计算机控制技术
- 格式:docx
- 大小:56.71 KB
- 文档页数:9
计算机控制技术计算机控制技术是一种集计算机、控制、传感器、执行器等技术于一体的先进技术,它充分利用现代计算机和控制理论,将数据处理和自动控制相结合,实现对各种过程的自动调节控制,广泛应用于工业、农业、商业、医疗以及机场、交通等领域。
一、计算机控制技术的发展历程计算机控制技术的发展历程可以追溯到1960年代,当时美国的空间计划需要研究开发一种新的计算机控制技术,在这个研究过程中,人们发现了数字控制机床,这是第一款用计算机实现自动控制的机床。
从此以后,计算机控制技术得以广泛应用。
1970年代,计算机技术的发展和进步推动了控制技术的飞速发展,出现了工业控制计算机和可编程控制器(PLC),用它可以完成对机器和工艺的自动控制。
随着计算机控制技术的不断发展,出现了更为高级的数字信号处理器,这种处理器可以对控制数据进行实时处理和计算,从而更为准确地实现对工艺的控制。
二、计算机控制技术的分类根据控制对象的不同,计算机控制技术可以分为以下几类:1、过程控制过程控制是一种用计算机实现对工艺过程的控制技术,它可以实现对工艺参数的实时监控,及时调整,从而保证产品质量。
例如,化工、冶金、纺织等行业都需要用到过程控制技术。
2、制造自动化控制制造自动化控制是一种用计算机控制技术实现对生产流程的自动化控制技术。
它可以通过编程控制机器人、自动化流水线等设备,从而提高生产效率,降低生产成本。
3、工程控制工程控制是一种用计算机控制技术实现对工程项目的控制技术,例如,用计算机控制技术实现对道路、桥梁、建筑物等工程项目的施工,从而提高工程建设的效率和质量。
三、计算机控制技术的应用计算机控制技术在各个领域都有着广泛的应用,例如:1、工业制造计算机控制技术在工业制造领域有着广泛的应用,例如,数字控制机床、机器人、自动化流水线等设备都是用计算机控制技术实现了自动化控制。
2、交通运输计算机控制技术在交通运输领域也有着广泛的应用,例如,用计算机控制技术实现地铁、公交车等公共交通工具的运营、交通信号灯的控制等。
计算机控制技术计算机控制技术是一种非常重要的技术领域,它与计算机科学和工程学息息相关。
本文将就计算机控制技术的定义、应用领域、工作原理以及其在社会中的重要性展开讨论。
计算机控制技术简单来说是指通过计算机,对一些设备或系统进行控制和管理的技术。
计算机控制技术是近代科学技术的发展和应用,它与计算机科学、信息科学、自动控制理论等学科有着密切的联系。
同时,计算机控制技术广泛应用于各个行业和领域,如工业生产控制、交通运输控制、环境监测与控制、军事作战控制等。
在工业生产控制方面,计算机控制技术是实现工业自动化的重要手段。
通过搭载计算机控制系统,可以对工业生产中的各种设备和工艺进行精确的控制和监测,提高生产效率和质量,减少人力资源的浪费。
例如,在汽车制造业中,计算机控制技术可以自动化地控制整个生产线,实现汽车的快速生产和集中管理。
在交通运输领域,计算机控制技术也发挥着重要作用。
交通信号灯、地铁列车、高速公路收费系统等,都离不开计算机控制技术的支持。
计算机控制技术可以帮助交通管理部门对交通流量进行精确监测和管理,并根据实时情况调整红绿灯的时序,以减少交通拥堵,提高道路通行能力。
在环境监测与控制方面,计算机控制技术可以用于监测和控制大气质量、水质、土壤质量等环境因素。
通过搭载传感器和计算机控制系统,可以实时监测环境因素的变化,并及时采取相应的控制措施,保护环境和人民的健康。
例如,在一些污水处理厂中,计算机控制技术可以实现对污水处理过程的自动控制,有效提高污水的处理效率和水质的净化程度。
在军事作战控制方面,计算机控制技术在现代军事中起到了关键作用。
计算机控制系统可以用于军事装备和作战系统的控制和管理,实现敌情监测、指挥决策、武器装备控制等功能。
