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第1章 绪论;1.1 计算机控制系统概述;随着科学发展、技术进步和对控制要求的提高，控制对象越来越复杂，控制系统也随之复杂，出现了多输入-多输出多变量系统、非线性系统控制、时变和分布参数控制系统。对这些系统，使用常规控制方法和手段实现十分困难。 电子计算机尤其是微型计算机的出现并应用于自动控制领域，使自动控制水平产生了巨大飞跃。;微电子技术和计算机技术的发展，为计算机控制的发展奠定了坚实的基础。 自1946年世界上第一台可以由程序控制的计算机（称为电子数字器与计算器）ENICA诞生以来，人们就试图将这种运算速度快，又能存储又能进行算术和逻辑计算的机器应用于自动控制系统中来。然而这种昂贵的运算机器在作为控制器来说是大材小用，于是人们希望用这种计算机来完成许多回路的数据采集与控制，而当时计算机的可靠性又难以胜任作为控制器所需要的高可靠性。;世界上第一台电子计算机ENIAC;·时间：1946年2月15日;20世纪50年代初，美国首先用计算机来完成对生产过程进行巡检数据采集和数据处理。 1959年美国TRW航空公司和Texaco公司合作成功地在得克萨斯州的一家炼油厂将一台计算机投入在线控制。该控制系统以综合指标出发确定了热水循环系统的最佳参数，同时也揭开了计算机控制的辉煌一页。 在20世纪60年代计算机控制系统已成功的应用于化工、钢铁和电力等不同的领域，但这些系统还都是以数据的采集和处理为主。1962年英国帝国化工公司制造出一套可以直接取代常规仪表对生产过程直接进行控制的计算机控制系统，开创了直接数字控制的新时期。;自1971世界上第一片四位微处理器的出现，微型计算机得以快速发展，1993年Pentium处理器的出现更使微型计算机在运算速度等诸多方面得以长足发展，同时也使计算机控制得以飞速发展。 微处理器和微型计算机的诞生与发展为实现分散控制创造了良好的条件。;1975年美国Honeywell公司研制成功世界上第一套集散型控制系统TDC-2000并投入使用，开创了计算机应用于实际生产过程控制的新纪元。随后一直到80年代末，集散控制系统迅速发展，有几万套集散系统投入运行，不但得到使用者的高度评价同时也为制造商和使用企业带来了巨大的经济效益。 随着3C技术和网络技术的发展，现场总线控制系统和网络控制系统应运而生。可编程控制器（PLC）的综合应用已打破了原工业控制的格局，并共同融入到计算机控制系统的大门类之中。 ;50年代的起步期 60 年代的试验期 70年代以来的推广期 80年代的成熟期 90年代后进一步发展期;1.2计算机控制系统的组成及分类;1.2.1计算机控制系统;所谓开环控制系统是指控制器按照先验的控制方案对对象或系统进行控制，使被控制对象或系统能按照约定来运动或变化。;被控参数;控制器;计算机控制系统的控制过程;在计算机控制系统中包括了硬件和软件两大部分 硬件是由计算机主机、接口电路、外部设备组成，是计算机控制系统的基础 软件是安装在计算机主机中的程序，它能够完成对其接口和外部设备的控制，完成对信息的处理，它包含有维持计算机主机工作的系统软件和为完成控制而进行信息处理的应用软件的两大部分，软件是计算机控制系统的关键。;1.2.2计算机控制系统的硬件组成; 主机;主机是指用于控制的计算机，它主要由CPU、存储器和接口三大部分组成，是整个系统的核心。 目前使用的主机有：单片机、PLC、工业PC等。 它主要完成数据和程序的存取、程序的执行、控制外部设备和过程通道中的设备的工作，实现对被控对象的控制，实现人机对话和网络通信 由于CPU技术的发展和广泛应用及网络技术的发展和广泛应用，主机还要完成对一些含CPU设备和网络设备的控制;过程控制通道是被控对象与主机进行信息交换的通道，根据信号方向和形式，过程控制通道可分为： （1）模拟量输入通道（AI） 完成过程和被控对象送往主机的模拟信号的转换，使之成为计算机能够接收的标准数字信号 （2）模拟量输出通道（AO） 目前，大多数执行机构仍只能接收模拟信号，而计算机运算决策的最终结果是数字信号。通过模拟量输出通道完成对数字量转换为模拟量并保持;（3）数字量输入通道（DI） 数字量的输入通道是把过程和被控对象的开关量或通过传感器已转换的数字量以并行或串行的方式转入计算机 （2）数字量输出通道（DO） 数字量输出通道是将计算机运算、决策之后的数字信号以串行或并行的方式输出给被控对象或外部设备;操作控制台是计算机控制系统人机交互的关键设备，通过操作控制台，操作人员可以及时了解被控过程的运行状态，运行参数；对控制系统发出各种控制的操作命令，并且通过操作控制台还可以修改控制方案和程序。 操作控制台一般应包括： （1）信息的显示 （2）信息的记录 （3）工作方式状态