第一篇：計算機控制技術(shù)在鋼鐵廠中的應(yīng)用

北京化工大學(xué)北方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）——計算機控制技術(shù)

北京化工大學(xué)北方學(xué)院畢業(yè)論文

論文題目：

計算機控制技術(shù)在鋼鐵廠中的應(yīng)用

所在院系：

信息院

所在專業(yè)：

自動化

班

級：

自動化

姓

名：

2012年

05月

11日

北京化工大學(xué)北方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）——計算機控制技術(shù)

計算機控制技術(shù)在鋼鐵工業(yè)中的應(yīng)用

前言

隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展,近幾年來中國工業(yè)得到了高速發(fā)展,其中作為“工業(yè)脊梁”的鋼鐵工業(yè)更是發(fā)展迅速。計算機控制系統(tǒng)在中國鋼鐵工業(yè)的發(fā)展中起到了至關(guān)重要的作用，它作用于鋼鐵生產(chǎn)工廠中的煉焦過程控制，電力供應(yīng)控制，爐溫控制，鋼材尺寸控制，生產(chǎn)自動化等各方面，降低了損耗并提高了生產(chǎn)效率，產(chǎn)出的鋼鐵品質(zhì)更高市場競爭能力更強。

電爐在冶煉過程中，將產(chǎn)生大量的煙塵，造成嚴重的空氣污染。為了保護生產(chǎn)環(huán)境和生態(tài)資源，對鐵電爐的煙氣進行治理，從廢物資源的綜合利用上看亦是十分有利的，既有環(huán)境效益和社會效益，又有明顯的經(jīng)濟效益。

本設(shè)計取材于某企業(yè)電爐煙氣凈化項目工程實例，并截取部分功能（上位控制部分）。

參考文獻

1馬東 《帶鋼熱連軋AGC自動厚度控制的應(yīng)用與研究》 東北大學(xué)，2003 在軋鋼企業(yè)當(dāng)中,要著重解決由于厚度、寬度偏差,板形不良等問題.目前,板帶材的厚度控制主要是指熱連軋機組的厚度自動控制(AGC),實現(xiàn)AGC的整個控制系統(tǒng)分為三級，根據(jù)本鋼熱連軋廠軋機的實際運轉(zhuǎn)情況,對厚度自動控制(AGC)的應(yīng)用實際進行分析,并指出其影響因素,闡述了如何保證并提高AGC的功能使用和控制精度.熱連軋機的厚度自動控制及其控制的數(shù)學(xué)模型的研究,是一項具有很強實際意義和工程使用價值的工作.它可以作為指導(dǎo)維護使用、優(yōu)化革新軋機厚度控制系統(tǒng)的理論依據(jù),達到板厚的有效控制,獲得良好的厚度精度,較高的板坯成材率的目的.北京化工大學(xué)北方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）——計算機控制技術(shù)

2李巖 《鋼冷軋廠制造執(zhí)行系統(tǒng)》 大連理工大學(xué)，2008 制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)作為企業(yè)上層事務(wù)處理(如ERP等)和底層工業(yè)設(shè)備控制系統(tǒng)(如DCS等)之間的中間橋梁，在生產(chǎn)計劃的優(yōu)化調(diào)度組織、生產(chǎn)過程的控制與改進、下達指令與收集實時生產(chǎn)數(shù)據(jù)、實現(xiàn)車間生產(chǎn)敏捷化等方面起著越來越重要的作用，該文對目前國內(nèi)制造執(zhí)行系統(tǒng)設(shè)計和應(yīng)用進行研究分析的基礎(chǔ)上，認真梳理了本鋼二冷軋廠的生產(chǎn)工藝特性以及業(yè)務(wù)流程，針對制造執(zhí)行系統(tǒng)中所涉及的面向?qū)ο蟮姆治雠c設(shè)計，B/S三層架構(gòu)，數(shù)據(jù)庫關(guān)鍵技術(shù)進行了深入研究，并開發(fā)了本鋼冷軋廠制造執(zhí)行系統(tǒng)。