同时,计算机控制技术还可以用于军事仿真训练,提高军事人员的作战能力和实战经验。
总的来说,计算机控制技术是一种广泛应用的技术,它的重要性不言而喻。
通过计算机控制技术,可以实现对各种设备和系统的精确控制和监测,提高生产效率和质量,改善社会生活和环境质量,提高国家的竞争力和发展水平。
计算机控制技术简介计算机控制技术是一种应用计算机和自动控制原理实现对各类设备、系统和过程进行控制和管理的技术。
它通过计算机的高效运算、智能决策和迅速响应能力,为工业、交通、农业、医疗等领域提供了强大的支持和推动力。
本文将从计算机控制技术的起源、应用领域、关键技术和发展趋势等方面进行探讨。
一、计算机控制技术的起源和发展计算机控制技术的起源可以追溯到20世纪50年代,当时计算机技术刚刚起步,人们想通过计算机实现对工业生产过程的自动控制。
最早的计算机控制系统主要利用数字计算机进行控制,并实现一些简单的自动化操作。
随着计算机硬件和软件技术的发展,计算机控制技术得到了快速的推广和应用。
二、计算机控制技术的应用领域计算机控制技术在各个领域都有广泛的应用。
在工业生产中,计算机控制技术可以实现对生产线的自动化控制,提高生产效率和产品质量。
在交通运输领域,计算机控制技术可以实现智能交通管理、优化调度和车辆导航等功能。
在农业生产中,计算机控制技术可以实现精准农业管理、智能化灌溉和自动化收割等操作。
在医疗健康领域,计算机控制技术可以实现医疗设备的精确控制和医疗信息管理等。
三、计算机控制技术的关键技术1. 传感器技术:传感器是计算机控制技术的重要组成部分,可以将物理量、化学量等转化为计算机可读取的电信号。
传感器技术的发展使得计算机可以实时获取各种信息,并根据信息进行反馈和控制。
2. 数据采集与处理技术:数据采集与处理技术是计算机控制技术的核心。
通过各种设备和传感器采集到的数据,计算机可以进行高速、准确的数据处理和分析,从而实现对控制系统的精确控制。
3. 控制算法与模型技术:控制算法和模型技术是计算机控制技术的关键。
通过建立准确的数学模型和设计合理的控制算法,可以实现对各种复杂系统和过程的自动控制。
4. 人机交互技术:人机交互技术是计算机控制技术的重要组成部分,可以实现人与计算机之间的信息交流和指令传递。
通过人机交互技术,用户可以直观地了解和控制计算机控制系统,提高系统的可用性和易用性。
计算机控制技术计算机控制技术是当今信息时代中一项非常重要的技术,它在许多领域中起到了至关重要的作用。
从汽车工业到航空航天,从医疗保健到智能家居,计算机控制技术在各个行业中都发挥着重要作用。
本文将探讨计算机控制技术的背景、发展以及对社会的影响。
计算机控制技术是指使用计算机和相关软件来控制和监测系统、设备或过程的技术。
计算机控制技术的发展可以追溯到上世纪40年代,当时计算机刚刚问世并开始应用于军事领域。
随着计算机的发展,人们开始意识到利用计算机控制系统可以提高生产效率、降低成本、提高质量等。
于是,计算机控制技术逐渐应用于各个领域。
在工业领域,计算机控制技术被广泛应用于自动化生产线、机器人控制、仓储物流等。
计算机控制技术帮助工业企业实现了大规模生产的自动化,提高了生产效率和产品质量。
例如,汽车的制造过程中,计算机控制技术可以精确控制机械臂的动作,使得汽车的组装更加快速和精准。
同时,计算机控制技术还可以对生产过程进行实时监测和调整,确保生产线的稳定运行。
在航空航天领域,计算机控制技术起到了至关重要的作用。
航空器和宇宙飞船需要经过复杂的控制来实现飞行和着陆。
计算机控制技术可以使航空器的飞行变得更加安全和高效。
例如,通过使用导航系统、自动驾驶系统和飞行模拟器,飞行员可以更准确地控制飞机的飞行轨迹和姿态。
在医疗保健领域,计算机控制技术也发挥着重要作用。
通过医疗设备和医疗机器人的计算机控制,医生可以更准确地进行手术操作、诊断病情等。
