浅谈计算机控制系统发展概况
现代计算机控制技术的发展趋势
现代计算机控制技术的发展趋势随着科技的不断进步，计算机控制技术在现代社会中扮演着越来越重要的角色。
它不仅应用于工业自动化、智能交通等领域，还深深地渗透到了我们的日常生活中。
本文将探讨现代计算机控制技术的发展趋势，包括人工智能、物联网、云计算以及边缘计算等方面。
一、人工智能技术的崛起人工智能（Artificial Intelligence，AI）作为一门新兴的技术，将计算机的智能化水平推向了新的高度。
传统的计算机控制技术往往需要人为地设定各种规则和条件，而人工智能技术则能够通过机器学习和深度学习等手段，使计算机具备自主学习和推理的能力。
随着人工智能技术的不断发展，计算机控制系统将更加智能化、自适应和灵活。
在工业自动化中，人工智能技术的应用可以使生产线实现自动化调整和优化，提高生产效率和质量。
而在智能家居领域，人工智能技术为我们提供了语音控制、智能物联等创新解决方案，使我们的生活更加便捷和舒适。
二、物联网的融入物联网（Internet of Things，IoT）是指通过互联网将日常生活中的各种物品连接起来，实现智能化管理和控制。
在现代计算机控制技术的发展中，物联网的融入起到了重要的推动作用。
物联网技术使得各种设备和传感器能够相互连接和通信，形成一个庞大的网络系统。
通过物联网，计算机可以实时获取各种数据，并做出相应的控制决策。
例如，在智能城市中，可以通过物联网技术实时监测交通情况，并调整信号灯的时间，实现智能化的交通管理。
随着物联网技术的不断发展，计算机控制系统将与更多的设备和传感器实现互联互通，进一步推动了计算机控制技术的发展。
三、云计算的兴起云计算（Cloud Computing）是指利用互联网将计算资源和服务交付给用户。
云计算技术的兴起为计算机控制技术的发展提供了强有力的支持。
传统的计算机控制系统往往需要部署在本地服务器上，而云计算技术使得计算资源和服务可以通过互联网进行远程访问和调用。
这种方式使得计算机控制系统具备了更高的可扩展性和灵活性，用户可以根据需要快速调整计算资源的规模和配置。
计算机控制技术综述及发展方向
计算机控制技术的综述及发展方向摘要：计算机控制技术及工程应用是把计算机技术与自动化控制系统融为一体的一门综合性学问，是以计算机为核心部件的过程控制系统和运动控制系统。
从计算机应用的角度出发，自动化控制工程是其重要的一个应用领域；而从自动化控制工程来看，计算机技术又是一个主要的实现手段。
控制系统的发展趋势：向国产DCS系统转移，向PLC转移，向现场总线控制系统FCS转移，而以PC 为基础的控制系统(PC-Based Control System, PCBCS)也呈现良好的发展态势。
关键词：计算机控制；多元化；发展方向1 计算机控制系统的概述计算机控制系统(Computer Control System，简称CCS)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。
工业上定义为利用计算机实现工业生产过程的自动控制系统。
1.1 计算机控制系统的特点(1) 系统控制功能强通过强大的数字、逻辑计算能力实现复杂运算；通过通讯实现大规模系统的控制；通过数据存储实现人工智能。
工业上随着生产规模的扩大，模拟控制盘越来越长，这给集中监视和操作带来困难;而计算机采用分时操作，用一台计算机可以代替许多台常规仪表，在一台计算机上操作与监视则方便了许多。
(2) 操作的灵活性强（人机对话功能强）、界面友好常规模拟式控制系统的功能实现和方案修改比较困难，常需要进行硬件重新配置调整和接线更改；而计算机控制系统，由于其所实现功能的软件化，复杂控制系统的实现或控制方案的修改可能只需修改程序、重新组态即可实现。
另外硬件和软件的通用型强，便于系统的开发和修改，如：软件通用级(ANSYS)、硬件系统通用级(PC平台)、芯片通用级（软核）等。
