计算机控制系统实例
计算机的应用实例
计算机的应用实例随着科技的不断发展，计算机已经在各行各业中得到了广泛的应用。
它在许多领域中发挥着重要的作用，为人们的工作和生活带来了便利。
本文将为你介绍一些计算机在不同领域中的应用实例。
教育领域计算机在教育领域中的应用早已不再陌生。
它作为一种工具，为学生们提供了更广阔的学习空间。
比如，在教育中使用的办公软件可以帮助教师们更高效地备课和批改作业；同时，学生们也可以利用计算机进行在线学习、做练习和参与互动。
而且，计算机还可以为教育培训机构提供多样化的教育资源，让学习更加立体、生动。
医疗领域计算机在医疗领域的应用可以说是深入人心。
它为医生们提供了全面、准确的病历管理系统，使得病人的信息可以更好地被储存和访问。
另外，计算机还可以协助医生进行诊断，提供准确的医疗建议，并且在手术过程中发挥着重要的作用。
此外，计算机技术的发展也使得远程医疗成为可能，病人们可以通过网络就诊，减少了不必要的等候时间和旅途劳顿。
金融领域在金融领域，计算机的应用逐渐成为了推动该领域发展的关键因素。
计算机在银行、证券和保险等行业中的应用已经成为了必不可少的工具。
例如，在网上银行中，计算机为用户提供了方便快捷的服务，使得跨行转账、支付账单等操作变得更加便利。
另外，计算机的应用还在金融交易中发挥了重要作用，高速计算和数据存储处理能力使得金融交易更加高效和安全。
交通领域计算机在交通领域的应用多种多样。
计算机可以用于交通监控系统，实时监测交通状况、道路拥堵情况等，并为交通管理部门提供决策支持。
此外，计算机还可以用于交通信号灯的控制，通过智能化的调控，提高道路通行效率，减少交通事故的发生。
另一个应用是导航系统，它为司机们提供路线规划和实时交通信息，帮助大家更加有效地避免拥堵和迷路。
工业生产领域工业生产中的自动化和智能化已经离不开计算机的应用。
计算机控制系统可以实现各种设备的自动化控制，提高生产效率和产品质量，并减少了人力资源的浪费。
另外，计算机还可以通过数据分析和预测，实现生产过程的优化和资源的合理利用。
DCS简介全解
每块模件最多8点
NETWORK-6000分散控制系统4000点以上容量配置
MIS Ethernet TCP/IP
#1 OS #2 OS #3 OS #4 OS #5 OS
接口 机
实时数据服务器 厂部监视终端
100 Mbps Switch
GPS Redundant
Engineer WS
AI-FR/TB5
过程控 制Байду номын сангаас元
过程控 制单元
过程控 制单元
工业现场
过程控制单元是以微处理器微基础的微机结构，具有几十种或上百种运算功能， 可以独立地对回路进行各种复杂控制。各控制单元通过通讯系统集中到中央操作站，
进行全系统地综合管理。
二、DCS的功能分层体系：
层次化已经成为目前DCS的体系特点。DCS充分体现了分散控制，集中管理的思
Engineer WS
100Mbps
2.5Mbps 分散处理单元 DPU
586/133
可联结1024点I/O 2000个Block Profibus
12Mbps/1200m
可进行算术、逻辑 和PID运算
32Bit CPU
2500 2500 2500 2500 2500 2500 2500 SOE
制方案。
5，在线性
通过通讯接口和I/O接口，可对过程对象进行实时采集、分析、记录、
监视和操作，以及对系统结构和组态回路的在线修改、局部故障的在线维
护等等，提高了系统的可用性。 6，可靠性 DCS广泛采用了冗余技术、容错技术。各单元都具备自诊断、自检查、
自修理功能，故障出现时还可自动报警。由于采用了种种有效措施，使得 DCS的可靠性和安全性大大提高。 7，可扩展性 DCS中的控制单元，既可独立工作、自成系统，独立地控制某些对象，
