第一篇：11計(jì)算機(jī)控制技術(shù)實(shí)踐教學(xué)的改革與研究

計(jì)算機(jī)控制技術(shù)實(shí)踐教學(xué)的改革與研究

摘要：計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課程是電類工科專業(yè)的主干專業(yè)課，其實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的有效實(shí)施非常重要。針對計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課程內(nèi)容繁雜，實(shí)踐環(huán)節(jié)對象不統(tǒng)一和不確定，建立統(tǒng)一實(shí)驗(yàn)室較難等特點(diǎn)，本研究主要針對課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)、課程設(shè)計(jì)及畢業(yè)設(shè)計(jì)等相關(guān)環(huán)節(jié)的內(nèi)容進(jìn)行了研究；采用靈活多樣的方式進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)改革，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立分析和動手解決實(shí)際問題的能力，使電氣工程及其自動化電類專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)水平，市場適應(yīng)能力得到了一定的提高。關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)；實(shí)踐教學(xué)；研究

Abstract: This Computer control technology is a main course for students majoring in electrical and information engineering.It is important to explore the course teaching practice.In view of the computer control technology course content is multifarious, practice objects are not unified and uncertainty, difficult to wait for a characteristic, establish a unified, laboratory, this study mainly aimed at the course of experiment teaching, course design and graduation design related links such as the content of the research;Adopt flexible and varied ways to practice teaching reform, training students' independent analysis and hands-on ability to solve practical problems, to electrical engineering and its automation electricity class specialized graduation design level, to improve the ability to adapt the market.This Computer control technology is a main course for students majoring in electrical and information engineering.It is important to explore the course teaching practice.Considering the multifarious disunity uncertainty to specialties of computer control course content, course design and training and other training research is combined with the computer control technology of scientific research project.The nimble diverse ways are used to reform practice teaching.The aim is to improve the abilities of students to analyze and settle the realistic problems.It is helpful to deep teaching method reform and excellent engineers the plan.This reform has been gotten the better results.The student of automatic and electrical engineering design and market amativeness is improved, the employment contract rate has been some improvement.Keywords: computer control technology;practice teaching;study引言

計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課程是高校中電氣工程及其自動化、自動化等電氣與信息類專業(yè)的一門重要專業(yè)主干課程，是隨科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展而實(shí)時(shí)發(fā)展的一門新技術(shù)課程，本課程具有很強(qiáng)的工程應(yīng)用性，注重理論與應(yīng)用結(jié)合，設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)結(jié)合，要求學(xué)生通過本課程的學(xué)習(xí)掌握如何利用計(jì)算機(jī)控制生產(chǎn)生活過程的基本原理、分析設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)方法及在生產(chǎn)生活應(yīng)用中的各種技術(shù)。由于本課程的這種特點(diǎn)，使得學(xué)生在課堂學(xué)習(xí)時(shí)很難領(lǐng)悟計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的精髓，并將其應(yīng)用于實(shí)際中。

因此，本研究主要針對課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)、課程設(shè)計(jì)及畢業(yè)設(shè)計(jì)等相關(guān)環(huán)節(jié)的內(nèi)容進(jìn)行了研究；采用靈活多樣的方式進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)改革，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立分析和動手解決實(shí)際問題的能力，幫助學(xué)生融會貫通掌握這門發(fā)展較快、理論與實(shí)踐結(jié)合緊密的應(yīng)用型課程。

2實(shí)踐教學(xué)研究中存在的問題

計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課程的學(xué)習(xí)應(yīng)掌握計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的基本原理，可以完成計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、編程和調(diào)試，但是，大部分學(xué)生在學(xué)完該課程后，仍然無法完成計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試工作，尤其表現(xiàn)在畢業(yè)設(shè)計(jì)中，主要造成的原因有以下幾個(gè)方面。

2.1 理論與實(shí)驗(yàn)教學(xué)的脫節(jié)

計(jì)算機(jī)控制技術(shù)實(shí)踐教學(xué)通常采用課內(nèi)實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)兩種形式。課內(nèi)實(shí)驗(yàn)分為驗(yàn)證性和簡單設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，對應(yīng)于個(gè)別理論教學(xué)內(nèi)容，與實(shí)際工程有很大距離，系統(tǒng)性不強(qiáng)，創(chuàng)新性沒有。同時(shí)，由于采用了成套的商品化過于簡單的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，沒有設(shè)計(jì)過程，使得實(shí)驗(yàn)過程僅僅是按圖接線、編程和記錄結(jié)果等，這對于提高學(xué)生的設(shè)計(jì)能力和創(chuàng)新能力作用有限，根本無法實(shí)現(xiàn)將主要教學(xué)內(nèi)容與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的目的。

2.2實(shí)踐環(huán)節(jié)動手能力的缺乏

計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課程另一個(gè)重要的實(shí)踐環(huán)節(jié)就是課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)，由于實(shí)現(xiàn)這一環(huán)節(jié)需要較多的軟件和硬件條件，如可供學(xué)生多次設(shè)計(jì)安裝調(diào)試組合的模板和元器件，具有工程經(jīng)驗(yàn)的教師等，所以，這一環(huán)節(jié)在各個(gè)高校目前是一個(gè)難題，通常選擇綜合本課程主要知識點(diǎn)的課題來完成理論計(jì)算、原理性設(shè)計(jì)和仿真調(diào)試，對提高學(xué)生基本設(shè)計(jì)能力起到了一定的作用，但由于缺乏實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)的教師，沒有足夠的模板和元器件，課時(shí)安排，實(shí)驗(yàn)難度等原因基本做不到實(shí)際設(shè)計(jì)與實(shí)物調(diào)試，這對于設(shè)計(jì)和調(diào)試系統(tǒng)能力的培養(yǎng)造成了欠缺。

2.3不能與科研、實(shí)際工程項(xiàng)目結(jié)合由于計(jì)算機(jī)控制技術(shù)教材與實(shí)驗(yàn)設(shè)備一般都落后于實(shí)際計(jì)算機(jī)控制工程項(xiàng)目，而且不一定所有教師都與此類項(xiàng)目實(shí)時(shí)相關(guān)，從而造成了教學(xué)與科研、實(shí)際工程脫節(jié)，尤其在課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中，致使學(xué)生缺乏面向工程實(shí)踐的機(jī)會，學(xué)生雖然能學(xué)好課程的書本內(nèi)容，通過課程理論考核沒有問題，但是一旦遇到實(shí)際問題，他們往往不能從問題本身出發(fā)，而從書本出發(fā)，導(dǎo)致難以綜合運(yùn)用所學(xué)知識解決實(shí)際問題。實(shí)踐教學(xué)的改革

面對高等教育發(fā)展的新形勢以及經(jīng)濟(jì)建設(shè)、社會發(fā)展對高校工科專業(yè)人才培養(yǎng)提出的新要求，學(xué)生面臨著較大的就業(yè)壓力，以及現(xiàn)有實(shí)踐教學(xué)存在的種種不適應(yīng)問題，加強(qiáng)計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課程實(shí)踐教學(xué)方法的改革很有必要。下面從實(shí)驗(yàn)教學(xué)、課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)等環(huán)節(jié)出發(fā)，探討如何提高課程實(shí)踐環(huán)節(jié)的教學(xué)質(zhì)量，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，提高學(xué)生的實(shí)踐能力，以實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)學(xué)生的工程設(shè)計(jì)和創(chuàng)新能力。