(3) 实现资源共享性常规模拟控制无法实现各系统之间的通讯，不便全面掌握和调度生产情况；计算机控制系统可以通过通信网络而互通信息，实现数据和信息共享，能使操作人员及时了解生产情况，改变生产控制和经营策略，使生产处于最优状态。
浅谈计算机控制系统发展概况
浅谈计算机控制系统发展概况摘要：计算机具有运行速度快、精度高、存储量大、编程灵活以及通信能力强的特点,在过程控制中日益占据主导地位,成为过程控制领域不可缺少的工具。
文章介绍了计算机控制系统的发展过程以及控制系统的种类,并对DCS集散型控制系统的基本结构和发展阶段展开探讨。
关键词:计算机控制系统;DCS;分散控制;冗余;组态;过程控制站;操作站现代过程工业向着大型化、连续化方向发展,生产过程随之日趋复杂,对生态环境的影响也日益突出,这些都对控制提出了更高的要求。
生产的安全性和可靠性、生产企业的经济效益等都成为衡量自动控制水平的重要指标,仅用常规仪表已经不能满足现代企业的控制要求。
计算机具有运行速度快、精度高、存储量大、编程灵活以及通信能力强的特点,在过程控制日益占据主导地位,成为过程控制领域不可缺少的工具。
关键词：计算机；控制；数据；系统一、计算机控制系统发展概况1965年前试验阶段:1946年第一台计算机问世。
1958年美国Lousina公司电厂投入第一个计算机安全监视系统。
1959年美国Texaco公司的炼油厂安装了第一个计算机闭环控制系统。
1960年美国Monsanto公司的氨厂实现第一个计算机监控控制系统。
1962年美国Monsanto公司的乙烯厂实现了第一个直接数字计算机控制系统 #8197;(DDC)。
1965年到1969年进入实用阶段。
早期的计算机采用电子管,不仅运算速度慢,价格昂贵,而且体积大,可靠性差,这一阶段计算机系统主要用于数据处理和操作指导。
随着半导体技术以及集成电路技术发展,出现了专门用于工业过程控制的高性价比的小型计算机。
由于技术局限当时硬件可靠性不高,且所有的监视和控制任务集中在一台计算机上,因此危险集中。
为了提高可靠性,常常需要另外设置一套备用的模拟式控制系统或备用计算机,造成投资过高,限制了其应用发展。
1970年以后计算机控制系统逐渐走向成熟阶段。
随着大规模集成电路技术的发展,1972年生产出运算速度快、可靠性高、价格便宜且体积小的微型计算机,从而开创了计算机控制技术的新时代,即从传统的集中控制系统革新为分散控制系统 #8197;(DCS)。
计算机控制系统发展综述
计算机控制系统发展综述摘要：计算机技术、网络技术、控制技术的进步推动了计算机控制系统发展。
本文通过对计算机控制系统的结构、控制方法、系统应用等方面对计算机控制系统发展现状及发展趋势进行了论述，分析了不同类型计算机控制系统的特点。
关键词：计算机控制系统发展随着科学技术的不断发展，计算机控制系统也不断地发展和完善，逐步地向集成化、网络化、智能化的方向发展，在国民经济建设中发挥重要的作用。
一、计算机控制系统的发展状况,计算机引入控制领域是60年代。
这种系统的调节器主要是采用模拟调节器。
系统中既有计算机又有调节器，系统复杂，投资又大，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，集中控制系统在计算机控制系统的发展过程中起到了积极作用。
在这种控制系统中，计算机不但完成操作处理，还可直接根据给定值、过程变量和过程中其它的测量值，通过PID运算，实现对执行机构的控制。
这种控制系统是直接数字控制系统，简称DDC系统。
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。
最初发展时希望能够至少可以控制50个回路以上，这在当时对小规模、自动化程度不高的系统，特别是对具有大量顺序控制和逻辑判断操作的控制系统来说收到了良好的效果。
由于整个系统中只有一台计算机，因而控制集中，便于各种运算的集中处理，各通道或回路间的耦合关系在控制计算中可以得到很好的反映，同时由于系统没有分层，所有的控制规律均可直接实现。
