河北工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)復(fù)習(xí)資料-列出重點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)

朽木易折，金石可鏤。千里之行，始于足下。第頁/共頁第一章概論，講述計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展過程；計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)在日常生活和科學(xué)研究中的意義；計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的組成及工作原理；計(jì)算機(jī)控制的特點(diǎn)、優(yōu)點(diǎn)和問題；與模擬控制系統(tǒng)的不同之處；計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)問題以及計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的性能指標(biāo)。1.計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)與延續(xù)模擬系統(tǒng)類似，主要的差別是用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)取代了模擬控制器。2.計(jì)算機(jī)系統(tǒng)主要包括：．A／D轉(zhuǎn)換器，將延續(xù)模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為斷續(xù)的數(shù)字二進(jìn)制信號(hào)，送入計(jì)算機(jī)；．D／A轉(zhuǎn)換器，將計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的數(shù)字指令信號(hào)轉(zhuǎn)換為延續(xù)模擬信號(hào)(直流電壓)并送給直流電機(jī)的放大部件；．?dāng)?shù)字計(jì)算機(jī)(包括硬件及相應(yīng)軟件)，實(shí)現(xiàn)信號(hào)的轉(zhuǎn)換處理以及工作狀態(tài)的邏輯管理，按給定的算法程序產(chǎn)生相應(yīng)的控制指令。3.計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的控制過程可以歸結(jié)為：．實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集，即A/D變換器對(duì)反饋信號(hào)及指令信號(hào)的瞬時(shí)值舉行檢測(cè)和輸入；．實(shí)時(shí)決策，即計(jì)算機(jī)按給定算法，依采集的信息舉行控制行為的決策，生成控制指令；．實(shí)時(shí)控制，即D/A變換器按照決策結(jié)果，適時(shí)地向被控對(duì)象輸出控制信號(hào)。4.計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)就是利用計(jì)算機(jī)來實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程自動(dòng)控制的系統(tǒng)。5.自動(dòng)控制，是在沒有人直接參加的情況下，通過控制器使生產(chǎn)過程自動(dòng)地按照預(yù)定的邏輯運(yùn)行。6.計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的特性系統(tǒng)規(guī)模有大有小系統(tǒng)類型多種多樣系統(tǒng)造價(jià)有高有低計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)不斷推陳出新7.8.計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的分類按功能分類數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)直接數(shù)字控制（DDC）監(jiān)督控制（SCC）凝聚型控制現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)按控制邏輯分類程序和順序控制比例積分微分控制（PID）有限拍控制復(fù)雜控制智能控制按控制方式分類開環(huán)控制閉環(huán)控制9.計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和組成10.計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的組成控制算法軟件網(wǎng)絡(luò)硬件11.硬件平臺(tái)運(yùn)算處理與存儲(chǔ)部分：CPU，存儲(chǔ)器（RAM，ROM，EPROM，F(xiàn)LASH-ROM，EEPROM以及磁盤等），時(shí)鐘，中斷，譯碼，總線驅(qū)動(dòng)等。輸入輸出接口部分：各種信號(hào)（模擬量，開關(guān)量，脈沖量等）的鎖存、轉(zhuǎn)換、濾波，調(diào)理和接線，以及串行通訊等。