3.1 實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革

實(shí)驗(yàn)是培養(yǎng)理論聯(lián)系實(shí)際、動手能力、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和科學(xué)研究方法的重要手段，因此多數(shù)學(xué)校選擇了最基礎(chǔ)的且有較高實(shí)用價(jià)值的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。然而一些實(shí)驗(yàn)內(nèi)容又多是驗(yàn)證性的，專業(yè)所需的實(shí)踐能力、工程意識與創(chuàng)新精神得不到系統(tǒng)的培養(yǎng)與訓(xùn)練。

我們目前的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)是已經(jīng)使用多年的自行研發(fā)的化工過程簡單計(jì)算機(jī)控制實(shí)驗(yàn)裝置，缺點(diǎn)是實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目有限。我們計(jì)劃在原來實(shí)驗(yàn)設(shè)備的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)開發(fā)了多套新型的模塊化、組合式與實(shí)際工業(yè)過程完全一致的集散控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置與實(shí)踐教學(xué)方案，可以花費(fèi)較少的經(jīng)費(fèi)，提升了實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果，使學(xué)生從開始學(xué)習(xí)理論方法到課程結(jié)束全過程與實(shí)際系統(tǒng)相對應(yīng)，不嚴(yán)格劃分理論學(xué)時(shí)與實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)，考試成績基本以實(shí)際項(xiàng)目的書面設(shè)計(jì)內(nèi)容評定為依據(jù)，使學(xué)生通過本課程的學(xué)習(xí)基本掌握一個(gè)實(shí)際需要控制對象的設(shè)計(jì)方法。

根據(jù)我們的調(diào)查，這種實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法可以使學(xué)生的自主性得到充分發(fā)揮，由學(xué)生以自由靈活的方式來完成實(shí)驗(yàn)，可以激發(fā)了學(xué)生的積極性，增強(qiáng)了學(xué)習(xí)興趣，提高了實(shí)驗(yàn)的效果。

3.2 課程設(shè)計(jì)的改革

課程設(shè)計(jì)是本課程教學(xué)中的一項(xiàng)重要環(huán)節(jié)，結(jié)合學(xué)生科技創(chuàng)新計(jì)劃、大學(xué)生科技競賽和實(shí)際工程項(xiàng)目對象，通過解決各種實(shí)際問題，鞏固和加深計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課程中所學(xué)的理論知識解決實(shí)際問題的能力，掌握計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的一般設(shè)計(jì)方法，培養(yǎng)學(xué)生分析實(shí)際工程問題的能力，為下一步的畢業(yè)設(shè)計(jì)和實(shí)際工作中的設(shè)計(jì)能力奠定基礎(chǔ)。

計(jì)劃通過與大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項(xiàng)目、大學(xué)生科技競賽及實(shí)際工程項(xiàng)目結(jié)合的課程設(shè)計(jì)，進(jìn)一步鞏固實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，并將實(shí)驗(yàn)教學(xué)與實(shí)際項(xiàng)目相結(jié)合，鍛煉學(xué)生的實(shí)際設(shè)計(jì)與動手能力。

3.3 畢業(yè)設(shè)計(jì)的改革

為實(shí)現(xiàn)本課程畢業(yè)設(shè)計(jì)改革，學(xué)院首先通過“卓越工程師”計(jì)劃，通過校企合作和選擇有多年企業(yè)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的教師，以及和企業(yè)共同投資建立教師培訓(xùn)基地等，為本課程通過畢業(yè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)培養(yǎng)創(chuàng)新型應(yīng)用人才培養(yǎng)模式的實(shí)施提供了師資保障。

根據(jù)教師科研方向和本課程內(nèi)容，將科研項(xiàng)目組與課程教學(xué)組有機(jī)結(jié)合，使教學(xué)內(nèi)容更加貼近實(shí)際、更加豐富和生動，學(xué)生在課堂教學(xué)、實(shí)踐教學(xué)等環(huán)節(jié)中受到工程實(shí)踐能力培養(yǎng)的同時(shí)，了解到專業(yè)發(fā)展前沿和最新技術(shù)，從而切實(shí)發(fā)揮科研對教學(xué)的促進(jìn)作用。

學(xué)生還通過與產(chǎn)學(xué)研結(jié)合的科研工程項(xiàng)目的畢業(yè)設(shè)計(jì)，培養(yǎng)學(xué)生掌握計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試等工程實(shí)踐環(huán)節(jié)，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的工程應(yīng)用能力。4 構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)化實(shí)踐教學(xué)平臺

構(gòu)建一個(gè)功能先進(jìn)的自動化實(shí)踐課程教學(xué)的網(wǎng)絡(luò)平臺，建立自動化教學(xué)實(shí)踐中心網(wǎng)站，網(wǎng)上提供實(shí)踐教學(xué)中心情況介紹、課程體系和實(shí)踐課程簡介及大綱、與實(shí)踐有關(guān)的多媒體教學(xué)課件、課程實(shí)踐內(nèi)容相關(guān)儀器設(shè)備的文字和照片介紹及設(shè)備信息數(shù)據(jù)庫、典型教學(xué)案例、教師簡介及教學(xué)成果和師生交流平臺，大大提高教學(xué)效率和教學(xué)質(zhì)量。

自動化實(shí)踐中心注重學(xué)生知識、能力、素質(zhì)的協(xié)調(diào)發(fā)展。在實(shí)踐教學(xué)改革探索中，以學(xué)生知識、能力、素質(zhì)的綜合培養(yǎng)為目標(biāo)，在教學(xué)的組織上著力體現(xiàn)以學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)的原則，注重學(xué)生個(gè)性發(fā)展和創(chuàng)造能力培養(yǎng)。具體內(nèi)容如下。

（1）采取階梯式教學(xué)方法，把實(shí)踐分為三個(gè)層次的教學(xué)，由基礎(chǔ)型、設(shè)計(jì)型和綜合型到科研型，由感性認(rèn)識到具有一定的設(shè)計(jì)能力，逐步形成了有特色的實(shí)踐課程教學(xué)體系。

（2）逐步形成以學(xué)生為本，融知識傳授、能力培養(yǎng)、素質(zhì)教育于一體，理論教學(xué)與實(shí)踐實(shí)踐教學(xué)統(tǒng)籌協(xié)調(diào)的理念和氛圍。

（3）設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)輔助實(shí)踐系統(tǒng)，可作為微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課程的助教、助學(xué)軟件，以便于學(xué)生自學(xué)。結(jié)束語

通過對計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課程實(shí)踐教學(xué)過程中三個(gè)主要環(huán)節(jié)實(shí)驗(yàn)教學(xué)、課程設(shè)計(jì)教學(xué)和畢業(yè)設(shè)計(jì)教學(xué)中存在問題進(jìn)行的研究，提出了通過本課程的學(xué)習(xí)如何掌

