第一篇：計算機控制技術(shù)知識點超強整理

硬件組成：主機，接口，通用外設(shè)，檢測元件與執(zhí)行機構(gòu)，操作臺。

PLC特點：可靠性高，編程容易，組合靈活，模塊齊全，安裝方便，運行速度快。

物聯(lián)網(wǎng)終端組成：外圍接口模塊、核心處理模塊、網(wǎng)絡(luò)通信模塊及電源管理模塊。操作指導(dǎo)、DDC和SCC系統(tǒng)：

采樣轉(zhuǎn)換處理加工，不直接產(chǎn)生輸出，開環(huán)，計算機處理結(jié)果供參考；巡回檢測，結(jié)果與設(shè)定值比較，控制運算，執(zhí)行，達(dá)到控制要求；由計算機按照過程數(shù)學(xué)模型計算出最佳給定值送給DDC計算機，由DDC計算機控制生產(chǎn)過程，使生產(chǎn)過程處于最優(yōu)工作狀態(tài)，順序，最優(yōu)，自適應(yīng)控制，兩者綜合。采樣頻率：準(zhǔn)確性高，占機時內(nèi)存；精度低，漏采。A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換原理：并聯(lián)比較型，逐次逼近型，雙積分型，V-F變換型。

保持電容?。翰蓸訒r充電時間常數(shù)小，充電快，跟隨特性好，放電常數(shù)也小，放點快，保持差。逐次逼近型原理：重到輕，高位到低位試探，初始化，逐次逼近寄存器清零，開始，最高位置1，DA轉(zhuǎn)換，模擬量送比較器，與待轉(zhuǎn)換量比較，小于則保留。下一位，直到寄存器最低位，數(shù)字量送緩沖寄存器，后輸出，由控制電路控制。

AD轉(zhuǎn)換結(jié)束信號處理方法：中斷，查詢，軟件延時。

鍵盤防抖：機械觸電，按鍵閉合斷開，連串抖動，多次誤讀。濾波防抖，雙穩(wěn)態(tài)防抖，軟件延時防抖。編碼鍵盤：自動識別按鍵，產(chǎn)生代碼，送給CPU，接口簡單，響應(yīng)快，需鍵盤編碼器。

LED顯示方法：動態(tài)顯示：掃描，視覺暫留，硬件少，價格低，線路簡單，機時長；動態(tài)顯示，顯示模型，可靠。

光電隔離作用：屏蔽電磁干擾，提高精度，耦合，隔離，開關(guān)作用。

固態(tài)繼電器和繼電器區(qū)別：電磁吸合，有觸電，火花，電弧，驅(qū)動控制范圍小，動作延遲；晶體管，可控硅，光電隔離無觸點開關(guān)。

PWM原理及實現(xiàn)：電樞電壓接通時間與通電時間比值，占空比，通電速度增，斷電減，按規(guī)律改變通電時間，速度即可控；確定占空比，送出控制模型，電機運轉(zhuǎn)，用開關(guān)控制方向，剎車，滑行。數(shù)字濾波比模擬濾波：不需硬件，可靠，多通道公用，成本低，穩(wěn)定，低頻可濾，無電容容量限制，濾波程序靈活方便。

數(shù)字濾波方法：程序判斷，中值，算數(shù)平均，加權(quán)平均，滑動平均，RC低通數(shù)字濾波，復(fù)合數(shù)字濾波法。

標(biāo)度變換：被測模擬量參數(shù)，變送器，AD轉(zhuǎn)換，數(shù)字量，進(jìn)一步記錄打印報警，工程量，操作人員監(jiān)視管理。

量程自動轉(zhuǎn)換：傳感器信號范圍寬，保證計算機信號一致，減少硬件，PGA，通用性強，倍數(shù)可控，AD滿量程信號均一化，提高測量精度。

分段插值：被逼近的函數(shù)分段，提高精度，縮短運行時間，各段根據(jù)要求采用不同逼近公式。線性，拋物線，插值點根據(jù)實際曲線靈活選取。

位置型增量型PID：用到所有值，計算繁瑣，誤差累積，前兩次值；不帶積分作用的執(zhí)行機構(gòu)，增量型無積分作用，適合帶積分作用的機構(gòu)，如步進(jìn)電機；手動自動無擾動切換，積分失控。

