第六章：计算机控制系统的实现
计算机控制技术：6.1 应用程序设计与实现技术(一)
6.2 测量数据预处理技术
6.2.1 误差自动校准
定义：系统误差是指在相同条件下，经过多次测量， 误差的数值(包括大小符号)保持恒定，或按某种已知的 规律变化的误差。
特点：在一定的测量条件下，其变化规律是可以掌 握的，产生误差的原因一般也是知道的。
校准方法：偏移校准在实际中应用最多，并且常采 用程序来实现，称为数字调零。
6.1 程序设计技术
6.2 测量数据预处理技术
在本模块中，学生将学习算法初步、统计、概率的基础知识。1．算法是数学及其应用的重要组成部分，是计算科学的重要基础。随着现代信息技术飞速发展，算法在科学技术、社会发展中发挥着越来越大的作用，并日益融入社会生活的许多方面，算法思想已经成为现代人应具备的一种数学素养。中学数学中的算法内容和其他内容是密切联系在一 起的，比如线性方程组的 求解、数列的求和等。具体来说，需要通过模仿、操作、探索，学习设计程序框图表达解决问题的过程，体会算法的基本思想和含义，理解算法的基本结构和基本算法语句，并了解中国古代数学中的算法。在本教科书中，首先通过实例明确了算法的含义，然后结合具体算法介绍了算法 的三种基本结构：顺序、条件和循环，以及基本的算法语句，最后集中介绍了辗转相除法 与更相减损术、秦九韶算法、排序、进位制等典型的几个算法问题，力求表现算法的思想，培养学生的算法意识。2．现代社会是信息化的社会，人们面临形形色色的问题，把问题用数量化的形式表示，是利用数学工具解决问题的基础。对于数量化表示的问题，需要收集数据、分析数据、解答问题。统计学是研究如何合理收集、整理、分析数据的学科，它可以为人们制定 决策提供依据。本教科书主要介绍最基本的获取样本数据的方法，以及几种从样本数据中提取信息的统计方法，其中包括用样本估计总体分布及数字特征和线性回归等内容。本教科书介绍的统计内容是在义务教育阶段有关抽样调查知识的基础上展开的，侧重点放在了介绍获得高质量样 本的方法、方便样本的缺点以及随机样本的简单性质上。教科书首先通过大量的日常生活 中的统计数据，通过边框的问题和探究栏目引导学生思考用样本估计总体的必要性，以及样本的代表性问题。为强化样本代表性的重要性，教科书通过一个著名的预测结果出错的案例，使学生体会抽样不是简单的从总体中取出几个个体的问题，它关系到最后的统计分析结果是否可靠。 然后，通过生动有趣的实例引进了随机样本的概念。通过实际问题情景引入系统抽样、分 层抽样方法，介绍了简单随机抽样方法。最后，通过探究的方式，引导学生总结三种随机抽样方法的优缺点。3．随机现象在日常生活中随处可见，概率是研究随机现象规律的学科，它为人们认识客观世界提供了重要的思维模式和解决问题的模型，同时为统计学的发展提供了理论基础。因此，统计与概率的基础知识已经成为一个未来公民的必备常识。在本模块中，学生将 在义务教育阶段学习统计与概率的基础上，结合具体实例，学习概率的某些基本性质和简单的概率模型，加深对随机现象的理解，能通过实验、计算器（机）模拟估计简单随机事件发生的概率。教科书首先通过具体实例给出了随机事件的定义，通过抛掷硬币的试验，观察正面朝上的次 数和比例，引出了随机事件出现的频数和频率的定义，并且利用计算机模拟掷硬币试验， 给出试验结果的统计表和直观的折线图，使学生观察到随着试验次数的增加，随机事件发生的频率稳定在某个常数附近，从而给出概率的统计定义。概率的意义是本章的重点内容。教科书从几方面解释概率的意义，并通过掷硬币和掷骰子的试验，引入古典概型，通过转盘游戏引入几何 概型。分别介绍了用计算器和计算机中的Exc el软件产生（取整数值的）随机数的方法， 以及利用随机模拟的方法估计随机事件的概率、估计圆周率的值、近似计算不规则图形的面积等。