握計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的基本原理、分析設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)方法及在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用。研究提出了通過結(jié)合科研項(xiàng)目實(shí)施，進(jìn)行課程教學(xué)改革，幫助學(xué)生融會貫通掌握這門發(fā)展較快、理論與實(shí)踐結(jié)合緊密的應(yīng)用型課程。同時(shí)重視計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課程實(shí)踐改革，提高課程實(shí)踐環(huán)節(jié)的教學(xué)質(zhì)量，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生的實(shí)踐能力，培養(yǎng)其創(chuàng)新精神。在“卓越工程師”計(jì)劃支撐下，培養(yǎng)出適應(yīng)社會發(fā)展需求的，具有工程設(shè)計(jì)施工能力的創(chuàng)新型一流工程師。

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第二篇：《計(jì)算機(jī)控制技術(shù)》的教學(xué)改革

《計(jì)算機(jī)控制技術(shù)》的教學(xué)改革

計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課程是我校電氣自動化專業(yè)的一門重要的專業(yè)課，課程的特點(diǎn)是實(shí)踐性強(qiáng)、與專業(yè)基礎(chǔ)課密切相關(guān)，它涉及的基礎(chǔ)理論和知識面較廣，涉及電子技術(shù)、自動控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)等基礎(chǔ)知識。計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課程教學(xué)內(nèi)容多、信息量大,在計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課程的教學(xué)中，建立起一套包括理論講授、計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)、實(shí)踐教學(xué)和學(xué)術(shù)討論相結(jié)合在內(nèi)的全方位的課程教學(xué)改革新體系，利用多種教學(xué)方法和手段，充分調(diào)動起教師和學(xué)生兩方面的積極性，提高教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果成為本門課程的基本教學(xué)改革思路。

1改革教學(xué)內(nèi)容，提高教學(xué)質(zhì)量

以課程教學(xué)大綱為依托，根據(jù)專業(yè)的實(shí)際需要，精選出教學(xué)大綱中的重點(diǎn)內(nèi)容，重點(diǎn)講授控制系統(tǒng)的基本概念、基本原理和基本方法，并且講深講透。

2改革傳統(tǒng)教學(xué)手段，增強(qiáng)教學(xué)效果

采用現(xiàn)代教育技術(shù)和傳統(tǒng)教學(xué)手段相結(jié)合，充分利用現(xiàn)代信息技術(shù)，大力推進(jìn)信息技術(shù)在教學(xué)過程中的普遍應(yīng)用。目前，現(xiàn)代電化教育手段和多媒體技術(shù)等手段已全面引入各專業(yè)的教學(xué)，教師在課堂上采用多媒體這一先進(jìn)的教學(xué)手段，大大提高了課堂教學(xué)質(zhì)量。

在教學(xué)手段上，開發(fā)了相關(guān)計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)軟件，將傳統(tǒng)教學(xué)方法與多媒體、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)、幻燈錄像等現(xiàn)代化的手段相結(jié)合，互相彌補(bǔ)，使教學(xué)內(nèi)容形象直觀，易于理解，使教學(xué)過程更生動鮮明，更符合學(xué)生的年齡特征和思維特點(diǎn)，提高了教學(xué)效率，突出課程了重點(diǎn)和難點(diǎn)，更激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性。

3加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，增強(qiáng)學(xué)生的動手能力

學(xué)生從課本上、書本上學(xué)到的東西，都是從千變?nèi)f化的事物中歸納出來的。特別是計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，它是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，學(xué)生對新知識的理解，僅僅通過課堂講解還很不夠，還必須通過實(shí)踐教學(xué)這一環(huán)節(jié)，使學(xué)生對知識有一個(gè)感性的認(rèn)識。實(shí)踐教學(xué)是提高學(xué)生創(chuàng)新精神和能力的重要途徑。

在《計(jì)算機(jī)控制技術(shù)》課程的教學(xué)改革過程中，通過以上幾個(gè)方面的努力，很好地培養(yǎng)了學(xué)生的專業(yè)興趣，增強(qiáng)了學(xué)生的創(chuàng)新意識，提高了學(xué)生的動手能力和實(shí)際應(yīng)用能力，在教學(xué)實(shí)踐過程取得了較好的教學(xué)效果。

第三篇：計(jì)算機(jī)控制技術(shù)

《計(jì)算機(jī)控制技術(shù)》課程綜述

09熱工一班姚躍輝200910610118

計(jì)算機(jī)控制是自動控制理論與計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合而產(chǎn)生的一門新興學(xué)科，計(jì)算機(jī)控制技術(shù)是隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展起來的。自動控制技術(shù)在許多工業(yè)領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用，但是由于生產(chǎn)工藝日益復(fù)雜，控制品質(zhì)的要求越來越高，簡單的控制理論有時(shí)無法解決復(fù)雜的控制問題。計(jì)算機(jī)的應(yīng)用促進(jìn)了控制理論發(fā)展，先進(jìn)的控制理論和計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合推動計(jì)算機(jī)控制技術(shù)不斷前進(jìn)。近年來，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動控制技術(shù)、檢測與傳感器技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù)、微電子技術(shù)、CRT顯示技術(shù)、現(xiàn)場總線智能儀表、軟件技術(shù)以及自控理論的高速發(fā)展，計(jì)算機(jī)控制的技術(shù)水平大大提高，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的應(yīng)用突飛猛進(jìn)。利用計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，人們可以對現(xiàn)場的各種設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，完成常規(guī)控制技術(shù)無法完成的任務(wù)，微型計(jì)算機(jī)控制已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用于軍事、農(nóng)業(yè)、工業(yè)、航空航天以及日常生活的各個(gè)領(lǐng)域?？梢哉f，21世紀(jì)是計(jì)算機(jī)和控制技術(shù)獲得重大發(fā)展的時(shí)代，大到載人航天飛船的研制成功，小到日用的家用電器，甚至計(jì)算機(jī)控制的家庭主婦機(jī)器人，到處可見計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的應(yīng)用。計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展日新月異，作為現(xiàn)代從事工業(yè)控制和智能儀表研究、開發(fā)及使用的技術(shù)人員，必須不斷學(xué)習(xí)，加快知識更新的速度，才能適應(yīng)社會的需要，才能在工業(yè)控制領(lǐng)域里繼續(xù)邀游。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)是應(yīng)用計(jì)算機(jī)參與控制并借助一些輔助部件與被控對象相聯(lián)系，以獲得一定控制目的而構(gòu)成的系統(tǒng)。這里的計(jì)算機(jī)通常指數(shù)字計(jì)算機(jī)，可以有各種規(guī)模，如從微型到大型的通用或?qū)Ｓ糜?jì)算機(jī)。輔助部件主要指輸入輸出接口、檢測裝置和執(zhí)行裝置等。與被控對象的聯(lián)系和部件間的聯(lián)系，可以是有線方式，如通過電纜的模擬信號或數(shù)字信號進(jìn)行聯(lián)系；也可以是無線方式，如用紅外線、微波、無線電波、光波等進(jìn)行聯(lián)系。被控對象的范圍很廣，包括各行各業(yè)的生產(chǎn)過程、機(jī)械裝置、交通工具、機(jī)器人、實(shí)驗(yàn)裝置、儀器儀表、家庭生活設(shè)施、家用電器和兒童玩具等?？刂颇康目梢允鞘贡豢貙ο蟮臓顟B(tài)或運(yùn)動過程達(dá)到某種要求，也可以是達(dá)到某種最優(yōu)化目標(biāo)。