人機(jī)對(duì)話部分：包括顯示（CRT，數(shù)碼管，液晶等），鍵入（鍵盤，鼠標(biāo)，觸摸屏等），打印記錄等。12.硬件平臺(tái)的設(shè)計(jì)、開辟或應(yīng)用選型應(yīng)著重考慮的幾個(gè)方面可靠性可維護(hù)性成本精度與外觀13.軟件組成測(cè)控軟件網(wǎng)絡(luò)軟件管理軟件14.常用的編程工具匯編語言高級(jí)語言組態(tài)語言15.控制算法控制算法是閉環(huán)控制的核心，是各種控制理論最后應(yīng)用到工業(yè)現(xiàn)場的詳細(xì)體現(xiàn)。不同的算法往往適應(yīng)不同的控制對(duì)象，好的算法穩(wěn)定性好，適用面寬，參數(shù)整定方便。16.網(wǎng)絡(luò)大型控制系統(tǒng)必然是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)組成的，而計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的高速發(fā)展又為大型控制系統(tǒng)的構(gòu)成提供了更好的支持。因?yàn)楝F(xiàn)場總線技術(shù)的發(fā)展，小型控制系統(tǒng)也逐步網(wǎng)絡(luò)化，其優(yōu)點(diǎn)是系統(tǒng)更可靠、更經(jīng)濟(jì)、維護(hù)跟方便。17.計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的性能指標(biāo)系統(tǒng)的穩(wěn)定性能控性和能觀測(cè)性動(dòng)態(tài)指標(biāo)穩(wěn)態(tài)指標(biāo)綜合指標(biāo)18.計(jì)算機(jī)控制研究的課題數(shù)學(xué)描述和分析主意離散系統(tǒng)的性能分析計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的算法設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)輔助計(jì)算和設(shè)計(jì)19.計(jì)算機(jī)控制的發(fā)展方向最優(yōu)控制自適應(yīng)、自學(xué)習(xí)和自組織系統(tǒng)系統(tǒng)辨識(shí)分級(jí)控制集散型控制現(xiàn)場總線型控制20.計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)易實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控制邏輯計(jì)算機(jī)運(yùn)算速度快、精度高、豐盛的邏輯判斷和存儲(chǔ)能力，容易實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制邏輯，如各種智能控制等，可以極大地提高系統(tǒng)性能。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的性價(jià)比高一臺(tái)計(jì)算機(jī)可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控制邏輯并可同時(shí)控制多個(gè)控制回路，因此，它的功能/價(jià)格比值較高。適應(yīng)性強(qiáng)靈便性高控制算法是由軟程序?qū)崿F(xiàn)，通過修改或執(zhí)行不同的軟件可使系統(tǒng)具有不同性能，適應(yīng)性強(qiáng)，靈便性高。計(jì)算機(jī)是一種可編程的智能元件。一套硬件設(shè)計(jì)用于不同產(chǎn)品生產(chǎn)過程和對(duì)象的控制。系統(tǒng)測(cè)量靈巧度高數(shù)字式傳感器，可以敏感微弱信號(hào)，提高測(cè)量靈巧度。軟件可以對(duì)傳感器特性舉行修正與補(bǔ)償，提高了精度?？刂婆c管理容易結(jié)合實(shí)現(xiàn)更高層次的自動(dòng)化利用網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)構(gòu)成計(jì)算機(jī)控制與管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程與經(jīng)營的管理控制一體化。系統(tǒng)可靠性和容錯(cuò)能力高計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)和故障診斷較方便，提高了系統(tǒng)的可靠性和容錯(cuò)及維修能力。21.計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)一些缺點(diǎn)與不足抗干擾能力較低；插入數(shù)字部件，信號(hào)復(fù)雜，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)有一定艱難。22.計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的國外市場概況可編程序控制器（PLC）分布式控制系統(tǒng)（DCS）工業(yè)PC機(jī)PID調(diào)節(jié)器現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（FCS）23.