教科书首先通过具体实例给出了随机事件的定义，通过抛掷硬币的试验，观察正面朝上的次数和比例，引出了随机事件出现的频数和频率的定义，并且利用计算机模拟掷硬币试验，给出试 验结果的统计表和直观的折线图，使学生观察到随着试验次数的增加，随机事件发生的频 率稳定在某个常数附近，从而给出概率的统计定义。概率的意义是本章的重点内容。教科书从几方面解释概率的意义，并通过掷硬币和掷骰子的试验，引入古典概型，通过转盘游戏引入几何概型。分别介绍了用计算器和计算机中的Excel软件产生（取整数值的）随机数的方法，以及利用随机模拟的方法估计随机事件的概率、估计圆周率的值、近似计算不规则图形的面积等。
《计算机控制技术》课程教学大纲
计算机控制技术课程教学大纲Techno1ogyofMicrocomputercontro1学时数：40其中：实验学时：0课外学时：0学分数：2.5适用专业：电气工程与自动化专业或其它相关专业一、课程的性质、目的和任务本课程是自动化类各专业的“主干专业课程”，属工程技术类课程。
通过本课程的学习，使学生了解和掌握以微型机为核心组成的控制系统的硬件、软件基础知识，以及基本的应用技术。
并具备独立设计计算机控制系统的能力，为今后从事工业自动化方面的工作打下一个基础。
二、课程教学的基本要求（一）熟练掌握计算机控制系统的组成与接口技术；（二）掌握和理解计算机控制系统的常用控制算法；（H）熟练掌握计算机控制系统的设计方法和实现过程；（四）了解计算机控制技术的发展趋势及前沿课题。
三、课程的教学内容、重点和难点第一章微型计算机控制系统概述（4学时）基本内容：计算机控制系统的概念、组成，计算机控制系统的分类以及发展。
基本要求：1、熟悉微机控制系统的组成（硬件结构和软件组成）。
2、了解微机控制技术的发展趋势。
重点：计算机控制系统的发展概况。
难点：计算机控制系统的分类。
第二章计算机控制系统的过程通道接口技术（6学时）基本内容：数字量输入、输出通道的设计，模拟量输入通道的设计，模拟量输出通道的设计。
基本要求：1、掌握模拟量输入、输出通道的设计。
2、掌握数字量输入、输出通道的设计。
3、了解过程通道的结构形式。
能够根据控制系统要求选择输入输出通道中所用到的各种器件，掌握工作原理和使用方法。
能正确地绘制出系统的硬件电路原理图。
重点：采样/保持器、D/A转换器、A/D转换器接口设计难点：采样定理与数据采集第三章人机交互接口技术（4学时）基本内容：人机交互输入接口技术，人机交互输出接口技术。
基本要求：1、掌握常用键盘和常用1ED显示器的工作原理及接口设计方法。
2、能够根据控制系统要求正确的设计出键盘和显示器的接口电路，以及接口程序设计。
计算机控制系统
计算机控制系统计算机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.计算机控制系统的工作原理编辑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)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。
(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。
(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.计算机控制系统面临的挑战编辑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]。
现代控制理论主要采用最优控制、系统辨识和最优估计、自适应控制等分析和设计方法。
而系统分析的数学模型主要用状态空间描述。
随着要研究的对象和系统越来越复杂，依赖于数学模型的传统控制理论难以解决复杂系统的控制问题：(1)不确定性的模型传统控制是基于模型的控制，模型包括控制对象和干扰模型。