3董建偉 《坯連鑄控制系統(tǒng)設(shè)計及控制參數(shù)優(yōu)化研究》重慶大學(xué)，2007 熱處理爐生產(chǎn)過程中一直是由人工操作來完成爐內(nèi)燃燒控制，常使?fàn)t內(nèi)溫度動態(tài)響應(yīng)和穩(wěn)定性較差，不但影響產(chǎn)品質(zhì)量，也不利于高精產(chǎn)品的開發(fā)，而且由于人工操作會造成空＼燃配比不當(dāng)，爐內(nèi)燃燒不完全，極大地浪費能源。該論文以杭州亞通特鋼有限公司小方坯連鑄控制系統(tǒng)為研究對象，分析原控制系統(tǒng)存在的問題，主要包括原系統(tǒng)無上位機監(jiān)控界面、二冷水控制方式和模式落后、切割系統(tǒng)控制不當(dāng)、模板預(yù)留量不夠等問題。根據(jù)控制系統(tǒng)設(shè)計的基本要求和實際的需要重新配置新的控制系統(tǒng)。

4湯梅《熱處理爐自動控制系統(tǒng)》 重慶大學(xué)，2007 論文針對重慶三鋼公司熱處理爐，提出自動化控制改造方案，構(gòu)建了熱處理爐自動控制系統(tǒng)，包括可靠的計算機系統(tǒng)、輸入輸出智能模塊及Windows2000、全中文工控組態(tài)軟件、現(xiàn)場檢測及調(diào)節(jié)儀表；同時在控制過程中采用合理的空燃比，使其充分燃燒，既能達到最佳的加熱質(zhì)量，又能達到節(jié)能降耗目的。并重點分析設(shè)計了如何解除熱處理爐溫度的滯后性問題。

5丁楊 《鐵廠供配電的特點和綜合自動化系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)》 安徽大學(xué)，2006 該文以寶鋼三熱軋帶鋼工程供配電綜合自動化的工程實例為例，詳細描述了鋼鐵廠供配電綜合自動化系統(tǒng)的組成、設(shè)計功能及設(shè)計原理。本系統(tǒng)由兩大部分組成，設(shè)置監(jiān)控層后臺監(jiān)控系統(tǒng)和間隔層保護、測量、控制裝置, 詳細分析了鋼鐵廠供配電系統(tǒng)的特點，以及其與電力系統(tǒng)的不同點，并以此為根據(jù)提出了供配電綜合自動化系統(tǒng)的基礎(chǔ)功能要求，在工程實例的中特別論述了其相應(yīng)的特點和特殊需求在設(shè)計中是如何實現(xiàn)的。北京化工大學(xué)北方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）——計算機控制技術(shù)

6張君霞 《高爐上料控制系統(tǒng)的研究》 西南交通大學(xué)，2007 上料控制PLC和設(shè)置在槽下操作室的工控機組以及現(xiàn)場設(shè)備通過Profibus現(xiàn)場總線組成高爐上料控制系統(tǒng)，并與高爐其它控制系統(tǒng)通過工業(yè)以太網(wǎng)組成高爐自動控制系統(tǒng)。該控制系統(tǒng)克服了傳統(tǒng)的繼電控制系統(tǒng)的不足之處，使控制更精確，工作效率更高，可靠性更好，故障率更低，從而使高爐生產(chǎn)的技術(shù)層次和經(jīng)濟指標(biāo)大幅提高。

7周志建 《滾切式雙邊剪夾送輥的同步控制系統(tǒng)研究及實現(xiàn)》 中南大學(xué), 2006 論文針對鋼鐵廠板材精整線上的關(guān)鍵設(shè)備——滾切式雙邊剪，研制出一種通用的基于多電機同步控制理論的全數(shù)字式夾送輥同步控制系統(tǒng)，實現(xiàn)對夾送輥的實時同步驅(qū)動控制，提高系統(tǒng)的可靠性和板材的剪切質(zhì)量。同時，這種基于現(xiàn)場總線和電流同步的全數(shù)字式同步控制系統(tǒng)對雙邊剪之類的控制對象具有通用性，對舊雙邊剪機組控制系統(tǒng)的改造具有啟發(fā)作用。

