微机控制技术的发展概况及趋势知识分享
微机控制技术
第一章: 概述随着科学技术的进步，人们越来越多地用计算机来实现控制系统。
近几年来，计算机技术、自动控制技术、检测与传感技术、CRT显示技术、通信与网络技术、微电子技术的高速发展，促进了计算机控制技术水平的提高。
本章主要介绍计算机控制系统及其组成、工业控制机的组成结构及特点、计算机控制系统的发展概况和趋势。
§1．1 微机控制系统的概念自动控制技术在许多领域里获得了广泛的应用。
自动控制——就是在没有人直接参与的情况下，通过控制器使生产过程自动地按照预定的规律运行。
近年来，计算机已成为自动控制技术不可分割的重要组成部分，并为自动控制技术的发展和应用开辟了广阔的新天地。
§1.1.1微机控制系统的发展概况1．计算机控制技术的发展过程计算机技术的发展，我们可按以下四个阶段来描述其发展过程：（1）开创时期（1955～1962年）1952年，开始把计算机用于生产过程，实现了自动测量和数据处理，为操作人员提供了对管理有用的信息。
1954年用计算机构成了开环控制系统，能够帮助操作人员对一部分被控参量进行正确调节。
1957年采用计算机构成闭环控制系统，最初应用于石油蒸馏过程的调节；一年后，又在一个电站和一个炼油厂采用直接数字控制方式，实现了计算机闭环定值控制，这是计算机在线过程控制系统。
1960年，在合成氨和丙烯腈生产过程中完成了计算机监督控制，计算机开始侧重于最优控制，并逐步向分级控制和网络控制方向发展。
虽然每隔二、三年计算机应用于生产过程控制就有一些新发展，但在1965年以前基本上处于单项工程试验阶段。
（2）直接数字控制时期（1962～1967年）（3）小型计算机时期（1967～1972年）在试验阶段用于控制的计算机基本上还是模拟常规调节仪表所采用的调节规律，只在控制形式上由连续变为离散，因而调节效果得不到明显改善。
直到60年代后期出现了小型机，才使计算机控制得以普及。
由于小型机具有体积小、速度快、工作可靠、价格较便宜等特点，所以使得计算机控制系统不再只是大型企业的工程项目，对于较小的工程问题也能利用计算机来控制了。
微机控制技术的发展概况及趋势
微机控制技术的发展概况及趋势微机控制技术是以微型计算机作为机电一体化的控制器,结合微型计算机的工作原理和接口设计,相应的控制硬件和软件以及它们的配合,实现对控制对象的控制的一门技术。
它的发展离不开自动控制理论和计算机技术的发展,随着科学技术的发展,人们越来越多地用计算机来实现控制系统。
本文从计算机控制系统的发展历史,我国工业控制机及系统的发展应用,计算机控制系统的发展趋势,这几个方面来阐述微机控制技术的发展概况及相关趋势。
计算机控制系统在60年代引入控制领域当时计算机是控制调节器的设定点, 具体的控制则由电子调节器来执行, 这种系统称为计算机监控系统。
在60 年代末期出现了用一台计算机直接控制一个机组或一个车间的控制系统,简称集中控制系统。
这种控制系统即常说的直接数字控制(DDC)系统。
计算机DDC 控制的基本思想是使用一台计算机代替若干个调节控制回路功能。
这个控制系统由于只有一台计算机而且没有分层,所以非常有利于集中控制盒运算的集中处理,并且能得到很好的反映,并且,各个控制规律都可以直接实现。
但是,如果生产过程复杂,则该系统的可靠性就很难保证了。
系统的危险性过于集中, 一旦计算机发生故障, 整个系统就会停顿。
[7]70 年代随着电子技术的飞速发展,随着大规模集成电路的出现和发展, 集散控制系统(DCS)出现,之后在此基础上,随着生产发展的需要而产生了一种更新一代的控制系统,即分布式控制系统。
典型的集散控制系统具有两层网络结构下层负责完成各种现场级的控制任务,上层负责完成各种管理、决策和协调任务。