計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)就是利用計(jì)算機(jī)（通常稱為工業(yè)控制計(jì)算機(jī)）來實(shí)現(xiàn)工業(yè)過程自動控制的系統(tǒng)。在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，由于工業(yè)控制機(jī)的輸入和輸出時(shí)數(shù)字信號，而現(xiàn)場采集到得信號或送到執(zhí)行機(jī)構(gòu)的信號大多是模擬信號，因此與常規(guī)的按偏差控制的閉環(huán)負(fù)反饋系統(tǒng)相比，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)需要有莫屬轉(zhuǎn)換器和數(shù)模轉(zhuǎn)換器這兩個(gè)環(huán)節(jié)。

計(jì)算機(jī)把通過測量元件、變送單元和模數(shù)轉(zhuǎn)換器送來的數(shù)字信號，直接反饋到輸入端與設(shè)定值進(jìn)行比較，然后根據(jù)要求按偏差進(jìn)行運(yùn)算，所得到數(shù)字量輸出信號經(jīng)過數(shù)模轉(zhuǎn)換器送到執(zhí)行機(jī)構(gòu)，對被控對象進(jìn)行控制，使被控變量穩(wěn)定在設(shè)

定值上。這種系統(tǒng)稱為閉環(huán)控制系統(tǒng)。

計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)由工業(yè)控制機(jī)和生產(chǎn)過程兩大部分組成。工業(yè)控制機(jī)硬件指計(jì)算機(jī)本身及外圍設(shè)備。硬件包括計(jì)算機(jī)、過程輸入輸出接口、人機(jī)接口、外部存儲器等。軟件系統(tǒng)是能完成各種功能計(jì)算機(jī)程序的總和，通常包括系統(tǒng)軟件跟應(yīng)用軟件。

（1）數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

在這種應(yīng)用中，計(jì)算機(jī)只承擔(dān)數(shù)據(jù)的采集跟處理工作，而不直接參與控制。它對生產(chǎn)過程各種工藝變量進(jìn)行巡回檢測、處理、記錄及變量的超限報(bào)警，同時(shí)對這些變量進(jìn)行累計(jì)分析和實(shí)時(shí)分析，得出各種趨勢分析，為操作人員提供參考。

（2）直接數(shù)字控制系統(tǒng)

計(jì)算機(jī)根據(jù)控制規(guī)律進(jìn)行運(yùn)算，然后將結(jié)果經(jīng)過過程輸出通道，作用到被控對象，從而使被控變量符合要求的性能指標(biāo)。與模擬系統(tǒng)不同之處在于，在模擬系統(tǒng)中，信號的傳送不需要數(shù)字化；而數(shù)字系統(tǒng)必須先進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，輸出控制信號也必須進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，然后才能驅(qū)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)。因?yàn)橛?jì)算機(jī)有較強(qiáng)的計(jì)算能力，所以控制算法的改變很方便。

微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)是一門跨學(xué)科以及應(yīng)用性、技術(shù)性、綜合性都很強(qiáng)的專業(yè)技術(shù)課程，要求具備較強(qiáng)的自動控制理論、微型計(jì)算機(jī)原理、模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)等專業(yè)基礎(chǔ)知識。通過學(xué)習(xí)，要求掌握計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的控制原理和分析設(shè)計(jì)方法，具備基本的設(shè)計(jì)技能，能夠設(shè)計(jì)出簡單的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。學(xué)習(xí)該課程對我們工科專業(yè)的學(xué)生是十分重要而有用的。

09熱工(1)班姚躍輝

第四篇：計(jì)算機(jī)控制技術(shù)

一、填空題

1、所謂自動控制，就是在沒有人直接參與的情況下，通過控制器使生產(chǎn)過程自動地按照預(yù)定的規(guī)律運(yùn)行。

2、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的工作原理的三個(gè)步驟：實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、實(shí)時(shí)控制決策、實(shí)時(shí)控制輸出

3、實(shí)時(shí)性：是指工業(yè)控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)該具有的能夠在限定時(shí)間內(nèi)對外來事件作出反應(yīng)的特性。

4、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)有哪幾種典型類型：OIS、DDC、SCC、DCS、FCS、PLC5、工業(yè)計(jì)算機(jī)有哪些特點(diǎn)：可靠性高、實(shí)時(shí)性好、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)、模塊化設(shè)計(jì)，完善的O/I通道、系統(tǒng)擴(kuò)充性好、系統(tǒng)開放性好、控制軟件包功能強(qiáng)。

二、作圖題

1、作出計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的組成框圖

2、作出計(jì)算機(jī)制導(dǎo)控制系統(tǒng)（OIS）的系統(tǒng)框圖

三、問答題

1、計(jì)算機(jī)總線大致可分為幾類？其內(nèi)部總線又可分為幾類？

2、簡述smith預(yù)估控制的基本思想。

3、常見的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)總線體系結(jié)構(gòu)有哪幾種？

4、什么是數(shù)字濾波？常用的數(shù)字濾波有哪些方法？

5、工業(yè)控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的干擾來源有哪幾類？各類干擾又有哪些具體形式？

6、現(xiàn)場總線的定義是什么？

四、論述題

1、論述DCS、FCS各自的含義是什么？

五、計(jì)算題

關(guān)于PID控制，要求：

1、寫出模擬PID控制器的控制規(guī)律及其傳遞函數(shù)。

2、推導(dǎo)出位置式數(shù)字PID的控制算式。

3、推導(dǎo)出增量式數(shù)字PID的控制算式。

關(guān)于模糊控制

六、設(shè)計(jì)題

現(xiàn)要求用80C51單片機(jī)處理A、B、C三個(gè)輸入信號，其中A為0-20V的交流信號，B為0-10mA的直流電流信號，C為0/24V的直流電壓開關(guān)信號，要求得到A、B信號的幅值及C信號的狀態(tài)。其中ADC采用ASC0809。請補(bǔ)充必要的電子元器件，并將元器件正確連接（可用網(wǎng)絡(luò)符號）。

提示：交流信號？整流，開關(guān)

第五篇：計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課件范文

第1講 緒論 主要內(nèi)容：

1.1 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)概述

控制對象的復(fù)雜化→控制系統(tǒng)的復(fù)雜化（多輸入—多輸出系統(tǒng)、非線性系統(tǒng)、時(shí)變和分布參數(shù)系統(tǒng)等等）→常規(guī)控制方法和手段難以實(shí)現(xiàn)→微型計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)并應(yīng)用于自動控制領(lǐng)域，使自動控制水平產(chǎn)生了巨大的飛躍。

自動控制是在非人工直接參與的前提下，應(yīng)用自動控制裝置自動地、有目的地控制設(shè)備和生產(chǎn)過程，使他們具有一定的狀態(tài)和性能，完成相應(yīng)的功能，實(shí)現(xiàn)預(yù)定的目標(biāo)。自動控制系統(tǒng)一般可以分為：開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)兩大類。