注重以下幾點(diǎn)：計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的控制器是用數(shù)字計(jì)算機(jī)和A/D及D/A轉(zhuǎn)換器來實(shí)現(xiàn)的。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)重要的特點(diǎn).注重計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)是一個(gè)混合信號(hào)系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)具有許多優(yōu)點(diǎn)．是一種柔性和智能化的系統(tǒng)。廣泛用于國防、國民經(jīng)濟(jì)各個(gè)領(lǐng)域中不可替代的各種系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的理論分析和設(shè)計(jì)具有許多不同的特點(diǎn)。第二章計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)描述和分析主意，信號(hào)的采樣及采樣定理；差分方程與z變換的關(guān)系與互相變換；脈沖傳遞函數(shù)及其應(yīng)用；頻率域描述；計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的狀態(tài)空間描述；時(shí)光域特性與頻率域特性分析主意。1.采樣過程采樣器就是不同形式的“開關(guān)”2.采樣定理（香農(nóng)定理）倘若一個(gè)延續(xù)信號(hào)不包含高于頻率max的頻率分量（延續(xù)信號(hào)中所含頻率分量的最高頻率為max)，那么就徹低可以用周期T</max的勻稱采樣值來描述?；蛘哒f，倘若采樣頻率s>2max，那么就可以從采樣信號(hào)中不失真地恢復(fù)原延續(xù)信號(hào)。3.離散系統(tǒng)脈沖傳遞函數(shù)(z傳遞函數(shù))定義為：在初始條件為零時(shí)，系統(tǒng)輸出量z變換與輸入量z變換之比4.離散系統(tǒng)頻率特性定義頻率特性：在正弦信號(hào)作用下，系統(tǒng)或環(huán)節(jié)的穩(wěn)態(tài)輸出與輸入的復(fù)數(shù)之比隨輸入正弦信號(hào)頻率變化的特性。5.由脈沖傳遞函數(shù)建立離散狀態(tài)方程串行法（又稱迭代法）并行法（又稱部分分式法）直接法6.離散系統(tǒng)狀態(tài)方程的求解迭代法z變換法7.計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)閉環(huán)狀態(tài)方程閉環(huán)系統(tǒng)的狀態(tài)方程，可通過求取系統(tǒng)數(shù)字部分、廣義被控對(duì)象及反饋部分的狀態(tài)方程，收拾后得到。8.系統(tǒng)穩(wěn)定的充要條件延續(xù)系統(tǒng)特征根全在s左半平面,如有特征根在虛軸上，稱作臨界穩(wěn)定，因?yàn)轫憫?yīng)不會(huì)根據(jù)需要收斂，因此，系統(tǒng)也是不穩(wěn)定的。離散系統(tǒng)特征根所有位于z平面單位圓內(nèi),即每一特征根的模值應(yīng)小于1：9.離散系統(tǒng)穩(wěn)定性檢測(cè)直接求取特征方程根朱利代數(shù)穩(wěn)定判據(jù)10.采樣周期與系統(tǒng)穩(wěn)定性離散系統(tǒng)的穩(wěn)定性比延續(xù)系統(tǒng)差。采樣周期也是影響穩(wěn)定性的重要參數(shù)，普通來說，減小采樣周期，穩(wěn)定性增強(qiáng)。11.關(guān)于穩(wěn)態(tài)誤差，應(yīng)注重以下幾個(gè)概念：系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差只能在系統(tǒng)穩(wěn)定的前提下求得。穩(wěn)態(tài)誤差為無限大并不等于系統(tǒng)不穩(wěn)定，它只表明該系統(tǒng)不能跟蹤所輸入的信號(hào)，或者說，跟蹤該信號(hào)時(shí)將產(chǎn)生無限大的跟蹤誤差。上述穩(wěn)態(tài)誤差是由系統(tǒng)的構(gòu)造（如放大系數(shù)和積分環(huán)節(jié)等）及外界輸入作用所決定的原理誤差。系統(tǒng)元部件精度仍可能引入穩(wěn)態(tài)誤差，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，因?yàn)锳/D及D/A字長有限，會(huì)帶來附加的穩(wěn)態(tài)誤差。第三章計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的經(jīng)典設(shè)計(jì)，延續(xù)域離散化的數(shù)字化設(shè)計(jì)基本原理及步驟；延續(xù)控制器的離散化主意：一階前向、后向差分近似法、Tustin變換法、匹配z變換法；數(shù)字PID控制、時(shí)滯補(bǔ)償控制等。1.