例如,通过使用计算机控制技术,手术机器人可以实现高精度的手术操作,减少手术创伤,并提高手术成功率。
此外,计算机控制技术还可以帮助医生监测患者的生命体征,实时分析数据并提供准确的诊断结果。
在智能家居领域,计算机控制技术也得到了广泛应用。
通过连接各种智能设备和家居系统,计算机控制技术可以实现家庭电器的远程控制、智能家居的自动化等功能。
例如,通过使用智能家居系统,可以通过手机或其他设备远程控制灯光、温度、电器等,提高家居的舒适性、安全性和能源利用效率。
计算机控制技术计算机控制技术(一)计算机控制技术是指将计算机技术应用到控制领域,通过运用计算机的运算、存储、控制等能力,从而实现对设备、机器人、生产线等进行控制的一种技术。
它主要包括计算机辅助控制(CAC)、计算机数值控制(CNC)、计算机集成制造(CIM)、计算机远程控制(CRC)、计算机故障诊断与维护(CAD、CAM及CAE)等方面。
一、计算机辅助控制(CAC)计算机辅助控制是指利用计算机对传统控制方法进行辅助改善的方法。
计算机辅助控制主要采用人机界面方式完成进行操作,从而实现对控制系统的监控、控制和管理。
通过计算机辅助控制能够有效地提高整个生产过程的效率和可靠性,并且方便用户操作,提高管理效率,降低设备运行成本等好处。
二、计算机数值控制(CNC)计算机数值控制是指利用计算机对数控机床、数控加工中心等进行控制的一种技术。
靠着计算机的控制,可以使得机床按照预定的工艺和程序进行自动化数控加工。
数控加工设备可以根据不同的要求来调整加工参数,完成各种各样的加工任务,从而实现更高效、更精准的加工效果。
三、计算机集成制造(CIM)计算机集成制造是建立在计算机控制基础上的集成制造系统。
CIM 是一种高度自动化、柔性化的制造方式,可以对生产过程进行快速、精确的控制,满足不同的加工需要。
CIM 系统主要由 CAD/CAM 系统、计算机控制系统、传感器和执行器组成。
通过 CIM 系统,可以将各种加工设备、工具、自动运输系统等进行集成,提高企业的生产水平和竞争力。
四、计算机远程控制(CRC)计算机远程控制是指通过远程计算机网络对另一台机器进行监控、控制和管理的一种技术。
远程计算机网络可以实现对多个设备进行远程控制,极大地提高了企业的管理效率。
远程控制技术可以应用于电力、金融、交通等多个行业,使得不同地点的设备或系统都可以互相控制和监视,从而提高生产效率。
五、计算机故障诊断与维护(CAD、CAM及CAE)计算机故障诊断与维护是指利用计算机技术对设备、机器人、自动化生产线等进行故障诊断和维护的一种技术。
计算机控制技术引言计算机控制技术是指利用计算机技术来控制和管理各种设备和系统的一种技术手段。
随着计算机技术的不断发展和应用,计算机控制技术在各个领域中得到了广泛应用,包括工业自动化、交通运输、航空航天、医疗设备等。
工业自动化中的计算机控制技术在工业自动化领域中,计算机控制技术发挥着重要的作用。
在传统的生产线上,人工操作是主要的控制手段,但是人工操作存在劳动强度大、精度低等问题。
而引入计算机控制技术之后,可以实现对整个生产过程的自动化控制,提高生产效率和产品质量。
在工业自动化中,计算机控制技术主要包括传感器技术、PLC(可编程逻辑控制器)技术、数据采集与处理技术等。
传感器技术可以实时感知到各种参数的变化,并将其转换为电信号进行传输。
PLC技术可以根据预设的程序逻辑进行自动控制,实现对设备和系统的精确控制。
数据采集与处理技术可以将传感器采集到的数据进行分析和处理,为决策提供依据。
交通运输中的计算机控制技术在交通运输领域中,计算机控制技术的应用也非常广泛。
特别是在城市交通管理、智能交通系统等方面,计算机控制技术发挥了重要的作用。
计算机控制技术在交通信号灯控制、智能交通监控、交通信息系统等方面有着广泛应用。