第一章 计算机控制系统绪论new
计算机控制系统
教材及参考书 《计算机工业控制》杨劲松 《现场总线控制》周明 《计算机控制系统》吴坚
中国电力出版社 中国电力出版社 武汉理工大学出版社
制造与自动化技术，能源技术，资源与环境技术 介入：课题申请指南，探索性强专题，以增强集成
创新能力和形成战略产品原型或技术系统为目标的 项目
2、学科地位与现实意义
(2)本课程在专业培养中的地位
“计算机控制系统”(计算机测控技术)是 自动化专业的一门主要专业课,课程涉及 面很广,知识集成度高,可以说其浓缩了自 动化专业的知识精华,在专业课程体系中 具有承上启下的作用，在专业课程体系 中起到中流砥柱的核心地位。
学好本课程的意义（2）
(2)知识体系：“计算机控制系统息[Information]
＋
控制[Control]；
＋
系统[System]！
（计算机是信息获取、处理、传输、利用、存储的重要手段 和工具）；
学好本课程的意义（3）
(3) 在专业培养中的地位：如前所述， “计算机控制系统”是自动化专业的一 门主要专业课,课程涉及面很广,知识集成 度高,可以说其浓缩了自动化专业的知识 精华,在专业课程体系中具有承上启下的 作用，在专业课程体系中起到中流砥柱 的核心地位。
计算机控制系统
(计算机测控技术)
1、课程体系结构与技术要点
前言
（1）计算机控制系统的理论、方法。
人机接口或 +
上一层控制器 -
信息控制
操作系统实例
stack segment para stack 'stack' dw 64 dup(?)
stack ends
c_seg segment assume cs:c_seg,ds:c_seg,es:c_seg,ss:stack
ynx db "QUIT?(Y/N)","$"
dis1 db 10,13,"
INTERRUPT DEMO ",10,13,10,13
1C6H
分区相对扇区号
1CA~1CDH
分区扇区数
1CE~1DDH
2 分区
1DE~1EDH
3 分区
1EE~1FDH
4 分区
1FEH，1FFH
55H，AAH
引导扇区结束标志
DOS 的磁盘文件管理 1 盘区划分和引导扇区的构成： 磁盘的物理和逻辑结构：物理磁盘，逻辑卷（软盘一个卷，硬盘可有 一个或多个）；磁头，柱面和扇区；逻辑扇区到物理扇区的转换。
自由软件的特点 GNU（GNU’s Not Linux/UNIX）：一项旨在使任何想获得软件的人都 可以得到软件的工程。其创始人Richard Stallman 是自由软件基金会 （FSF）的创始人。 GPL（General Public License ）公共软件许可是对GUN软件提供版权 保护的手段。条件是作者提供源代码，可以收费，但不能只对软件中的 一部分收费。一般对GNU软件戏称为Copyleft。
信号，如8259中断 内部硬件中断：由程序运行时引起的特定事件（CPU异
常） 0：被零除，1：单步，2：NMI，3：断点，4：溢出 软中断：由CPU执行中断指令产生的，特点：由软件引起， 调用核心功能，不受IF的控制，处理过程类似硬件中断 ◆向量中断方式，256个向量
DNC系统
• 最高级：自动编程、系统管理、生产计划和物 料需求计划等项功能。 • 中间级：接收来自上一级系统的指令信息，也 可根据下一级的设备状态，进行任务分解和调 度，实时地向各个设备分配加工任务及一些统 计信息和系统状态信息的反馈。 • 设备级：一般都是机床控制单元，它接受来自 上一级的加工指令和控制信息，实现机床各坐 标轴的运动及有关辅助功能的协调工作。也可 向上一级反馈工况信息。
• 生产计划功能 根据加工时间、作业时间及 DNC的调度指令自动生成生 产 计划一览表。 • 无人运转功能 实现夜间的无人操作。