【第二版】计算机控制系统(康波 李云霞)第6章
( z ) G ( z )的分母 ( z )的分子 D( z ) G ( z )(1 ( z )) G ( z )的分子 (1 ( z ))的分子
D(z)有不稳定极点的两种可能：1）G(z)有不稳定零点 1- z 的分子有不稳定的根 2） 消除措施1 消除措施2 多于 少于 D(z)含有不稳定极点 1- z 的不稳定 z 的不稳定零 零点应与G(z)的 点应与G z 的不 少于 不稳定极点一致 稳定零点一致 多于 D(z)含有不稳定零点
R(s)+
E(z) D(z) T -
T
Gh(s)
G0(s)
Y(z) Y(s)
系统的闭环脉冲传递函数为 数字控制器的脉冲传递函数 ( z ) 为： ： D( z )Gh G0 ( z ) D( z ) ( z ) G ( z )(1 ( z )) 1 D( z )G ( z ) 上式表明，一旦对象确定之后，包括零阶保持器在内 的广义对象的脉冲传递函数GhG0 ( z ) 是不可改变的。只 要根据系统的性能要求确定 ( z ) ，便可设计出相应的 数字控制器D ( z ) 。
系统的输出：
Tz 1 (2 z 1 z 2 ) 2 3 Y ( z ) R ( z ) ( z ) 2 Tz 3 Tz ...... 1 2 (1 z ) y ( kT ) kT (t kT )
k 2
系统的误差： E ( z ) R ( z ) e ( z ) Tz 1
第六章 计算机控制系统的 数字化设计
内容提要
6.1 概述
6.2 最少拍数字控制器设计
6.3 扰动系统的最少拍设计
6.4 达林算法
6.5 数字控制器的程序实现
计算机控制原理第6章2
7
数字PID 数字PID 控制器的另一个参数对系统 性能的影响
(4) 采样周期T的选择原则 采样周期T
从信号不失真要求上，必须满足采样定理的要求。 从控制系统的随动和抗干扰的性能来看，则T小些好。 根据执行机构的类型，当执行机构动作惯性大时，T应取大些。否则执行 机构来不及反应控制器输出值的变化。 从计算机的工作量及每个调节回路的计算成本来看，T应选大些。T大对 每个控制回路的计算控制工作量相对减小，可以增加控制的回路数。 从计算机能精确执行控制算式来看，T应选大些。因为计算机字长有限， T过小，偏差值e(k)可能很小，甚至为0，调节作用减弱,各微分、积分作用 不明显。
• 将连续系统的时间离散化：
t = KT ,
• 积分用累加求和近似：
t K
( K = 0, 1, L , n)
K
∫ e(t )dt = ∑ e( j )T = T ∑
0 j =0 j =0
e( j )
• 微分用一阶后向差分近似：
de(t ) e(k ) − e(k − 1) ≈ dt T
12
TD u (k ) = K p {e(k ) + ∑ e( j ) + [e(k ) − e(k − 1)]} TI j =0 T
TD u (k − 1) = K p {e(k − 1) + ∑ e( j ) + [e(k − 1) − e(k − 2)] TI j =0 T T
6
PID 控制器参数对系统性能的影响
(3) 微分时间常数TD对系统性能的影响 微分时间常数T 微分控制可以改善动态特性，如超调量减小，调节时间缩短 ，允许加大比例控制，使稳态误差减小，提高控制精度。 当TD偏大时，超调量较大，调节时间较长; 当TD偏小时，超调量也较大，调节时间也较长; 只有TD合适时，可以得到比较满意的过渡过程。
计算机控制系统(第2版)何克忠 第六章