90年代以来,随着各个学科的发展和交叉融合,随着现代大型工业生产自动化的不断兴起, 利用计算机网络作为控制工具的综合性控制系统,计算机集成系统(CIPS)应运而生。
它紧密依赖于最新发展的计算机技术、网络通信技术和控制技术,并且终将成为未来控制系统的发展趋势。
我国工业控制发展的道路是比较曲折的,20世纪80年代末到90年代初,我国市场上大都是首先引进了成套设备,在引进成套设备的同时相继引进了各种工控系统,来填充国内在这方面的不足,90年代后,在我国一批科学家的带领下,我国逐渐有了自己设计的控制系统和装置,建立自己的实验室,生产出属于自己版权的产品,然后在原有技术的基础上进行二次开发和应用,从1997年开始,大陆本土的IPC厂商开始进入该市场,IPC也随之发展成了中国第二代主流工控机技术。
微机控制技术的发展概况及趋势
微机控制技术的发展概况及趋势摘要微型计算机控制系统是应用计算机参与控制并借助一些辅助部件与被控对象相联系，以获得一定控制目的而构成的系统。
文章介绍了计算机控制系统的组成及分类，微型计算机控制系统的硬件一般是由微型计算机、外部设备、输入输出通道和操作台等组成，控制软件是微型计算机控制系统的神经中枢，整个系统的工作都是在程序的指挥下进行协调工作，并介绍了计算机控制系统的发展历史，我国工业控制机以及系统的应用与发展，应用现状及发展趋势。
一、引言微型计算机控制系统是应用计算机参与控制并借助一些辅助部件与被控对象相联系，以获得一定控制目的而构成的系统。
这里的计算机通常指数字计算机，辅助部件主要指输入输出接口，检测装置和执行装置等。
与被控对象的联系和部件间的联系，可以是有线方式，如通过电缆的模拟信号或数字信号进行联系。
也可以是无线方式，如用红外线、微波、无线电波、光波等进行联系。
被控对象的范围很广，包括各行各业的生产过程、机械装置、交通工具、机器人、实验装置、仪器仪表、家庭生活设施和儿童玩具等。
控制目的可以是使被控对象的状态或运动过程达到某种要求，也可以是为达到某种最优化目标。
二、计算机控制技术的发展历史计算机控制系统的发展是与计算机技术、控制技术的发展密切相关的。
计算机控制系统的发展大致经历了以下四个阶段：（一）计算机控制系统的开创期（20世纪50年代）。
1946年世界第一台电子计算机ENICA问世。
1952年，计算机首先被用来自动检测化工生产过程的过程参量并进行数据处理。
1954年，人们开始研究计算机的开环控制。
1956年3月开始，美国开辟了计算机控制的新纪元。
但是计算机控制并没有得到广泛的应用。
（二）直接数字控制阶段（20世纪60年代）。
1962年，英国研究了一台用于过程控制的计算机，实现了直接数字控制，但是系统的抗干扰性比较差，可靠性不是太好，因此许多计算机系统发生障碍。
（三）集中式计算机控制系统发展时期（1967-1975年）。
微型计算机控制技术的发展及应用
微型计算机控制技术的发展及应用
微型计算机控制技术是指利用微型计算机进行自动控制的技术。
随着计算机技术的发展，微型计算机控制技术也得到了广泛的应用和发展。
微型计算机控制技术的发
展主要经历了以下几个阶段：
1. 早期阶段：20世纪70年代初，随着微型计算机的出现，开始在工业控制中得
到应用。
这个阶段主要是基于单片机进行控制，控制系统的规模较小，功能较简单。
2. 进一步发展阶段：20世纪80年代中期至90年代初期，随着集成电路技术和计
算机软硬件技术的不断进步，微型计算机控制技术得到了进一步的发展。
控制系
统的规模和功能得到了扩大，能够进行更复杂的控制任务。
3. 现代化阶段：21世纪初至今，随着计算机技术的迅猛发展，微型计算机控制技术得到了更广泛的应用。
控制系统的规模进一步扩大，控制精度和速度得到了提高。
微型计算机控制技术与其他技术的集成发展，如机电一体化、通信技术、图
