有關(guān)輸出部件，達(dá)到自動(dòng)調(diào)節(jié)被控量（或狀態(tài)）的目的。

6）I/O接口由于外部設(shè)備和被控對(duì)象是不能直接由計(jì)算機(jī)主機(jī)控制的，必須由“接口”來(lái)傳送相應(yīng)的信息和命令。I/O接口是主機(jī)和通道、外部設(shè)備進(jìn)行信息交換的紐帶。接口電路有并行接口、串行接口、脈沖接口和直接數(shù)據(jù)傳送接口等。絕大多數(shù)I/O接口都是可編程的，它們的工作方式可以通過(guò)編程設(shè)置。各種CPU都有配套的接口芯片。

由上可知，過(guò)程通道由各種硬件設(shè)備組成，它們起著信息變換和傳遞的作用，配合相應(yīng)的輸入、輸出控制程序，使計(jì)算機(jī)和被控對(duì)象間能進(jìn)行信息交換，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)機(jī)械、過(guò)程的控制。

3．操作控制臺(tái)操作控制臺(tái)是操作員與計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)之間進(jìn)行聯(lián)系的紐帶，如圖1-5所示。通過(guò)操作控制臺(tái)，操作人員可及時(shí)了解被控過(guò)程的運(yùn)行狀態(tài)、運(yùn)行參數(shù)、報(bào)警信號(hào)等，進(jìn)行必要的人為干預(yù)，發(fā)出各種控制命令或緊急處理某些事件，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的控制目標(biāo)，還能通過(guò)它輸入程序和修改有關(guān)參數(shù)。

計(jì)算機(jī)操作控制臺(tái)

為實(shí)現(xiàn)上述功能，操作控制臺(tái)一般應(yīng)包括以下幾部分：

1）信息顯示

采用狀態(tài)指示和報(bào)警指示的指示燈和聲光報(bào)警器、LED、LCD或CRT顯示屏，顯示所需內(nèi)容和報(bào)警信號(hào)。在顯示數(shù)據(jù)較少，系統(tǒng)功耗小的簡(jiǎn)易系統(tǒng)中，更多的是采用LCD顯示器；而在規(guī)模比較大，要求比較高的復(fù)雜系統(tǒng)中，可以選用CRT顯示器。因?yàn)镃RT顯示器不僅可以顯示數(shù)據(jù)表格，而且可以顯示各種圖形，如控制系統(tǒng)流程圖、參數(shù)變化趨勢(shì)圖、調(diào)節(jié)回路指示圖等。清晰美觀的顯示，不是簡(jiǎn)單地為了改善控制系統(tǒng)外觀，而是為了便于操作人員工作，提高系統(tǒng)的性能。

2）信息記憶主要采用打印機(jī)、記錄儀、存儲(chǔ)設(shè)備等輸出設(shè)備。存儲(chǔ)設(shè)備有磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器、光盤(pán)驅(qū)動(dòng)器、優(yōu)盤(pán)、磁帶機(jī)等，主要用于存儲(chǔ)程序和數(shù)據(jù)。

3）工作方式選擇采用各種開(kāi)關(guān)，如按鈕、扳鍵等，實(shí)現(xiàn)工作方式的選擇，例如電源開(kāi)關(guān)、數(shù)據(jù)及地址選擇開(kāi)關(guān)、操作方式（如自動(dòng)、手動(dòng)）選擇開(kāi)關(guān)等。通過(guò)這些開(kāi)關(guān)，可以完成對(duì)計(jì)算機(jī)的啟動(dòng)、暫停，對(duì)系統(tǒng)的啟動(dòng)、暫停，對(duì)參數(shù)或數(shù)據(jù)的修改，對(duì)工作方式、算法、控制方式進(jìn)行選擇等功能。

4）信息輸入采用輸入設(shè)備，有鍵盤(pán)、掃描儀、紙帶讀入機(jī)和卡片讀入機(jī)等，主要用于輸入程序和數(shù)據(jù)。操作鍵盤(pán)一般應(yīng)包括數(shù)字鍵及功能鍵。數(shù)字鍵主要用來(lái)向主機(jī)輸入數(shù)據(jù)或修改控制系統(tǒng)的參數(shù)。通過(guò)功能鍵可向主機(jī)申請(qǐng)中斷服務(wù)，使計(jì)算機(jī)進(jìn)入功能鍵所代表的功能服務(wù)程序，如啟動(dòng)、復(fù)位、打印、顯示等功能服務(wù)程序。