延續(xù)域—離散化設(shè)計(jì)的步驟如下：第1步：按照系統(tǒng)的性能挑選采樣頻率，設(shè)計(jì)抗混疊前置濾波器。第2步：考慮ZOH的相位滯后，按照性能指標(biāo)和延續(xù)域設(shè)計(jì)主意，設(shè)計(jì)數(shù)字控制算法的等效傳遞函數(shù)Ddc(s)。如所取采樣頻率較高，可略去ZOH的影響。第3步：挑選合適的離散化主意，將Ddc(s)離散化，獲得脈沖傳遞函數(shù)D(z)，使兩者性能盡量等效。第4步：檢驗(yàn)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的閉環(huán)性能。如滿意指標(biāo)要求，舉行下一步；否則，重新設(shè)計(jì)。改進(jìn)設(shè)計(jì)的途徑有：挑選更合適的離散化主意。提高采樣頻率。修正延續(xù)域設(shè)計(jì)，如增強(qiáng)穩(wěn)定裕度指標(biāo)等。第5步：將D(z)變?yōu)閿?shù)字算法，在計(jì)算機(jī)上編程實(shí)現(xiàn)。2.離散化主意無數(shù)數(shù)值積分法（置換法）一階向后差法一階向前差法雙線性變換法修正雙線性變換法零極點(diǎn)匹配法保持器等價(jià)法z變換法(脈沖響應(yīng)不變法)3.數(shù)字PID的增量式算法1)較為安全。一旦計(jì)算機(jī)浮上故障，輸出控制指令為零，執(zhí)行機(jī)構(gòu)的位置（如閥門的開度）仍可保持前一步的位置，不會(huì)給被控對(duì)象帶來較大的擾動(dòng)。2)計(jì)算時(shí)不需舉行累加，僅需最近幾次誤差的采樣值。增量式算法的實(shí)質(zhì)，就是按照誤差三個(gè)時(shí)刻采樣值，適當(dāng)加權(quán)計(jì)算求得的，調(diào)節(jié)加權(quán)值A(chǔ)、B、C即可獲得不同的控制品質(zhì)和精度。4.數(shù)字PID控制算法改進(jìn)①積分分離法②遇限削弱積分法③飽和停止積分法④反饋抑制積分飽和法5.微分算法的改進(jìn)不徹低微分的PID算式微分先行PID第四章計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的狀態(tài)空間設(shè)計(jì)，離散系統(tǒng)的可控性與可達(dá)性；可觀性與可重構(gòu)性；采樣系統(tǒng)的可控可觀性與采樣周期的關(guān)系；狀態(tài)反饋設(shè)計(jì)；狀態(tài)觀測(cè)器設(shè)計(jì)；調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)。第五章計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的構(gòu)建，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的硬件組成與輸入/輸出接口；測(cè)試信號(hào)處理與實(shí)時(shí)軟件編程；控制器算法的結(jié)構(gòu)編排；控制器算法的程序?qū)崿F(xiàn)。1.單板機(jī)、單片機(jī)、STD工控機(jī)、PC工控機(jī)和PLC構(gòu)成的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，稱它們?yōu)閱螜C(jī)控制系統(tǒng)并不表示它們不能連成網(wǎng)絡(luò)，而是因?yàn)樗鼈冏畛醯膽?yīng)用都是以單機(jī)方式對(duì)生產(chǎn)過程實(shí)施控制，并且作為單機(jī)控制系統(tǒng)更能體現(xiàn)它們?cè)谟?jì)算機(jī)控制領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)。2.什么是總線式計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)將各功能部分分離制做成自立的模板，通過總線完成CPU對(duì)各模板的控制，這就是現(xiàn)今計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)廣泛采用的總線計(jì)劃。3.計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)使用標(biāo)準(zhǔn)總線后有如下益處（1）使用標(biāo)準(zhǔn)總線的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)必然是模板結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)構(gòu)成靈便，可以按照工藝要求方便地組成所需的控制系統(tǒng)。且維護(hù)十分方便。（2）各生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的產(chǎn)品100%互相兼容，這樣在一個(gè)系統(tǒng)中可以將同一總線標(biāo)準(zhǔn)的不同廠家的模板安裝在一個(gè)機(jī)箱中（一個(gè)母槽中）,同樣可以在眾多廠家的產(chǎn)品中挑選最經(jīng)濟(jì)的、最合適的模板。（3）基于某種標(biāo)準(zhǔn)總線的模板總是類型繁多，用戶的挑選余地很大4.