但是，如果生产过程的复杂，在实现对几十、几百各回路的控制时，可靠性难以保证，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，影响了这种系统的进一步推广应用。
70年代随着电子技术的飞速发展，大规模集成电路的出现，为集散控制系统的出现奠定了基础。
75年美国Honeywell公司首先推出了以微处理器为基础的TDC-2000型总体分散型控制系统，其含义是集中管理、分散控制，因而称之为集散控制 (DCS) 系统。
计算机控制系统发展趋势
计算机控制系统的发展趋势预测-----针对网络化、扁平化、智能化与综合化前言：计算机控制技术是一个包括自动控制技术、计算机技术、网络与通信技术、检测与传感器技术、显示技术、电子技术的多学科交叉的综合控制技术。
其各个技术的发展与进步必然会给计算机控制技术带来巨大的变革。
其次实际的工业需求也是决定计算机控制技术发展趋势的主要因素。
计算机控制系统概述：计算机控制系统(Computer Control System，简称CCS)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，可以有各种规模，如从微型到大型的通用或专用计算机。
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。
计算机控制系统发展历史的简要分析：计算机及网络技术与控制系统的发展有着紧密的联系。
50年代中后期，计算机被应用到控制系统中。
60年代初，出现了由计算机完全替代模拟控制的控制系统，被称为直接数字控制（Direct Digital Control, DDC ）。
70年代中期，随着微处理器的出现，以微处理为基础的分散式计算机控制系统问世，它以多台微处理器共同分散控制，并通过数据通信网络实现集中管理，被称为集散控制系统（Distributed Control System, DCS）。
80年代中后期，工业系统日益复杂，控制回路进一步增多，单一的DDC控制系统已经不能满足现场的生产控制要求和生产工作的管理要求，同时中小型计算机和微机的性能价格比有了很大提高。
于是，由中小型计算机和微机共同作用的分层控制系统得到大量应用。
90年代以后，计算机网络技术的迅猛发展，使得DCS系统得到进一步发展，提高了系统的可靠性和可维护性，在今天的工业控制领域DCS仍然占据着主导地位。
计算机控制技术的发展及趋势
计算机控制技术的发展及趋势张赟枫自动化13040901130425一、计算机控制技术的发展1、第一代工业计算机控制技术第一代工控机技术起源于20世纪80年代初期，盛行于80 年代末和90年代初期，到90年代末期逐渐淡出工控机市场，其标志性产品是STD总线工控机。
STD总线最早是由美国Pro-Log公司和Mostek公司作为工业标准而制定的8位工业I/O总线，随后发展成16位总线，统称为STD80，后被国际标准化组织吸收，成为IEEE961标准。
国际上主要的STD总线工控机制造商有Pro- Log、Winsystems、Ziatech等，而国内企业主要有北京康拓公司和北京工业大学等。
STD总线工控机是机笼式安装结构，具有标准化、开放式、模块化、组合化、尺寸小、成本低、PC兼容等特点，并且设计、开发、调试简单，得到了当时急需用廉价而可靠的计算机来改造和提升传统产业的中小企业的广泛欢迎和采用，国内的总安装容量接近20万套，在中国工控机发展史上留下了辉煌的一页。
2、第二代工业计算机控制技术1981年8月12日IBM公司正式推出了IBM PC机，震动了世界，也获得了极大成功。
随后PC机借助于规模化的硬件资源、丰富的商业化软件资源和普及化的人才资源，于80年代末期开始进军工业控制机市场。
美国著名杂志《CONTROL ENGINERRING》在当时就预测“90年代是工业IPC的时代，全世界近65%的工业计算机将使用IPC，并继续以每年21%的速度增长”。
历史的发展已经证明了这个论断的正确性。
