工业控制计算机组成

计算机的组成及其功能计算机是一种能够进行数据处理和运算的智能电子设备，广泛应用于各个领域。

它的组成包括硬件和软件两部分，硬件指的是计算机的实体部分，软件则是运行在计算机上的程序。

本文将从硬件和软件两个方面介绍计算机的组成及其功能。

一、硬件组成计算机的硬件主要由中央处理器（CPU）、内存、存储设备、输入设备和输出设备等多个部分组成，每个部分都承担着不同的功能。

1. 中央处理器（CPU）中央处理器是计算机的核心部件，负责控制和执行各种运算任务。

它包含算术逻辑单元（ALU）和控制单元（CU），可以进行算术运算、逻辑运算和控制指令的执行。

2. 内存内存是计算机用于存储数据和程序的地方，它可以快速读取和写入数据。

内存分为主存和辅助存储器两种，主存是计算机中较为重要的一部分，用于临时存储计算机正在运行的程序和数据，是CPU进行数据读取和写入的地方。

3. 存储设备存储设备是计算机用于长期存储数据和程序的设备。

常见的存储设备有硬盘、固态硬盘（SSD）、光盘和U盘等。

存储设备可以将数据存储在非易失性介质中，以便长期保留和随时读取。

4. 输入设备输入设备用于将外部信息输入到计算机中，类似于人与计算机之间的“沟通桥梁”。

常见的输入设备有键盘、鼠标、扫描仪和摄像头等。

通过输入设备，我们可以将数据、命令和指令传输给计算机进行处理。

5. 输出设备输出设备用于将计算机处理完毕的数据或信息展示给用户，使用户能够直观地了解计算机的运行结果。

常见的输出设备有显示器、打印机、喇叭和投影仪等。

二、软件功能计算机的功能主要由软件实现，软件可以分为系统软件和应用软件两类。

1. 系统软件系统软件是计算机最基本的软件，它负责管理和控制计算机硬件的运行。

其中操作系统是最重要的系统软件之一，它管理和分配计算机的资源，提供各种功能和服务，使得其他软件能够顺利运行。

2. 应用软件应用软件是计算机中各种应用程序的总称，它们是为了满足特定需求而开发的软件。

第二章 计算机控制系统的组成第 1 页 共 15 页第二章 计算机控制系统的组成 第一节 计算机控制系统组成概述一、计算机控制系统的组成图2－1(a) 计算机控制系统的组成框图如图2－1（a）所示，计算机控制系统主要由工业控制机和生产过程两大部分组成。

工业控制机是指按生产过程控制的特点和要求而设计的计算机，它包括硬件和软件两部分；生产过程包括被控对象、测量变送、执行机构、电气开关等装置，这些装置有各种类型的标准产品，在设计计算机控制系统时根据需要进行合理选型。

二、工业控制机工业控制机是指按生产过程控制的特点和要求而设计的计算机，它包括硬件和软件两部分。

1、工业控制机的硬件组成图2－1（b）工业控制机的硬件组成原理图工业控制机的硬件包括主机板、内部总线和外部总线、人机接口、磁盘系统、通信接口、输入输出通道。

（1）主机板:CPU、RAM、ROM等。

作用：进行数值计算、逻辑判断、数据处理。

（2）内部总线和外部总线内部总线：工业控制机内部各组成部分进行信息传送的公共通道，它是一组信号线的集合。

常用内部总线有IBM PC、PCI总线和STD总线。

外部总线：工业控制机与其它计算机和智能设备进行信息传递的公共通道。

RS—232C、USB和IEEE—488通信总线。

（3）人—机接口:键盘、显示器、打印机。

（4）磁盘系统：软盘和硬盘。

（5）通信接口: 工业控制机和其它计算机或智能外设通信的接口。

常用RS—232C、USB和IEEE—488接口。

(6)系统支持功能①监控定时器(看门狗-Watchdog) ②电源掉电检测③保护重要数据的后备存贮器体 ④实时日历时钟(7) 输入输出通道工业控制机和生产过程之间设置的信号传递和变换的连接通道。