像处理技术等，使得控制系统具备更多的功能和应用领域。
微型计算机控制技术在各个领域都有着广泛的应用，例如工业自动化控制、交通
运输控制、电力系统控制、农业自动化控制等。
它能够实现对各种设备和系统的
精确控制和监测，提高生产效率和产品质量。
微型计算机控制技术还能够实现对
系统进行智能化、网络化和自适应控制，使控制系统更加灵活和高效。
微型计算
机控制技术的发展不断推动着自动化控制领域的进步，为各行各业提供了更高效、更智能的控制系统。
微型计算机的发展、现状及趋势
摘要：微机是电子计算机的一种，是根据其性能指标分类称其为即微型计算机。
它由微处理机(核心)、存储片、输入和输出片、系统总线等组成。
它的特点是体积小、灵活性大、价格便宜、使用方便。
20世纪80年代以来，微型计算机的类型越来越多，体积越来越小，功能越来越强。
关键字：微型计算机发展现状趋势1微机发展的标志——CPU的发展历程.一、第一代(1971~1973)：4位或低档8位微处理器和微型机代表产品是美国Intel公司首先的4004微处理器以及由它组成的MCS-4微型计算机(集成度为1200晶体管/片)。
随后又制成8008微处理器及由它组成的MCS-8微型计算机。
第一代微型机就采用了PMOS工艺，基本指令时间约为10~20µS，字长4位或8位，他的特点是:指令系统比较简单，运算功能较差，速度较慢，系统结构仍然停留在台式计算机的水平上，软件主要采用机器语言或简单的汇编语言，其价格低廉。
二、第二代(1974~1978)：中档的8位微处理器和微型机其间又分为两个阶段，1973-1978年为典型的第二代，以美国Intel公司的80和Motorola公司的MC6800为代表，集成度提高1~2倍，(Intel80集成度为4900管/片)，运算速度提高了一个数量级。
1976-1978年为高档的8位微型计算机和8位单片微型计算机阶段，称之为二代半。
高档8位微处理器，以美国ZILOG公司的Z80和Intel公司的8085为代表，集成度和速度都比典型的第二代提高了一倍以上(Intel8085集成度为9000管/片)。
8位单片微型机以Intel 集成度为9000管/片等为代表，它们主要用于控制和智能仪器。
总的来说，第二代微型机的特点是采用NMOS工艺，集成度提高1~4倍，运算速度提高10~15倍，基本指令执行时间约为1~2µS，指令系统比较完善，已具有典型的计算机系统结构以及中断、DMA等控制功能，寻址能力也有所增强，软件除采用汇编语言外，还配有BASIC，FORTRAN，PL/M等高级语言及其相应的解释程序和编译程序，并在后期开始配上操作系统。
微机控制的相关内容及应用
微机控制的相关内容及应用微机控制是指利用微处理器、微控制器或单片机等微型计算机来实现对某一系统进行控制的技术。
它广泛应用于各个领域，如工业生产、汽车、家电、通信、航空航天等。
本文将围绕微机控制的相关内容及应用展开详细讨论。
首先，微机控制的基础是微处理器。
微处理器是计算机的核心组件，能够进行逻辑运算、数据处理和信息存储等功能。
它与存储器、输入输出设备等组成了一个完整的微型计算机系统。
在微机控制中，微处理器承担着实时采集、处理和传送信号的任务。
它能够对外部输入信号进行采样并进行相应的控制算法运算，最终输出控制信号。
其次，微机控制的核心是微控制器或单片机。
微控制器是将微处理器、存储器、输入输出接口、定时器、模拟数字转换器等功能集成在一个芯片上的一种集成电路。
与传统的微型计算机相比，微控制器具有功耗低、体积小、成本低廉、反应速度快等优势。
它广泛应用于各类控制系统中，如温度控制、电机控制、照明控制等。
微控制器可根据控制要求进行编程，对外部信号进行采样处理，最终通过输出口输出控制信号，实现对被控制的系统的控制。