计算中心 数据库服务器 1000M 齿轮车间
交换机
壳体车间
1000M
Hub2
交换机
Hub1
WS1 DNC-1 DNC-2 DNC-3
WS2
WS3
WS4
WS5 DNC-1
柔性DNC（Flexible Distributed Numerical Control ）
DNC系统不仅用计算机来管理、调 度和控制多台NC机床，而且还与 CAD/CAPP/CAM、物料输送和存贮、生 产计划与控制相结合，形成了柔性分布 式数字控制（Flexible Distributed Numerical Control：FDNC）系统。 （80‘s）
CNC
RS-422
RS-232C
CNC RS-422 CNC RS-422 NC RS-232C NC或CNC CNC
五、DNC系统实例
编程机
计算机
DNC控制器
CNC机床
特点：
• 良好的通信功能 可以通信联网最多达16台数控设备，并可 与4台数控设 备同时通信，速率达89300bps；传送方式 多样，可一次 传送、逐次传送、同时传送。 • 良好数据存储和管理功能 具有对数据进行有效的管理功能。 • 调度功能 根据加工件数、交货期，生成对每台数控 机床传送NC 程序的调度指令。
课程《微型计算机控制技术》电子教案课件(全)
精品课程《微型计算机控制技术》电子教案PPT课件（全）第一章：微型计算机控制技术概述1.1 课程介绍了解《微型计算机控制技术》的课程目标和意义。
掌握课程的主要内容和教学方法。
1.2 微型计算机控制技术基本概念解释微型计算机控制技术的定义。
探讨微型计算机控制技术的发展历程和应用领域。
1.3 微型计算机控制系统组成分析微型计算机控制系统的硬件和软件组成。
了解输入/输出设备、控制器、执行器等主要组成部分的功能。
1.4 微型计算机控制技术的关键技术探讨微型计算机控制技术中的关键技术和算法。
了解数字信号处理、模拟/数字转换、PID控制等核心技术。
第二章：微型计算机控制系统的硬件设计2.1 控制器硬件设计基础分析控制器硬件设计的基本要求和原则。
掌握控制器硬件设计的步骤和注意事项。
2.2 控制器硬件选型了解常用控制器硬件的选择标准。
掌握控制器硬件选型的方法和依据。
2.3 控制器硬件电路设计实例分析具体的控制器硬件电路设计实例。
学习如何设计控制器硬件电路，并进行仿真和测试。
2.4 控制器硬件调试与优化探讨控制器硬件调试和优化的方法和技巧。
学习如何解决控制器硬件设计和实施过程中出现的问题。
第三章：微型计算机控制系统的软件设计3.1 控制器软件设计基础分析控制器软件设计的基本要求和原则。
掌握控制器软件设计的步骤和注意事项。
3.2 控制器软件选型了解常用控制器软件的选择标准。
掌握控制器软件选型的方法和依据。
3.3 控制器软件编程语言介绍常用的控制器软件编程语言。
学习如何选择合适的编程语言进行控制器软件开发。
3.4 控制器软件开发实例分析具体的控制器软件开发实例。
学习如何进行控制器软件开发，并进行调试和优化。
第四章：PID控制算法及其实现4.1 PID控制算法概述解释PID控制算法的定义和原理。
探讨PID控制算法的优点和局限性。
4.2 PID控制算法的数学模型分析PID控制算法的数学模型。
学习如何建立和求解PID控制算法的数学模型。
第六章典型过程控制系统应用方案案例