所定謂開環(huán)控制系統(tǒng)是指控制器按照先驗(yàn)的控制方案對對象或系統(tǒng)進(jìn)行控制，使被控制的對象或系統(tǒng)能夠按照約來運(yùn)動或變化。如圖1.1所示。

閉環(huán)控制系統(tǒng)是按照偏差進(jìn)行的控制，較開環(huán)控制系統(tǒng)增加了一個(gè)比較環(huán)節(jié)和一個(gè)來自被控參數(shù)的反饋信號。

計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的控制過程可簡單地歸納為三個(gè)過程：（1）信息的獲?。?）信息的處理（3）信息的輸出 1.2.2計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的硬件組成

典型的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的硬件主要包括：計(jì)算機(jī)主機(jī)、過程控制通道、操作控制臺和常用的外設(shè)，應(yīng)該指出的是，隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備也成為計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)硬件不可少的一部分。1.主機(jī)

主機(jī)是指我們用于控制的計(jì)算機(jī)，它主要由CPU、存儲器和接口三大部分組成，是整個(gè)系統(tǒng)的核心。

目前使用的主機(jī)有：單片機(jī)、PLC、工業(yè)PC等。

它主要完成數(shù)據(jù)和程序的存取、程序的執(zhí)行、控制外部設(shè)備和過程通道中的設(shè)備的工作，實(shí)現(xiàn)對被控對象的控制，實(shí)現(xiàn)人機(jī)對話和網(wǎng)絡(luò)通信。

由于CPU技術(shù)的發(fā)展和廣泛應(yīng)用及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展和廣泛應(yīng)用，主機(jī)還要完成對一些含CPU設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的控制。2 過程控制通道

過程控制通道是被控對象與主機(jī)進(jìn)行信息交換的通道，根據(jù)信號的方向和形式，過程控制通道又可分為：（1）模擬量輸入通（2）模擬量輸出通道（3）數(shù)字量輸入通道（4）數(shù)字量輸出通道 3.操作控制臺

操作控制臺是計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)人機(jī)交互的關(guān)鍵設(shè)備。通過操作控制臺，操作人員可以及時(shí)了解被控對象的運(yùn)行狀態(tài)，運(yùn)行參數(shù)；對控制系統(tǒng)發(fā)出各種控制的操作命令，并且通過操作控制臺還可以修改控制方案和程序。操作控制臺包括：（1）信息的顯示（2）信息的記錄（3）工作方式狀態(tài)的選擇（4）信息輸入 4.通訊設(shè)備

通訊設(shè)備已成為計(jì)算機(jī)硬件的一個(gè)重要部分。這些設(shè)備可以完成計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的信息交換。1.2.3 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的軟件組成系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件

?系統(tǒng)軟件是維持計(jì)算機(jī)運(yùn)行操作的基礎(chǔ)，是用于管理、調(diào)度、操作計(jì)算機(jī)的各種資源，實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)監(jiān)控與診斷，提供各種開發(fā)支持的程序。包括：操作系統(tǒng)、監(jiān)控管理程序、故障診斷程序、各種計(jì)算機(jī)語言及解釋、編譯工具，一般由供應(yīng)商提供或?qū)I(yè)人員開發(fā)，用戶不需自己設(shè)計(jì)開發(fā)。

?應(yīng)用軟件是用戶根據(jù)控制對象、控制要求，為實(shí)現(xiàn)高效、可靠、靈活的控制而自行編寫的各種程序。包括：數(shù)據(jù)采集、數(shù)字濾波、標(biāo)度變換、鍵盤的處理、過程控制算法、輸出與控制等程序。

1.2.4計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的分類

?按系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分為：開環(huán)和閉環(huán)控制系統(tǒng)； ?按控制規(guī)律分為：程序和順序控制、常規(guī)控制、高級控制（最優(yōu)、自適應(yīng)、預(yù)測、非線性等）、智能控制（FUZZY控制、專家系統(tǒng)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等）

?按系統(tǒng)功能分為：操作指導(dǎo)控制系統(tǒng)、直接數(shù)字控制系統(tǒng)、監(jiān)督控制系統(tǒng)、集散控制系統(tǒng)、現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)六大類。

?控制過程：計(jì)算機(jī)通過數(shù)據(jù)輸入通道對生產(chǎn)過程各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行采集，根據(jù)工藝和生產(chǎn)的需求進(jìn)行最優(yōu)化計(jì)算，計(jì)算出優(yōu)化的操作條件和參數(shù)，利用其輸出設(shè)備，將其結(jié)果顯示或打印。操作人員根據(jù)計(jì)算機(jī)提供的結(jié)果改變控制器的參數(shù)或設(shè)定值，實(shí)現(xiàn)對生產(chǎn)過程的控制，屬于計(jì)算機(jī)離線最優(yōu)控制的一種形式。

?該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、控制安全、靈活，由于人的介入使該系統(tǒng)可以應(yīng)用于一些復(fù)雜的不便由計(jì)算機(jī)進(jìn)行直接控制的場合。

計(jì)算機(jī)監(jiān)督控制系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)集散系統(tǒng)的最初、最基本的模式。分為兩種結(jié)構(gòu)：SCC+模擬調(diào)節(jié)器，SCC+DCC（兩級計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)）。如圖1.7所示 ：

一、常用的傳感器類型

?壓力檢測及變送 ?溫度檢測和變送 ?流量檢測及變送 ?物位檢測及變送

?其它檢測儀表和裝置（接近開關(guān)、光電開關(guān)、測速發(fā)電機(jī)、光電編碼器、測厚儀表）

二、變送器的信號傳輸及供電線制

1.氣動變送器：用兩根氣動管線分別傳送氣源和輸出信號。它的氣源或電源從控制室送來，而輸出信號送到控制室。

2.電動模擬式變送器：采用二線制或四線制傳輸電源和輸出信號。

2.2 過程控制中常用的執(zhí)行器

執(zhí)行器在過程計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的一個(gè)重要組成部分。它的作用是接收控制器送來的控制信號，改變被控介質(zhì)的流量，從而將被控變量維持在所要求的數(shù)值上或一定的范圍內(nèi)。

一、執(zhí)行器的分類

1.按動力能源分：氣動、電動、液動

2.按動作極性分：正作用執(zhí)行器和反作用執(zhí)行器

3.按動作行程分：角行程執(zhí)行器和直行程執(zhí)行器

4.按動作特性分：比例式執(zhí)行器和積分式執(zhí)行器

二、氣動執(zhí)行器

1.原理：利用壓縮空氣作為能源

2.特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、動作可靠、平穩(wěn)、輸出推力較大、維修方便、防火防爆，而且價(jià)格較低；它可以方便的與氣動儀表配套使用，即使是采用電動儀表或計(jì)算機(jī)控制時(shí)，只要經(jīng)過電/氣轉(zhuǎn)換器或電/氣閥門定位器，將電信號轉(zhuǎn)換為0.02~0.1MPa的標(biāo)準(zhǔn)氣壓信號，仍然可用氣動執(zhí)行器。

三、電動執(zhí)行器

1.原理：它接收來自控制器的4~20mA或0~10mA直流電流信號，并將其轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的角位移或直行程位移，去操縱閥門、擋板等控制機(jī)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)自動控制