8樊海峰 《基于平整鋼鐵制造的工業(yè)控制系統(tǒng)的研究與應(yīng)用》上海交通大學(xué)，2005 論文介紹了整個工業(yè)控制系統(tǒng)在當(dāng)今社會的現(xiàn)狀，分別介紹了在三電一體化和嵌入式系統(tǒng)，以PC 為基礎(chǔ)的分布式控制系統(tǒng)和現(xiàn)場總線，先進控制和智能控制技術(shù)的應(yīng)用這幾個方面的實際情況和發(fā)展前景，并著重說明了PC 為基礎(chǔ)的分布式控制系統(tǒng)和現(xiàn)場總線的支持集成和開放的實際使用價值。

9梁麗中 《酸洗生產(chǎn)線中閃光焊機控制系統(tǒng)研究》 河北工業(yè)大學(xué)，2008 該文從消化吸收國外先進閃光焊機入手，分析了閃光焊接參數(shù)的選擇，針對閃光焊接中的技術(shù)難點，詳細分析了閃光焊機的主電路控制單元，液壓控制系統(tǒng)和焊機速度送進系統(tǒng)。在文章的最后，還對閃光頂鍛過程進行了控制優(yōu)化，并進行了仿真研究。仿真結(jié)果表明：閃光階段的控制優(yōu)化方案能顯著提高送進速度的跟蹤特性；頂端階段的控制優(yōu)化方案具有更快的動態(tài)響應(yīng)速度和更好的穩(wěn)態(tài)性能，且超調(diào)小、控制精度高。

10王罡 《馬鋼機制公司生產(chǎn)計劃計算機管理系統(tǒng)開發(fā)研究》 同濟大學(xué)，1996 該文綜述了多品種小批量生產(chǎn)型企業(yè)的生產(chǎn)計劃方法.結(jié)合軟件工程理論,按照管理信息系統(tǒng)的開發(fā)方法,進行了馬鋼機制公司“生產(chǎn)計劃計算機管理系統(tǒng)”的開發(fā)工作.北京化工大學(xué)北方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）——計算機控制技術(shù)

首先,在分析實際需求的基礎(chǔ)上,建立了系統(tǒng)總體信息流的結(jié)構(gòu).然后,論證了系統(tǒng)的硬、軟件配置,同時,進行了系統(tǒng)分析,建立了系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流程圖.其次,設(shè)計了系統(tǒng)的軟件模塊結(jié)構(gòu),給出了相應(yīng)說明.再次,介紹了編程、調(diào)試與現(xiàn)場投運的有關(guān)情況.最后,總結(jié)了項目開發(fā)的成就及存在的問題.現(xiàn)場投運表明,該文所完成的系統(tǒng)開發(fā)工作是有效可行的.11 董志奎，戚向東，岳曉麗，連家創(chuàng)，張文志《Proceedings of the 29th Chinese Control Conference》 INDUSTRIAL CONTROL COMPUTER，2008年21期

主要介紹了1780熱連軋機板形控制系統(tǒng)的設(shè)計及應(yīng)用和780熱連軋生產(chǎn)線生產(chǎn)的鋼種、規(guī)格、主要工藝設(shè)備、技術(shù)參數(shù)和采用的先進技術(shù).著重介紹了熱負荷試車過程中通板鋼種和規(guī)格的選擇、通板主要技術(shù)參數(shù)的確定、通板方案的確定、產(chǎn)品規(guī)格擴展和最終產(chǎn)品質(zhì)量驗收等方面的經(jīng)驗

12公維娥，張新寧，徐舟《Application of Computer Control in Steel Sintering Formula》

主要介紹了燒結(jié)自動配料計算機控制系統(tǒng)的三電一體化設(shè)計思路和設(shè)計特點,主要包括儀控設(shè)計、計算機控制系統(tǒng)設(shè)、電控設(shè)計以及控制功能的實現(xiàn)，對系統(tǒng)在使用過程進行了分析,并介紹了相應(yīng)的改進措施.改進后的系統(tǒng)在生產(chǎn)中取得了較好的效果,產(chǎn)品指標(biāo)得到了顯著的提高。

13李軍，劉桂萍，田海《Automatic Control System to Sintering's Compound》 Industrial Control Computer，2011年24期