通过引入计算机控制技术,可以实现对交通信号灯的智能控制,根据交通流量调整信号灯的时间间隔,从而减少交通拥堵,提高交通效率。
此外,计算机控制技术还可以应用于智能交通监控中。
利用计算机视觉和图像识别技术,可以对交通违法行为进行实时监控和记录,提高交通安全管理水平。
航空航天中的计算机控制技术在航空航天领域中,计算机控制技术是必不可少的。
无论是航空航天器的设计、制造,还是航空航天任务的执行,都离不开计算机控制技术的支持。
在航空航天器的设计中,计算机控制技术可以实现对飞行动力学模型的仿真和优化,提高飞行器的性能和稳定性。
在航天器的制造过程中,计算机控制技术可以实现自动化生产线的控制,提高制造效率和产品质量。
在航空任务执行过程中,计算机控制技术可以实现对导航、飞行控制、通信等功能的集成管理,提高任务执行的精确性和安全性。
可编辑修改精选全文完整版浅谈计算机控制技术引言:计算机控制系统是自动控制技术和计算机技术相结合的产物,利用计算机(通常称为工业控制计算机,简称工控机)来实现生产过程自动控制的系统,它由控制计算机本体(包括硬件、软件和网络结构)和受控对象两大部分组成。
随着计算机技术和现代控制理论的快速发展,计算机控制技术诞生并迅速蓬勃发展起来,其应用遍及国防、航空航天、工业、农业、医学等多种领域。
本文将主要针对计算机控制技术的发展历史、当今现状以及计算机控制技术的发展趋势做一介绍,并结合它的具体实例介绍计算机控制技术的一些主要应用领域。
正文:一、计算机控制技术的概述1、计算机控制的定义:计算机控制是自动理论和计算机技术相结合而产生的一门新兴学科,计算机控制技术是随着计算机技术的发展而发展起来的。
2、计算机控制的发展历史:计算机控制技术的思想始于上世纪五十年代中期,美国TRW航空公司与美国德克萨斯州的一个炼油厂合作,进行计算机控制的研究,他们设计出了一个利用计算机控制实现反应器供料最佳分配,根据催化剂活性测量结果来控制热水的流量以及确定最优循环的系统。
这项具有跨时代意义的工作为计算机控制技术的发展奠定了基础,从此,计算机控制技术迅速发展,并被各行各业广泛应用。
伴随着计算机技术的飞速发展,计算机控制技术也紧随其后,迅猛的发展起来。
现如今,微型计算机的出现和发展使计算机控制技术又进入了一个崭新的阶段。
二、计算机控制技术的应用领域1、计算机控制技术在农业领域的应用实例在农业日趋机械化及自动化的今天,自动控制技术在农业中的应用也越来越广泛,利用计算机控制技术管理控制农业生产已成为目前研究的一个重点。
农业大棚、智能化养殖场等等都是计算机控制技术在农业生产领域应用的鲜明例子。
智能温室大棚中利用计算机进行远程监控和操作,还可设计自动控制无人管理温室大棚。
根据远程传感器搜集来的温度、湿度、光照等模拟信息,经输入通道进行AD转换,传入计算机,计算机既可以利用这些数据进行监控,同时又可以利用这些数据对大棚进行控制,进行加湿、加温、增加光照等控制,从而实现温室大棚的自动化智能控制。
计算机控制技术班级:学号:姓名:本文主要从计算机控制技术的定义、类型及发展趋势三个方面作以小结!一、计算机控制技术定义: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。
二、计算机控制系统类型: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。
被控对象的范围很广,包括各行各业的生产过程、机械装置、交通工具、机器人、实验装置、仪器仪表、家庭生活设施、家用电器和儿童玩具等。
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。
与一般控制系统相同,计算机控制系统可以是闭环的,这时计算机要不断采集被控对象的各种状态信息,按照一定的控制策略处理后,输出控制信息直接影响被控对象。