它包括模拟量输入(AI)通道、模拟量输出(AO)通道、数字量(或开关量)输入(DI)通道、数字量(或开关量)输出(DO)通道。

它的作用有两个：其一、是将生产过程的信号变换成主机能够接受和识别的代码；其二、是将主机输出的控制命令和数据，经变换后作为执行机构或电气开关的控制信号。

计算机五大组成部分
计算机五大组成部分是控制器、运算器、存储器、输入设备、输出设备。

计算机（computer）俗称电脑，是现代一种用于高速计算的电子计算机器，可以进行数值计算，又可以进行逻辑计算，还具有存储记忆功能。

是能够按照程序运行，自动、高速处理海量数据的现代化智能电子设备。

可分为超级计算机、工业控制计算机、网络计算机、个人计算机、嵌入式计算机五类，较先进的计算机有生物计算机、光子计算机、量子计算机等。

由硬件系统和软件系统所组成，没有安装任何软件的计算机称为裸机。

计算机发明者约翰·冯·诺依曼。

计算机是20世纪最先进的科学技术发明之一，对人类的生产活动和社会活动产生了极其重要的影响，并以强大的生命力飞速发展。

它的应用领域从最初的军事科研应用扩展到社会的各个领域，已形成了规模巨大的计算机产业，带动了全球范围的技术进步，由此引发了深刻的社会变革，计算机已遍及一般学校、企事业单位，进入寻常百姓家，成为信息社会中必不可少的工具。

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工业控制计算机组成原理
工业控制计算机是一种特殊用途的计算机，其主要用于工业自动化领域。

工业控制计算机的组成原理包括以下几个方面：
1.中央处理器：工业控制计算机的中央处理器可以是普通的计算机CPU，也可以是专门设计的工业CPU。

中央处理器负责执行指令、进行数据处理和控制操作。

2.存储器：工业控制计算机的存储器包括内存和外存。

内存用于存储程序和数据，外存用于长期存储程序和数据。

3.输入输出设备：工业控制计算机的输入输出设备包括键盘、鼠标、显示器、打印机等。

这些设备用于与用户交互，并将结果输出到外部设备或显示器上。

4.总线结构：工业控制计算机的总线结构包括数据总线、地址总线和控制总线。

数据总线用于传输数据，地址总线用于传输内存地址，控制总线用于传输控制信号。

5.操作系统：工业控制计算机的操作系统通常是专门设计的实时操作系统。

实时操作系统能够对实时任务进行及时响应和处理，从而保证工业控制计算机的稳定性和可靠性。

以上是工业控制计算机的组成原理，这些组成部分相互协作，共同完成工业自动化控制任务。

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计算机控制系统的组成计算机控制系统是指利用计算机进行控制的系统，它由计算机硬件、软件和控制对象三部分组成。

