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第九章计算机控制系统

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计算机控制系统

计算机控制系统

计算机控制系统复习题第一章一、下列知识点可出单选题或填空题1. 控制器将反馈信号与设定值进行比较并产生控制量。

2. 变送器将被控参量转换成电信号。

3. 模数转换器(A/D转换器)将模拟量转换成数字量。

4. 数模转换器(D/A转换器)将数字量转换成模拟量。

5. 测量检测器对被控对象的参数进行检测。

6. 自动控制系统通常由被控对象、检测传感装置、控制器组成。

7. 计算机控制系统的典型结构有：操作指导控制系统ODC直接数字控制系统DDC计算机监督控制系统SCC集散控制系统DCS现场总线控制系统FCS8. 计算机控制系统常用的时域指标有：延迟时间t d、上升时间t r、峰值时间t p、调节时间t s、超调量匚% ；_9. 计算机控制系统包括计算机和生产过程两大部分。

10. 计算机控制系统是指采用了数字控制器的自动控制系统。

二、下列知识点可出名词解释和简答题1. 实时数据采集：对被控参数按一定的采样时间间隔进行检测，并将结果输入计算机。

2. 实时计算：对采集到的被控参数进行处理后，按预先设计好的控制算法进行计算，决定当前的控制量。

3. 实时控制：根据实时计算得到的控制量，通过D/A转换器将控制信号作用于执行机构。

4. 实时管理：根据采集到的被控参数和设备的状态，对系统的状态进行监督与管理。

5. 直接数字控制系统：计算机代替模拟控制器直接对被控对象进行控制。

6. 与连续控制系统相比，计算机控制系统具有哪些特点？(1) 计算机控制系统是模拟和数字的混合系统。

(2) 在计算机控制系统中，控制规律是由计算机通过程序实现的(数字控制器) ，修改一个控制规律，只需修改程序，因此具有很大的灵活性和适应性。

(3) 计算机控制系统能够实现模拟电路不能实现的复杂控制规律。

(4) 计算机控制系统并不是连续控制的，而是离散控制的。

(5) 一个数字控制器经常可以采用分时控制的方式，同时控制多个回路第二章一、下列知识点可出单选题或填空题1. 完成模拟量的采集并转换成数字量送人计算机的通道是模拟量输入通道。

2020年秋冬智慧树知道网课《计算机控制系统》课后章节测试满分答案

2020年秋冬智慧树知道网课《计算机控制系统》课后章节测试满分答案

第一章测试1【判断题】(20分)计算机控制系统由控制计算机系统和生产过程两部分构成。

（）A.错B.对2【判断题】(20分)输入通道、输出通道和计算机构成的计算机控制系统硬件结构的三个基本要素。

（）A.对B.错3【判断题】(20分)计算机控制系统按被控对象性质，可分为运动控制与过程控制。

（）A.对B.错4【判断题】(20分)显示、打印、通讯等接口等设备不属于计算控制系统设备。

（）A.错B.对5【判断题】(20分)在直接数字控制系统中一台计算机可以控制回路不超过10路。

（）A.对B.错第二章测试1【单选题】(20分)下列属于开关（数字）量信号（）。

A.温度B.液位C.阀门定位器控制量D.流量值显示2【单选题】(20分)下面对热电偶特点描述不准确的是（）。

A.温度测量范围广B.性能稳定C.需要冷端补偿D.精度高3【单选题】(20分)下面哪一个部分通常不是开关量输出通道结构中的组成部分（）。

A.数据接口电路B.驱动驱动C.输出保持器D.滤波器4【判断题】(20分)电流传输比电压传输抗干扰能力强。

（）A.对B.错5【判断题】(20分)数字量输入通道中的调理电路通常具有电平转换、滤波、隔离和过电压保护。

（）A.错B.对第三章测试1【多选题】(20分)常用的内部总线包括（）。

A.CPCIB.STDC.RS-485D.PCIE.CANF.ISA2【多选题】(20分)嵌入式系统的有如下基本特征（）。

A.单片结构B.可按需定制、按需配置、按需重构C.外形可依设备需求而异D.体积小、功耗低3【单选题】(20分)下列总线通讯方式属于串并通讯的是（）。

A.GPIB(IEEE-488)B.RS-232C.PCID.RS-4854【单选题】(20分)下列总线属于串行方式的是（）。

A.CPCIB.STDC.D.GPIB(IEEE-488)5【单选题】(20分)下面不属于FCS系统中常用的现场总线协议的是（）。

A.PROFBUSB.GPIBC.HARTD.FF第四章测试1【判断题】(20分)采样控制系统的被控对象一般只能接收连续信号，因此需要保持器来将离散信号转换为连续信号。

计算机操作系统教程第九章外部设备管理

计算机操作系统教程第九章外部设备管理

计算机操作系统教程第九章外部设备管理1.设备管理的目标和功能是什么?答：设备管理的目标是：选择和分配输入/输出设备以便进行数据传输操作；控制输入/输出设备和CPU(或内存)之间交换数据，为用户提供一个友好的透明接口，提高设备和设备之间、CPU和设备之间，以及进程和进程之间的并行操作，以使操作系统获得最佳效率。