此外，微机控制还涉及到输入输出设备和通信接口。
输入输出设备用于与外部环境进行数据的输入和输出，如键盘、显示屏、数码管、LED、继电器等。
通信接口用于与其他设备或系统进行信息交换和传输，如串口、并口、以太网口等。
这些设备和接口的应用，使得微机控制系统能够与外界实时交互和通信。
微机控制在工业生产领域有着广泛的应用。
在工业生产过程中，微机控制可以对各种设备、机械进行有效的监控和控制，提高了生产效率和质量。
比如，自动化生产线中的无人搬运机器人，通过微机控制可以实现对机器人的路径规划、动态调整和故障检测等功能，提高了制造业的自动化水平。
另外，工业生产中的温度、湿度、压力等参数的控制，也是微机控制的经典应用之一。
通过传感器采集温度等参数，并通过微机控制进行检测和调节，可以使得生产过程更稳定可控。
微机控制在汽车行业中也有着重要的应用。
微型计算机控制技术的发展及应用
部 件 间的联 系 ，可 以是有 线方 式 ，如 通
过 电缆 的模拟信号 或数字信号进 行联系 。 也 可 以是 无 线 方 式 ， 如 用 红 外 线 、微
微 型计 算机 控 制系统 分 为 ：操作 指
导 控 制 系 统 、 直 接 数 字 控 制 系 统
（ ） Ｄ Ｄ Ｃ 、计 算机 监 督 系统 （ ） ＳＣＣ 、
ｉ ｃ ｍｐ ｓ ｄ ｃ ｎ ｒ ｌ ｏ ｔ ａ ｅ Ｓ ｈ ｃ ｏ ｏ ｐ ｔｒ ｓ ｏ ｏ ｅ ． ｏ ｔｏｓ ｆ ｗ ｒ ｉ ｅ ｍｉ ｃ ｍ ｕ ｅ ｓ ｔ ｒ ∞脯 ｓ ｓ ｅ ￣ ｖ ｃ ｎ ｅ ． ｔ ｖ ｒ ｙ ｔ ｍ ＷＯｋ ｙ ｔ ｍ ｒ ｒ＠ ｅ ｔ ｒ ｈ ｏ ｅ￣ｆｓ ｓ ｅ ｒ ｓ ｅ
二 、计算机控 制系统组成及分类
计算机控制系统 由工业控 制计算机 和 工业对象两大部分组 成。 图 ｌ 为计算机控
制 系 统 基 本 框 图 。 与 一 般 控 制 系 统 相 同 ，计 算机 控 制 系统 可 以是 闭环的 ，也 可 以 是 开 环 的 。而 闭 环 方 式 用 得 最 普 遍 ，是 最 基本 的 控 制方 式 。 ｌ、硬 件组 成 微 型计算机控制 系统的硬件一般是由
分级 计 算机控 制 系统 。
波 、无线 电波 、光 波等 进行 联 系。被 控
对象 的范 围很 广 ，包括 各行 各业 的生 产 过程 、机 械 装置 、交 通 工具 、机 器 人 、
ｕ ｉ ｈ ｏ ｕ ｅ ｃ ｎｒ ｌ ａｌ ｒｗｓ ｕ ｐ ｒ ｒｍ ｓ ｇ ｔ ｅ ｃ ｍｐ ｔ ｒ ｏ ｔｏ ｆ ｄ ａ ｓ ｐ ｏ ｔ ｆ ｏ ｎ ｓ ｄ
三 、微型计算机控制 系统的现状
及发 展趋 势
微机控制技术的发展动向
微机控制技术的发展动向关键字：微型控制发展动向Keywords: Micro-control developments摘要：微机是电子计算机的一种，是根据其性能指标分类称其为即微型计算机。
它由微处理机(核心)、存储片、输入和输出片、系统总线等组成。
它的特点是体积小、灵活性大、价格便宜、使用方便。
20世纪80年代以来，微型计算机的类型越来越多，体积越来越小，功能越来越强。
Summary:Microcomputer is an electronic computer, according to their performance index classification for namely microcomputer. It consists of microprocessor (core), storage, input and output, the system bus, etc. It is characterized by small volume, price cheap, flexible and convenient use. Since 1980s, the microcomputer type more volume, smaller, more stronger.正文：微型计算机简称“微型机”、“微机”，由于其具备人脑的某些功能，所以也称其为“微电脑”。