计算机控制系统具有高精度、高速度、高可靠性、自动化程度高等优点，已广泛应用于工业、农业、交通、医疗、航空、航天等领域。

一、计算机硬件计算机硬件是计算机控制系统的基础，包括中央处理器、存储器、输入输出设备、通信设备等。

中央处理器是计算机的核心部件，它负责执行指令、控制计算机的运行。

中央处理器的性能越高，计算机的处理速度越快，计算机控制系统的响应速度也越快。

存储器是计算机用来存储程序和数据的设备，包括随机存储器（RAM）和只读存储器（ROM）。

随机存储器是一种易失性存储器，它的数据在断电后会丢失，只读存储器是一种非易失性存储器，它的数据在断电后不会丢失。

输入输出设备是计算机与外部世界交换数据的接口，包括键盘、鼠标、显示器、打印机等。

输入输出设备的性能越高，计算机与外部世界交换数据的速度越快，计算机控制系统的响应速度也越快。

通信设备是计算机用来进行数据通信的设备，包括调制解调器、网卡等。

通信设备的性能越高，计算机之间数据通信的速度越快，计算机控制系统的响应速度也越快。

二、计算机软件计算机软件是计算机控制系统的灵魂，它由系统软件和应用软件两部分组成。

系统软件是计算机控制系统的基本软件，包括操作系统、数据库管理系统、网络管理系统等。

操作系统是计算机控制系统的核心软件，它负责管理计算机的硬件资源和提供服务，使得应用软件能够运行。

数据库管理系统是用来管理和维护数据库的软件，它提供了数据的存储、查询、更新等功能。

网络管理系统是用来管理和维护计算机网络的软件，它提供了数据通信、数据共享等功能。

应用软件是计算机控制系统的具体应用软件，包括工业控制软件、医疗软件、交通管理软件等。

工业控制软件是用来控制工业生产过程的软件，它可以实现自动化生产、提高生产效率、降低生产成本。

医疗软件是用来管理医疗信息的软件，它可以实现医疗信息的共享、查询、更新等功能。

计算机控制技术习题解答第一章什么是计算机控制系统计算机控制系统由哪几部分组成答：计算机控制系统就是利用计算机通常称为工业控制计算机,简称工业控制机来实现生产过程自动控制的系统;计算机控制系统的组成：计算机控制系统由计算机工业控制机和生产过程两大部分组成;、微型计算机控制系统的特点是什么微机控制系统与常规的自动控制系统相比,具有如下特点：a.控制规律灵活多样,改动方便b.控制精度高,抑制扰动能力强,能实现最优控制c.能够实现数据统计和工况显示,控制效率高d.控制与管理一体化,进一步提高自动化程度计算机控制系统结构有哪些分类指出这些分类的结构特点和主要应用场合;答：1操作指导控制系统优点：结构简单,控制灵活,安全;缺点：由人工操作,速度受到限制,不能控制多个对象;2直接数字控制系统DDS优点：实时性好,可靠性高,适应性强;3监督控制系统SCC优点：生产过程始终处于最优工况;4分散控制系统DCS优点：分散控制、集中操作、分级管理、分而自治和综合协调;5现场总线控制系统FCS优点：与DCS相比,降低了成本,提高了可靠性;国际标准统一后,可实现真正的开放式互联系统结构;.计算机控制系统的控制过程是怎样的计算机控制系统的控制过程可归纳为以下三个步骤：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;.实时、在线方式和离线方式的含义是什么答：所谓实时,是指信号的输入、计算和输出都要在一定的时间范围内完成,亦即计算机对输入信息,以足够快的速度进行控制,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;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做相应操作的方式称为离线方式或脱机方式;操作指导、DDC和SCC系统的工作原理如何它们之间有何区别和联系1操作指导控制系统：在操作指导控制系统中,计算机的输出不直接作用于生产对象,属于开环控制结构;计算机根据数学模型、控制算法对检测到的生产过程参数进行处理,计算出各控制量应有的较合适或最优的数值,供操作员参考,这时计算机就起到了操作指导的作用;其原理框图如图所示;图操作指导控制系统原理框图2直接数字控制系统DDC系统：DDCDirect Digital Control系统就是通过检测元件对一个或多个被控参数进行巡回检测,经输入通道送给微机,微机将检测结果与设定值进行比较,再进行控制运算,然后通过输出通道控制执行机构,使系统的被控参数达到预定的要求;DDC系统是闭环系统,是微机在工业生产过程中最普遍的一种应用形式;其原理框图如图所示;图 DDC系统原理框图3计算机监督控制系统SCC系统：SCCSupervisory Computer Control系统比DDC系统更接近生产变化的实际情况,因为在DDC系统中计算机只是代替模拟调节器进行控制,系统不能运行在最佳状态,而SCC 系统不仅可以进行给定值控制,并且还可以进行顺序控制、最优控制以及自适应控制等;SCC系统的原理框图如图所示;图 SCC系统原理框图SCC是操作指导控制系统和DDC系统的综合与发展;1.7计算机控制系统的发展趋势是什么计算机控制将在以下方面得到发展：1推广应用成熟的先进技术,普及应用可编程序控制器PLC,广泛使用智能调节器,采用新型的DCS和FCS；2大力研究和发展智能控制系统;当前最流行的控制系统有：分级递阶智能控制系统,模糊控制系统,专家控制系统,学习控制系统,神经控制系统;1．以工业PC 为基础的低成本工业控制自动化将成为主流2．