計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)的軟件組成

計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)的硬件只是測(cè)控系統(tǒng)的軀體，只有硬件的計(jì)算機(jī)叫裸機(jī)，它不能實(shí)現(xiàn)任何功能，只是計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)的設(shè)備基礎(chǔ)，計(jì)算機(jī)只有在配備了所需的各種軟件后，才能構(gòu)成完整的測(cè)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)各種功能。

軟件是指能夠完成各種功能的計(jì)算機(jī)程序的總和，如操作、管理、監(jiān)視、控制、計(jì)算和自診斷等。它是計(jì)算機(jī)的中樞神經(jīng)，整個(gè)系統(tǒng)的動(dòng)作都是在軟件指揮下進(jìn)行協(xié)調(diào)工作的。在計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)中，許多功能都是通過(guò)軟件來(lái)加以實(shí)現(xiàn)的，即在基本不改變系統(tǒng)硬件的情況下，只需修改計(jì)算機(jī)中的程序便可實(shí)現(xiàn)不同的測(cè)控功能。測(cè)控系統(tǒng)的功能和性能依賴(lài)于軟件水平的高低。

計(jì)算機(jī)測(cè)控軟件從功能上來(lái)說(shuō)可分為：系統(tǒng)軟件應(yīng)用軟件

系統(tǒng)軟件是計(jì)算機(jī)運(yùn)行操作的基礎(chǔ)，用于管理、調(diào)度、操作計(jì)算機(jī)的各種資源，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)監(jiān)控和診斷，提供各種開(kāi)發(fā)支持的程序。系統(tǒng)軟件包括操作系統(tǒng)、監(jiān)控管理程序、故障診斷程序、各種語(yǔ)言的匯編、解釋和編譯程序、數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)、通信網(wǎng)絡(luò)軟件等。系統(tǒng)軟件

操作系統(tǒng)提供了程序運(yùn)行的環(huán)境，是計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)信息的指揮者和協(xié)調(diào)者，并具有數(shù)據(jù)處理、硬件管理等功能。如DOS、Windows98/2000/XP、UNIX等。用于開(kāi)發(fā)測(cè)控系統(tǒng)應(yīng)用軟件的是各種語(yǔ)言的匯編、解釋和編譯程序，包括：面向機(jī)器的匯編語(yǔ)言如Masm，面向過(guò)程語(yǔ)言如C，面向?qū)ο笳Z(yǔ)言如VisualC++、VisualBasic等，監(jiān)控組態(tài)軟件Kingview、MCGS、FIX等，虛擬儀器軟件LabVIEW、LabWindows/CVI等，數(shù)字信號(hào)處理軟件Matlab，各種數(shù)據(jù)庫(kù)軟件等。

應(yīng)用軟件

應(yīng)用軟件是軟件公司或用戶為解決某類(lèi)應(yīng)用問(wèn)題而專(zhuān)門(mén)研制的軟件，主要包括科學(xué)和工程計(jì)算軟件、文字處理軟件、數(shù)據(jù)處理軟件、圖形軟件、圖像處理軟件、應(yīng)用數(shù)據(jù)庫(kù)軟件、事務(wù)管理軟件、輔助類(lèi)軟件和測(cè)控類(lèi)軟件等。

計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)軟件屬于應(yīng)用軟件，它主要實(shí)現(xiàn)企業(yè)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的實(shí)時(shí)測(cè)控和管理以及企業(yè)整體生產(chǎn)的管理控制。控制類(lèi)應(yīng)用軟件是控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員根據(jù)某一具體生產(chǎn)過(guò)程的控制對(duì)象、控制要求、控制任務(wù)，為實(shí)現(xiàn)高效、可靠、靈活的控制而自行編制的各種控制和管理程序。測(cè)控對(duì)象的差異性使對(duì)應(yīng)用軟件的要求也有很大的差別。一般在工業(yè)測(cè)控系統(tǒng)中，針對(duì)每個(gè)測(cè)控對(duì)象，為完成相應(yīng)的測(cè)控任務(wù)，都要求配置相應(yīng)的專(zhuān)門(mén)測(cè)控軟件，才能使整個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)預(yù)定的功能。