不完全微分調(diào)節(jié)：超前，震蕩，品質(zhì)下降，慢慢減弱。

積分作用：消除靜差，飽和超調(diào)，震蕩。

微分作用：加快響應(yīng)速度，減少超調(diào)，克服震蕩，消除慣性。

積分飽和產(chǎn)生：偏差躍變，累計值，負(fù)偏差，脫離飽和時間長。

消除方法：遇限削弱積分法進(jìn)入飽和區(qū)停止，有效偏差法取邊界值，積分分離法最大允許偏差范圍內(nèi)積分。

手動后援：連續(xù)工作系統(tǒng)，自動調(diào)節(jié)出現(xiàn)問題，手動維持，解決后恢復(fù)，保證連續(xù)，平穩(wěn)無擾動。總體設(shè)計：控制方案，微型計算機及接口選擇，控制算法選擇，硬件設(shè)計，軟件設(shè)計。硬件組成：主機，接口，通用外設(shè)，檢測元件與執(zhí)行機構(gòu)，操作臺。

PLC特點：可靠性高，編程容易，組合靈活，模塊齊全，安裝方便，運行速度快。

物聯(lián)網(wǎng)終端組成：外圍接口模塊、核心處理模塊、網(wǎng)絡(luò)通信模塊及電源管理模塊。操作指導(dǎo)、DDC和SCC系統(tǒng)：

采樣轉(zhuǎn)換處理加工，不直接產(chǎn)生輸出，開環(huán)，計算機處理結(jié)果供參考；巡回檢測，結(jié)果與設(shè)定值比較，控制運算，執(zhí)行，達(dá)到控制要求；由計算機按照過程數(shù)學(xué)模型計算出最佳給定值送給DDC計算機，由DDC計算機控制生產(chǎn)過程，使生產(chǎn)過程處于最優(yōu)工作狀態(tài)，順序，最優(yōu)，自適應(yīng)控制，兩者綜合。采樣頻率：準(zhǔn)確性高，占機時內(nèi)存；精度低，漏采。A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換原理：并聯(lián)比較型，逐次逼近型，雙積分型，V-F變換型。

保持電容?。翰蓸訒r充電時間常數(shù)小，充電快，跟隨特性好，放電常數(shù)也小，放點快，保持差。逐次逼近型原理：重到輕，高位到低位試探，初始化，逐次逼近寄存器清零，開始，最高位置1，DA轉(zhuǎn)換，模擬量送比較器，與待轉(zhuǎn)換量比較，小于則保留。下一位，直到寄存器最低位，數(shù)字量送緩沖寄存器，后輸出，由控制電路控制。

AD轉(zhuǎn)換結(jié)束信號處理方法：中斷，查詢，軟件延時。

鍵盤防抖：機械觸電，按鍵閉合斷開，連串抖動，多次誤讀。濾波防抖，雙穩(wěn)態(tài)防抖，軟件延時防抖。編碼鍵盤：自動識別按鍵，產(chǎn)生代碼，送給CPU，接口簡單，響應(yīng)快，需鍵盤編碼器。

LED顯示方法：動態(tài)顯示：掃描，視覺暫留，硬件少，價格低，線路簡單，機時長；動態(tài)顯示，顯示模型，可靠。

光電隔離作用：屏蔽電磁干擾，提高精度，耦合，隔離，開關(guān)作用。

固態(tài)繼電器和繼電器區(qū)別：電磁吸合，有觸電，火花，電弧，驅(qū)動控制范圍小，動作延遲；晶體管，可控硅，光電隔離無觸點開關(guān)。

PWM原理及實現(xiàn)：電樞電壓接通時間與通電時間比值，占空比，通電速度增，斷電減，按規(guī)律改變通電時間，速度即可控；確定占空比，送出控制模型，電機運轉(zhuǎn)，用開關(guān)控制方向，剎車，滑行。數(shù)字濾波比模擬濾波：不需硬件，可靠，多通道公用，成本低，穩(wěn)定，低頻可濾，無電容容量限制，濾波程序靈活方便。

數(shù)字濾波方法：程序判斷，中值，算數(shù)平均，加權(quán)平均，滑動平均，RC低通數(shù)字濾波，復(fù)合數(shù)字濾波法。

標(biāo)度變換：被測模擬量參數(shù)，變送器，AD轉(zhuǎn)換，數(shù)字量，進(jìn)一步記錄打印報警，工程量，操作人員監(jiān)視管理。

量程自動轉(zhuǎn)換：傳感器信號范圍寬，保證計算機信號一致，減少硬件，PGA，通用性強，倍數(shù)可控，AD滿量程信號均一化，提高測量精度。

分段插值：被逼近的函數(shù)分段，提高精度，縮短運行時間，各段根據(jù)要求采用不同逼近公式。線性，拋物線，插值點根據(jù)實際曲線靈活選取。

位置型增量型PID：用到所有值，計算繁瑣，誤差累積，前兩次值；不帶積分作用的執(zhí)行機構(gòu)，增量型無積分作用，適合帶積分作用的機構(gòu)，如步進(jìn)電機；手動自動無擾動切換，積分失控。