控制系統(tǒng)總線標(biāo)準(zhǔn)STD總線標(biāo)準(zhǔn)、PC總線標(biāo)準(zhǔn)、VME總線標(biāo)準(zhǔn)等5.一種總線標(biāo)準(zhǔn)包含四部分內(nèi)容電氣特性、機(jī)械特性、功能特性、規(guī)程特性。6.STD工控機(jī)系統(tǒng)的構(gòu)成7.·數(shù)據(jù)格式：數(shù)據(jù)傳送的常用格式有兩種：二進(jìn)制碼和ASCII碼。8.數(shù)據(jù)長度的決定：數(shù)據(jù)長度決定大致有三種主意：其一，按固定數(shù)據(jù)長度舉行通訊，通訊時(shí)接收方和發(fā)送方各自自立計(jì)數(shù)，此主意最容易，但靈便性太差。其二，發(fā)送方在數(shù)據(jù)發(fā)送的結(jié)尾處發(fā)送特定字符，接收方受到該字符后，得知數(shù)據(jù)已發(fā)送完畢。其三，發(fā)送方在數(shù)據(jù)發(fā)送前先發(fā)送數(shù)據(jù)長度給接收方，接收方按照這一長度接收相應(yīng)長度的數(shù)據(jù)。9.·數(shù)據(jù)校驗(yàn)：盡管幾乎所有的串行通訊通道都有奇偶校驗(yàn)功能，但僅靠字節(jié)的奇偶校驗(yàn)通訊的可靠性是不能保證的，普通還加上異或校驗(yàn)或和校驗(yàn)，異或校驗(yàn)就是發(fā)送方在發(fā)送數(shù)據(jù)的同時(shí)將所有數(shù)據(jù)舉行異或處理，并將異或結(jié)果在通訊結(jié)束前發(fā)送給接收方，接收方將所收到的數(shù)據(jù)也做異或處理，然后與發(fā)送方送來的異或結(jié)果比較，決定通訊是否準(zhǔn)確。和校驗(yàn)與異或校驗(yàn)相似，只是數(shù)據(jù)做累加處理。這兩種校驗(yàn)方式的益處就是編程容易，倘若要追求更可靠的校驗(yàn)方式，可挑選CRC，普通在電廠控制系統(tǒng)和某些危險(xiǎn)的化工控制場合中應(yīng)用10.通訊中斷處理：因?yàn)榇型ㄓ嵉乃俣容^慢，倘若在通訊過程中每向發(fā)送寄存器發(fā)送一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)，CPU都循環(huán)等待該字節(jié)數(shù)據(jù)發(fā)送完畢，再發(fā)送下一字節(jié)，直到所有數(shù)據(jù)發(fā)送完畢，那么串行通訊就會(huì)占用大量的CPU時(shí)光，CPU將無法完成實(shí)時(shí)控制的工作。因此，通常下位機(jī)向上位機(jī)的定時(shí)通訊采用中斷方式，即每次發(fā)送寄存器中的數(shù)據(jù)發(fā)送完后，都向CPU發(fā)出中斷哀求，CPU在串行中斷服務(wù)程序中將下一字節(jié)的數(shù)據(jù)送到發(fā)送寄存器。此外，下位機(jī)CPU也可以采用一種查詢方式，CPU在舉行完一輪控制運(yùn)算后，查詢一下發(fā)送寄存器是否空，如空，向發(fā)送寄存器送下一字節(jié)數(shù)據(jù)，如不空，則舉行下一輪控制運(yùn)算。這種查詢方式的缺點(diǎn)是上位機(jī)將花費(fèi)大量的等待時(shí)光，或者上位機(jī)使用硬中斷，加大上位機(jī)的編程難度。因?yàn)樯衔粰C(jī)向下位機(jī)的隨機(jī)通訊不是常常舉行，為了降低串行中斷服務(wù)程序設(shè)計(jì)的復(fù)雜程度，在工藝要求允許的情況下，此類通訊通常采用查詢方式11.通訊緩沖區(qū)一定要建立專門的接收緩沖區(qū)和發(fā)送緩沖區(qū)，不要把接收的數(shù)據(jù)直接送到目標(biāo)單元。再內(nèi)存允許的情況下，緩沖區(qū)盡量大一些。12.工業(yè)PC機(jī)的基本結(jié)構(gòu)13.工業(yè)PC機(jī)用于工業(yè)控制的優(yōu)點(diǎn)可抗沖擊、振動(dòng)，耐高溫。軟件編程方便?？刂婆c管理充足擴(kuò)散。成本低廉、維護(hù)方便。模板種類眾多。操作容易、易學(xué)。展開性好。14.工業(yè)PC機(jī)的缺點(diǎn)和問題難于構(gòu)成大型控制系統(tǒng)?，F(xiàn)場接線不方便。擴(kuò)展性不好?？煽啃圆皇呛芨?。硬盤和電源易發(fā)生故障。通常需要系統(tǒng)集成商支持。15.工業(yè)PC機(jī)與STD工業(yè)控制機(jī)相比不同之處在于·工業(yè)PC機(jī)用硬盤存放程序，STD工業(yè)控制機(jī)普通使用EPROM存儲(chǔ)器?！すI(yè)PC機(jī)應(yīng)用時(shí)普通都使用彩色顯示器，STD工業(yè)控制機(jī)應(yīng)用時(shí)普通不使用顯示器?！すI(yè)PC機(jī)采用最通用的、功能很強(qiáng)的DOS操作系統(tǒng)和Windows環(huán)境，STD工業(yè)控制機(jī)使用的監(jiān)控程序隨CPU的不同而不同。16.怎樣建立一個(gè)PC控制系統(tǒng)？決定系統(tǒng)任務(wù)提出系統(tǒng)的功能描述在系統(tǒng)的功能描述中，應(yīng)明確規(guī)定目標(biāo)系統(tǒng)要干些什么，普通應(yīng)包括如下內(nèi)容：(1)信號(hào)的處理功能。信號(hào)的等級(jí)、類別、性質(zhì)等。