測(cè)控類(lèi)應(yīng)用軟件的編寫(xiě)涉及生產(chǎn)工藝、控制理論、控制設(shè)備等相關(guān)領(lǐng)域的知識(shí)，一般由測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員根據(jù)不同的測(cè)控對(duì)象和不同的測(cè)控任務(wù)自行編制或根據(jù)具體情況在商品化軟件的基礎(chǔ)上自行組態(tài)。用戶用何種語(yǔ)言編寫(xiě)應(yīng)用程序，主要取決于系統(tǒng)軟件的配置情況和測(cè)控的實(shí)時(shí)性要求。在測(cè)控系統(tǒng)中，應(yīng)用程序的優(yōu)劣，將對(duì)系統(tǒng)調(diào)試、運(yùn)行的可靠性，系統(tǒng)的精度和效率帶來(lái)很大影響。

計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)的工作原理

上述溫度監(jiān)控計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制可以分解為四個(gè)過(guò)程：1）生產(chǎn)過(guò)程的被控參量（過(guò)程信號(hào)）通過(guò)測(cè)量環(huán)節(jié)轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的電量或電參數(shù)，再由變送器或放大器變換成標(biāo)準(zhǔn)的電壓信號(hào)或電流信號(hào)；2）電壓信號(hào)或電流信號(hào)經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換后變成計(jì)算機(jī)可以識(shí)別的數(shù)字信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換為人們易于理解的工程量（測(cè)量值）；

3）計(jì)算機(jī)根據(jù)測(cè)量值與給定值的偏差，按一定的控制算法輸出控制信號(hào)；4）控制信號(hào)作用于執(zhí)行機(jī)構(gòu)，通過(guò)調(diào)節(jié)物料流量或能量的大小來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的調(diào)節(jié)。從本質(zhì)上講，計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)的工作過(guò)程可歸納為以下三步：1）實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集：對(duì)來(lái)自測(cè)量變送器的被控量的瞬時(shí)值進(jìn)行采集和輸入；2）實(shí)時(shí)控制決策：對(duì)采集到的被控量進(jìn)行分析、比較和處理，按預(yù)定的控制規(guī)律運(yùn)算，進(jìn)行控制決策；3）實(shí)時(shí)輸出控制：根據(jù)控制決策，實(shí)時(shí)地向執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出控制信號(hào)，完成系統(tǒng)控制任務(wù)或輸出其它有關(guān)信號(hào)，如報(bào)警信號(hào)等。不要打了，我再聊會(huì)就去學(xué)習(xí)了…計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)的分類(lèi)

被控工業(yè)對(duì)象測(cè)量元件多路開(kāi)關(guān)采樣保持器A/D轉(zhuǎn)換器工業(yè)控制計(jì)算機(jī)CRT顯示打印機(jī)1、操作指導(dǎo)控制系統(tǒng)或數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（DAS）

特點(diǎn)：一臺(tái)計(jì)算機(jī)可以代替大量的顯示和記錄儀表，從而對(duì)整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行集中監(jiān)視。對(duì)大量數(shù)據(jù)綜合處理分析，有利于指導(dǎo)生產(chǎn)過(guò)程?？捎么讼到y(tǒng)摸清系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，控制規(guī)律，為構(gòu)成計(jì)算機(jī)閉環(huán)控制奠定基礎(chǔ)。計(jì)算機(jī)不直接參與過(guò)程控制，對(duì)生產(chǎn)過(guò)程不直接產(chǎn)生影響2、直接數(shù)字控制系統(tǒng)（DDC—DirectDigitalControl）人工監(jiān)督給定值測(cè)量值A(chǔ)/D多路開(kāi)關(guān)檢測(cè)元件DDC微機(jī)D/A反多路開(kāi)關(guān)采樣保持器管理命令報(bào)告生產(chǎn)過(guò)程特點(diǎn)：一臺(tái)計(jì)算機(jī)可以取代多個(gè)模擬調(diào)節(jié)器控制多個(gè)回路?？刂扑惴ㄓ沙绦?qū)崿F(xiàn)，只要改變程序就可以實(shí)現(xiàn)各種PID算法以及其他復(fù)雜的控制算法。SCC計(jì)算機(jī)給定值測(cè)量值A(chǔ)/D多路開(kāi)關(guān)檢測(cè)元件DDC微機(jī)D/A反多路開(kāi)關(guān)采樣保持器生產(chǎn)過(guò)程管理命令報(bào)告3、計(jì)算機(jī)監(jiān)督控制系統(tǒng)（SCC—Supervisory ComputerControl）1）SCC+DDC2）SCC+模擬調(diào)節(jié)器系統(tǒng)A/D多路開(kāi)關(guān)檢測(cè)元件生產(chǎn)過(guò)程TT