第6章模糊控制6.1概述6.2模糊逻辑的基本概念图 6.1模糊子集图 6.2模糊控制的推理和清晰化过程计算机控制系统(第2版) 6.3模糊逻辑控制器的设计方法图 6.3倒立摆的示意图图 6.4倒立摆模糊控制器的隶属度函数6.4模糊控制器的动态特性图 6.5输入量、输出量的隶属度函数计算机控制系统(第2版)图 6.6由模糊子集μZO(u)和μPOS(x)所产生的推理面积图 6.7模糊控制器输出量的非线性部分图 6.8模糊控制器输出量图 6.9传统的模糊控制器计算机控制系统(第2版)图 6.10语言变量的隶属度函数图 6.11三次样条插值的隶属度函数计算机控制系统(第2版)图 6.12当参数Kb变化时系统的动态响应图 6.13当参数Ks变化时系统的动态响应图 6.14当参数Kz变化时系统的动态响应计算机控制系统(第2版) 6.5用于机械手的混合模糊控制系统图 6.15模糊逻辑与微分混合控制系统图 6.16两关节连杆的机械手计算机控制系统(第2版)图 6.17(1)关节1的隶属度函数计算机控制系统(第2版)图 6.17(2)关节2的隶属度函数计算机控制系统(第2版)图 6.18PID控制与模糊控制的比较计算机控制系统(第2版)图 6.19PID控制与模糊控制的比较图 6.20PID控制与模糊控制的比较图 6.21质量改变时PID控制与模糊控制的比较图 6.22臂长度改变时PID控制与模糊控制的比较图 6.23摩擦力变化时PID控制与模糊控制的比较图 6.24负载变化时PID控制与模糊控制的比较6.6模糊控制器的优化方法图 6.25自动调节的模糊控制图 6.26系统(ξ=1和ω=1)的阶跃响应图 6.27不稳定系统的阶跃响应图 6.28系统的正弦随动控制响应图 6.29系统的线性随动控制响应图 6.30系统的干扰信号6.7基于行为分类的模糊控制器的设计方法图 6.32利用局部环境信息进行图 6.33移动机器人的模糊逻辑控制方案图 6.34机器人方位角的定义1. 避障及弯曲和狭窄道路上减速行为2. 边沿跟踪行为3. 目标导向行为图 6.35机器人在一个混乱环境中的运动图 6.36机器人与一个运动障碍物的碰撞避免图 6.37二阶系统的开环和闭环响应图 6.38基于行为建模的混合控制系统6.8小结6.9练习题。
06第六章 计算机控制系统的离散化设计
• H(z)的零点表达式中，包含G(z)在z平面单位圆外或单位圆上
的所有零点。
系统的准确性定对H(z)的要求：
p He ( z) ( z 1) p F ( z) (1 z 1）F ( z 1 )
pm
系统的快速性对闭环系统的要求
p He ( z) ( z 1) p F ( z) (1 z 1）F ( z 1 ) p尽可能小
如果m>n，则 e(k n m) ek n m 为未来时刻的状态，则就要求D(z) 具有超前性质，这是不可能的。
t=kT
(k-1)T kT (k+1)T
结论：
U ( z ) b0 z ( nm) b1 z ( nm1) bm1 z ( n1) bm z n D( z) E( z) 1 a1 z 1 an1 z ( n1) an z n
即若对象G(z)的分母比分子高d阶，则闭环传递函数H(z) 也必须至少有分母比分子高d阶。 或：若对象G(z)有d拍延时，则H(z)也必须至少有d拍延 时。
2）由系统的稳定性确定H(z)
系统稳定性的条件：特征方程的根应在单位圆内。
B( z ) G( z) A( z )
D( z )
设
解析设计法步骤：
根据控制系统的性能指标要求及其他约束条件，确定
出所需要的闭环脉冲传递函数H(z)。 根据式
1 H ( z) H ( z) D( z ) ,确定计算机 G( z ) 1 H ( z ) G( z ) H e ( z )
控制器的脉冲传递函数D(z) 。 根据D(z)编制控制算法程序。
F (z)
1 1 是 z 的有限多项式，不含有 (1 z ) 因子，
第六章计算机控制系统
⊥ a2
an ⊥
Uo
+
倒R-2R型
早期的D/A集成芯片
只具有从数字量 到模拟电流输出量转 换的功能。
使用时必须在外 电路中加数字输入锁 存器（I/O或扩展I/O 口、参考电压源以及 输出电压转换电路