(2)控制功能。各個(gè)控制回路的組成、品質(zhì)、參數(shù)。(3)管理功能。明確采用何種輸出方式、格式。(4)報(bào)警功能。信號(hào)越限報(bào)警（聲、光）。設(shè)備選型及安裝設(shè)計(jì)開辟用戶控制程序系統(tǒng)測(cè)試功能修改和優(yōu)化17.單片機(jī)的特點(diǎn)[1]單片機(jī)片內(nèi)存儲(chǔ)器容量較小。普通ROM小于4/8K字節(jié)，RAM小于256字節(jié)。[2]因?yàn)閱纹瑱C(jī)是按工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)來設(shè)計(jì)的，所以具有較高的可靠性。[3]系統(tǒng)易于擴(kuò)展。[4]控制功能強(qiáng)。如轉(zhuǎn)移指令，I/O口的邏輯操作指令，位處理操作指令等。[5]普通單片機(jī)內(nèi)無監(jiān)控程序或操作系統(tǒng)，只存放用戶調(diào)試好的用戶程序，但近年來開始浮上了在片內(nèi)固化有BASIC，解釋程序及FORTH操作系統(tǒng)的單片機(jī)。[6]普通單片機(jī)不具有自開辟的能力，要借助于開辟工具舉行用戶程序開辟和系統(tǒng)調(diào)試。18.單片機(jī)在控制領(lǐng)域的應(yīng)用:〖1〗應(yīng)用于智能化儀器、儀表及執(zhí)行器，這類應(yīng)用普通比較容易，主要實(shí)現(xiàn)信號(hào)采集，信號(hào)處理，顯示，以及信號(hào)輸出等功能，充足利用單片機(jī)體積小和成本低的優(yōu)點(diǎn)。開辟此類產(chǎn)品的關(guān)鍵點(diǎn)是如何解決現(xiàn)場供電問題，現(xiàn)場防水、防塵、抗振、抗電磁干擾問題，以及盡可能縮小體積降低成本的問題。而硬件線路設(shè)計(jì)與軟件編程往往要容易多了。〖2〗應(yīng)用于中大型控制系統(tǒng)的智能接口板中。有無數(shù)集散控制系統(tǒng)，它們的I/O接口模板均通過使用單片機(jī)設(shè)計(jì)成智能I/O板，優(yōu)點(diǎn)是：·降低控制器主CPU的負(fù)擔(dān)?！ぬ岣呦到y(tǒng)自檢能力和故障報(bào)警能力?！そ档蛙浖_辟難度?！?〗構(gòu)成單回路或多回路控制器，此時(shí)的單片機(jī)從控制的角度來看才算是真正成為了主角。在一個(gè)回路控制器中，必然有輸入通道和輸出通道，有控制算法，這一切都是由單片機(jī)控制完成，最常見的是單回路溫度控制器。19.PLC的特點(diǎn)：可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)。接口模塊功能強(qiáng)、品種多。適應(yīng)性強(qiáng)，使用面廣。編程主意容易、直觀。體積小、分量輕、功耗低。20.PLC的功能：開關(guān)量控制——替代傳統(tǒng)的繼電器；模擬量控制——可利用各種A/D和D/A轉(zhuǎn)換模塊實(shí)現(xiàn)；定時(shí)控制與計(jì)數(shù)控制；高級(jí)控制——可實(shí)現(xiàn)各種運(yùn)動(dòng)控制；數(shù)據(jù)處理——具備整數(shù)運(yùn)算指令，某些PLC還具備實(shí)數(shù)運(yùn)算指令；自診斷功能——PLC能對(duì)電源、各模塊、程序語法、運(yùn)行狀態(tài)等舉行自診斷并顯示，在發(fā)生異常時(shí)能自動(dòng)終止運(yùn)行；通信聯(lián)網(wǎng)功能——可將多臺(tái)PLC銜接起來，也可將PLC與其它計(jì)算機(jī)構(gòu)成多級(jí)分布式控制系統(tǒng)；其它功能——可通過相應(yīng)模塊實(shí)現(xiàn)顯示和打印功能。21.PLC的應(yīng)用：PLC已經(jīng)廣泛應(yīng)用于汽車、鋼鐵、礦山、石油、電力、化工、建材、機(jī)械發(fā)明、輕紡工業(yè)、交通運(yùn)輸、環(huán)境保護(hù)等各行各業(yè)。隨著PLC性能價(jià)格比的不斷提高，一些使用其他計(jì)算機(jī)控制的場合，也慢慢地轉(zhuǎn)向使用PLC，PLC的應(yīng)用范圍在不斷擴(kuò)大。22.PLC各組成部分的作用1.中央處理器模塊（簡稱CPU或CPU單元）作為囫圇PLC的核心，起著總指揮的作用。詳細(xì)功能是:(l)CPU接收從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)并送人存儲(chǔ)器存儲(chǔ);(2)監(jiān)視電源、PLC內(nèi)部電路的工作狀態(tài)等;(3)診斷編程過程中的語法錯(cuò)誤，對(duì)用戶程序指令舉行編譯;(4)PLC進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)后，從用戶程序存儲(chǔ)器中逐條讀取指令，并執(zhí)行該指令;(5)采集由現(xiàn)場輸入裝置送來的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存人指定的寄存器中;(6)按程序舉行處理，按照運(yùn)算結(jié)果，更新有關(guān)標(biāo)志值的狀態(tài)和輸出狀態(tài)或數(shù)據(jù)寄存器的內(nèi)容;(7)按照輸出狀態(tài)或數(shù)據(jù)寄存器的有關(guān)內(nèi)容，將結(jié)果送到輸出接口;(8)響應(yīng)各種外圍設(shè)備(如編程器、鍵盤、顯示器、打印機(jī)等)的哀求。