2.分類：直行程、角行程和多轉(zhuǎn)式等類型

3.結(jié)構(gòu)：電動執(zhí)行器主要由伺服放大器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成，如下圖： 現(xiàn)場總線執(zhí)行器

現(xiàn)場總線的智能執(zhí)行器由傳統(tǒng)的執(zhí)行器、含有微處理器的控制器以及可與PC或PLC雙向通信的模件及軟件組成，具有與上位機(jī)或控制系統(tǒng)通信的功能

?智能化和高精度的系統(tǒng)控制功能

?一體化的結(jié)構(gòu)

?智能化的通信功能

?智能化的自診斷功能

2.3 運(yùn)動控制中常用的執(zhí)行機(jī)構(gòu)

?直流伺服電機(jī) ?交流伺服電機(jī) ?步進(jìn)電機(jī)

?電磁閥和液壓閥

第3講 計(jì)算機(jī)總線技術(shù) 主要內(nèi)容：

1.總線的基本概念

2.內(nèi)部總線

3.外部總線

?隨著微處理器技術(shù)的飛速發(fā)展，總線技術(shù)也得到不斷創(chuàng)新。先后出現(xiàn)了ISA、MCA、EISA、VESA、PCI、AGP、IEEE1394、USB等總線技術(shù)。

?芯片內(nèi)部的總線技術(shù)也在不斷發(fā)展，AMBA、Core Connect、CoreRAM等已經(jīng)形成集成電路內(nèi)部十分具有競爭力的總線標(biāo)準(zhǔn)。

?工業(yè)控制的PROFIBUS，F(xiàn)F等現(xiàn)場總線技術(shù)。

?總線的數(shù)據(jù)傳輸速度也不斷提升，目前，AGP局部總線數(shù)據(jù)可達(dá)528MB/s，PCI-X可達(dá)1GB/s，系統(tǒng)總線傳輸速率也由66MB/s提高到100MB/s甚至更高的133MB/s、150MB/s、200MB/s。

一、總線的基本概念

（2）按照總線在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中的層次位置分

56根并行總線按功能可分為五大類 ?a邏輯電源線6根(引線1～6)?a數(shù)據(jù)總線8根(引線7～14)?a地址總線16根(引線15～30)?a控制總線22根(引線31～52)?a輔助電源線4根(引線53～56)

–ISA總線：問世較早，是8位、16位數(shù)據(jù)傳輸總線的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

最高傳輸速率8Mbps；尋址空間16MB；將CPU看作唯一的主模塊，其余外設(shè)均為從模塊，包括可以暫時(shí)掌握總線的DMA和協(xié)處理器；98根總線分成5類：地址線、數(shù)據(jù)線、控制線、時(shí)鐘線和電源線

–MCA：微通道體系結(jié)構(gòu)。IBM在推出386時(shí)提出，數(shù)據(jù)、地址總線寬度32位，支持4GB的尋址能力；數(shù)據(jù)傳輸速率33Mbps；在電氣及物理上與ISA不兼容；IBM沒有公布標(biāo)準(zhǔn)

–EISA總線：89年推出486時(shí)提出，32位數(shù)據(jù)總線，支持32位地址通路；總線主控技術(shù)，擴(kuò)展卡上具有總線主控處理器；與ISA兼容，支持多個(gè)主模塊；可以自動根據(jù)需要進(jìn)行32、16、8位數(shù)據(jù)間的轉(zhuǎn)換；支持多總線主控模塊；

–PCI高性能局部總線：92年由Intel公司帶頭制定的設(shè)備總線標(biāo)準(zhǔn)；支持64位數(shù)據(jù)傳送、多總線主控模塊、線性猝發(fā)讀寫和并發(fā)工作方式；具有即插即用功能(PnP)；最高傳送數(shù)據(jù)132Mbps；兼容性強(qiáng)、成本低

?PCI總線特有的配置寄存器為用戶使用提供了方便。系統(tǒng)嵌入自動配置軟件，在加電時(shí)自動配置PCI擴(kuò)展卡，為用戶提供了簡便的使用方法。

?又稱為通信總線，用于計(jì)算機(jī)之間，計(jì)算機(jī)與遠(yuǎn)程終端，計(jì)算機(jī)與外部設(shè)備以及計(jì)算機(jī)與測量儀器儀表之間的通信。

?該類總線不是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)已有的總線，而是利用電子工業(yè)或其他領(lǐng)域已有的總線標(biāo)準(zhǔn)。外部總線又分為并行總線和串行總線。?常用的外部總線：

IEEE-488總線

RS-232-C總線

RS-422和RS-485總線

通用串行總線（USB）

?IEEE-488總線是一種并行外部總線，專門用于計(jì)算機(jī)與測量儀器、輸入輸出設(shè)備，以及這些儀器設(shè)備之間的并行通信。

?IEEE-488是1970年由美國惠普公司開發(fā)的并行通訊總線,總線上連接的設(shè)備有三種，工作方式也有三種: ?聽者（?°受話?±方式）：同時(shí)可有多個(gè) ?講者（?°送話?±方式）：每時(shí)只能有一個(gè) ?控者（?°控制?±方式）：每時(shí)只能有一個(gè)

（2）IEEE-488總線的連接示意圖

–采用異步方式，利用三條控制線進(jìn)行握手聯(lián)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)三線握手的數(shù)據(jù)傳輸

–數(shù)據(jù)傳輸率不得超過每秒1M字節(jié) –總線上的設(shè)備數(shù)不得多于15個(gè)

–電纜總長度不超過20m，兩設(shè)備間不超過2m –采用負(fù)邏輯

?不用MODEM的直接通信線路

（2）USB設(shè)備的主要特點(diǎn)

–采用USB接口的設(shè)備支持熱拔插)–USB接口可以同時(shí)連接127臺USB設(shè)備。–速度方面，USB 1.1總線規(guī)范定義了12 Mb/s的帶寬，而USB2.0可提供480Mb/s的傳輸速度。–USB總線能夠提供500 mA的電流

USB總線系統(tǒng)中的設(shè)備可以分為三個(gè)類型 –USB主機(jī)

–USB 集線器（HUB）

–USB總線的設(shè)備，又稱USB功能外設(shè)

第4講

過程通道與人機(jī)接口

過程通道:是在計(jì)算機(jī)和生產(chǎn)過程之間設(shè)置的信息傳送和轉(zhuǎn)換的連接通道，它包括模擬量輸入通道、模擬量輸出通道、數(shù)字量（開關(guān)量）輸入通道、數(shù)字量（開關(guān)量）輸出通道。本講主要內(nèi)容 1.模擬量輸入通道 2.模擬量輸出通道 3.數(shù)字量輸入輸出通道 4.人機(jī)接口

模擬量輸入通道（A/D接口）的組成

?模擬量輸入通道的組成 –傳感變送器

–輸入信號調(diào)理電路 –多路模擬切換開關(guān) –前置放大器 –采樣保持器

–模／數(shù)轉(zhuǎn)換器（A/D）–控制電路等

五、A/D轉(zhuǎn)換

?A/D轉(zhuǎn)換器是用來通過一定的電路將模擬量轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字量。