它也可以是开环的,这有两种方式:一种是计算机只按时间顺序或某种给定的规则影响被控对象;另一种是计算机将来自被控对象的信息处理后,只向操作人员提供操作指导信息,然后由人工去影响被控对象。
计算机控制系统由控制部分和被控对象组成,其控制部分包括硬件部分和软件部分,这不同于模拟控制器构成的系统只由硬件组成。
计算机控制系统软件包括系统软件和应用软件。
系统软件一般包括操作系统、语言处理程序和服务性程序等,它们通常由计算机制造厂为用户配套,有一定的通用性。
应用软件是为实现特定控制目的而编制的专用程序,如数据采集程序、控制决策程序、输出处理程序和报警处理程序等。
它们涉及被控对象的自身特征和控制策略等,由实施控制系统的专业人员自行编制。
1.集中型计算机控制系统(DDC)直接数字控制(DDC)本质上是用一台计算机取代一组模拟控制器,构成闭环控制回路。
计算机控制技术概述计算机控制技术是指利用计算机软硬件进行各种设备、系统或过程的自动控制和管理的一种技术。
它广泛应用于工业生产、交通运输、能源管理、军事防务等各个领域,提高了生产效率、降低了人力成本,并且在一些危险环境中发挥了重要作用。
计算机控制技术的原理计算机控制技术的原理主要包括三个方面:感知、决策和执行。
感知感知是指通过传感器、仪表等装置对外部环境进行监测和感知。
感知技术可以获取到各种数据,如温度、湿度、压力、速度等,这些数据会被传输到计算机系统中进行处理和分析。
感知技术的发展使计算机能够更好地与外部环境交互,并准确地获取到相关数据。
决策决策是指通过计算机算法分析、处理感知数据,生成控制策略和决策方案。
利用计算机的计算能力,可以对感知数据进行实时分析和处理,并根据预设的控制策略进行决策。
决策的准确性和高效性对于计算机控制技术的应用非常重要。
执行执行是指根据决策的结果,通过执行机构对控制对象进行控制。
执行机构可以是机械设备、电子装置等,通过对这些设备进行控制,实现对控制对象的控制和管理。
执行机构的可靠性和稳定性对于计算机控制技术的应用至关重要。
计算机控制技术的应用计算机控制技术在各个领域都有广泛的应用,以下将介绍其中一些典型的应用。
工业自动化工业自动化是计算机控制技术最典型的应用之一。
在工业生产过程中,通过计算机控制技术可以实现对生产线的自动化控制和管理,提高生产效率和产品质量。
例如,汽车生产线、电子产品生产线等都是通过计算机控制技术实现自动化控制的。
交通运输交通运输是另一个重要的领域,计算机控制技术在交通信号灯、智能交通系统等方面有着广泛的应用。
通过计算机控制技术,可以对交通流进行优化调度,减少交通拥堵和事故发生的概率。
能源管理能源管理是指通过计算机控制技术对能源的使用和分配进行管理和控制,提高能源利用效率。
例如,在电力系统中,通过计算机控制技术可以实现对电力的合理分配和优化调度,提高电力系统的稳定性和经济效益。
计算机控制技术计算机控制技术是指利用计算机作为控制装置来实现对各种设备、系统或过程的控制和调节的一种技术手段。
在现代工业生产、交通运输、能源调控等领域,计算机控制技术已经得到广泛应用,并起到了至关重要的作用。
一、概述计算机控制技术是利用硬件和软件手段,实现对设备、系统或过程的自动控制和调节。
它由硬件和软件两个层面构成,具体应用根据不同的需求和控制对象进行调整和设计。
二、基本原理计算机控制技术基于控制理论,利用计算机进行数据采集、处理和控制指令的执行。
其基本原理包括以下几个方面:1. 信号采集:利用传感器或检测设备将控制对象的不同参数转换成电信号,并通过模数转换器将模拟信号转换为数字信号。
2. 数据处理:通过采集到的数字信号进行数据处理,包括滤波、放大、处理等操作。
3. 控制算法:根据预定的控制算法,利用计算机进行逻辑判断和计算,得出控制指令。