是由大规模集成电路组成的、体积较小的电子计算机。
它是以微处理器为基础，配以内存储器及输入输出(I/0)接口电路和相应的辅助电路而构成的裸机。
特点是体积小、灵活性大、价格便宜、使用方便。
把微型计算机集成在一个芯片上即构成单片微型计算机(Single Chip Microcomputer)。
由微型计算机配以相应的外围设备（如打印机）及其他专用电路、电源、面板、机架以及足够的软件构成的系统叫做微型计算机系统(Microcomputer System)（即通常说的电脑）。
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微机控制技术的发展概况及趋势
微机控制技术是以微型计算机作为机电一体化的控制器，结合微型计算机的工作原理和接口设计，相应的控制硬件和软件以及它们的配合，实现对控制对象的控制的一门技术。
它的发展离不开自动控制理论和计算机技术的发展，随着科学技术的发展，人们越来越多地用计算机来实现控制系统。
本文从计算机控制系统的发展历史，我国工业控制机及系统的发展应用，计算机控制系统的发展趋势，这几个方面来阐述微机控制技术的发展概况及相关趋势。
计算机控制系统在60年代引入控制领域当时计算机是控制调节器的设定点, 具体的控制则由电子调节器来执行, 这种系统称为计算机监控系统。
在60 年代末期出现了用一台计算机直接控制一个机组或一个车间的控制系统,简称集中控制系统。
这种控制系统即常说的直接数字控制(DDC)系统。
计算机DDC 控制的基本思想是使用一台计算机代替若干个调节控制回路功能。
这个控制系统由于只有一台计算机而且没有分层，所以非常有利于集中控制盒运算的集中处理，并且能得到很好的反映，并且，各个控制规律都可以直接实现。
但是，如果生产过程复杂，则该系统的可靠性就很难保证了。
系统的危险性过于集中, 一旦计算机发生故障, 整个系统就会停顿。
[7]
70 年代随着电子技术的飞速发展,随着大规模集成电路的出现和发展, 集散控制系统（DCS）出现，之后在此基础上，随着生产发展的需要而产生了一种更新一代的控制系统，即分布式控制系统。
典型的集散控制系统具有两层网络结构下层负责完成各种现场级的控制任务,上层负责完成各种管理、决策和协调任务。
90年代以来，随着各个学科的发展和交叉融合，随着现代大型工业生产自动化的不断兴起, 利用计算机网络作为控制工具的综合性控制系统，计算机集成系统（CIPS）应运而生。
它紧密依赖于最新发展的计算机技术、网络通信技术和控制技术，并且终将成为未来控制系统的发展趋势。
我国工业控制发展的道路是比较曲折的，20世纪80年代末到90年代初，我国市场上大都是首先引进了成套设备，在引进成套设备的同时相继引进了各种工控系统，来填充国内在这方面的不足，90年代后，在我国一批科学家的带领下，我国逐渐有了自己设计的控制系统和装置，建立自己的实验室，生产出属于自己版权的产品，然后在原有技术的基础上进行二次开发和应用，从1997年开始，大陆本土的IPC厂商开始进入该市场，IPC也随之发展成了中国第二代主流工控机技术。
[1]
目前国内的工控机供应渠道主要来源于中国台湾及内地的厂商，国外的产品（例如RADISYS、ROCKWELL、INTEL等）经过几年的市场拼杀后，由于成本高、价格高、服务难，现已完全退出国内市场。
目前，国内的IT业研发、加工技术力量不断提升；各类芯片和各类器件、生产设备在国际市场基本可平等选购；软件资源的可移植性可节省大量的人力、物力。