主要介紹了張店鋼鐵廠新區(qū)燒結(jié)自動配料計算機控制系統(tǒng),主要包括電氣控制設(shè)計原理、系統(tǒng)的軟件配置與組態(tài)以及控制功能的實現(xiàn)。吳家鳳《ON SOME TECHNICAL PARAMETERS OF COKE CALCINATION ROTARY KILN AND DESIGN CONCEPTION OF CONE ROTARY KILN》CARBON TECHNIQUES，2012年1期

通過對焦炭煅燒回轉(zhuǎn)窯的一些設(shè)計和運行參數(shù)的討論,論述了錐形回轉(zhuǎn)窯的設(shè)計及其使用的可行性和優(yōu)越性。

15R.Gillingham 《 Challenges presented to BOF operating department 北京化工大學(xué)北方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）——計算機控制技術(shù)

during startup of window-based control system》 Iron & Steelmaker，1996年23期

在生產(chǎn)及管理上除了要求它給初軋機加熱出適于軋制的溫度均勻的鋼錠之外，還要求它在保證燒鋼質(zhì)量的前提下，穩(wěn)定燒鋼工藝，降低煤氣和耐火材料消耗，把煉鋼廠斷續(xù)送來的鋼錠變成均衡的鋼錠流，按軋制拍節(jié)提供初軋機。

技術(shù)指標(biāo)

1、進行系統(tǒng)主電路的設(shè)計和控制電路的設(shè)計。

2、主設(shè)備的選擇和具體型號的確定、電器元器件選型以及具體型號的確定, 各類導(dǎo)線的選擇及布線的設(shè)計。

3、進行可靠性、安全性和可行性分析，編制線號。

4、電氣線路必要的安全保護。

5、兩臺315KW風(fēng)機,10臺3.5KW除塵電機，一臺22KW羅茨風(fēng)機和1臺同功率的加密風(fēng)機，27個卸灰閥、1個煙道反吸閥1個混風(fēng)閥構(gòu)成。另外，還有大量的現(xiàn)場傳感器信號，各部分由設(shè)在電氣控制室的PLC集中控制。

一級機的主要任務(wù)是根據(jù)二級機設(shè)定的參數(shù)完成軋制過程的控制、數(shù)據(jù)采集等功能，主要由17臺MAC柜、16臺I/O柜、操作員站、工程師站組成。根據(jù)控制對象的不同，MACDS控制器分為3種：3臺順序控制器(SR21、SR30和SR31)，7臺過程控制器(PR01、PR02和PR11～PR15)和7臺主傳動控制器(MR40～MR46)。各控制器的功能見圖1。工程師站和操作員站用于軋制過程的狀態(tài)監(jiān)視、人工干預(yù)和系統(tǒng)的開發(fā)維護。

過程控制機采用2臺DEC公司的VAX-4105A計算機，它們互為熱備份，通過以太網(wǎng)將2臺VAX機和二級機的其它設(shè)備連接在一起，用WestnetⅡ高速數(shù)據(jù)通道實現(xiàn)和一級機之間的通信。它主要完成以下功能：原始數(shù)據(jù)輸入和管理；對待軋、正軋、已軋的鋼卷進行跟蹤；軋制過程數(shù)據(jù)的收集和處理；數(shù)學(xué)模型預(yù)設(shè)定計算；軋制過程的自學(xué)習(xí)；操作、維護畫面的顯示；各種工程報表、質(zhì)量報表和生產(chǎn)報表的生成和打印。

由于一級機和二級機中所使用的數(shù)據(jù)格式不同，因此，每隔0.1s，I/O監(jiān)視器將這些一級原始數(shù)據(jù)傳送到二級機MillI/O內(nèi)存緩沖區(qū)時，要進行工程單位轉(zhuǎn)換，以備二級應(yīng)用程序使用。數(shù)據(jù)傳送和轉(zhuǎn)換完后，I/O監(jiān)視器觸發(fā)軋機事件監(jiān)控，特殊數(shù)據(jù)收集和其它數(shù)據(jù)收集，以存取MillI/O內(nèi)存緩沖區(qū)中新刷新的數(shù)據(jù)，這種觸發(fā)北京化工大學(xué)北方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）——計算機控制技術(shù)