4. 控制执行:将计算机计算得到的控制指令转化为控制信号,通过执行器或执行机构对控制对象进行控制。
三、应用领域计算机控制技术在各个领域都有广泛的应用,特别是在工业自动化控制、交通运输和能源调控方面。
1. 工业自动化控制:在工业生产过程中,计算机控制技术能够实现生产线的自动化控制,提高生产效率和质量。
例如,通过计算机控制技术可以实现对机械手臂的精确控制,完成自动装配任务。
2. 交通运输:在交通运输领域,计算机控制技术可以用于交通信号控制、智能交通系统等方面,提高交通运输的效率和安全性。
例如,通过计算机控制技术可以实现对交通信号灯的智能控制,根据实时交通情况进行信号灯的调整。
3. 能源调控:计算机控制技术在能源领域的应用尤为重要。
通过对能源系统进行精确的监测和控制,可以提高能源利用效率,减少能源浪费。
例如,在电力系统中,计算机控制技术可以对电网进行实时监测和调控,确保电力的稳定供应。
四、发展趋势计算机控制技术正朝着智能化和网络化方向发展。
随着人工智能和物联网等技术的不断发展,计算机控制技术将更加智能化地应用于各个领域。
大连大学DA LIAN UNIVERSITY题目:计算机控制技术的发展及应用所在(院系):信息工程学院专业(班级):自动092班学生姓名:裴玉柱学号:0942300 2计算机控制技术的发展及应用【摘要】随着科学技术的发展,人们越来越多的用计算机来实现控制。
其应用遍及国防、航空航天、工业、农业、医学等多种领域。
计算机控制系统是自动控制技术和计算机技术相结合的产物,利用计算机(通常称为工业控制计算机,简称工控机)来实现生产过程自动控制的系统,它由控制计算机本体(包括硬件、软件和网络结构)和受控对象两大部分组成。
本文将主要针对计算机控制技术的发展历史、当今现状以及计算机控制技术的发展趋势做一介绍,并结合它的具体实例介绍计算机控制技术的一些主要应用领域。
【关键词】计算机控制技术、系统、应用1.计算机控制技术的发展概况及趋势1.1计算机控制技术的发展概况在生产过程中采用数字计算机的思想出现在20世纪50年代中期,1956年3月,美国TRW航空公司与美国德克萨斯州的一个炼油厂合作,进行计算机控制的研究,他们设计出了一个利用计算机控制实现反应器供料最佳分配,根据催化剂活性测量结果来控制热水的流量以及确定最优循环的系统。
这项具有跨时代意义的工作为计算机控制技术的发展奠定了基础,从此,计算机控制技术迅速发展,并被各行各业广泛应用。
伴随着计算机技术的飞速发展,计算机控制技术也紧随其后,迅猛的发展起来,其发展过程大致可以分为四个阶段。
1.1.1开创时期这一时期从1955年~1962年,经历了前后大约七年的时间。
早期的计算机使用电子管,体积庞大,价格昂贵,可靠性差,因此只能从事一些操作指导和设定值控制。
过程控制向计算机提出了许多特殊的要求,需要计算机对各种过程命令做出迅速响应,中断技术应运而生,使计算机能够对更紧迫的过程任务做出反映。
1.1.2直接数字控制时期这一时期从1962年~1967年,早期的计算机控制按照监督方式运行,属于操作知道或设定值控制,仍需要常规的模拟控制装置。
1962年,英国的帝国化学工业公司利用计算机完全代替了原来的模拟控制。
该计算机控制224个变量和129个阀门。
由于计算机直接控制过程变量,完全取代了原来的模拟控制,因而称这样的控制为直接数字控制,简称DDC(Direct Digital Control)。
直接数字控制系统是计算机通过模拟量输入通道和开关量输入通道实时采集数据,然后按照一定的控制规律进行计算,最后发出控制信息,并通过模拟量输出通道和数字量输出通道直接控制生产过程。
DDC系统属于计算机闭环控制系统,一次性投资较大,而增加一个控制回路并不需要增加很多费用。
DDC系统的灵活性使得计算机控制技术的发展又进入了一个新的时代,也为计算机控制技术今后的发展奠定了基础。