PLC在向微型化、网络化发展3．面向测控管一体化设计的DCS系统4．控制系统正在向现场总线FCS方向发展5．计算机控制软件正向先进控制方向发展第二章什么是过程通道过程通道有哪些分类过程通道是在计算机和生产过程之间设置的信息传送和转换的连接通道;按信息传递的方向来分,过程通道可分为输入过程通道和输出过程通道；按所传递和交换的信息来分,过程通道又可分为数字量过程通道和模拟量过程通道;数字量过程通道由哪些部分组成各部分的作用是什么数字量过程通道包括数字量输入通道和数字量输出通道;数字量输入通道主要由输入缓冲器、输入调理电路、输入地址译码电路、并行接口电路和定时计数电路等组成;数字量输出通道主要由输出锁存器、输出驱动电路、输出口地址译码电路等组成;其中：输入调理电路将来自控制装置或生产过程的各种开关量,进行电平转换,将其通断状态转换成相应的高、低电平,同时还要考虑对信号进行滤波、保护、消除触点抖动,以及进行信号隔离等问题;简述两种硬件消抖电路的工作原理;采用积分电路的硬件消抖电路,首先利用积分电路将抖动的高频部分滤出,其次利用施密特触发器整形;采用RS触发器的硬件消抖电路,主要是利用RS触发器的保持功能实现消抖;简述光电耦合器的工作原理及在过程通道中的作用;光电耦合器由封装在一个管壳内的发光二极管和光敏三极管组成,如下图所示;输入电流流过二极管时使其发光,照射到光敏三极管上使其导通,完成信号的光电耦合传送,它在过程通道中实现了输入和输出在电气上的完全隔离;光电耦合器电路图模拟量输入通道由哪些部分组成各部分的作用是什么模拟量输入通道一般由I/V变换、多路转换器、采样保持器、A/D转换器、接口及控制逻辑电路组成;1I/V变换：提高了信号远距离传递过程中的抗干扰能力,减少了信号的衰减,为与标准化仪表和执行机构匹配提供了方便;2多路转换器：用来切换模拟电压信号的关键元件;3采样保持器：A/D 转换器完成一次A/D 转换总需要一定的时间;在进行A/D 转换时间内,希望输入信号不再变化,以免造成转换误差;这样,就需要在A/D 转换器之前加入采样保持器;4A/D 转换器：模拟量输入通道的任务是将模拟量转换成数字量,能够完成这一任务的器件,称为之模/数转换器Analog/Digital Converter,简称A/D 转换器或ADC;对理想多路开关的要求是什么理想的多路开关其开路电阻为无穷大,其接通时的导通电阻为零;此外,还希望切换速度快、噪音小、寿命长、工作可靠;采样保持器有什么作用 试说明保持电容的大小对数据采集系统的影响;采样保持器的作用：A/D 转换器完成一次A/D 转换总需要一定的时间;在进行A/D 转换时间内,希望输入信号不再变化,以免造成转换误差;这样,就需要在A/D 转换器之前加入采样保持器;保持电容对数据采集系统采样保持的精度有很大影响;保持电容值小,则采样状态时充电时间常数小,即保持电容充电快,输出对输入信号的跟随特性好,但在保持状态时放电时间常数也小,即保持电容放电快,故保持性能差；反之,保持电容值大,保持性能好,但跟随特性差;在数据采样系统中,是不是所有的输入通道都需要加采样保持器为什么不是,对于输入信号变化很慢,如温度信号；或者A/D 转换时间较快,使得在A/D 转换期间输入信号变化很小,在允许的A/D 转换精度内,就不必再选用采样保持器;A/D 转换器的结束信号有什么作用根据该信号在I/O 控制中的连接方式,A/D 转换有几种控制方式它们在接口电路和程序设计上有什么特点A/D 转换器的结束信号的作用是用以判断本次AD 转换是否完成;常见的A/D 转换有以下几种控制方式,各自特点如下延时等待法:EOC 可不和I/O 口连接,程序设计时,延时大于ADC 转换时间后,取数据;保持等待法:EOC 与READY 相连,EOC 无效时,自动插入等待状态;直至EOC 有效时,取数据;查询法: EOC 可以和任意I/O 口连接,程序设计时,反复判断EOC 是否有效,直至EOC 有效时,取数据; 中断响应法: EOC 与外部中断相连,AD 转换结束后,发中断申请,在中断服务程序中取数据;假设被测温度变化范围为0o C ～1200o C,如果要求误差不超过,应选用分辨率为多少位的A/D 转换器 选择依据：124.0120012log ≈⎪⎭⎫ ⎝⎛+≥n 设计8路模拟量采集系统;请画出接口电路原理图,并编写相应的8路模拟量数据采集程序; 本例给出用8031、DAC0809设计的数据采集系统实例;把采样转换所得的数字量按序存于片内RAM 的30H~37H 单元中;采样完一遍后停止采集;其数据采集的初始化程序和中断服务程序如下：初始化程序：MOV R0,30H ；设立数据存储区指针MOV R2,08H ；设置8路采样计数值SETB IT0 ；设置外部中断0为边沿触发方式SETB EA ；CPU 开放中断SETB EX0 ；允许外部中断0中断MOV DPTR,FEF8H ；送入口地址并指向IN0LOOP ： MOVX DPTR,A ；启动A/D 转换,A 的值无意义HERE ： SJMP HERE ；等待中断中断服务程序：MOVX A,DPTR ；读取转换后的数字量MOV R0,A ；存入片内RAM 单元INC DPTR ；指向下一模拟通道INC R0 ；指向下一个数据存储单元DJNZ R2,INT0 ；8路未转换完,则继续CLR EA；已转换完,则关中断 CLR EX0 ；禁止外部中断0中断RETI ；中断返回INT0： MOVX DPTR,A ；再次启动A/D 转换RETI；中断返回 