方式能夠有效地防止數(shù)據(jù)滯后，使得應(yīng)用程序同MillI/O中的數(shù)據(jù)保持一致。軋機事件監(jiān)控子系統(tǒng)(MEM)監(jiān)控從一級來的信號(例如機架校正完畢，鋼卷甩尾完成等)，MEM給事件監(jiān)視動作分配器(EMAD)送出一個表示事件被檢測到的進程內(nèi)部信息。

對于它接收的每個事件，EMAD給一個或多個應(yīng)用程序送出進程內(nèi)部信息請求它們執(zhí)行相應(yīng)的動作，應(yīng)用程序響應(yīng)該事件將返回一個信息給EMAD表示動作完成，EMAD可能接著給其它應(yīng)用程序送出進一步的動作請求，如此建立基于一個初始事件的動作鏈。

應(yīng)用程序使用的過程數(shù)據(jù)存儲在幾個數(shù)據(jù)庫中，3個主要的數(shù)據(jù)庫由數(shù)據(jù)庫服務(wù)器子系統(tǒng)(見圖2的右上角)來維護，所有要從數(shù)據(jù)庫中請求數(shù)據(jù)的應(yīng)用程序給相應(yīng)的服務(wù)器送出一個進程內(nèi)部信息，以請求所希望的數(shù)據(jù)。服務(wù)器將給正在等待的應(yīng)用程序送一個包含被請求的數(shù)據(jù)在內(nèi)的進程內(nèi)部信息，如果一個應(yīng)用程序要從幾個數(shù)據(jù)庫中請求數(shù)據(jù)的話，將重復(fù)“發(fā)送－等待－接收”序列。

如果服務(wù)器不能給應(yīng)用程序返回所請求的數(shù)據(jù)，就產(chǎn)生一個錯誤信息，應(yīng)用程序給報警子系統(tǒng)(見圖2右下角)送一個進程內(nèi)部信息，表示產(chǎn)生一個錯誤。

當(dāng)系統(tǒng)在線的時候，F(xiàn)ailover故障切換子系統(tǒng)通過以太網(wǎng)周期地將所選擇的數(shù)據(jù)庫和內(nèi)存緩沖區(qū)數(shù)據(jù)傳送到后備計算機中，使得2臺計算機的計算環(huán)境完全一樣。當(dāng)在線計算機出現(xiàn)故障時，備份計算機立即投入運行，保證整個控制系統(tǒng)不受影響。

當(dāng)二級機沒有同一級機通信，并且沒有控制軋鋼時，軟件訓(xùn)練子系統(tǒng)模擬大多數(shù)一級機的信號，使得二級應(yīng)用程序能夠運行，以用于測試和演示的目的。

由此可見，冷軋過程控制機的軟件以事件監(jiān)視動作分配器EMAD為核心，由EMAD啟動各個模塊，完成相應(yīng)的動作。

冷軋數(shù)學(xué)模型是整個控制系統(tǒng)的核心，模型設(shè)定的精度決定了控制系統(tǒng)的控制精度。它根據(jù)熱軋來料狀況和冷軋目標(biāo)厚度要求，計算出穿帶期間和穩(wěn)態(tài)軋制期間所需要的各種參數(shù)，通過網(wǎng)絡(luò)傳送到一級機，一級機根據(jù)這些設(shè)定值，控制和調(diào)節(jié)軋制過程中的厚度、速度和張力等參數(shù)。

穩(wěn)態(tài)設(shè)定計算的目標(biāo)為：在不超出軋機設(shè)備限制條件，滿足用戶所要求的軋制規(guī)范，保證冷軋成品出口厚度的前提下，給出各機架馬達負荷均衡分布狀態(tài)下的最大軋件秒流量，并通過自適應(yīng)學(xué)習(xí)的修正，盡可能地計算出軋制控制參數(shù)。

穿帶計算的任務(wù)是給出最佳穿帶輥縫，從而達到穿帶順利，過渡狀態(tài)平穩(wěn)和頭部超差長度盡可能小的目的。北京化工大學(xué)北方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）——計算機控制技術(shù)