1.1.3小型计算机时期这一时期(1967~1972年)20世纪60年代计算机技术有了很大的发展,主要特点是计算机的体积小,速度更快,工作更可靠,价格更便宜。
到了20世纪60年代后半期,出现了各种类型的适合工业控制的小型计算机,从而使计算机系统不再是大型企业的工程项目,对于较小的工程问题也能利用计算机来控制。
由于小型机的出现,过程控制计算机的台数迅速增长。
1.1.4微型计算机时期1972后,微型计算机的出现和发展使计算机控制技术又进入了一个崭新的阶段。
采用微型计算机,已经制造出大量的分级梯阶控制系统、分散型控制系统、专用控制器等,对工业的发展起到了巨大促进作用。
随后出现了集散控制系统(Distributed Control System,简称DCS),DCS采用分散控制、集中操作、分级管理、分而自治和综合协调的设计原则,把系统从上到下分为分散过程控制级、集中操作监控级、综合信息管理级,形成分级分布式控制。
但DCS虽然在今天的工业控制中占有主导地位,但其自身仍存在着一些缺点,于是人们开始寻找用一根通信线缆将具有统一的通信协议通信接口的现场设备连接起来,在设备层传递的不再是I/O信号,而是数字信号,这就是现场总线。
并逐渐称为计算机控制系统的发展趋势。
1.2计算机控制技术的发展趋势计算机控制系统地发展趋势可以概况为网络化、集成化、智能化和标准化。
1.2.1计算机控制技术的网络化随着计算机技术和网络技术的迅猛发展,各种层次的计算机网络在控制系统中的应用也越来越广泛,规模越来越大,控制系统的网络化时代渐渐到来。
除了先前提到的集散控制系统以外,现场总线控制系统(Fieldbus Control System,简称FCS)也是计算机控制技术网络化下诞生的一个新的控制结构。
将控制系统网络化,使控制作用的实现不再局限于传统意义上的控制系统,而是由各种仪表单元分别独立完成各自的工作,然后再通过网络进行彼此间的信息交换和组织,并相互协作,最终实现预定完成的控制任务。
这种近似于模块化的思想,可以使各部分独立工作,不产生干扰,有可以根据需要增减控制网络中的个体,大大增强了系统的实用性。
1.2.2计算机控制技术的集成化20世纪80年代中期以来,计算机集成制造系统(Computer Integrated Manufacturing System,简称CIMS)是在新的生产组织原理和概念指导下形成的一种新型生产模式,具有生产效率高、生产周期短、产品质量高等一系列极有吸引力的优点。
CIMS将成为21世纪占主导地位的新型生产方式,世界上很多国家包括我国都已经把发展CIMS定为本国制造工业的发展战略,并制定了许多由政府或工业界支持的计划,用以推动计算机集成制造系统的开发与应用。
计算机控制系统的集成化也已经成为当今计算机控制技术的又一发展趋势。
1.2.3计算机控制技术的智能化所谓智能化就是智能控制。
智能控制是一类无需人的干预就能独立驱动智能机器实现其目标的自动控制。
对自主机器人的控制就是一例。
目前的典型智能控制方法有:模糊控制、专家控制、神经网络控制等。
各种智能控制方法各有优缺点,因此,将各种控制策略相互渗透,相互结合,取长补短,发展成更新型更实用的合成智能控制策略已经成为了计算机控制技术的必然趋势之一。
1.2.4计算机控制技术的标准化任何技术的发展最终都会趋向于标准化,计算机控制技术也不例外,将计算机控制技术标准化,可大大促进计算机控制技术的发展。
目前国际公认的标准尚未建立,但已有很多厂商愿意采用一些通用性较强的产品,相信不久的将来,计算机控制技术必将建立一套国际化通用标准。
2 计算机控制技术的应用领域及具体实例计算机控制系统的应用领域非常广泛,不但是国防、航空航天等高精尖学科必不可少的组成部分,而且在现代化的工、农、医等领域也发挥着非常重要的作用。