模拟量输出通道由哪几部分组成各部分的作用是什么模拟量输出通道一般由接口电路、D/A 转换器、功率放大和V/I 变换等信号调理电路组成;1D/A 转换器：模拟量输出通道的核心是数/模转换器Digital/Analog Converter,简称D/A 转换器或DAC;它是指将数字量转换成模拟量的元件或装置;2V/I 变换：一般情况下,D/A 转换电路的输出是电压信号;在计算机控制系统中,当计算机远离现场,为了便于信号的远距离传输,减少由于传输带来的干扰和衰减,需要采用电流方式输出模拟信号;许多标准化的工业仪表或执行机构,一般是采用0～10mA 或4～20mA 的电流信号驱动的;因此,需要将模拟电压信号通过电压/电流V/I 变换技术,转化为电流信号;采用74LS138、DAC0832运算放大器和CD4051等设计D/A 转换接口电路,设定DAC0832的端口地址为200H,CD4051的端口地址为201H;要求：1画出D/A 转换接口电路；2编写D/A 转换程序;解 1 D/A 转换接口电路；地址线A9 A8……A1 A0=10……00时端口地址0200H,选通DAC0832地址线A9 A8……A1 A0=10……01时端口地址0201H 选通CD40512 编写D/A 转换程序;DOUT PROC NEARMOV DX,200HMOV CX,8MOV AH,0MOV BX,OFFSET BUFNEXT: MOV AL,BXOUT DX,ALINC DXMOV AL,AHOUT DX,ALCALL DELAYINC AHDEC DXINC BXLOOP NEXTRETDOUT ENDP 第三章试求下列函数的z 变换125()e t f t t -=解 223(1)[](1)T z z Z t z +=-由位移定理2(t)1e akT f -=- 解：)(1()(1)()aT aT z e F z z z e ---=-- 3()sin f t t t ω=由Z 变换的性质 421()(2)F s s =+ 解：222()()TT zTe F z z e --=- 5()()K F s s s a =+ 解 将FS 展开成部份分式将上式进行z 反变换并整理即得 61()(2)s F s s s +=+ 解： 111()[]22F s s s =++ 将上式进行Z 反变换得;、试求下列函数的z 反变换 1(z)0.1z F z =- 解：查表可得 ()(0.1)kT f kT = k=0,1,2,…. 2(1e )()(1)(e )T T z F z z z ---=-- 答：()1kT f kT e-=- k=0,1,2, (32)(2)()(1)z z F z z +=- 解：将Fz/z 展开为下列部份分式之和留数法123,1r r ==于是 23()(1)1z z F z z z =+-- z 反变换即得：()31f kT k =+ k=0,1,2,…. 4223()21z z F z z z -+=-+ 解： 用长除法可得用部分分式法 56()(1)(5)z F z z z =++ 解：Z 反变换得：求下列函数的终值;1220.792()(1)(0.4160.208)z F z z z z =--+ 解 1110.792()lim(1z )()lim110.4160.208z z z f F z z -→→∞=-==-+ 22()(0.1)(0.8)z F z z z =-- 答： 11()lim(1z )()0z f F z -→∞=-=. 用z 变换法求解下列差分方程其中()u kT 为单位阶跃序列,系统输出的初始条件为(0)1() 2.4y y T ==，;解：对系统的差分方程进行Z 变换,于是有由上式,系统的Z 域表示式为将()[1()]1z U z Z k z ==- 以及初始条件代入并进行部份分式展开得 对他们取Z 反变换则可求得：系统的零输入响应系统的零状态响应故在输入信号作用下,系统的时间响应为：. 已知线性离散系统的方框图如图所示,试求系统的闭环脉冲传递函数解于是 12110100.950()10.9050.905z z z G G z z z z z -⎛⎫=-= ⎪---⎝⎭ 由12120.950()0.9500.905()0.9501()0.9500.95010.905KKG G z K z z KG G z z KK z -Φ===+-++- 已知离散控制系统的结构如图所示,当求当T = 1 s 时,能使系统稳定的K 值的范围; 答： 通过Z 变换得开环传递函数因为T=1所以 222[(1)(12)]()4(1)(2)K e z e e G z z z e ---++-+=--- 由上式可得系统的闭环传递函数为闭环方程为22222()4[(1)4(1)][(13)4]D Z z K e e z K e e ----=+--++-+ 由系统稳定的条件1z <求解得K 的取值范围为设有单位反馈误差采样系统,连续部份传递函数为输入()1()r t t =,采样周期 1 s T =,试求1输出z 变换()Y z ；2采样瞬时的输出响应*()y t ；3输出响应的终值()y ∞;解1依题意得2*()0.1597()0.4585(2)0.842(3) 1.235(4)y t t T t T t T t T δδδδ=-+-+-+-+3判断系统稳定性3n = 奇数D1=>0, D-1=<0列朱列表 0262.497649.64b b =<= 不稳定闭环系统不稳定,求终值无意义;。