2.存儲(chǔ)器CMOS-SRAMEPROMEEPROM3.輸入/輸出模塊4.網(wǎng)絡(luò)通信接口模塊5.電源模塊6.編程器23.PLC的技術(shù)指標(biāo)l．輸入/輸出點(diǎn)數(shù)是指PLC外接輸入/輸出的最大端子路數(shù)。因?yàn)镻LC是可裝配式結(jié)構(gòu)，因此，同一型號(hào)的輸入/輸出點(diǎn)數(shù)可大可小，輸入點(diǎn)數(shù)與輸出點(diǎn)數(shù)可以不同。這是最重要的一項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)。2．掃描速度普通以執(zhí)行1000步所需時(shí)光作為一個(gè)單位，記ms/kstep，偶爾也以執(zhí)行一步的時(shí)光來計(jì)算，記μs/step。3．內(nèi)存容量這是PLC能存放多少用戶程序的一項(xiàng)指標(biāo)。在PLC中，用戶程序是按“步”(普通一條指令會(huì)包含若干步)來存放的，一“步”占用一個(gè)地址單元，而一個(gè)地址單元為兩個(gè)字節(jié)。如一個(gè)內(nèi)存容量為30k步的PLC，那么其內(nèi)存容量為60KB。4．內(nèi)部寄存器配置及容量PLC的內(nèi)部有大量普通的和異常的寄存器，用以分離存放變量狀態(tài)、中間結(jié)果、定時(shí)計(jì)數(shù)、、索引等數(shù)據(jù)。它可給用戶提供許多異常功能，以簡化囫圇系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。因此，內(nèi)部寄存器的配置及容量也是衡量PLC硬件功能的一個(gè)指標(biāo)。5.指令種類及條數(shù)這是衡量PLC軟件功能強(qiáng)弱的主要指標(biāo)。PLC具有的指令種類及條數(shù)越多，則其軟件功能越強(qiáng)，詳細(xì)編程越靈便、越方便。24.PLC的分類PLC普通可按I/O點(diǎn)數(shù)和結(jié)構(gòu)形式來分類。按I/O總點(diǎn)數(shù)可分為超小型、小型、中型、大型、超大型五類。普通超小型PLC僅含幾十個(gè)I/O點(diǎn)，小型的含256點(diǎn)以下，如FX2，F(xiàn)P1，GE-1，S5-100U等，中型的I/O點(diǎn)數(shù)在256~2048之間，F(xiàn)P3，GE-Ⅲ，S5-115U等，大型的I/O點(diǎn)數(shù)在2028~4096之間，如FP5，GE-Ⅵ，S5-135U/150U等，超大型的I/O點(diǎn)數(shù)則在4096點(diǎn)以上，如FP10/10SH。按結(jié)構(gòu)形式可分為： 整體式 模塊式 疊裝式第六章集散控制系統(tǒng)（DCS），內(nèi)容包括集散系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)，分布式系統(tǒng)的特點(diǎn)與遞階層次。推薦幾種典型的集散控制系統(tǒng)產(chǎn)品，TDC-3000，S9000，CENTUM-XL系統(tǒng)以及國產(chǎn)HS-2000系統(tǒng)。以一種典型系統(tǒng)為例推薦組態(tài)軟件的功能和使用主意。1.計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)擴(kuò)散式控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)凝聚式計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)遞階控制系統(tǒng)分布式計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)集散控制系統(tǒng)2.DCS的產(chǎn)生過程★1.儀表凝聚控制★2.儀表擴(kuò)散控制★3.計(jì)算機(jī)擴(kuò)散控制★4.計(jì)算機(jī)集散控制3.控制三要素 ◆傳感器 ◆控制器 ◆執(zhí)行器4.儀表凝聚控制★特點(diǎn)： ●凝聚于生產(chǎn)現(xiàn)場，自成體系， 實(shí)現(xiàn)自治式的徹底凝聚控制?！飪?yōu)點(diǎn)： ●危險(xiǎn)凝聚， ●一臺(tái)儀表故障只影響一個(gè)控制點(diǎn)?！锶秉c(diǎn)： ●容易的單回路控制； ●操作工奔走于生產(chǎn)現(xiàn)場巡回檢查， 不便于擴(kuò)散操作管理； ●只適用于幾個(gè)控制回路的小型系統(tǒng)。5.儀表類型◆氣動(dòng)單元組合儀表 ◆電動(dòng)單元組合儀表 ●Ⅱ型儀表信號(hào)：0~10mADC ●Ⅲ型儀表信號(hào)：4~20mADC ◆組件組裝式儀表6.儀表擴(kuò)散控制的★優(yōu)點(diǎn)： ◆便于擴(kuò)散控制、監(jiān)視、操作和管理， ◆危險(xiǎn)凝聚， ◆一臺(tái)儀表故障 只影響一個(gè)控制回路?！