?模擬量可以是電壓、電流等電信號，也可以是壓力、溫度、濕度、位移、聲音等非電信號。但在A/D轉(zhuǎn)換前，輸入到A/D轉(zhuǎn)換器的輸入信號必須經(jīng)各種傳感器把各種物理量轉(zhuǎn)換成電壓信號。?A/D轉(zhuǎn)換后，輸出的數(shù)字信號可以有8位、10位、12位和16位等。

1.A/D轉(zhuǎn)換器的工作原理

（2）逐次逼近法

2.A/D轉(zhuǎn)換器的性能指標(biāo)

（1）ADC0809

CMOS單片型逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器，主要特性：

1）它是具有8路模擬量輸入、8位數(shù)字量輸出功能的A/D轉(zhuǎn)換器。

2）轉(zhuǎn)換時(shí)間為100μs。

3）模擬輸入電壓范圍為0V～+5V，不需零點(diǎn)和滿刻度校準(zhǔn)。

4）低功耗，約15mW。

1）查詢法

優(yōu)點(diǎn):接口電路設(shè)計(jì)簡單。

缺點(diǎn)：A/D轉(zhuǎn)換期間獨(dú)占CPU，致使CPU運(yùn)行效率降低。2）定時(shí)法

優(yōu)點(diǎn):接口電路設(shè)計(jì)比查詢法簡單，不必讀取EOC的狀態(tài)。

缺點(diǎn)：A/D轉(zhuǎn)換期間獨(dú)占CPU，致使CPU運(yùn)行效率降低；另外還必須知道A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換時(shí)間。3）中斷法

優(yōu)點(diǎn)：A/D轉(zhuǎn)換期間CPU可以處理其它的程序，提高CPU的運(yùn)行效率。

缺點(diǎn)：接口電路復(fù)雜

④ ADC0809的接口電路

（2）12位A/D轉(zhuǎn)換器AD574

② AD574的工作過程

③ AD574的接口電路

4.A/D轉(zhuǎn)換器接口的隔離技術(shù) 主要采用光電耦合器 4.2 模擬量輸出通道

一、D/A轉(zhuǎn)換器

7.D/A轉(zhuǎn)換器性能指標(biāo)

8.D/A轉(zhuǎn)換器的種類

（1）DAC0832結(jié)構(gòu)框圖及引腳說明

① CPU執(zhí)行輸出指令，輸出8位數(shù)據(jù)給DAC0832；

② 在CPU執(zhí)行輸出指令的同時(shí)，使ILE、/CS、/WR1三個(gè)控制信號端都有效，8位數(shù)據(jù)鎖存在8位輸入寄存器中；

③ 當(dāng)/WR2、/XFER兩個(gè)控制信號端都有效時(shí)，8位數(shù)據(jù)再次被鎖存到8位DAC寄存器，這時(shí)8位D/A轉(zhuǎn)換器開始工作，8位數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為相對應(yīng)的模擬電流，從Iout1和Iout2輸出。

三、D/A接口的隔離技術(shù) 通常采用光電耦合器

兩種隔離方式：模擬信號隔離和數(shù)字信號隔離

2.數(shù)字量隔離

4.4數(shù)字量輸入輸出通道

1.數(shù)字量（開關(guān)量）的概念 –開關(guān)的閉合與斷開

–指示燈的亮與滅

–繼電器或接觸器的吸合與釋放

–電機(jī)的啟動與停止

–設(shè)備的安全狀況等

功能：對現(xiàn)場輸入的狀態(tài)信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換、保護(hù)、濾波、隔離，以轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)能夠接收的邏輯信號

3．常用的幾種數(shù)字量輸入的接線方式

二、數(shù)字量輸出通道

2．輸出驅(qū)動電路

第5講

數(shù)字控制器的設(shè)計(jì)

?數(shù)字控制器概述

?數(shù)字控制器的模擬化設(shè)計(jì) ?數(shù)字控制器的離散化設(shè)計(jì) ?數(shù)字PID控制算法 ?常規(guī)控制方案 ?先進(jìn)控制方案

5.1 數(shù)字控制器概述

?整定過程：先按模擬PID控制器參數(shù)整定方法來選擇，然后再適當(dāng)調(diào)整，并考慮采樣周期對整定參數(shù)的影響

2.擴(kuò)充響應(yīng)曲線法（動態(tài)特性法）

?三種常用指標(biāo)：

?最佳整定參數(shù)應(yīng)使這些積分指標(biāo)最小，不同積分指標(biāo)所對應(yīng)的系統(tǒng)輸出被控變量響應(yīng)曲線稍有差別

?一般情況下，ISE指標(biāo)的超調(diào)量大，上升時(shí)間短；IAE指標(biāo)的超調(diào)量適中，上升時(shí)間稍短；ITAE指標(biāo)的超調(diào)量小，調(diào)整時(shí)間也短，用得較多

5.4 常規(guī)控制策略

一、串級控制系統(tǒng)

二、前饋控制系統(tǒng)

1）典型的前饋-反饋控制系統(tǒng)

第6講

常用控制程序設(shè)計(jì)

?軟件系統(tǒng)概述

?測量數(shù)據(jù)預(yù)處理技術(shù) ?查表及數(shù)據(jù)排序技術(shù) ?數(shù)字濾波技術(shù)

應(yīng)用軟件的設(shè)計(jì)主要包括以下幾個(gè)模塊：

?系統(tǒng)界面模塊 ?采集模塊 ?控制模塊 ?數(shù)據(jù)處理模塊 ?打印顯示模塊 ?數(shù)據(jù)存儲模塊 ?數(shù)據(jù)傳輸模塊等

一、程序設(shè)計(jì)步驟

第7講 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的 抗干擾技術(shù)

?干擾的傳播途徑與作用方式

?硬件抗干擾技術(shù) ?軟件抗干擾技術(shù)

7.1 干擾的傳播途徑與作用方式

一、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中干擾的來源

二、干擾的傳播途徑

?在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的現(xiàn)場，往往有許多強(qiáng)電設(shè)備，它們的啟動和工作過程中將產(chǎn)生干擾電磁場，另外還有來自空間傳播的電磁波和雷電的干擾，以及高壓輸電線周圍交變磁場的影響等。

–電場耦合又稱靜電耦合，是通過電容耦合竄入其他線路的。–電場干擾可以通過兩根導(dǎo)線之間構(gòu)成的分布電容竄入系統(tǒng)

–在任何載流導(dǎo)體周圍都會產(chǎn)生磁場，當(dāng)電流變化時(shí)會引起交變磁場，該磁場必然在其周圍的閉合回路中產(chǎn)生感應(yīng)電勢引起干擾。

–在設(shè)備內(nèi)部，線圈或變壓器的漏磁也會引起干擾；在設(shè)備外部，平行架設(shè)的兩根導(dǎo)線也會產(chǎn)生干擾，由于感應(yīng)電磁場引起的耦合，可以計(jì)算感應(yīng)電壓

–公共阻抗耦合干擾是由于電流流過回路間公共阻抗，使得一個(gè)回路的電流所產(chǎn)生的電壓降影響到另一回路

–在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，普遍存在公共耦合阻抗，例如，電源引線、印刷電路板上的地和公共電源線、匯流排等。這些匯流條都具有一定的阻抗，對于多回路來講，就是公共耦合阻抗