IPC在中国的发展大致可以分为三个阶段：第一阶段是从20世纪80年代末到90年代初，这时市场上主要是国外品牌的昂贵产品。
90年代末期，ISA总线技术逐渐淘汰，PCI总线技术开始在IPC中占主导地位，使IPC工控机得以继续发展。
但由于IPC工控机的结构和金手指连接器的限制，使其难以从根本上解决散热和抗振动等恶劣环境适应性问题，IPC开始逐渐从高可靠性应用的工业过程控制、电力自动化系统以及电信等领域退出，向管理信息化领域转移，取而代之的是以CompactPCI总线工控机为核心的第三代工控机技术。
计算机控制系统及发展趋势概述
计算机控制系统及发展趋势概述
计算机控制系统是指利用计算机技术实现对机电设备、工业生产过程、交通运输等系统进行控制的一种自动化系统。
它的出现极大地提高了工业生产效率和产品质量，并且从根本上改变了人们的生产方式和生活方式。
计算机控制系统的发展可以分为五个阶段：机械控制阶段、电气控制阶段、逻辑控制阶段、数字控制阶段和智能控制阶段。
其中，数字控制阶段和智能控制阶段是目前计算机控制系统发展的主要方向。
数字控制系统是指利用数字电路实现对机电设备、工业生产过程等系统进行控制的一种自动化系统。
它具有精度高、稳定性好、误差小、适应性强等优点，能够实现高度自动化的生产控制。
智能控制系统是指利用人工智能技术实现对机电设备、工业生产过程等系统进行控制的一种自动化系统。
它具有自学习、自适应、自优化、自重构等优点，能够实现高度智能化的生产控制。
未来计算机控制系统的发展趋势是融合化和智能化。
融合化是指将各种控制技术、传感技术、网络技术等有机地融合在一起，形成一个统一、高效、可靠的控制系统；智能化是指利用人工智能技术实现对控制系统的自主学习、自适应、自优化、自重构等功能，从而实现高度智能化的生产控制。
未来计算机控制系统的发展将不仅仅是技术的革新，更是对生产方式和生活方式的变革。
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浅谈计算机网络控制系统的发展(一)
浅谈计算机网络控制系统的发展(一)摘要：本文简要介绍了计算机网络控制系统的原理，根据当前计算机控制技术的发展状况，分析了计算机控制技术的优势和面临的挑战，指出计算机控制系统发展趋势。
关键词：控制系统发展趋势0引言计算机网络控制系统是在自动控制技术和计算机技术发展的基础上产生的。
若将自动控制系统中的控制器的功能用计算机来实现，就组成了典型的计算机控制系统。
它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。
其中辅助部件主要指输入输出接口、检测装置和执行装置等。
它与被控对象的联系和部件间的联系通常有两种方式：有线方式、无线方式。
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，也可以是达到某种最优化目标1]。
1计算机网络控制系统的工作原理计算机控制系统包括硬件组成和软件组成。
在计算机控制系统中，需有专门的数字-模拟转换设备和模拟-数字转换设备。
由于过程控制一般都是实时控制，有时对计算机速度的要求不高，但要求可靠性高、响应及时。
计算机控制系统的工作原理可归纳为以下三个过程：1.1实时数据采集：对被控量的瞬时值进行检测，并输入给计算机。
1.2实时决策：对采集到的表征被控参数的状态量进行分析，并按已定的控制规律，决定下一步的控制过程。
1.3实时控制：根据决策，适时地对执行机构发出控制信号，完成控制任务。
这三个过程不断重复，使整个系统按照一定的品质指标进行工作，并对被控量和设备本身的异常现象及时作出处理2]。
2计算机网络控制系统面临的挑战计算机控制系统虽然控制规律灵活多样，改动方便；控制精度高，抑制扰动能力强，能实现最优控制；能够实现数据统计和工况显示，控制效率高；控制与管理一体化，进一步提高自动化程度。
但是由于经典控制理论主要研究的对象是单变量常系数线性系统，它只适用于单输入单输出控制系统。