例如,通信卫星的姿态控制、电气传动装置的控制,以及数控机床、工业机器人、智能温室和医疗设备的控制等。
2.1 计算机控制技术在医学领域的应用实例在计算机逐渐渗入到医学领域的同时,计算机控制技术也随之在医学领域中广泛应用开来。
无论是临床医学、中医学还是医学设备上都有计算机控制技术的影子。
下面将介绍计算机控制技术在中药生产中的应用。
根据我国现状,中药生产企业,一般把综合间歇控制系统分成两部分来搞,即生产管理部分(例如:ERP)和实时控制部分。
里讨论的中药提取计算机控制系统指实时控制部分也就是程序间歇控制系统。
1、设计中药提取计算机控制系统可供选择的设计目标:生产过程远程计算机控制、监视、操作和控制灵活、迅速、准确、一致,缩短每批产品的生产周期,优化控制,提高原料、能源和设备利用率,减少废品率,计算机控制参管理,计算机生产历程数据存储、查询和报表打印,过程连锁,可靠的安全连锁控制,报警,电子签名。
2、典型的控制系统方案:典型的中药提取工艺和中药提取生产线:传统中药工艺:药材->水洗->烘干->切碎->水提取三次->过滤->储存->减压浓缩->->喷雾造粒->收膏->低温干燥->再次浓缩->沉淀->分离->减压浓缩->再沉淀;提取有效成分的现代中药制备工艺:药材->水洗->烘干->切碎->水提取三次->过滤->树脂吸附->水洗涤->洗脱->减压浓缩->醇沉->过滤->减压浓缩->低温干燥或喷雾干燥->成品。
中药提取生产线一般可设计为专用的单生产流程线;专用的多生产流程线;可重组、多生产流程线。
生产线常采用两布局方式,流水线布局和分区式布局。
采用流水线布局,工艺过程及设备排布一目了然,而分区域布局较为节省空间。
2.2 计算机控制技术在农业领域的应用实例在农业日趋机械化及自动化的今天,自动控制技术在农业中的应用也越来越广泛,利用计算机控制技术管理控制农业生产已成为目前研究的一个重点。
农业大棚、智能化养殖场等等都是计算机控制技术在农业生产领域应用的鲜明例子。
智能温室大棚中利用计算机进行远程监控和操作,还可设计自动控制无人管理温室大棚。
根据远程传感器搜集来的温度、湿度、光照等模拟信息,经输入通道进行AD转换,传入计算机,计算机既可以利用这些数据进行监控,同时又可以利用这些数据对大棚进行控制,进行加湿、加温、增加光照等控制,从而实现温室大棚的自动化智能控制。
2.3 计算机控制技术在航空航天领域的应用实例近几年来,从我国载人航天技术成功以来,航空航天技术已经得到越来越多的国人关注,一个又一个瞩目成绩的取得离不开自动化控制技术的发展,而这其中计算机控制技术又占据着重要的位置。
航天器姿态控制技术中,计算机控制技术的使用使姿态控制更加精确,实现了实时检测和实时控制。
2.4 计算机控制技术在工业领域的应用实例1、工业炉控制的典型情况为了保证燃料在炉膛内正常燃烧,必须保持燃料和空气的比值恒定。
它可以防止空气太多时,过剩空气带走大量热量;也可防止当空气太少时,由于燃料燃烧不完全而产生许多一氧化碳或碳黑。
为了保持所需的炉温,将测得的炉温送入计算机计算,进而控制燃料和空气阀门的开度。
为了保持炉膛压力恒定,避免在压力过低时从炉墙的缝隙处吸入大量过剩空气,或在压力过高时大量燃料通过缝隙逸出炉外,必须采用压力控制回路。
测得的炉膛压力送入计算机,进而控制烟道出口挡板的开度。
为了提高炉子的热效率,还须对炉子排出的废气进行分析,一般是用氧化锆传感器测量烟气中的微量氧,通过计算而得出其热效率,并用以指导燃烧控制。
图:工业炉的典型控制2、计算机用作顺序控制的例子这是一个原料混合和加热的控制系统,该装置的任务是:(1)装入原料A,使液面达到贮槽的一半;(2)装入原料B,使液面进一步升到百分之七十五;(3)开始搅拌并加热到95℃,在此恒定温度上维持20min;(4)停止搅拌和加热,开动排料泵抽出混合液,一直到液位低于贮槽的5%为止。