按照图 6-5 分析可知，乳液直接进入干燥器，滞后最小，对于 干燥温度的校正作用最灵敏， 而且干扰进入装置最靠近调节阀 1， 似 乎控制方案最佳。但是，乳液流量即为生产负荷，一般要求能保证 产量稳定。若作为控制参数，则在工艺上不合理。所以不宜选乳液 流量为控制参数，该控制方案不能成立。 再对图 6-6 进行分析，可以发现，调节旁路空气流量与热风量 混合后，再经过较长的风管进行干燥器。如图 6-5 所示方案相比， 由于混合空气传输管道长， 存在管道传输滞后,故控制通道时间滞后 教大，对于干燥温度校正作用的灵敏度要差一些。若按照图 6-7 所 示调节换热器的蒸汽流量，以改变空气的温度，则由于换热器通常 为一双容过程，时间常数较大，控制通道的滞后最大，对干燥温度 的校正作用灵敏度最差。显然，选择旁路空气量作为控制参数的方 案最佳。 （1） 过程检测控制仪表的选用 根据生产工艺和用户的要求， 选用电动单元组合仪表（DDZ–Ⅲ型）
6.1 热交换器温度反馈-----静态前馈控制系统
6.2 单回路控制系统的应用
6.3 计算机数字控制的典型实例 6.4 流体输送设备的控制 6.5 反应器的控制 附录:思考题与习题
6.1 热交换器温度反馈——静态前馈控制系统 6.1.1 生产过程对系统设计的要求
在氮肥生产过程中有一个变换工段 ,把煤气发生炉来的一氧化 碳同水蒸汽的混合物转换成生产合成氨的原料七,在转换过程中释放 大量的热,使变换气体温度升高,变换气体在送至洗涤塔之前需要降 温,而进变换炉的混合物需要升温,因此通常利用变换气体来加热一 氧化碳与水蒸气的混合气体,这种冷热介质的热量交换是通过热交换 器来完成的。在许多工业生产过程中都用到热交换器设备，对热交 换器设备的控制就显得非常重要。 热交换器主要的被控制量是冷却介质出热交换器的温度。 图 6-1 表示一个进出热交换器的典型参数。其中加热介质是工厂生产过程 中产生的废热热源(成品、半成品或废气、废液),为了节省能量,这部 分热量要求最大限度的加以利用。所以通常不希望对其流量进行调 节,而被加热介质的温度一般是通过调节加热介质的流量来实现的。
计算机控制系统第1章
哈尔滨工业大学（威海）
3. 计算机控制系统的类型
分布式控制系统（DCS：Distributed Control System） 两层结构模式的DCS系统：
中央处理机 数据总线
直接对控 制对象完 成实时控 制，又叫 下位机。
前端机 生产过程
…
前端机 生产过程
不直接与 现场设备 打交道， 又叫上位 机。
期末考试：80分
哈尔滨工业大学（威海）
第一章 计算机控制系统概述
哈尔滨工业大学（威海）
内容提要
计算机控制系统的概念 计算机控制系统的特点 计算机控制系统的类型
哈尔滨工业大学（威海）
1. 计算机控制系统的概念
பைடு நூலகம்
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。 计算机控制系统由计算机本体（包括硬件、软 件和网络结构）和受控对象两大部分组成。
2. 计算机控制系统的特点
主要缺点：
离散化带来的误差 噪声带来的干扰 实时性问题
哈尔滨工业大学（威海）
3. 计算机控制系统的类型
数据采集系统（DAS: Data Acquisition System） 计算机不参与控制 举例：基于Zigbee的无线姿态检测系统
串口 处 ZigBee无线通讯 理 陀螺仪 SPI 器 加速度计 模 块 AD 磁场计 电源管理
哈尔滨工业大学（威海）
结构模式为：“工 作站一现场总线智能 仪表”二层结构，完 成了DCS中的三层结 构功能，降低了成本， 提高了可靠性，并且 在统一国际标准下可 实现真正的开放式互 连系统结构。
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计算机控制系统实例
集团标准化小组：[VVOPPT-JOPP28-JPPTL98-LOPPNN]
第11章 计算机控制系统实例
本章的教学目的与要求
掌握各种过程通道的结构、原理、设计及使用方法。
授课主要内容
硫化机计算机群控系统
主要外语词汇
Sulfurate Machine:硫化机