系统的数学模型采用传递函数表示，系统的分析和综合方法主要是基于根轨迹法和频率法3]。
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浅谈计算机控制系统发展概况
摘要：计算机具有运行速度快、精度高、存储量大、编程灵活以及通信能力强的特点,在过程控制中日益占据主导地位,成为过程控制领域不可缺少的工具。
文章介绍了计算机控制系统的发展过程以及控制系统的种类,并对DCS集散型控制系统的基本结构和发展阶段展开探讨。
关键词:计算机控制系统;DCS;分散控制;冗余;组态;过程控制站;操作站现代过程工业向着大型化、连续化方向发展,生产过程随之日趋复杂,对生态环境的影响也日益突出,这些都对控制提出了更高的要求。
生产的安全性和可靠性、生产企业的经济效益等都成为衡量自动控制水平的重要指标,仅用常规仪表已经不能满足现代企业的控制要求。
计算机具有运行速度快、精度高、存储量大、编程灵活以及通信能力强的特点,在过程控制日益占据主导地位,成为过程控制领域不可缺少的工具。
关键词：计算机；控制；数据；系统
一、计算机控制系统发展概况
1965年前试验阶段:
1946年第一台计算机问世。
1958年美国Lousina公司电厂投入第一个计算机安全监视系统。
1959年美国Texaco公司的炼油厂安装了第一个计算机闭环控制系统。
1960年美国Monsanto公司的氨厂实现第一个计算机监控控制系统。
1962年美国Monsanto公司的乙烯厂实现了第一个直接数字计算机控制系统 #8197;(DDC)。
1965年到1969年进入实用阶段。
早期的计算机采用电子管,不仅运算速度慢,价格昂贵,而且体积大,可靠性差,这一阶段计算机系统主要用于数据处理和操作指导。
随着半导体技术以及集成电路技术发展,出现了专门用于工业过程控制的高性价比的小型计算机。
由于技术局限当时硬件可靠性不高,且所有的监视和控制任务集中在一台计算机上,因此危险集中。
为了提高可靠性,常常需要另外设置一套备用的模拟式控制系统或备用计算机,造成投资过高,限制了其应用发展。
1970年以后计算机控制系统逐渐走向成熟阶段。
随着大规模集成电路技术的发展,1972年生产出运算速度快、可靠性高、价格便宜且体积小的微型计算机,从而开创了计算机控制技术的新时代,即从传统的集中控制系统革新为分散控制系统 #8197;(DCS)。
世界上几个主要的计算机和仪表制造商在20世纪70～80年代几乎同时推出DCS系统,如Honeywell的TDC-2000,日本横河的CENTUM系统等。
中国民族DCS于90年代初起步,代表为浙大中控
#8197;(浙江大学工业自动化公司)的JX-100,和利时 #8197;(电子部六所,华胜)的HS-2000,新华的XDPS系列等。
二、控制系统的发展过程及类型
1 数据采集系统
最早出现在过程控制系统中的计算机应用形式,是计算机参与控制的第一步。
生产过程中的各种物理量通过各种传感器、变换器转换为计算机能够接收的模拟或开关量,再通过计算机的模拟量输入通道或开关量输入通道采集到计算机中,计算机完成对这些参数的运算、变换和处理,实现实时显示、打印报表、参数报警等,供现场人员、指挥人员参考。
2 计算机操作指导系统
计算机操作指导系统是基于数据采集系统的一种开环系统,计算机根据采集到的数据以及工艺要求进行最优化计算,计算出的最优操作条件,并不直接输出控制生产过程,而是显示或打印出来。
操作人员据此改变各个控制器的给定值或操作执行器,如此达到操作指导作用,常用于计算机控制系统设置的初级阶段,试验新方案等。
3 直接数字控制系统 (DDC)
在DDC中计算机输出直接控制执行机构,早期的DDC主要用于取代常规PID控制器,由于采用分时控制方式,一台计算机可控制几十个甚至上百个控制回路。
由于计算机运算能力强,DDC也容易实现模拟控制器难以实现的控制规律,近来由于微机控制的广泛应用,DDC的概念和内容也都发生了变化,除过程控制外,还可包括轻工机械使用的微机控制、智能仪表、测控系统、微机控制装置等。
