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名师精编 优秀教案

第 周 第 次课 年 月 日 章 节 第1章 计算机控制系统概述 名 称 授 课 理论课（* ）；实践课（ ）；实习教 学 方 （ ） 时 数 式 教 学 目 的 及 要 求 2 1.了解计算机控制系统的构成原理 2.了解计算机控制系统硬件组成与软件组成。 3. 初步认识微型计算机控制系统分类与装置种类 教 学 重 重点：计算机控制系统硬件组成与软件组成。 点 与 难点：计算机控制系统分类与装置种类 难 点 教 学 手 段 介绍、讨论与多媒体 教 学 主 要 内 容 时间 分配 复习思考题 （15’） 计算机控制系统的构成原理 （30’） 计算机控制系统硬件组成与软件组成。 （35’） 初步认识微型计算机控制系统分类与装置种类 （5’） 小结 1．计算机控制系统与常规仪表控制系统的主要异同点是什么？ 2．分析说明图1-3计算机控制系统的硬件组成及其作用。 3．计算机控制系统的软件由哪些部分构成？ 4．按控制方案来分，计算机控系统划分成那几大类？ 5．计算机控制装置可以分成哪几种机型？ 本章概要介绍了计算机控制系统的构成原理、硬件组成与软件组成。分别小 从计算机控制系统的控制方案与装置种类这两个不同的角度讨论分析了结 计算机控制系统的分类。本书将在本章的基础上渐次对计算机控制系统的各个组成部分展开讨论。 名师精编 优秀教案

第1章: 绪论

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 计算机控制系统概述

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计算机控制系统及其组成

1．计算机控制系统

计算机控制系统 ——利用计算机来实现生产过程自动控制的系统。 （1）计算机控制系统的工作原理

典型的计算机控制系统，如图1．1。

输入通道A/D 被控变量 输入通道 计算机 输出通道D/A 对象 y 图 1.1

在计算机控制系统中，由于工业控制机的输入和输出是数字信号，因此需要有A／D转换器和D／A转换器。从本质上看，计算机控制系统的工作原理可归纳

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为以下三个步骤：

①实时数据采集：对来自测量变送装置的被控量的瞬时值进行检测和输入。 ②实时控制决策：对采集到的被控量进行分析和处理，并按已定的控制规律，决定将要采取的控制行为。

③实时控制输出：根据控制决策，适时地对执行机构发出控制信号，完成控制任务。

上述过程不断重复，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）在线方式和离线方式

在计算机控制系统中，生产过程和计算机直接连接，并受计算机控制的方式称为在线方式或联机方式；生产过程不和计算机相连，且不受计算机控制，而是靠人进行联系并作相应操作的方式称为离线方式或脱机方式。 （3）实时的含义

实时—— 指信号的输入、计算和输出都要在一定的时间范围内完成，超出了这个时间，就失去了控制的时机，控制也就失去了意义。

实时的概念不能脱离具体过程，一个在线的系统不一定是一个实时系统，但一个实时控制系统必定是在线系统。 2.计算机控制系统的组成

典型的过程计算机控制系统如图1.2。以微型计算机为核心的过程控

磁盘驱动器 软件 变送器 传感器 接口 接口 接口 接口 打印机 CRT 显示终端 计算机（主机）A/D D/A 多路 开关 反多路开关 开关量输 入 开关量 输 出 执行机构 生产过程 时钟操作 通用外部设备 主机、操作台 接口 输入输出通道 检测、变送执行

被控对象

图1.2