中期的D/A集成芯片 近期的D/A集成芯片
增加了一些与 计算机接口相关的 电路及引脚，具有 数字输入所存功能 电路，能和CPU数 据总线直接相连。
脉冲个数的检测 脉冲频率与周期的检测 脉冲宽度的检测
测频法原理
(a)
(b)
(c)
被测信号fx
脉冲形 成电路
脉冲信号
闸门
(e)
T
fx
N T
门控 电路
(d)
时基信号 发生器
测周法原理
计数器 振荡器
脉冲 形成电路
闸门
被测信号fx
脉冲
形成电路
门控 电路
计数器
6.4.4 计算机测试系统的设计
主机选型
设计任务 输入通道结构
多
电信号经过处理并转换成计算机能
工 业
。 。
道 开 关
识别的数字量，输入计算机中。
对 象
计算机将采集来的数字量根据
需要进行不同的判识、预算，得出
所需要的结果。
A/D
显示
计
算
打印
机
采
样
报警
控
制
直接数字控制系统
分时地对被控对象的状态参数进行测试，根据测试的结果与给定值
的差值，按照预先制定的控制算法进行数学分析、运算后，控制量输出
企业级经营管理计算机
到其他工厂的生 产数据运输指令
工业级集中监督计算机
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第六章 计算机控制系统的实现
3．人-机接口 人机接口是人与计算机交流的一种外设。 人机接口是人与计算机交流的一种外设。它由标准 PC键盘 鼠标、显示器和打印机等组成。 键盘、 的PC键盘、鼠标、显示器和打印机等组成。 4．系统支持板 IPC的系统支持板主要包括如下部分 的系统支持板主要包括如下部分： IPC的系统支持板主要包括如下部分： 程序运行监视系统，即看门狗定时器： （1）程序运行监视系统，即看门狗定时器：当系统 出现异常时能使系统自动恢复运行。 出现异常时能使系统自动恢复运行。 电源掉电检测： （2）电源掉电检测：其目的是为了及时检测到电源 掉电后，立即保护当时的重要数据和各寄存器的状态。 掉电后，立即保护当时的重要数据和各寄存器的状态。 保护重要数据的后备存储器： （3）保护重要数据的后备存储器：采用带有后备电 池的SRAM NOVRAM、EEPROM， SRAM、 池的SRAM、NOVRAM、EEPROM，能在系统掉电后保证数 据不丢失。 据不丢失。
第六章 计算机控制系统的实现
b、工业控制软件 它是系统设计人员针对某个生产过程所编制的控 制和管理程序，它往往涉及应用领域的专业知识。 制和管理程序，它往往涉及应用领域的专业知识。它 包括过程输入程序、过程控制程序、过程输出程序、 包括过程输入程序、过程控制程序、过程输出程序、 人一机接口程序、打印显示程序和控制程序等。 人一机接口程序、打印显示程序和控制程序等。当今 工业自动化的发展趋势是计算机控制技术的控制与管 理一体化，以便适应不断变化的市场需求。 理一体化，以便适应不断变化的市场需求。而工业控 制的应用软件就起着关键性的作用， 制的应用软件就起着关键性的作用，因此它应具有通 用性、开放性、实时性、多任务性和网络化的特点。 用性、开放性、实时性、多任务性和网络化的特点。 现在许多专业化公司开发生产了商品化的工业控 制软件，如数据采集软件、工控组态软件、 制软件，如数据采集软件、工控组态软件、过程仿真 软件等， 软件等，这些都为应用软件的开发提供了绝佳的使用 平台。 平台。
第六章： 第六章：计算机控制系统的实现
曾兴柱 西安电力高等专科学校动力系 2007年10月 年 月
第六章 计算机控制系统的实现
第六章 计算机控制系统的实现
本章要点： 本章要点