计算机控制系统是现代工业生产中不可或缺的关键设备，它通过采集、处理和控制数据，对整个系统进行监测和控制，确保系统的稳定运行和高效性能；其中，稳压控制系统、传感控制系统、电气控制系统及控制软件系统等是构成计算机控制系统的重要组成部分。

稳压控制系统是为了确保电压稳定而设计的，它通过实时监测电压波动，并根据设定的范围进行调整，以保持电压在可接受的范围内，这种系统通常应用于电力系统、工厂生产线等需要稳定电压供应的场所。

传感控制系统是通过传感器来采集环境信息，并通过控制器对环境进行控制。

例如，温度传感器可以实时监测环境温度，并根据设定的温度范围来控制加热或制冷设备，这种系统广泛应用于空调、冰箱等需要温度控制的设备中。

电气控制系统主要负责对电气设备进行控制和保护，例如，电气控制系统可以监测电流、电压、频率等参数，并在异常情况下及时切断电源，以确保设备和人员的安全，这种系统在电力系统、工业自动化等领域得到广泛应用。

控制软件系统则是通过计算机程序来实现对整个系统的控制和管理。

它可以收集和处理各个子系统的数据，并根据预设的算法和逻辑进行决策和控制。

例如，工厂生产线的控制软件系统可以根据订单需求和设备状态实时调整生产计划和生产速度，以提高生产效率和产品质量。

测控系统作为计算机控制系统的重要组成部分，负责对所有子系统进行监测和控制。

它通过与各个子系统进行通信，发送控制命令和获取数据采集信息，实现对整个系统的实时监控和控制。

测控系统通过各种传感器和仪器设备来获取各个子系统的状态和性能参数，并将其转化为计算机可读的数据，以便后续的处理和控制。

综上所述，计算机控制系统是整个系统数据的采集、处理及控制的中心，主要包括稳压控制系统、传感控制系统、电气控制系统及控制软件系统等是构成计算机控制系统的重要组成部分，而测控系统负责对各个子系统进行监测和控制，确保系统的稳定运行和高效性能。