SCC計(jì)算機(jī)給定值測(cè)量值管理命令報(bào)告特點(diǎn)：可根據(jù)工況變化，及時(shí)改變給定值，實(shí)現(xiàn)給定值的最優(yōu)控制?？煽啃院茫琒CC級(jí)有故障可由DDC或模擬調(diào)節(jié)器代替，DDC級(jí)有故障可由SCC級(jí)代替。適用于企業(yè)技術(shù)的升級(jí)，即用上了原來(lái)的模擬調(diào)節(jié)器，又用了計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)了給定值的控制。仍有DDC系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)。4、分布式控制系統(tǒng)（集散控制系統(tǒng)DCS—DistributedControlSystem）分布控制系統(tǒng)也稱(chēng)集散控制系統(tǒng)，是以微處理器為基礎(chǔ)的集中分散控制系統(tǒng)，主要特征是集中管理和分散控制人機(jī)界面好，便于集中操作、監(jiān)視現(xiàn)代化的大型系統(tǒng)；監(jiān)控功能分散化解了系統(tǒng)出現(xiàn)故障的風(fēng)險(xiǎn)；能實(shí)現(xiàn)對(duì)非線性、多變量、大滯后、分布參數(shù)等復(fù)雜系統(tǒng)的控制能采集并記錄各類(lèi)重要的數(shù)據(jù)供操作人員監(jiān)控系統(tǒng)時(shí)使用。還能整理和打印報(bào)表或上傳報(bào)表供管理層使用。企業(yè)級(jí)管理計(jì)算機(jī)廠級(jí)管理計(jì)算機(jī)車(chē)間級(jí)監(jiān)督計(jì)算機(jī)(SCC)設(shè)備控制級(jí)(DDC)廠級(jí)管理計(jì)算機(jī)生產(chǎn)過(guò)程A車(chē)間級(jí)監(jiān)督計(jì)算機(jī)(SCC)設(shè)備控制級(jí)(DDC)生產(chǎn)過(guò)程B設(shè)備控制級(jí)(DDC)生產(chǎn)過(guò)程C設(shè)備控制級(jí)(DDC)生產(chǎn)過(guò)程DMIS級(jí)SCC級(jí)DDC級(jí)主要分為三部分：操作管理站、現(xiàn)場(chǎng)控制站和通信網(wǎng)絡(luò)，以實(shí)現(xiàn)分散控制與集中管理和操作的功能。操作管理站負(fù)責(zé)系統(tǒng)的管理、控制組態(tài)、系統(tǒng)生成，實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)的控制操作、過(guò)程狀態(tài)顯示、報(bào)警狀態(tài)顯示、歷史數(shù)據(jù)的收集和各種趨勢(shì)顯示及報(bào)表生成與打印等現(xiàn)場(chǎng)控制站則具體實(shí)現(xiàn)各種現(xiàn)場(chǎng)物理信號(hào)（各種模擬量、開(kāi)關(guān)量等）的周期采集和轉(zhuǎn)換處理、各種控制回路的運(yùn)算（包括調(diào)節(jié)回路和邏輯運(yùn)算等）、控制運(yùn)算結(jié)果的直接輸出等；系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)負(fù)責(zé)各種功能站之間的數(shù)據(jù)通信和聯(lián)絡(luò)。分散控制，集中管理；自治和協(xié)調(diào)性；特點(diǎn)：速度快，控制更加靈活方便，國(guó)內(nèi)外都有成型的產(chǎn)品?？煽啃愿咛?hào)稱(chēng)平均無(wú)故障時(shí)間可達(dá)100年；系統(tǒng)的系統(tǒng)軟件配置的是實(shí)時(shí)多任務(wù)的操作系統(tǒng)，控制軟件非常豐富，而且用戶可以根據(jù)需要進(jìn)行組合，因此這種軟件又稱(chēng)組態(tài)軟件。因此用戶在這樣的硬軟件平臺(tái)上可以實(shí)現(xiàn)高水平、高速度、高質(zhì)量、高效益的控制系統(tǒng)。5、現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)（FCS—FieldbusControlSystem）