重点、难点及对学生的要求
说明：带“***”表示要掌握的重点内容，带“**”表示要求理解的内容，带“*”
表示要求了解的内容，带“☆”表示难点内容，无任何符号的表示要求自学的内容
硫化机计算机群控系统的软硬件设计***☆
辅助教学情况
多媒体教学课件（POWERPOINT）
复习思考题
硫化机计算机群控系统的软硬件设计
参考资料
刘川来，胡乃平，计算机控制技术，青岛科技大学讲义
硫化机计算机群控系统
内胎硫化是橡胶厂内胎生产的最后一个环节，硫化效果将直接影响内胎的
产品质量和使用寿命。目前国内大部分生产厂家都是使用延时继电器来控制硫
化时间， 由于硫化中所需的蒸汽压力和温度经常有较大的波动， 单纯按时间
计算可能会产生过硫或欠硫现象， 直接影响了内胎的质量。因此， 设计一种
利用先进计算机控制技术的硫化群控及管理系统， 不仅能提高企业的自动化水
平， 也能降低硫化机控制装置的维护成本和硫化操作人员的劳动强度，提高硫
化过程中工艺参数的显示和控制精度， 同时也避免了个别硫化操作人员为提高
产量而出现的“偷时”现象(即操作人员缩短硫化时间， 未硫化完毕就开
模) ， 使内胎的产品质量得到保证。
1.系统总体方案
内胎硫化过程共包括四个阶段: 合模、硫化、泄压、开模。由于所有硫化
机的控制方式相同， 所以特别适合群控。在自动模式下， 当硫化操作人员装
胎合模后， 由控制系统根据温度计算内胎的等效硫化时间并控制泄压阀、开模
电机的动作。为克服温度波动的影响， 经过大量实验， 选用阿累尼乌斯
(Arrhenius) 经验公式来计算等效硫化时间。
某橡胶制品有限公司硫化车间共有内胎硫化机96台，为便于整个生产过程
的控制和管理拟采用计算机群控及管理系统。根据企业的现场情况，借鉴DCS
(Distributed Control System ， 集散控制系统) 系统结构， 使用PLC作为
直接控制级，完成现场的控制功能; 使用工业控制计算机作为管理和监视级。
系统总体方案见图11.8。
PLC 通过温度采集模块采集现场的96 台硫化机温度信号，进行等效计算
后，按设定型号的参数计算硫化机的硫化时间并对泄压阀、开模电机动作进行
控制，完成内胎的整个硫化过程。采用串行通讯方式将PLC 传送上来的信号采
集到工业控制计算机，在监控软件主界面对96 台硫化机的硫化温度和状态进
行动态显示， 并自动记录相关过程数据，监控软件还具有参数设置、查询及报
表打印等功能。由于计算机本身及其操作系统的不稳定性，工业控制计算机不
参与控制， 即使工业控制计算机出现故障也不会影响PLC 的正常运行，从而
也不会影响现场的控制，但是所有的现场参数将不能被监视和存储。
系统共有三种工作方式:自动等效硫化方式、自动定时硫化控制方式和机台
原有的延时继电器手动控制方式。可以根据需要在现场利用操作台上的旋钮选
择工作方式。
工业控制计算机采用研华P4 2.4G，作为控制级的PLC 共两套，采用三菱
公司的FX2N 128MR。两套PLC的控制是独立的，分别通过串行口连接到工业控
制计算机。
特殊模块FX2N-4AD用来采集现场的热电阻温度信号，并进行模数转换后送
往PLC。热电阻采用PT100，热电阻经过温度变送器变成0-5V的电压信号。
FX2n-4AD模块共有四路通道， 在任一时刻只能有4个温度信号进入PLC，为提
高其使用效率，自行研制了模拟转换开关，模拟开关采用2片CD4501，可以完
成16选1的模拟开关功能，利用PLC内部的编程指令控制模拟转换开关依次选
通各个通道，循环将48台热电阻信号采集到PLC。
通讯模块FX2N-485BD(485信号)和通讯转换模块FX2N-485PC-IF(转换计算
机的RS232信号和485BD的485信号)被用来实现PLC和工业控制计算机的串行
通讯。
2.