这些系统的协同工作使得现代工业生产更加自动化、智能化，并提高了生产效率和产品质量。

计算机控制系统的组成计算机控制系统是一种以计算机为核心的自动化控制系统。

它是将计算机技术与自动化技术有机结合的产物，具有高度的智能化、精确化和可靠性。

计算机控制系统的组成主要包括硬件和软件两个方面。

一、硬件组成1.中央处理器（CPU）：是计算机控制系统的核心部件，它负责处理计算机指令并控制系统的运行。

在计算机控制系统中，CPU的主要作用是控制输入输出设备、存储器和外围设备的操作。

2.存储器：计算机控制系统的存储器包括内存和外存。

内存是指计算机内部的存储器，主要用于存储程序和数据。

外存是指计算机外部的存储器，主要用于长期存储数据和程序。

3.输入输出设备：计算机控制系统的输入输出设备包括键盘、鼠标、显示器、打印机、扫描仪等。

它们的主要作用是实现计算机与外部环境的交互。

4.外围设备：计算机控制系统的外围设备包括传感器、执行器、电机、气动元件、液压元件等。

它们的主要作用是将物理量转换成电信号或控制信号，实现对各种工艺参数的测量和控制。

5.总线：计算机控制系统的总线是连接各种硬件设备的通信线路。

它主要分为数据总线、地址总线和控制总线三种。

数据总线用于传输数据，地址总线用于传输存储地址，控制总线用于传输控制信号。

二、软件组成1.系统软件：计算机控制系统的系统软件包括操作系统、编译器、调试器等。

它们的主要作用是管理计算机硬件和协调各种应用软件的运行。

2.应用软件：计算机控制系统的应用软件包括控制程序、监控程序、数据采集程序等。

它们的主要作用是实现对工艺参数的测量、控制和数据处理。

3.数据库：计算机控制系统的数据库主要用于存储和管理系统的数据。

它能够实现数据的快速检索、更新和共享。

计算机控制系统的组成虽然复杂，但其基本原理是相通的。

它们都是以计算机为核心，通过各种硬件设备和软件程序实现对工艺参数的测量、控制和数据处理。

在工业自动化领域，计算机控制系统已经成为不可或缺的技术手段。

过程控制系统的组成和分类过程控制系统（Process Control System）由一系列硬件和软件组成，它们协同工作以监测和控制制造过程中的各种变量。

控制系统通常包括传感器、执行器、控制器、通信设备和操作界面等组件。

过程控制系统主要分为以下几类：1.基于PLC的控制系统可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，PLC）是一种数字化的工业控制器，以逻辑操作实现自动化控制，广泛应用于制造业中。

PLC控制系统通常由多个可编程控制器、I/O模块、通信模块等构成，具有模块化、可扩展、高可靠性等特点。

2.集散式控制系统（DCS）集散式控制系统（Distributed Control System，DCS）是一种大型工业控制系统，通常由多个分布式控制节点、多个I/O模块、通信网络等组件构成。

DCS控制系统能够方便地实现过程控制和数据采集，适用于需要实现复杂控制的生产工艺。

3.计算机集成制造系统（CIM）计算机集成制造系统（Computer Integrated Manufacturing，CIM）是一种将计算机技术与制造工艺相结合的控制系统。

CIM控制系统包含了计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助制造（CAM）、计算机辅助工艺计划（CAPP）等多个模块，实现了制造流程的自动化、信息化和集成化控制。

4.人机交互控制系统（HMI）人机交互控制系统（Human Machine Interface，HMI）主要由操作终端和控制器组成。

HMI控制系统通过触摸屏、鼠标、键盘等设备提供操作界面，方便操作人员对制造过程进行控制和监测。

HMI控制系统适用于制造过程的小批量生产和多品种生产。

总而言之，过程控制系统的组成和分类十分丰富，不同类型的控制系统适合不同的工业生产场景。

随着人工智能、物联网等技术的发展，过程控制系统的应用也将不断发展和创新。

第二章工业控制计算机2－1 工控机的定义和特点2－2 工控机的组成2－3 工控机的类型（以总线分类）2－4 总线技术2－5 数据通讯技术2－6 工控机的发展2－1 工控机的定义和特点一、工控机的定义（IPC：Industrial Personal Computer）传统定义：将用于工业生产过程的测量、控制和管理的计算机统称为工业控制计算机。

但今天的工业控制计算机的内涵已经远不止这些，其应用范围也已经远远超出工业过程控制。

新定义：工业控制计算机是“应用在国民经济发展和国防建设的各个领域、具有恶劣环境适应能力、能长期稳定工作的加固计算机”，简称“工控机”。

它采用总线结构，具有重要的计算机属性和特征，如具有计算机CPU、硬盘、内存、外设及接口、并有实时的操作系统，控制网络和协议，计算能力，友好的人机界面。

二、工控机的特点（1）实时性好：是指计算机控制系统在限定的时间内对外来事件作出反应的能力快。

工控机对生产现场进行实时在线检测与控制，对工况变化给予快速响应，能实时进行数据采集和输出调节，保证系统的正常运行。

（2）可靠性高：工控机具有在粉尘、高温、潮湿、振动、腐蚀（酸、碱）和电磁干扰等的工业环境、长时间、连续可靠工作的能力。

能够抗工业电网的浪涌、失波、跌落和尖峰干扰等。

并具备良好的故障诊断和可维护性。

（快速修复能力——MTTR一般小于5min）（3）输入/输出能力强：工控机具有很强的输入/输出功能，与工业现场的各种检测仪表和控制装置，如：传感器、变送器、执行器、报警器、显示器等相连接，以完成各种测量控制任务。