在这些有利条件下，国内一些厂商抓住机会快速崛起，利用本土综合竞争优势逐步将国外品牌挤出国内工控市场。
某些企业以每年超过100%的资产增长速度，鼎立于国内的工控市场，而且
已成功打入国际工控市场。
随着技术的进步，计算机控制系统将会有以下几个发展趋势
（1）DCS和工业控制计算机技术正在相互渗透发展，并扩大各自的应用领域。
原来一般流程工业的控制多选用集散型控制系统（DCS），离散型制造业的控制多采用可编程控制器（PLC）。
随着DCS和PLC相互渗透发展继而扩大自己的应用领域，将出现DCS和PLC融合于一体的集成过程控制系统。
[2]
（2）随着计算机技术和网络技术的迅猛发展, 各种层次的计算机网络在控制系统中的应用越来越广泛, 规模也越来越大, 从而使传统意义上的回路控制系统所具有的特点在系统网络化过程中发生了根本变化, 并最终逐步实现了控制系统的网络化。
并且工业控制网络将向有线和无线相结合的方向发展。
计算机网络技术、无线技术以及智能传感器技术的结合，产生了基于无线技术的网络化智能传感器。
这种基于无线技术的网络化智能传感器使得工业现场的数据能够通过无线链路直接在网络上传输、发布和共享。
[3]
（3）在传统的集散和分布式计算机控制系统中, 根据完成的不同功能和实际的网络结构, 系统以网络为界限被分成了多个层次,各层网络之间通过计算机相连。
这中复杂多层的结构会造成多种障碍，具有很多缺点。
新一代计算机控制系统的结构发生了明显变化,逐步形成两层网络的系统结构。
上层负责完成高层管理功能, 包括各种控制功能之间的协调、系统优化调度、信息综合管理和组织以及总体任务的规划等。
底层负责完成所有具体的控制任务,如参数调节的回路控制、过程数据的采集和显示、现场控制的监视以及故障诊断和处理等等。
[4]
（4）随着科学技术的发展，对工业过程不仅要求控制的精确性，更加注重控制的鲁棒性、实时性、容错性以及对控制参数的自适应和自学习能力。
另外，被控工业过程日趋复杂，过程严重的非线性和不确定性，使许多系统无法用数学模型精确描述。
这样建立在数学模型基础上的传统方法将面临空前的挑战，也给智能控制方法的发展创造了良好的机遇。
传统的控制方法在很大的程度上依赖于过程的数学模型，但是，至今获取过程的精确数学模型仍然是一件十分困难的工作。
没有精确的数学模型作前提，传统的控制系统的性能将大打折扣。
而智能控制器的设计却不依赣过程的数学模型，因而对于复杂的工业过程往往可以取得很好的控铷效果。
[5]
（5）工业控制软件己向组态化方向发展，工业控制软件主要包括人机界面软件、控制软件以及生产管理软件等。
目前，我国已开发出一批具有自主知识产权的实时监控软件平台、先进控制软件、过程优化控制软件等成套应用软件。
[6]
参考文献：
[1]肖承华.我国工业控制自动化技术的现状[M].湖南：冷水江，2013:12-24
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[4]徐建军.计算机控制系统理论与应用[C].北京:机械工业出版社,2008:17-22.
[5]祁立勋.浅谈浅谈计算机控制技术原理及发展趋势[P].北京：信息出版社,2010:8-1
[6]周志峰.计算机控制技术[M]北京:清华大学出版,2014:11-14
[7] William B Gudykunst. computer technology theory[M]. Beverly Hills, CA: Sage Pub, 2001.
[8]L. E. Sarbaugh. Intercultural communication[M]. New Brunsw-ick, N.J.U.S.A: Transaction Books, 2013.。