1.工控机的结构组成、 1.工控机的结构组成、总线技术和模板结构化。 工控机的结构组成 2.工控机的功能特点与主要模板。 2.工控机的功能特点与主要模板。 工控机的功能特点与主要模板 3.PLC的结构组成、工作过程和功能特点。 3.PLC的结构组成、工作过程和功能特点。 的结构组成 4.S7-200系列PLC的系统组成与主要模块。 4.S7-200系列PLC的系统组成与主要模块。 系列PLC的系统组成与主要模块 5.通用组态软件的组态原理 5.通用组态软件的组态原理
第六章 计算机控制系统的实现
在采用计算机的工业生产过程中， 在采用计算机的工业生产过程中，特别是对于 具有一定规模的工程项目而言， 具有一定规模的工程项目而言，出于可靠性实时性 好、功能丰富配套完善与扩充控制系统灵活开发周 期短的考虑，人们更愿意选用专用于工业控制的现 期短的考虑，人们更愿意选用专用于工业控制的现 成的通用控制计算机。 成的通用控制计算机。 工业控制机（以后简写为IPC IPC） 工业控制机（以后简写为IPC）与可编程控制 PLC是应用十分广泛但结构显著不同的两种计算 器PLC是应用十分广泛但结构显著不同的两种计算 机控制系统。 机控制系统。它们不仅在中小型控制系统中担当主 要控制装置， 要控制装置，而且还可以作为大型网络控制系统中 最基层的一种控制单元。 最基层的一种控制单元。
第六章 计算机控制系统的实现
IPC总线结构 6.1.3 IPC总线结构
IPC的模板结构正是依存于它的总线结构 。 的模板结构正是依存于它的总线结构。 的模板结构正是依存于它的总线结构 总线是一组信号线的集合， 总线是一组信号线的集合 ， 它定义了各引线的信 号特性、 电气特性和机械特性。 号特性 、 电气特性和机械特性 。 使计算机箱内各 模板之间以及主机与外部设备之间建立起信号联 进行信息传送和通信。 因此总线是IPC的重 系 ， 进行信息传送和通信 。 因此总线是 的重 要组成部分，它分内部总线与外部总线两种。 要组成部分，它分内部总线与外部总线两种。
第六章 计算机控制系统的实现
（4）实时日历时钟：用于定时自动执行某些控制功 ）实时日历时钟： 能和自动记录某个控制是在何时发生的。 能和自动记录某个控制是在何时发生的。 5．磁盘系统 ． 磁盘系统有半导体虚拟磁盘以及通用的软磁盘和硬 磁盘。 磁盘。 6．通信接口 通信接口是IPC和其它计算机或智能外设的接口， 通信接口是IPC和其它计算机或智能外设的接口， IPC和其它计算机或智能外设的接口 常用的接口有RS 232C、RS-485和IEEE－488等接口 RS－ 等接口。 常用的接口有RS－232C、RS-485和IEEE－488等接口。
第六章 计算机控制系统的实现
1．系统软件 系统软件用来管理IPC的资源， 系统软件用来管理IPC的资源，并以简便的形式向 IPC的资源 用户提供服务，包括实时多任务操作系统、引导程序、 用户提供服务，包括实时多任务操作系统、引导程序、 调度执行程序等， 调度执行程序等，其中操作系统是系统软件最基本的部 MS-DOS和Windows等系统软件 等系统软件。 分，如MS-DOS和Windows等系统软件。 2.应用软件 2.应用软件 a、工具软件 工具软件是技术人员从事软件开发工作的辅助软 包括汇编语言、高级语言、编译程序、编辑程序、 件，包括汇编语言、高级语言、编译程序、编辑程序、 调试程序、诊断程序等，借以提高软件生产效率， 调试程序、诊断程序等，借以提高软件生产效率，改 善软件产品质量。 善软件产品质量。
第六章 计算机控制系统的实现
6.1.1 硬件组成