4 计算机监督控制系统 (SCC)
计算机监督控制系统 (SCC)与DDC的不同之处在于SCC不是用输出信息直接控制被控对象,而是将输出信号作为常规系统或DDC的设定值。
采用SCC是DDC要进行实时控制,采样周期不能长,在较短采样周期内难以完成复杂的运算,因此SCC可按工艺要求和数学模型进行生产过程优化等复杂运算,将计算结果送给DDC或常规控制器。
5 分级计算机控制系统
由于现代生产规模大,设备联系紧密,产品品种翻新快,信息量大,因此搞好生产的同时要求提高生产过程和管理水平,为此不仅要求计算机参与控制,而且需要配备计算机进行生产管理,因此这些计算机群相互间要进行数据通信,仿照工业企业分级管理,这些计算机可构成计算机分级控制系统。
这样的系统一般由管理信息系统(MIS)、SCC以及若干个DDC三级
系统组成,管理信息系统按企业管理体制分为车间管理级、工厂管理级和公司管理级。
6 集散型控制系统 (DCS)
根据分级设计的基本思想实现功能分离,位置分散,达到“分散控制为主,集中管理为辅”,自1975年以来DCS的硬件和软件功能不断完善和强化,但其基本结构可分解为三大部分: 过程控制站:集散控制系统和生产过程的界面。
操作站:操作人员与DCS界面。
通信系统:过程控制站与操作站之间数据传递和交换的桥梁。
集散控制系统(Distributed Control System)是以微处理器为基础的集中分散型控制系统,自20世纪70年代中期第一套DCS问世以来,集散控制系统已经在工业控制领域得到广泛应用,越来越多的仪表和控制工程师认识到集散控制系统必将成为过程工业自动控制的主流。
集散控制系统主要特性是集中管理和分散控制,随着计算机技术发展,网络技术已经使集散控制系统不仅用于分散控制,而且向着集成管理的方向发展,系统开放使不同制造厂商的DCS产品可以相互进行数据交换,也使第三方软件可以方便地在现有的集散控制系统中应用。
第一阶段 (1975～1980年):分散控制。
采用以微处理器为基础的过程控制单元实现分散控制,有各种控制功能要求的算法,通过组态完成回路控制;具有自诊断功能,在硬件制造和软件设计中应用可靠性技术,在信号处理时采用抗干扰措施;采用带CRT屏幕显示器的操作站与过程控制单元分离,实现集中监视、集中操作、系统信息综合管理与现场控制相分离;采用较先进的冗余通信系统,用同轴电缆作为媒质将过程控制单元的信息送到操作站和上位计算机,实现分散控制和集中管理。
第二阶段 (1980～1985年):系统信息管理。
随着世界市场需求量变化,单纯以连续过程控制为主已不适应,而要求过程控制单元增加批量控制功能和顺序控制功能,从而推出多功能过程控制单元。
随着产品竞争愈加激烈,迫使生产厂家提高产品质量,降低成本,实现优化质量和质量管理,在操作站及过程控制单元采用16位微处理器,工厂级数据向过程级分散,高分辨率CRT、更强画面显示、报表生成和管理功能等;生产功能要求控制系统规模多样化,要求强化系统功能,通过软件扩展和组织规模不同的系统。
随着计算机局域网络技术的发展,市场需求DCS系统强化全系统 (下转第页)(上接第页)信息管理,有利于多机资源共享和分散控制。
第三阶段:1985年以后。
第二代DCS各厂商推出的产品为了竞争保护自身利益,大多采
用专用网络;第三代DCS采用开放系统结构,符合国际标准ISO的OSI开放系统互连的参考模型等,以太网通讯。
为了满足不同用户需求,适应中、小规模的连续、间歇、批量操作的生产装置及电气传动的需要,各制造厂开发了中、小规模的DCS。
适应恶劣的工业现场环境。
操作系统采用实时多用户多任务操作系统,符合通用标准,组态软件提供多种运算模块以组成回路,组态采用方便的菜单或填表方式,操作站配备作图、数据库管理、报表生成、数字变换等。
参考文献
[1]浙大中控股份有限公司.SUPCON JX-300XP 硬件手册[S].
[2]北京和利时股份有限公司.HOLLiAS-MACSV硬件手册.。