可编程控制器控制软件的设计
三菱公司FX2N 系列可编程控制器可以使用梯形图、指令表和SFC 三种编
程方式， 指令多达156种，功能强大，编程非常方便。从内胎硫化的流程可
知，硫化的控制属于过程、位置控制， 采用PLC 可方便的进行编程， 实现内
胎硫化机的等效硫化时序。为提高运行速度、减少运行指令，在控制软件设计
中采用了模块化编程，设计了多种通用子程序，如数据采样及处理子程序、等
效硫化计算子程序、报警子程序等。
控制软件主程序流程简图见图11.9。
3.工控机管理软件设计
1．工控机软件总体设计
手动
初始化
数据采集及处理子程序
手动/自动
等效硫化计算子程序
或定时硫化
自动
逻辑动作子程序
（合模、泄压、开模等）
报警子程序
开始
图11.9 控制软件主程序流程简图
模拟
选通
信号
计算机 打印机
FX2N 485BD
PLC FX2N 128MR PLC
FX2N 128MR
FX2N
4AD
1#—48#硫化机
49#—96#硫化机
模拟
选通
信号
温度变送器
FX2N 485PCIF
FX2N
4AD
热电阻
FX2N 485BD
模拟开关
开
关
量
输
入
输
出
信
号
温度变送器
热电阻
模拟开关
开
关
量
输
入
输
出
信
号
图11.8 内胎硫化计算机群控及管理系统总体方案
工控机管理软件采用Inprise 公司的Delphi7开发，工控机的RS2232 串
行通讯接口通过FX2N-485PC-IF连接到可编程控制器的通讯模块FX2N-485BD
上， 以半双工异步串行通讯方式通讯，读取或设置参数，并在主窗口动态显
示，自动记录车间内所有机台在三种控制方式下生产的产品的过程参数和数
量、操作合法性等数据，可以随时查看硫化温度曲线，还具有报警提示、查
询、报表打印等功能。系统功能图见图11.10。
2．串行通信接口数据传输的软件设计
用Delphi 开发串口通讯软件一般有两种方法：一种是采用Microsoft的
MSComm控件， 这种方法实现起来相对比较简单，但效率较低; 另一种是利用
Windows 的通讯A P I 函数，使用A P I 编写的串口通讯程序较为复杂，实现
的功能强大，特别适合于面向低层的下位机通讯， 但是需要编程人员掌握大量
的通讯知识，还要掌握多线程编程。
MOXA 公司提供了一个可供Delphi 调用的串行通讯程序开发工具PComm
serial communication library ( PComm 串口通讯库) ，PComm Library 是一
个动态连接库(DLL ) 文件， 使用Microsoft Win32 API 编写， 利用PComm
编写串口通讯软件既具有A P I 的强大功能， 使用起来也比较方便。
11.2.4 结束语
本系统在某橡胶制品有限公司投入运行后， 控制达到了预定的工艺要求，
内胎质量稳定， 产品合格率达到99. 8%以上， 每年可增加直接经济效益200
万元。同时大幅减轻了工人的劳动强度，改善了工作环境， 提高了企业生产的
自动化和信息化程度， 并且还可方便地与企业的信息管理系统相连， 组成管
控一体化的网络系统。
图11.10 内胎硫化计算机管理系统功能图
系统管理 查询报表
用户设置
内胎硫化计算机管理系
统
主界面：实时数据
—添加用户
—修改密码 —用户切换 —数据恢复 —设置机台—设置内胎型
—设置型号参数
—设置班组
—设置硫化工代号
—产品查询
—温度曲线查
—报
—班报表
—月报表
—机台报表
本系统群控机台数量多、投入低、抗干扰能力强、使用方便， 集控制与管
理于一身， 特别适合于在各种型号的硫化机控制中推广。