不完全微分調(diào)節(jié)：超前，震蕩，品質(zhì)下降，慢慢減弱。

積分作用：消除靜差，飽和超調(diào)，震蕩。

微分作用：加快響應(yīng)速度，減少超調(diào)，克服震蕩，消除慣性。

積分飽和產(chǎn)生：偏差躍變，累計值，負(fù)偏差，脫離飽和時間長。

消除方法：遇限削弱積分法進(jìn)入飽和區(qū)停止，有效偏差法取邊界值，積分分離法最大允許偏差范圍內(nèi)積分。

手動后援：連續(xù)工作系統(tǒng)，自動調(diào)節(jié)出現(xiàn)問題，手動維持，解決后恢復(fù)，保證連續(xù)，平穩(wěn)無擾動。總體設(shè)計：控制方案，微型計算機及接口選擇，控制算法選擇，硬件設(shè)計，軟件設(shè)計。

硬件組成：主機，接口，通用外設(shè)，檢測元件與執(zhí)行機構(gòu)，操作臺。

PLC特點：可靠性高，編程容易，組合靈活，模塊齊全，安裝方便，運行速度快。

物聯(lián)網(wǎng)終端組成：外圍接口模塊、核心處理模塊、網(wǎng)絡(luò)通信模塊及電源管理模塊。操作指導(dǎo)、DDC和SCC系統(tǒng)：

采樣轉(zhuǎn)換處理加工，不直接產(chǎn)生輸出，開環(huán)，計算機處理結(jié)果供參考；巡回檢測，結(jié)果與設(shè)定值比較，控制運算，執(zhí)行，達(dá)到控制要求；由計算機按照過程數(shù)學(xué)模型計算出最佳給定值送給DDC計算機，由DDC計算機控制生產(chǎn)過程，使生產(chǎn)過程處于最優(yōu)工作狀態(tài)，順序，最優(yōu)，自適應(yīng)控制，兩者綜合。采樣頻率：準(zhǔn)確性高，占機時內(nèi)存；精度低，漏采。A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換原理：并聯(lián)比較型，逐次逼近型，雙積分型，V-F變換型。

保持電容?。翰蓸訒r充電時間常數(shù)小，充電快，跟隨特性好，放電常數(shù)也小，放點快，保持差。逐次逼近型原理：重到輕，高位到低位試探，初始化，逐次逼近寄存器清零，開始，最高位置1，DA轉(zhuǎn)換，模擬量送比較器，與待轉(zhuǎn)換量比較，小于則保留。下一位，直到寄存器最低位，數(shù)字量送緩沖寄存器，后輸出，由控制電路控制。

AD轉(zhuǎn)換結(jié)束信號處理方法：中斷，查詢，軟件延時。

鍵盤防抖：機械觸電，按鍵閉合斷開，連串抖動，多次誤讀。濾波防抖，雙穩(wěn)態(tài)防抖，軟件延時防抖。編碼鍵盤：自動識別按鍵，產(chǎn)生代碼，送給CPU，接口簡單，響應(yīng)快，需鍵盤編碼器。

LED顯示方法：動態(tài)顯示：掃描，視覺暫留，硬件少，價格低，線路簡單，機時長；動態(tài)顯示，顯示模型，可靠。

光電隔離作用：屏蔽電磁干擾，提高精度，耦合，隔離，開關(guān)作用。

固態(tài)繼電器和繼電器區(qū)別：電磁吸合，有觸電，火花，電弧，驅(qū)動控制范圍小，動作延遲；晶體管，可控硅，光電隔離無觸點開關(guān)。

PWM原理及實現(xiàn)：電樞電壓接通時間與通電時間比值，占空比，通電速度增，斷電減，按規(guī)律改變通電時間，速度即可控；確定占空比，送出控制模型，電機運轉(zhuǎn)，用開關(guān)控制方向，剎車，滑行。數(shù)字濾波比模擬濾波：不需硬件，可靠，多通道公用，成本低，穩(wěn)定，低頻可濾，無電容容量限制，濾波程序靈活方便。

數(shù)字濾波方法：程序判斷，中值，算數(shù)平均，加權(quán)平均，滑動平均，RC低通數(shù)字濾波，復(fù)合數(shù)字濾波法。

標(biāo)度變換：被測模擬量參數(shù)，變送器，AD轉(zhuǎn)換，數(shù)字量，進(jìn)一步記錄打印報警，工程量，操作人員監(jiān)視管理。