數(shù)學(xué)模型根據(jù)原始數(shù)據(jù)、軋制規(guī)范、軋機狀態(tài)數(shù)據(jù)、自學(xué)習(xí)因子等參數(shù)，經(jīng)過復(fù)雜的計算，得出本卷的軋制規(guī)程數(shù)據(jù)，經(jīng)過整理下裝到一級機。鋼卷軋制時，開始收集軋制數(shù)據(jù)，甩尾時計算自學(xué)習(xí)因子，以便用于軋制處于同一變形參數(shù)組的下一塊鋼卷。數(shù)學(xué)模型計算的原理如圖3所示。冷軋模型由4個部分組成：規(guī)程計算；預(yù)設(shè)定給定；數(shù)據(jù)收集；自學(xué)習(xí)。

總結(jié)

隨著科技的發(fā)展，鋼鐵工業(yè)已經(jīng)進入自動化智能化時代，然而我國的鋼鐵工業(yè)自動化智能化還相對落后，在鋼鐵工業(yè)中需加大對計算機控制系統(tǒng)研究的投入。鋼鐵工業(yè)生產(chǎn)過程進行計算機控制是提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低成本、減少環(huán)境污染的必由之路，計算機控制系統(tǒng)已成為生產(chǎn)設(shè)備及過程控制等重要的組成部分，它代替人的思維成為鋼鐵工業(yè)設(shè)備及工藝過程控制、產(chǎn)品質(zhì)量控制的指揮和監(jiān)督中心。鋼鐵工業(yè)生產(chǎn)過程的計算機控制系統(tǒng)，隨著計算機的進步、工業(yè)生產(chǎn)工藝過程控制要求的提高和生產(chǎn)管理的完善而不斷發(fā)展。

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第二篇：《計算機控制技術(shù)在力學(xué)中的應(yīng)用》課后感想（本站推薦）

《計算機控制技術(shù)在力學(xué)中的應(yīng)用》學(xué)習(xí)感想

和寫很多其他的課后感想一樣，我很有必要要簡單談一談通過這門課我學(xué)到了哪些知識，從而證明我確實有認真聽課，否則1500字的感想就無從依據(jù)了，而被當(dāng)做胡謅那我就傷心死了。

“所謂自動控制，就是指在沒有人直接參與的情況下，利用控制器使被控對象（如機器設(shè)備和生產(chǎn)過程）的某些（或工作狀態(tài)）能自動地按照預(yù)定的規(guī)律變化（或運行）。”1 其實這一概念我們早已接觸，比如樓道里的感應(yīng)燈——白天不亮，到了晚上而且有人經(jīng)過的時候才亮——只是它的原理與內(nèi)在機制一直比較模糊而已。通過對這門課的學(xué)習(xí)，我知道了自動控制的基本過程：首先要有執(zhí)行機構(gòu)控制被控對象，其次要有控制器對信號做出反應(yīng)，告訴執(zhí)行機構(gòu)該干什么，最后要有一個測量變送器，通過反饋回路，將被控對象的各個方面的具體信息傳遞給控制器。對于感應(yīng)燈的例子，我認為燈的亮度是被控對象，光傳感器和聲傳感器同時對外界進行感應(yīng)，當(dāng)環(huán)境光強小于某一設(shè)定值時即認為是晚上，然后光傳感器發(fā)出類似于“是”的信號，一旦有人經(jīng)過，聲傳感器檢測到聲音強度大于某一設(shè)定值，也發(fā)出類似于“是”的信號，兩個“是”的信號作為依據(jù)令控制器（控制回路）向執(zhí)行器（另一個控制回路2）發(fā)出“開燈”的指令，執(zhí)行器使電路接通，然后燈就亮了。這樣便實現(xiàn)了自動控制。除了對自動控制這一概念的理解，這門課作為我感覺比較輕松的科普類課還讓我接觸到了很多傳感器。侯老師花了很長時間來講傳感器的工作原理并帶我們進行了公式推導(dǎo)，可見傳感器在控制技術(shù)這一塊的重要性。傳感器通常體積小巧，因而經(jīng)常容易忽視。其實現(xiàn)在很多手機里都有傳感器。我的手機里就有加速度傳感器，所以才可以識別重力方向，自動旋轉(zhuǎn)屏幕。力學(xué)中常用的傳感器主要是電阻應(yīng)變片，用于測量物體表面應(yīng)變。事實上這顛覆了我對力學(xué)量的精度的看法——我本來以為應(yīng)變應(yīng)該是很難精確測量的，如要精確測量，至少得借助光學(xué)吧。然而電阻應(yīng)變片卻能很好使物體表面應(yīng)變與電阻的應(yīng)變同步，這讓我十分詫異。如果有時間我還想仔細觀察一下這種同步性。另外侯老師還著重談到了放大回路。幾乎所有的測量值都需要放大，因為實在是太小了，不便于分析。收音機里都有放大器。侯老師說蘇聯(lián)敗給美國其中一個原因就是蘇聯(lián)花了很多精力放在電子管的發(fā)展，而美國人則發(fā)明了晶體管。這說明除了對信號的采集外，如何更好地處理并傳遞信號同樣是非常關(guān)鍵的。