（4）应用软件丰富：大多工控机以WINDOWS作工作平台，支持多种高级语言编程，支持实时多任务操作系统。

应用软件极为丰富，特别是组态软件更为用户提供方便。

（5）硬件配置的可装配、可扩充性强、系统可维护性好采用模块化设计方法。

系统使用的板级产品一致性好，更换模板后，系统的运行状态和精度不受影响；软件和硬件的诊断功能强，在系统出现故障时，能快速准确地定位。

工控机的软件组成工控机的硬件构成了工业控制机系统的设备基础，要真正实现生产过程的计算机控制必须为硬件提供相应的计算机软件，才能实现控制任务。

软件是工控机的程序系统，可分为系统软件、工具软件、应用软件3部分。

(1)系统软件系统软件用来管理工控机的资源，并以简便的形式向用户提供服务。

其包括实时多任务操作系统、引导程序、调度执行程序，如美国英特尔公司的iRMx86实时多任务操作系统。

除了实时多任务操作系统以外，也常使用MS-DOS，特别是Windows软件。

(2)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。

(3)应用软件应用软件是系统设计人员针对某个生产过程而编制的控制和管理程序。

通常包括过程输入输出程序、过程控制程序、人一机接口程序、打印显示程序及公共子程序等。

计算机控制系统随着硬件技术的高速发展，对软件也提出更高的要求。

只有软件和硬件相互配合，才能发挥计算机的优势，研制出具有更高性能价格比的计算机控制系统。

目前，工业控制软件正向组态化、结构化方向发展。

3．工控机的特点与通用的计算机相比，工控机的主要特点如下。

(1)可靠性高。

工控机常用于控制连续的生产过程，在运行期间不允许停机检修，一旦发生故障将会导致质量事故，甚至生产事故。

因此要求工控机具有很高的可靠性，低故障率和短维修时间。

(2)实时性好。

工控机必须实时地响应控制对象的各种参数的变化，才能对生产过程进行实时控制与监测。

当过程参数出现偏差或故障时，能实时响应并实时地进行报警和处理。

通常工控机配有实时多任务操作系统和中断系统。

(3)环境适应性强。

由于工业现场环境恶劣，要求工控机具有很强的环境适应能力，如对温度／湿度变化范围要求高；具有防尘、防腐蚀、防震动冲击的能力；具有较好的电磁兼容性、高抗干扰能力及高共模抑制能力。

(4)丰富的输入输出模块。

工控机与过程仪表相配套，与各种信号打交道，要求具有丰富的多功能输入输出配套模块，如模拟量、数字量、脉冲量等I／o模块。

计算机系统应用计算机系统应用随着计算机技术的飞速发展，计算机系统应用得到了越来越广泛的应用和普及。

本文将从计算机系统的定义、计算机系统的组成、计算机系统应用等方面来探讨计算机系统应用。

一、计算机系统的定义计算机系统是指由硬件、软件、人员、数据等组成的系统，用于完成特定的任务和处理特定的数据。

计算机系统包括计算机硬件、操作系统、应用软件等。

计算机系统的作用是将输入数据按照预定的方式进行处理，经过一系列的运算和处理，最终得到输出结果。

二、计算机系统的组成计算机系统包括硬件、软件、人员和数据四个核心要素。

1.硬件：硬件是计算机系统的物理部分，包括中央处理器、内存、输入设备、输出设备、存储设备等。

其中，中央处理器是计算机系统的“大脑”，内存是存储计算机系统正在执行的程序和数据的地方，输入设备用于将数据输入到计算机系统中，输出设备用于将数据输出，存储设备用于存储数据和程序。

2.软件：软件是计算机系统的非物理部分，包括操作系统、应用软件等。

操作系统是计算机系统的核心软件，它管理计算机系统的各个组成部分，协调它们之间的工作，提供用户与计算机系统之间的接口。

应用软件是针对特定任务而编写的程序，用于实现特定的功能。

3.人员：人员是指计算机系统的用户、程序员、维护人员等。

他们的职责分别是使用计算机系统、编写程序和维护计算机系统的健康运行。

人员是计算机系统中不可或缺的要素。

4.数据：数据是指计算机系统处理的信息，它包括数值、文字、图形等形式。

数据是计算机系统的输入和输出，是计算机系统的重要组成部分。

三、计算机系统应用计算机系统应用非常广泛，包括工业控制、科学计算、企业管理、图像处理、娱乐等方面，下面我们就针对其中的一些方面进行介绍。

1.工业控制计算机系统在工业控制领域得到了广泛应用。

以生产线为例，通过计算机控制，可以将整个生产过程自动化，提高生产效率，降低生产成本。

计算机控制还可以有效地解决传统控制方式中存在的人员需求大、控制精度低等问题。