量程自動轉(zhuǎn)換：傳感器信號范圍寬，保證計算機信號一致，減少硬件，PGA，通用性強，倍數(shù)可控，AD滿量程信號均一化，提高測量精度。

分段插值：被逼近的函數(shù)分段，提高精度，縮短運行時間，各段根據(jù)要求采用不同逼近公式。線性，拋物線，插值點根據(jù)實際曲線靈活選取。

位置型增量型PID：用到所有值，計算繁瑣，誤差累積，前兩次值；不帶積分作用的執(zhí)行機構(gòu)，增量型無積分作用，適合帶積分作用的機構(gòu)，如步進(jìn)電機；手動自動無擾動切換，積分失控。

不完全微分調(diào)節(jié)：超前，震蕩，品質(zhì)下降，慢慢減弱。

積分作用：消除靜差，飽和超調(diào)，震蕩。

微分作用：加快響應(yīng)速度，減少超調(diào)，克服震蕩，消除慣性。

積分飽和產(chǎn)生：偏差躍變，累計值，負(fù)偏差，脫離飽和時間長。

消除方法：遇限削弱積分法進(jìn)入飽和區(qū)停止，有效偏差法取邊界值，積分分離法最大允許偏差范圍內(nèi)積分。

手動后援：連續(xù)工作系統(tǒng)，自動調(diào)節(jié)出現(xiàn)問題，手動維持，解決后恢復(fù)，保證連續(xù)，平穩(wěn)無擾動?？傮w設(shè)計：控制方案，微型計算機及接口選擇，控制算法選擇，硬件設(shè)計，軟件設(shè)計。

第二篇：新 計算機控制技術(shù)知識點總結(jié)

1計算機控制系統(tǒng)就是利用計算機（簡稱工業(yè)控制機）來實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動控制的系統(tǒng)。

1、計算機控制系統(tǒng)的工作原理：1）實時數(shù)據(jù)采集：對來自測量變送裝置的被控量的瞬時值進(jìn)行檢測和輸入。2）實時控制決策：對采集到的被控量進(jìn)行分析和處理，并按已定的控制規(guī)律，決定將要采取的控制行為。

3）實時控制輸出：根據(jù)控制決策，適時地對執(zhí)行機構(gòu)發(fā)出控制信號，完成控制任務(wù)。

3工業(yè)PC機(IPC)與PC機的差別：1.將大母板變成通用底板總線插座；

2.將母板分成幾塊PC插件（CPU板、存儲器板等）；3.將普通電源變成工業(yè)電源；4.密封機箱，內(nèi)部正壓送風(fēng)；5.工業(yè)應(yīng)用 軟件。

2、一個在線的系統(tǒng)部一定是一個實時系統(tǒng)，但一個實時控制系統(tǒng)必定是在線系統(tǒng)。因為在線采集的數(shù)據(jù)不一定在當(dāng)時就進(jìn)行處理。

3、常用的計算機控制系統(tǒng)主機：可編程序控制器（PC）、工控機（IPC）、單片機、DSP、智能調(diào)節(jié)器

4、工業(yè)控制機：（1）硬件組成主機板、內(nèi)部總線和外部總線、人機接口、磁盤系統(tǒng)、通信接口、輸入輸出通道（2）軟件組成 系統(tǒng)軟件包括實時多任務(wù)操作系統(tǒng)、引導(dǎo)程序、調(diào)度執(zhí)行程序，Windows等系統(tǒng)軟件。

5、計算機控制系統(tǒng)典型型式

1）操作指導(dǎo)控制系統(tǒng)特點：優(yōu)點是機構(gòu)簡單，控制靈活和安全。缺點是要由人工操作，速度受到限制，不能控制多個對象。

2）直接數(shù)字控制（DDC）Direct Digital Control系統(tǒng) 特點：閉環(huán)控制，實時性好，可靠性高，可控多個回路。

3）監(jiān)督控制系統(tǒng)（SCC）Supe rvisory Computer Control

SCC+模擬調(diào)節(jié)器的控制系統(tǒng)SCC+DDC的分級控制系統(tǒng)。

4）集散控制系統(tǒng)（DCS）結(jié)構(gòu)模式為“操作站—控制站—現(xiàn)場儀表”

5）現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（FCS）結(jié)構(gòu)模式為“操作站—現(xiàn)場總線只能儀表”

6）綜合自動化系統(tǒng) 1計算機集成制造系統(tǒng)（CIMS）2計算機集成過程系統(tǒng)（CIPS）企業(yè)資源信息管理系統(tǒng)（ERP）、生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)（MES）和生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)（PCS）構(gòu)成的3層結(jié)構(gòu)，已成為綜合自動化系統(tǒng)的整體解決方案。

