计算机控制系统是现代工业生产中的重要组成部分,涉及到多种类型的控制系统,每种系统都有其特定的优势和应用场景。以下是关于这些控制系统的详细说明:
1. 操作指导控制系统(OGC):这种系统依赖于人工操作,适用于简单任务,易于理解和操作。优点是结构简单,控制灵活,但缺点是速度受限,不能同时控制多个设备,且安全性依赖于操作人员的能力。
2. 直接数字控制系统(DDS):DDS 使用计算机进行实时控制,提供了良好的实时性和可靠性,能够快速响应变化。这种系统适用于需要精确控制的场合,如制造业和化工行业。
3. 监视控制系统(SCC):SCC 的目标是使生产过程保持在最优状态,通过持续监控和调整来优化生产。优点在于可以提高生产效率,但可能需要复杂的算法和大量的数据支持。
4. 分散控制系统(DCS):DCS 将控制功能分散到各个单元,实现局部自治,同时通过中央管理进行协调。这样可以降低故障影响范围,提高整体系统的稳定性和可靠性。
5. 现场总线控制系统(FCS):FCS 降低了成本,增强了系统间的互连性,实现了开放式的系统结构。通过国际标准,不同厂商的设备可以无缝集成,提升了系统的灵活性和可扩展性。
实时、在线和离线方式是计算机控制系统中的三种运行模式:
- 实时:实时控制要求计算机能在规定时间内处理输入信息并给出反应,超时会导致控制失效。
- 在线:在线方式下,生产过程直接与计算机相连,控制实时直接,效率高。
- 离线:离线方式则通过中间媒介,不直接实时控制,通常用于数据预处理或事后分析。
工业控制机由硬件和软件两大部分组成:
- 硬件包括主板、内部和外部总线、人机接口以及系统支持功能,这些部分共同确保了数据处理和传输的效率和可靠性。
- 软件方面有系统软件、支持软件和应用软件,提供操作系统、编程工具和具体的应用程序,满足不同控制需求。
接口、接口技术和过程通道是实现计算机与外部设备通信的关键:
- 接口是物理连接,负责数据传输。
- 接口技术涉及通信协议和数据转换,确保信息准确无误地交换。
- 过程通道则是计算机与生产过程间的数据桥梁,进行数据采集和控制指令的传递。
此外,步进电机的工作方式,如单三拍、双三拍和六拍,决定了电机的运动模式和效率。
模块化程序设计和结构化程序设计是两种常见的软件设计方法:
- 模块化设计将复杂系统拆分为独立模块,每个模块专注单一功能,便于维护和扩展。
- 结构化设计强调自顶向下的逐步细化和单入口单出口的控制结构,有助于提高代码的清晰度和可读性。
程序设计通常包括需求分析、设计、编码、测试和维护五个步骤。
在实际应用中,如74LS244和74LS273与PC总线的接口设计,以及8位A/D转换器ADC0809通过8255A与工业控制机的接口设计,涉及到具体的硬件电路设计和相应的输入输出程序编写,这些细节是实现控制系统的具体技术实践。
总的来说,计算机控制系统的多样性、实时性要求以及软硬件的集成设计是IT专业领域中的重要课题,它们对于提高工业生产效率和产品质量起着至关重要的作用。