三、干擾的作用方式

按干擾作用方式的不同，可分為差模干擾、共模干擾和長線傳輸干擾

（1）定義：是指系統(tǒng)的兩個(gè)信號輸入端上所共有的干擾電壓,共模干擾也稱為共態(tài)干擾或縱向干擾

（2）產(chǎn)生共模干擾的原因：

計(jì)算機(jī)的地、信號放大器的地與現(xiàn)場信號源的地一般相隔一段距離，在兩個(gè)接地點(diǎn)之間往往存在一個(gè)電位差Vc，該電位差是系統(tǒng)信號輸入端上共有的干擾電壓，會對系統(tǒng)產(chǎn)生共模干擾

（3）表現(xiàn)方式：

對于系統(tǒng)的干擾來說，共模干擾大都通過差模干擾的方式表現(xiàn)出來。

結(jié)論：

?對于存在共模干擾的場合，應(yīng)采用雙端差動輸入方式

?為了衡量一個(gè)放大器抑制共模干擾的能力，常用共模抑制比CMRR表示，即

（1）定義：在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，現(xiàn)場信號到控制計(jì)算機(jī)以及控制計(jì)算機(jī)到現(xiàn)場執(zhí)行機(jī)構(gòu)，都經(jīng)過一段較長的線路進(jìn)行信號傳輸，即長線傳輸。（2）信號在長線中傳輸遇到的三個(gè)問題

一是波反射現(xiàn)象：高速變化的信號在長線中傳輸時(shí)，會出現(xiàn)波反射現(xiàn)象

二是信號延時(shí)

三是外界干擾 7.2 硬件抗干擾技術(shù)

二、接地系統(tǒng)的抗干擾技術(shù)

在過程控制計(jì)算機(jī)中，對上述各種地的處理一般是采用分別回流法單點(diǎn)接地。

單點(diǎn)接地與多點(diǎn)接地 2.輸入系統(tǒng)的接地

?在輸入通道中，為防止干擾，傳感器、變送器、和信號放大器通常采用屏蔽罩進(jìn)行屏蔽，而信號線往往采用屏蔽信號線。屏蔽層的接地也應(yīng)采取單點(diǎn)接地方式，關(guān)鍵是確定接地位置。3.主機(jī)系統(tǒng)的接地

?為了提高計(jì)算機(jī)的抗干擾能力，將主機(jī)外殼作為屏蔽。而把機(jī)內(nèi)器件架與外殼絕緣，絕緣電阻大于50MΩ，即機(jī)內(nèi)信號地浮地。

三、過程通道的抗干擾技術(shù)

?過程通道是計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集輸入和輸出通道，它包括了現(xiàn)場信號源、信號線、轉(zhuǎn)換設(shè)備、I/O接口電路，主機(jī)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)等。

?過程通道涉及內(nèi)容多，分布廣，受干擾的可能性大，其抗干擾問題非常重要。?過程通道干擾的來源是多方面的，主要有共模干擾、差模干擾和長線干擾。（1）變壓器隔離

?變壓器隔離：利用隔離變壓器將模擬信號電路與數(shù)字信號電路隔離開，也就是把模擬地與數(shù)字地?cái)嚅_，以使共模干擾電壓不能構(gòu)成回路，從而達(dá)到抑制共模干擾的目的。另外，隔離后的兩電路應(yīng)分別采用兩組互相獨(dú)立的電源供電，切斷兩部分的地線聯(lián)系.?這種隔離適用于無直流分量信號的通路。對于直流信號，也可通過調(diào)制器變換成交流信號，經(jīng)隔離變壓器后，用解調(diào)器再變換成直流信號。（2）光電隔離

?光電耦合器是由發(fā)光二極管和光敏三極管（或達(dá)林頓管、或晶閘管等）封裝在一個(gè)管殼內(nèi)組成, 實(shí)現(xiàn)以光為媒介的電信號傳輸。（3）浮地屏蔽

?浮地屏蔽：指信號放大器采用雙層屏蔽，輸入為浮地雙端輸入，如圖示。這種屏蔽方法使輸入信號浮空，達(dá)到了抑制共模干擾的目的。2.差模干擾的抑制 3.長線傳輸干擾的抑制

–同軸電纜對于電場干擾有較強(qiáng)的抑制作用，工作頻率較高。雙絞線對于磁場干擾有較好的抑制作用，絞距越短，效果越好。在電場干擾較強(qiáng)時(shí)須采用屏蔽雙絞線。

–在使用雙絞線時(shí)，盡可能采用平衡式傳輸線路。所謂平衡式傳輸線路，是雙絞線的兩根線不接地傳輸信號。因?yàn)檫@種傳輸方式具有較好的抗差模干擾能力，外部干擾在雙絞線中的兩條線中產(chǎn)生對稱的感應(yīng)電動勢，相互抵消。同時(shí)，對于來自地線的干擾信號也受到抑制。4.終端阻抗匹配

?為了消除長線的反射現(xiàn)象，可采用終端或始端阻抗匹配的方法。5.始端阻抗匹配

始端阻抗匹配：在長線的始端串入電阻R，通過適當(dāng)?shù)倪x擇R，以消除波反射

7.3 軟件抗干擾技術(shù) 2.輸入數(shù)字信號的抗干擾 3.輸出數(shù)字信號的抗干擾

?由于干擾，可能使計(jì)算機(jī)輸出的正確數(shù)字信號，在輸出設(shè)備中得到的卻是錯(cuò)誤信號。

在軟件上可以采取以下一些方法提高抗干擾能力：

二、CPU及程序的抗干擾技術(shù)

?CPU是計(jì)算機(jī)的核心。當(dāng)CPU受到干擾不能按正常狀態(tài)執(zhí)行程序時(shí)，就會引起計(jì)算機(jī)控制的混亂，所以需要采取措施，使CPU在受到干擾的情況下，盡可能無擾地恢復(fù)系統(tǒng)正常工作。1.指令冗余

?當(dāng)CPU受到干擾，程序“跑飛”后，往往將一些操作數(shù)當(dāng)作指令代碼來執(zhí)行，從而引起整個(gè)程序的混亂。采用指令冗余技術(shù)是使程序從“跑飛”狀態(tài)，恢復(fù)正常的一種有效措施。2.軟件陷阱

?軟件陷阱是在非程序區(qū)的特定地方設(shè)置一條引導(dǎo)指令（看作一個(gè)陷阱），程序正常運(yùn)行，不會落入該引導(dǎo)指令的陷阱，當(dāng)CPU受到干擾，程序“跑飛”時(shí)，如果落入指令陷阱，將由引導(dǎo)指令將“跑飛”的程序強(qiáng)制跳轉(zhuǎn)到出錯(cuò)處理程序，由該程序段進(jìn)行出錯(cuò)處理和程序恢復(fù)。3.Watchdog技術(shù)

?當(dāng)程序“跑飛”到一個(gè)臨時(shí)構(gòu)成的死循環(huán)中時(shí)，冗余指令和軟件陷阱將不起作用，造成系統(tǒng)完全癱瘓?？撮T狗技術(shù)，可以有效解決這一問題