現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)是分散控制系統(tǒng)向全數(shù)字化系統(tǒng)發(fā)展的結(jié)果，是向下開(kāi)放的產(chǎn)物?，F(xiàn)場(chǎng)總線是一種連接用于連接例如傳感器、執(zhí)行器和控制器等的儀器和控制設(shè)備的全數(shù)字、串行、雙向、多點(diǎn)、開(kāi)放式的通信系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)與通信技術(shù)相結(jié)合產(chǎn)生了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)；計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與控制系統(tǒng)相結(jié)合產(chǎn)生了現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)。現(xiàn)場(chǎng)通信網(wǎng)絡(luò)；現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備互連；互操作性；功能分散；通信線供電；開(kāi)放性。現(xiàn)場(chǎng)總線控制網(wǎng)絡(luò)模型現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)有以下一些突出的優(yōu)點(diǎn)：總線式結(jié)構(gòu)：一對(duì)傳輸線（總線）掛接多臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，雙向傳輸多個(gè)數(shù)字信號(hào)。開(kāi)放互操作性：現(xiàn)場(chǎng)總線采用統(tǒng)一的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，是開(kāi)放式的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，對(duì)用戶是透明的。徹底的分散控制：控制功能下放到作為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的現(xiàn)場(chǎng)智能儀表和設(shè)備中?？煽啃愿撸翰捎脭?shù)字信號(hào)傳輸數(shù)據(jù)，提高了數(shù)據(jù)的精度和抗干擾性。將控制功能放到現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備中，使危險(xiǎn)分散，系統(tǒng)的可靠性提高。信息綜合、組態(tài)靈活。6．工業(yè)過(guò)程計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）

計(jì)算機(jī)測(cè)控技術(shù)的發(fā)展

第一個(gè)階段是20世紀(jì)50年代以前的人工控制階段（基地式儀表控制系統(tǒng)）

第二個(gè)階段是20世紀(jì)60年代的模擬式儀表控制階段（電動(dòng)單元組合式儀表控制系統(tǒng)）

第三個(gè)階段是20世紀(jì)70年代的計(jì)算機(jī)集中控制階段

第四個(gè)階段是20世紀(jì)80年代的集散式控制階段（分布式控制系統(tǒng)）

計(jì)算機(jī)測(cè)控技術(shù)的發(fā)展歷程

儀表集中控制室

儀表集中控制室

計(jì)算機(jī)集中監(jiān)控室

計(jì)算機(jī)集中監(jiān)控室

計(jì)算機(jī)測(cè)控技術(shù)的發(fā)展特點(diǎn)

1．智能化現(xiàn)代的檢測(cè)和控制系統(tǒng)，或多或少地趨向于智能化這個(gè)特點(diǎn)。所謂智能，是指能隨外界條件的變化，具有確定正確行動(dòng)的能力，也即具有人的思維能力以及推理、做出決策的能力，而智能化的儀表或系統(tǒng)，可以在個(gè)別的部件上，也可以在局部或整體系統(tǒng)上使之具有智能的特征。例如智能化的測(cè)試儀表，它能在被測(cè)參數(shù)變化時(shí)自動(dòng)選擇測(cè)量方案，進(jìn)行自校正、自補(bǔ)償、自檢、自診斷等，以獲取最佳測(cè)試結(jié)果。為了更有效地利用被測(cè)量，在檢測(cè)時(shí)往往要附加一些分析與控制的功能，因而采用實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)建模技術(shù)、在線識(shí)別技術(shù)，以獲得實(shí)時(shí)最優(yōu)控制、自適應(yīng)控制等功