锶秉c(diǎn)： ◆安裝成本高，消耗大量的管線和電線， ◆調(diào)試棘手， ◆維護(hù)艱難， ◆只適用于中、小型系統(tǒng)。7.計(jì)算機(jī)擴(kuò)散控制★優(yōu)點(diǎn)： ◆便于擴(kuò)散監(jiān)視、操作和管理， ◆既可以實(shí)現(xiàn)容易控制和復(fù)雜控制， 也可以實(shí)現(xiàn)優(yōu)化控制， ◆適用于現(xiàn)代化生產(chǎn)過程的控制?！锶秉c(diǎn)： ◆危險(xiǎn)擴(kuò)散，一旦計(jì)算機(jī)發(fā)生故障，影響面比較廣， 輕者波及1臺(tái)或幾臺(tái)生產(chǎn)設(shè)備， 重者使全廠癱瘓。 ◆倘若采用雙機(jī)冗余，則可提高可靠性， 但成本太高，難以推廣應(yīng)用。8.DCS的產(chǎn)生過程①凝聚型控制的危險(xiǎn)凝聚，安全性好， 不便于擴(kuò)散監(jiān)視、操作和管理；②擴(kuò)散型控制的危險(xiǎn)擴(kuò)散，安全性差， 便于擴(kuò)散監(jiān)視、操作和管理；③模擬儀表僅實(shí)現(xiàn)容易控制， 各控制回路之間無法協(xié)調(diào)，難以實(shí)現(xiàn)中、大型系統(tǒng)的擴(kuò)散監(jiān)視、操作和管理；④計(jì)算機(jī)可實(shí)現(xiàn)容易及復(fù)雜控制， 各控制回路之間統(tǒng)一協(xié)調(diào)， 便于擴(kuò)散監(jiān)視、操作和管理。9.設(shè)計(jì)思想 ◆凝聚控制 ◆擴(kuò)散管理10.設(shè)計(jì)原則 ◆分而自治 ◆綜合協(xié)調(diào)11.DCS構(gòu)成 ◆CS:控制站 ◆OS:操作員站 ◆ES:工程師站 ◆CNET：控制網(wǎng)絡(luò) ◆SCS:監(jiān)控計(jì)算機(jī)站 ◆CG:計(jì)算機(jī)網(wǎng)關(guān)12.4C技術(shù)：●計(jì)算機(jī)(Computer)●通信(Communication) ●屏幕顯示(CRT)●控制(Control)13.DCS功能 ◆控制站： ●信號(hào)輸入輸出 ●運(yùn)算控制 ●實(shí)現(xiàn)DDC功能 ◆操作員站： ●供工藝操作員 對(duì)生產(chǎn)過程舉行 監(jiān)視、操作和管理， ●實(shí)現(xiàn)MMI功能。 ◆工程師站： ●供控制工程師舉行組態(tài)， ●構(gòu)成DCS系統(tǒng)， ●生成控制回路和人機(jī)界面， ●對(duì)DCS硬件和軟件 舉行維護(hù)和管理。 ◆監(jiān)控計(jì)算機(jī)站： ●實(shí)現(xiàn)優(yōu)化控制 ●實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)控制 ●實(shí)現(xiàn)預(yù)測(cè)控制 ●…… ●等等，先進(jìn)控制算法 ●完成SCC功能。 ◆計(jì)算機(jī)網(wǎng)關(guān)： ●實(shí)現(xiàn)DCS網(wǎng)絡(luò) 與其它網(wǎng)絡(luò)的銜接， ●實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)互連與展開。14.集散控制系統(tǒng)集散控制系統(tǒng)(TotalDistributedControlSystem)是分布控制系統(tǒng)的一種類型，是綜合“集”中監(jiān)控、操作管理和分“散”測(cè)量控制系統(tǒng)的簡稱，在體系結(jié)構(gòu)上與分布控制系統(tǒng)類似。1975年Honeywell公司首推的系統(tǒng)TDC-2000，因其擴(kuò)散監(jiān)視與凝聚控制相結(jié)合的特點(diǎn)而采用集散控制系統(tǒng)這個(gè)名稱，因此在多數(shù)商品化的分布控制系統(tǒng)也常統(tǒng)稱集散控制系統(tǒng)。集散控制系統(tǒng)是專門為大型過程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的，功能強(qiáng)、造價(jià)高，十分可靠。其主要特征是擴(kuò)散管理和凝聚控制。15.集散控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)控制網(wǎng)絡(luò)管理16.集散系統(tǒng)最基本的結(jié)構(gòu)形式17.集散系統(tǒng)的特點(diǎn)與遞階層次(1)集散控制系統(tǒng)都是由操作站、控制站和數(shù)據(jù)通信總線等構(gòu)成的，用戶可根據(jù)被控系統(tǒng)的大小和需要，選用或配置不同規(guī)模的集散控制系統(tǒng)。(2)集散控制系統(tǒng)都采用分布式結(jié)構(gòu)形式，控制和故障相對(duì)凝聚，從根本上提高了系統(tǒng)持久延續(xù)運(yùn)行的能力和抗故障的能力。(3)通過高速數(shù)據(jù)通信總線或局域網(wǎng)絡(luò)，把檢測(cè)、操作、監(jiān)視、管理等部分，有機(jī)地銜接成一個(gè)整體，可以舉行擴(kuò)散顯示和操作，從而使系統(tǒng)組態(tài)和操作更為方便，并且大大提高了排除系統(tǒng)故障及調(diào)節(jié)操作的速度。(4)集散