计算机控制系统(全本)

计算机控制 第1章 绪论 第2章 输入输出接口与过程通道 第3章 数字程序控制技术 第4章 常规及复杂控制技术 第5章 现代控制技术 第6章 应用程序设计与实现技术 第7章 分散型测控网络技术 第8章 计算机控制系统设计与实现 计算机控制系统是现代工业自动化的心脏，它融合了先进的计算机技术、数据通信技术和控制理论，使得工业生产过程可以达到高度的自动化和智能化。在这一系统中，工控机作为核心硬件，承担着信息采集、处理和执行的重任，是实现各种控制策略的物质基础。随着计算机控制技术的不断进步，其应用范围已覆盖到工业生产的各个角落，成为推动现代工业社会高效运转的关键力量。 计算机控制系统的基础是输入输出接口与过程通道。这一部分是实现控制系统的前提，它负责将外界的物理信号转化为可以被计算机处理的数字信号，并将计算机的处理结果转化为相应的物理动作。在数据采集环节中，A/D转换器是必不可少的，它将模拟信号转换为数字信号，而控制器则通过这些信号进行实时数据采集。控制决策环节则涉及到算法的运用，控制器依据算法的预设逻辑对数据进行分析处理，然后制定出最佳的控制策略。控制输出阶段，控制器将策略转化为物理动作指令，通过D/A转换器转化为模拟信号，驱动执行机构完成相应的控制任务。 在控制系统的具体实现中，存在多种典型形式。操作指导控制系统作为一种开环控制系统，它能提供操作建议，但最终的执行依赖于人工。直接数字控制系统（DDC）则是一种闭环系统，计算机直接参与控制过程，实时性更高，控制效果更加精准。监督控制系统（SPC）通过计算机自动调整模拟调节器的设定值，优化生产过程。分散型控制系统（DCS）采用分散控制和集中操作的策略，实现了生产过程的多级控制和管理。现场总线控制系统（FCS）则通过总线技术进一步优化了控制系统结构，不仅简化了系统，降低了成本，也提高了系统的可靠性和开放性。 工业控制机的发展也见证了计算机控制系统技术的演进。从基于PC总线的工控机开始，各式各样的总线标准应运而生，如XT、ISA、EISA、VESA和PCI等。每种总线标准不仅具备不同的性能指标和数据传输速率，还适应了不同类型的CPU和外设之间的通信需求。特别是PCI总线，它的高速数据传输能力和良好的通用性，已经成为工业控制领域的重要标准。 在实际应用中，计算机控制系统实现了从最初的简单控制到复杂的分布式控制，再到基于现场总线的网络化控制的跨越。在制造业中，计算机控制系统确保了生产过程的高效率和高质量；在能源领域，它实现了资源的高效利用和环境的保护；在交通行业中，计算机控制系统确保了运输的安全和效率。在智能化进程的推动下，计算机控制系统将逐渐整合更多的智能化元素，如人工智能、物联网等技术，以应对更加复杂多变的生产环境和市场需求。 总而言之，计算机控制系统作为一种强大的工业自动化工具，其在现代化工业生产中扮演着不可或缺的角色。随着相关技术的不断进步和创新，未来计算机控制系统将不断拓展其应用领域，为人类社会的可持续发展作出更大的贡献。