6、所謂總線，就是計算機個模塊之間互聯(lián)和傳送信息（指令、地址和數(shù)據(jù)）的一組信號線。以微處理器為核心，總線可以分為內(nèi)部總線和外部總線，而內(nèi)部總線又可以分為片級總線和系統(tǒng)總線。片級總線包括數(shù)據(jù)總線、地址總線、控制總線、IIC總線，SPI總線、SCI總線等；系統(tǒng)總線包括ISA總線、EISA總線、VESA總線、PCI總線等；外部總線包括RS—232C、RS—485、IEEE—488、USB等總線。ISA：數(shù)據(jù)線寬度為16位總線，總線時鐘為8MHzEISA：數(shù)據(jù)線寬度為32位總線，總線時鐘為16MHz PCI主要性能：支持10臺外設(shè)、總線時鐘頻率33.3MHZ/66MHz、總線寬度32位（5v）/64位（3.3v）。

7、1）小功率輸入調(diào)理電路：采用積分電路消除開關(guān)抖動、R—S觸發(fā)器消除開關(guān)兩次反跳的方法 2）大功率輸入調(diào)理電路：采用光電耦合器進(jìn)行隔離8、1）串模干擾：疊加在被測信號上的干擾噪聲。抑制方法：濾波、用雙積分式A/D轉(zhuǎn)換器、對被測信號進(jìn)行前置放大或完成模/數(shù)轉(zhuǎn)換或采取隔離和屏蔽等措施、利用邏輯器件的特性、采用雙絞線作信號引線

2）共模干擾：指模/數(shù)轉(zhuǎn)換器兩個輸入端上公有的干擾電壓。抑制方法：變壓器隔離、光電隔離、浮地屏蔽、采用儀表放大器提高共模抑制比

3）長線傳輸干擾抑制方法：終端阻抗匹配和始端阻抗匹配

10、數(shù)字控制，就是生產(chǎn)機械根據(jù)數(shù)字計算機輸出的數(shù)字信號，按規(guī)定的工作順序、運動軌跡、運動距離和運動速度等規(guī)律自動完成工作的控制方式。

11、數(shù)字控制器的連續(xù)化設(shè)計步驟：1）設(shè)計假想的連續(xù)控制器D（s）2)選擇采樣周期T3）將D(s)離散化為D（z）4）設(shè)計由計算機實現(xiàn)的控制算法 5）校驗

12、增量式算法與位置式算法相比，具有以下優(yōu)點：

1）增量算法不需要做累加，誤差較小，而位置算法要用到過去的誤差的累加值，容易產(chǎn)生大的累加誤差。

2）增量式算法得出的是空置量的增量，增量誤動作影響小，而位置算

法的輸出時空置量的全量輸出，誤動作影響大

3）采用增量式算法易于實現(xiàn)手動到自動的無沖擊切換

13、PID參數(shù)整定

1）采樣周期的選擇T≤π/WmaxTmin≤T≤TmaxT≥

2)按簡易工程法整定PID參數(shù)

擴充臨屆比例度法擴充響應(yīng)曲線法：

3)優(yōu)選法

4）試湊法確定PID參數(shù)

14反饋控制：對偏差進(jìn)行控制，以抵消干擾的影響。前饋控制：按擾動量

進(jìn)行控制，在控制算法和參數(shù)選擇合適的情況下，可達(dá)到很高的精度。

14、HMI（Human Machine Interface）系統(tǒng)必須有幾項基本的能力：

（1）實時資料趨勢顯示（4）警報的產(chǎn)生于記錄

（2）歷史資料趨勢顯示（5）報表的產(chǎn)生于打印

（3）自動記錄資料（6）圖形接口控制

HMI廣義解釋就是“使用者與機器間溝通、傳達(dá)及接收信息的一個接口”。

及人機接口。

15、SCADA凡是具有系統(tǒng)監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集功能的軟件都可成為SCADA軟

件（Supervisor Control And Data Acqusition）SCADA軟件和硬件設(shè)備的鏈接方式主要可歸納為3種：

（1）標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議ARCNET，CAN Bus，Device Net，Lon Work，Modbus，Profibus。SCADA軟件和硬件設(shè)備，只要使用相同的通信協(xié)議，就可以直接通信，不需要安裝其它驅(qū)動程序

（2）標(biāo)準(zhǔn)的資料交換接口DDE與OPC 要驅(qū)動

（3）綁定驅(qū)動（Native Driver）標(biāo)度變換方法: 1線性變換公式 2公式轉(zhuǎn)換法 3其它標(biāo)度變換法越限報警處理:

(1)上限報警若xn＞xmax，則上限報警，否則繼續(xù)執(zhí)行原定操作。

(2)下限報警若xn＜xmin，則下限報警，否則繼續(xù)執(zhí)行原定操作。

(3)上下限報警 若xn＞xmax，則上限報警，否則對下式做判別；

xn＜xmin否?若是則下限報警，否則繼續(xù)原定操作。

17、數(shù)字濾波技術(shù)：（1）算術(shù)平均值法：適用于周期性干擾

（2）中位值濾波法：適用于偶然脈沖干擾

（3）限幅濾波法：適用于偶然脈沖干擾

（4）慣性濾波法：適用于高頻及低頻的干擾信號

18、軟件抗干擾技術(shù)包括：

開關(guān)量的軟件抗干擾技術(shù)數(shù)字濾波技術(shù)

指令冗余技術(shù)軟件陷阱技術(shù)

19、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：（1）星形結(jié)構(gòu)（2）環(huán)形結(jié)構(gòu)（3總線型（4）樹形結(jié)構(gòu)

20、信息交換技術(shù)：

（1）線路交換：是指通過網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點在兩個站之間建立一條專用的物理線路進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送，傳送結(jié)束再“拆除”線路。線路交換方式的通信分3步：建立線路，傳送數(shù)據(jù)，拆除線路。線路的利用率低。

（2）報文交換：不需要在兩個站之間建立一條專用線路。如果某站相

發(fā)送一個報文，它把目的站名附加在報文上，然后把報文交個節(jié)點傳送。傳送過程中，節(jié)點接收整個報文，并暫存這個報文，然后發(fā)送到下一個節(jié)點，直到目的站。優(yōu)點：線路的利用率高，可以把一個報文發(fā)送到多個目的站缺點：由于報文要在節(jié)點排隊等待，延長了報文到達(dá)目的站的時間。

（3）分組交換：將報文分成若干個報文段，并在每個報文段上附加傳

送時所必須的控制信息，這些報文段經(jīng)不同的路徑分別傳送到目的站后，在拼裝成一個完整的報文。管理報文分組流：數(shù)據(jù)報方法和虛電路方法

21、OSI層次：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

22、FCS現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（FCS，F(xiàn)ieldbus Control System）

5種典型的現(xiàn)場總線：CAN（控制器局域網(wǎng)）、LONWORKS(局部操作

網(wǎng)絡(luò))、PROFIBUS（過程現(xiàn)場總線）、HART（可尋址遠(yuǎn)程傳感器數(shù)據(jù)通道）、FF（現(xiàn)場總線基金會）現(xiàn)場總線

23、DCS分布式控制系統(tǒng)（Distributed Conrol System,DCS）也成集散控制

系統(tǒng)。體系結(jié)構(gòu)分3級：第一級為分散過程控制級（通信網(wǎng)絡(luò)低速）；第二級為集中操作監(jiān)控級（通信網(wǎng)絡(luò)中速）；第三級為綜合信息管理級（通信網(wǎng)絡(luò)高速）

24、工業(yè)以太網(wǎng)（Industrial Ethernet），就是應(yīng)用于工業(yè)自動化領(lǐng)域的以太

網(wǎng)技術(shù)。

25、數(shù)字PID控制器的改進(jìn)

1)積分項的改進(jìn)：在PID控制器中，積分的作用是消除殘差，為了提高控

制性能，對積分項可采取以下4條改進(jìn)措施。

1、積分分離

2、抗積分飽和

3、梯形積分

4、消除積分不靈敏區(qū)

2）微分項的改進(jìn)：

1、不完全微分PID控制算法

2、微分先行PID控制

算式

3）時間最優(yōu)PID控制

4）帶死區(qū)的PID控制算法OSI開放系統(tǒng)互連參考模型 Open System Interconnection

22單極性雙極性電壓輸出電路：

單：Vout1=

雙：Vout2=報文交換（MessageSwitching）的優(yōu)點是線路的利用率高，這是因為許多報文可以分時共享一條結(jié)點到結(jié)點的線路。并且能把一個報文發(fā)送到多個目的站，只需把這些目的站名附加在報文上。由于報文要在結(jié)點排隊等待，延長了報文到達(dá)目的站的時間。

第三篇：計算機控制技術(shù)