關(guān)于數(shù)/模轉(zhuǎn)換（或者說D/A轉(zhuǎn)換），我的理解是首先我們有這樣一個需求，即我們用以處理數(shù)據(jù)的工具——計算機——迄今還只是機械的計算工具，無法處理我們習(xí)慣的模擬信號，因而我們只能將模擬信號轉(zhuǎn)換為計算機所認可的數(shù)字信號，然后再進行分析。為了將采集到的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，我們將其離散化，按時間間隔采樣，并將數(shù)值依次記錄下來。這里會有一個問題，即我們應(yīng)按多大的時間間隔采樣？如果間隔太短，采樣過于頻繁，則計算量大，耗時長，無法短時間內(nèi)做出分析決策；如果間隔太長，樣本過少，得到的信息不全，無法真實地還原模擬信號。香儂定理給出：為了使采樣信號能完全復(fù)現(xiàn)原信號，采樣頻率至少要為原信號最高有效頻率的2倍。這是一個很重要的結(jié)論，將使得我們得以自信地減小采樣頻率以提高工作效率。

最后我了解了控制系統(tǒng)與執(zhí)行系統(tǒng)的分類與實現(xiàn)。這一方面與力學(xué)密切相關(guān)。主要講的是控制系統(tǒng)。從類型上看，自動控制系統(tǒng)分為開環(huán)控制系統(tǒng)與閉環(huán)控制系統(tǒng)。兩者的區(qū)別在于閉環(huán)在開環(huán)的基礎(chǔ)上增加了反饋機制，擁有“糾錯”的能力，因而實現(xiàn)更高的控制精度，當(dāng)然結(jié)構(gòu)也更加復(fù)雜，維護起來更加困難。采用哪種控制應(yīng)當(dāng)取決于需求。常用的控制運算方法大致有比例控制、積分控制與微分控制，通常我們把它們結(jié)合起來，形成PID控制。其實我認為這也取決于需求。

以上是我在這門課上主要學(xué)到的知識，其中也包含了我的一些個人體會。通過這門課，我感覺我對計算機控制技術(shù)有了初步了了解，對力學(xué)也有了更具象的認識，應(yīng)該說是比較合格地達到了我對這門課的期望，希望以后可以更深入地學(xué)習(xí)并掌握這方面的知識與技能。

注：1.摘自講義第一章前言部分。

2.我對內(nèi)部電路部分還不是很清楚，如有錯誤還望侯老師見諒。

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)用促進了控制理論發(fā)展，先進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。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。利用計算機控制技術(shù)，人們可以對現(xiàn)場的各種設(shè)備進行遠程監(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。可以說，21世紀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。控制目的可以是使被控對象的狀態(tài)或運動過程達到某種要求，也可以是達到某種最優(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)定值進行比較，然后根據(jù)要求按偏差進行運算，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)必須先進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，輸出控制信號也必須進行數(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）信息的獲取（2）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)進行采集，根據(jù)工藝和生產(chǎn)的需求進行最優(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528MB/s，PCI-X可達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)信號進行轉(zhuǎn)換、保護、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。看門狗技術(shù)，可以有效解決這一問題