为了提高IPC的通用性 灵活性和扩展性， 为了提高IPC的通用性、 灵活性和扩展性， IPC的通用性、 IPC的各部件均采用模板化结构 的各部件均采用模板化结构， IPC 的各部件均采用模板化结构 ， 即在一块无源 的并行底板总线上， 的并行底板总线上，插接多个功能模板即组成了 一台IPC 的硬件装置。 IPC的硬件装置 一台 IPC 的硬件装置 。 其硬件组成框图如下图所 除了构成计算机基本系统的CPU RAM/ROM主 CPU、 示，除了构成计算机基本系统的CPU、RAM/ROM主 人机接口、系统支持、磁盘系统、 机、人机接口、系统支持、磁盘系统、通信接口 板外， 还有AI AO、 DI、 DO等数百种工业 I/O接 AI、 等数百种工业I/O 板外 ， 还有 AI 、 AO 、 DI 、 DO 等数百种工业 I/O 接 口板可供选择。 口板可供选择。其选用的各个模板彼此通过内部 总线相连， 而由CPU CPU通过总线直接控制数据的传 总线相连 ， 而由 CPU 通过总线直接控制数据的传 送和处理。下面分别介绍各个组成部分。 送和处理。下面分别介绍各个组成部分。
第六章 计算机控制系统的实现
1、内部总线 内部总线是指IPC内部各个功能模板之间的信息通 内部总线是指 IPC内部各个功能模板之间的信息通 IPC 它是构成完整的计算机系统的内部信息枢纽， 路 ， 它是构成完整的计算机系统的内部信息枢纽 ， 也称 为系统总线。 尽管各种总线的引线数目不同， 为系统总线 。 尽管各种总线的引线数目不同 ， 但按功能 都是分为数据总线DB 地址总线AB 控制总线CB DB、 AB、 CB和电源 都是分为数据总线 DB 、 地址总线 AB 、 控制总线 CB 和电源 总线PB四大部分。 总线PB四大部分 PB
第六章 计算机控制系统的实现
7．输人输出模板 输入输出模板是IPC和生产过程之间信号传递和 输入输出模板是IPC和生产过程之间信号传递和 变换的连接通道。它包括模拟量输入（AI或A/D） 变换的连接通道。它包括模拟量输入（AI或A/D）模 模拟量输出（AO或D/A）模板，数字量输入（DI） 板、模拟量输出（AO或D/A）模板，数字量输入（DI） 模板、数字量输出（DO）模板等种类。 模板、数字量输出（DO）模板等种类。 由于输入或输出均涉及到生产现场被控参数的种 个数、精度、干扰等等， 类、个数、精度、干扰等等，因而其该类模板是系统 中性能差异最大、品种类型最多、 中性能差异最大、品种类型最多、也是用户选择最为 丰富的一种。 丰富的一种。
第六章 计算机控制系统的实现
6.1.2 软件组成
IPC的硬件构成了工业控制机系统的设备基础， IPC的硬件构成了工业控制机系统的设备基础，要 的硬件构成了工业控制机系统的设备基础 真正实现生产过程的计算机控制， 真正实现生产过程的计算机控制 ， 必须为硬件提供或研 制相应的计算机软件， 制相应的计算机软件 ， 即把人的知识逻辑与控制思维加 入计算机中， 才能实现控制任务。在工业控制系统中， 入计算机中 ， 才能实现控制任务 。 在工业控制系统中 ， 软件可分为系统软件和应用软件两大部分。 软件可分为系统软件和应用软件两大部分。
第六章 计算机控制系统的实现
§6-1 IPC结构组成
随着计算机设计的日益科学化、合理化和标准化， 随着计算机设计的日益科学化、合理化和标准化，计 算机总线概念与模板化结构已经形成且完善起来。 算机总线概念与模板化结构已经形成且完善起来。IPC在 在 硬件上，由计算机生产厂家按照某种标准总线， 硬件上，由计算机生产厂家按照某种标准总线，设计制造 出符合工业标准的主机板及各种I/O模板 模板， 出符合工业标准的主机板及各种 模板，所以控制系统 的设计者只要选用相应的功能模板，象搭积木似的、 的设计者只要选用相应的功能模板，象搭积木似的、灵活 地构成各种用途的计算机控制装置；而在软件上， 地构成各种用途的计算机控制装置；而在软件上，利用熟 知的系统软件和工具软件，编制或组态出相应的应用软件， 知的系统软件和工具软件，编制或组态出相应的应用软件， 就可以非常便捷地完成对生产流程的集中控制与调度管理， 就可以非常便捷地完成对生产流程的集中控制与调度管理， 并进一步向综合自动化网络化方向发展。 并进一步向综合自动化网络化方向发展。