《計算機控制技術(shù)》課程綜述

09熱工一班姚躍輝200910610118

計算機控制是自動控制理論與計算機技術(shù)相結(jié)合而產(chǎn)生的一門新興學(xué)科，計算機控制技術(shù)是隨著計算機技術(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無法解決復(fù)雜的控制問題。計算機的應(yīng)用促進(jìn)了控制理論發(fā)展，先進(jìn)的控制理論和計算機技術(shù)相結(jié)合推動計算機控制技術(shù)不斷前進(jìn)。近年來，隨著計算機技術(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，計算機控制的技術(shù)水平大大提高，計算機控制系統(tǒng)的應(yīng)用突飛猛進(jìn)。利用計算機控制技術(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)，微型計算機控制已經(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領(lǐng)域?？梢哉f，21世紀(jì)是計算機和控制技術(shù)獲得重大發(fā)展的時代，大到載人航天飛船的研制成功，小到日用的家用電器，甚至計算機控制的家庭主婦機器人，到處可見計算機控制系統(tǒng)的應(yīng)用。計算機控制技術(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。計算機控制系統(tǒng)是應(yīng)用計算機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)。這里的計算機通常指數(shù)字計算機，可以有各種規(guī)模，如從微型到大型的通用或?qū)Ｓ糜嬎銠C。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、機械裝置、交通工具、機器人、實驗裝置、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)。

計算機控制系統(tǒng)就是利用計算機（通常稱為工業(yè)控制計算機）來實現(xiàn)工業(yè)過程自動控制的系統(tǒng)。在計算機控制系統(tǒng)中，由于工業(yè)控制機的輸入和輸出時數(shù)字信號，而現(xiàn)場采集到得信號或送到執(zhí)行機構(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，計算機控制系統(tǒng)需要有莫屬轉(zhuǎn)換器和數(shù)模轉(zhuǎn)換器這兩個環(huán)節(jié)。

計算機把通過測量元件、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)。

計算機控制系統(tǒng)由工業(yè)控制機和生產(chǎn)過程兩大部分組成。工業(yè)控制機硬件指計算機本身及外圍設(shè)備。硬件包括計算機、過程輸入輸出接口、人機接口、外部存儲器等。軟件系統(tǒng)是能完成各種功能計算機程序的總和，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，計算機只承擔(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警，同時對這些變量進(jìn)行累計分析和實時分析，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)

計算機根據(jù)控制規(guī)律進(jìn)行運算，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)行機構(gòu)。因為計算機有較強的計算能力，所以控制算法的改變很方便。

微型計算機控制技術(shù)是一門跨學(xué)科以及應(yīng)用性、技術(shù)性、綜合性都很強的專業(yè)技術(shù)課程，要求具備較強的自動控制理論、微型計算機原理、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)，要求掌握計算機控制系統(tǒng)的控制原理和分析設(shè)計方法，具備基本的設(shè)計技能，能夠設(shè)計出簡單的計算機控制系統(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：計算機控制技術(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)律運行。

2、計算機控制系統(tǒng)的工作原理的三個步驟：實時數(shù)據(jù)采集、實時控制決策、實時控制輸出

3、實時性：是指工業(yè)控制計算機系統(tǒng)應(yīng)該具有的能夠在限定時間內(nèi)對外來事件作出反應(yīng)的特性。

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

二、作圖題

1、作出計算機控制系統(tǒng)的組成框圖

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

三、問答題

1、計算機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)控制計算機總線體系結(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)控制計算機系統(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)計題

現(xiàn)要求用80C51單片機處理A、B、C三個輸入信號，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：計算機控制技術(shù)課件范文

第1講 緒論 主要內(nèi)容：

1.1 計算機控制系統(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現(xiàn)→微型計算機的出現(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)增加了一個比較環(huán)節(jié)和一個來自被控參數(shù)的反饋信號。

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

典型的計算機控制系統(tǒng)的硬件主要包括：計算機主機、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，隨著計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備也成為計算機控制系統(tǒng)硬件不可少的一部分。1.主機

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

目前使用的主機有：單片機、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，實現(xiàn)對被控對象的控制，實現(xiàn)人機對話和網(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

操作控制臺是計算機控制系統(tǒng)人機交互的關(guān)鍵設(shè)備。通過操作控制臺，操作人員可以及時了解被控對象的運行狀態(tài)，運行參數(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)備已成為計算機硬件的一個重要部分。這些設(shè)備可以完成計算機控制系統(tǒng)的信息交換。1.2.3 計算機控制系統(tǒng)的軟件組成系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件

?系統(tǒng)軟件是維持計算機運行操作的基礎(chǔ)，是用于管理、調(diào)度、操作計算機的各種資源，實現(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、各種計算機語言及解釋、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)計開發(fā)。

?應(yīng)用軟件是用戶根據(jù)控制對象、控制要求，為實現(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計算機控制系統(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)和計算機集成制造系統(tǒng)六大類。

?控制過程：計算機通過數(shù)據(jù)輸入通道對生產(chǎn)過程各項參數(shù)進(jìn)行采集，根據(jù)工藝和生產(chǎn)的需求進(jìn)行最優(yōu)化計算，計算出優(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)計算機提供的結(jié)果改變控制器的參數(shù)或設(shè)定值，實現(xiàn)對生產(chǎn)過程的控制，屬于計算機離線最優(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)雜的不便由計算機進(jìn)行直接控制的場合。

計算機監(jiān)督控制系統(tǒng)是計算機集散系統(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（兩級計算機控制系統(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、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)行器在過程計算機控制系統(tǒng)中的一個重要組成部分。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：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算機控制時，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、擋板等控制機構(gòu)，以實現(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 運動控制中常用的執(zhí)行機構(gòu)

?直流伺服電機 ?交流伺服電機 ?步進(jìn)電機

?電磁閥和液壓閥

第3講 計算機總線技術(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、時鐘線和電源線

–MCA：微通道體系結(jié)構(gòu)。IBM在推出386時提出，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)，擴展卡上具有總線主控處理器；與ISA兼容，支持多個主模塊；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、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，在加電時自動配置PCI擴展卡，為用戶提供了簡便的使用方法。

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

?該類總線不是計算機系統(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，專門用于計算機與測量儀器、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）：同時可有多個 ?講者（?°送話?±方式）：每時只能有一個 ?控者（?°控制?±方式）：每時只能有一個

（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

–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

–采用USB接口的設(shè)備支持熱拔插)–USB接口可以同時連接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)備可以分為三個類型 –USB主機

–USB 集線器（HUB）

–USB總線的設(shè)備，又稱USB功能外設(shè)

第4講

過程通道與人機接口

過程通道:是在計算機和生產(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)換時間為100μs。

3）模擬輸入電壓范圍為0V～+5V，不需零點和滿刻度校準(zhǔn)。

4）低功耗，約15mW。

1）查詢法

優(yōu)點:接口電路設(shè)計簡單。

缺點：A/D轉(zhuǎn)換期間獨占CPU，致使CPU運行效率降低。2）定時法

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

缺點：A/D轉(zhuǎn)換期間獨占CPU，致使CPU運行效率降低；另外還必須知道A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換時間。3）中斷法

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

缺點：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，使ILE、/CS、/WR1三個控制信號端都有效，8位數(shù)據(jù)鎖存在8位輸入寄存器中；

③ 當(dāng)/WR2、/XFER兩個控制信號端都有效時，8位數(shù)據(jù)再次被鎖存到8位DAC寄存器，這時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)換成計算機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

?數(shù)字控制器概述

?數(shù)字控制器的模擬化設(shè)計 ?數(shù)字控制器的離散化設(shè)計 ?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，上升時間短；IAE指標(biāo)的超調(diào)量適中，上升時間稍短；ITAE指標(biāo)的超調(diào)量小，調(diào)整時間也短，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

?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)計主要包括以下幾個模塊：

?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)計步驟

第7講 計算機控制系統(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、計算機控制系統(tǒng)中干擾的來源

二、干擾的傳播途徑

?在計算機控制系統(tǒng)的現(xiàn)場，往往有許多強電設(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，使得一個回路的電流所產(chǎn)生的電壓降影響到另一回路

–在計算機控制系統(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：

計算機的地、信號放大器的地與現(xiàn)場信號源的地一般相隔一段距離，在兩個接地點之間往往存在一個電位差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：在計算機控制系統(tǒng)中，現(xiàn)場信號到控制計算機以及控制計算機到現(xiàn)場執(zhí)行機構(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問題

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

二是信號延時

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)

在過程控制計算機中，對上述各種地的處理一般是采用分別回流法單點接地。

單點接地與多點接地 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)采取單點接地方式，關(guān)鍵是確定接地位置。3.主機系統(tǒng)的接地

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

三、過程通道的抗干擾技術(shù)

?過程通道是計算機控制系統(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，主機和執(zhí)行機構(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)字地斷開，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）封裝在一個管殼內(nèi)組成, 實現(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。在電場干擾較強時須采用屏蔽雙絞線。

–在使用雙絞線時，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。因為這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，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，可能使計算機輸出的正確數(shù)字信號，在輸出設(shè)備中得到的卻是錯誤信號。

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是計算機的核心。當(dāng)CPU受到干擾不能按正常狀態(tài)執(zhí)行程序時，就會引起計算機控制的混亂，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（看作一個陷阱），程序正常運行，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，如果落入指令陷阱，將由引導(dǎo)指令將“跑飛”的程序強制跳轉(zhuǎn)到出錯處理程序，由該程序段進(jìn)行出錯處理和程序恢復(fù)。3.Watchdog技術(shù)

?當(dāng)程序“跑飛”到一個臨時構(gòu)成的死循環(huán)中時，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