设备管理的功能是：提供和进程管理系统的接口；进行设备分配；实现设备和设备、设备和CPU等之间的并行操作；进行缓冲区管理。

2.数据传送控制方式有哪几种?试比较它们各自的优缺点。

答：数据传送控制方式有程序直接控制方式、中断控制方式、DMA方式和通道方式4种。

程序直接控制方式就是由用户进程来直接控制内存或CPU和外围设备之间的数据传送。

它的优点是控制简单，也不需要多少硬件支持。

它的缺点是CPU和外围设备只能串行工作；设备之间只能串行工作,无法发现和处理由于设备或其他硬件所产生的错误。

中断控制方式是利用向CPU发送中断的方式控制外围设备和CPU之间的数据传送。

它的优点是大大提高了CPU的利用率且能支持多道程序和设备的并行操作。

它的缺点是由于数据缓冲寄存器比较小，如果中断次数较多，仍然占用了大量CPU时间；在外围设备较多时，由于中断次数的急剧增加，可能造成CPU无法响应中断而出现中断丢失的现象；如果外围设备速度比较快，可能会出现CPU来不及从数据缓冲寄存器中取走数据而丢失数据的情况。

DMA方式是在外围设备和内存之间开辟直接的数据交换通路进行数据传送。

它的优点是除了在数据块传送开始时需要CPU的启动指令，在整个数据块传送结束时需要发中断通知CPU进行中断处理之外，不需要CPU的频繁干涉。

它的缺点是在外围设备越来越多的情况下，多个DMA控制器的同时使用，会引起内存地址的冲突并使得控制过程进一步复杂化。

通道方式是使用通道来控制内存或CPU和外围设备之间的数据传送。

通道是一个独立与CPU的专管输入/输出控制的机构，它控制设备与内存直接进行数据交换。

计算机网络化控制

计算机网络化控制
执行机构 控制对象 传感器
通信网络
控制器
网络控制系统
控制网络作为一种特殊的网络，直接面向生产过程， 控制网络作为一种特殊的网络，直接面向生产过程，用于 工业生产现场的测量与控制信息传输， 工业生产现场的测量与控制信息传输，产生或引发物质或 能量的运动和转换， 能量的运动和转换，因此与一般的数据通信网络相比有起 特殊的要求。 特殊的要求。 （1）具有较好的响应实时性。控制网络不仅要求传输速度 具有较好的响应实时性。 而且在工业自动化控制中还要求响应快， 快，而且在工业自动化控制中还要求响应快，即响应实时 性要好，一般为10ms 10ms～ 性要好，一般为10ms～1s 级； 高可靠性。即能安装在工业控制现场，具有耐冲击、 （2）高可靠性。即能安装在工业控制现场，具有耐冲击、 耐振动、耐腐蚀、防尘、防水以及较好的电磁兼容性， 耐振动、耐腐蚀、防尘、防水以及较好的电磁兼容性，在 现场设备或网络局部链路出现故障的情况下， 现场设备或网络局部链路出现故障的情况下，能在很短的 时间内重新建立新的网络链路； 时间内重新建立新的网络链路； 简洁实用。以减小软硬件开销，从而减低设备成本， （3）简洁实用。以减小软硬件开销，从而减低设备成本， 同时也可以提高系统的健壮性； 同时也可以提高系统的健壮性； 具有好的开放性。控制网络尽量不采用专用网络。 （4）具有好的开放性。控制网络尽量不采用专用网络。
CSMA协议的冲突退避算法采用了二进制指数算法， CSMA协议的冲突退避算法采用了二进制指数算法，即根 协议的冲突退避算法采用了二进制指数算法 据冲突的历史估计网上信息量而决定本次应等待的时间。 据冲突的历史估计网上信息量而决定本次应等待的时间。 当发生冲突时， 当发生冲突时，控制器延迟一个随机长度的间隔时间后 重新发送数据， 重新发送数据，即：

自动控制原理第九章非线性控制系统PPT课件

自动控制原理第九章非线性控制系统PPT课件
02
非线性系统的数学描述
01
02
04
非线性微分方程
非线性微分方程是描述非线性系统动态行为的数学模型之一。
它通常表示为自变量和因变量的函数，其中包含未知函数的导数。
非线性微分方程的解可以描述系统的输出响应与输入信号之间的关系。
解决非线性微分方程的方法通常包括数值解法和解析解法。
03
非线性传递函数是描述非线性系统的另一种数学模型。
非线性系统的特点
研究非线性系统的方法包括解析法、数值法和实验法等。
总结词
解析法是通过数学推导和求解方程来研究非线性系统的行为和特性。数值法则是通过数值计算和模拟来研究非线性系统的行为和特性。实验法则是通过实际实验来研究非线性系统的行为和特性，通常需要设计和构建实验装置和测试系统。
详细描述
非线性系统的研究方法
它类似于线性系统的传递函数，但包含非线性项和饱和项。
非线性传递函数可以表示系统的输入输出关系，并用于分析系统的性能和稳定性。
分析非线性传递函数的方法包括根轨迹法和相平面法等。
01
02
03
04
非线性传递函数
非线性状态方程是描述非线性系统动态行为的另一种数学模型。
非线性状态方程可以用于分析系统的稳定性和动态行为，并用于控制系统设计。
非线性系统仿真软件
非线性系统仿真实例是通过计算机仿真技术对实际非线性系统进行模拟和分析的实例，它可以帮助用户更好地理解非线性系统的特性和行为，并验证仿真模型的正确性和有效性。
常见的非线性系统仿真实例包括电机控制系统、飞行器控制系统、机器人控制系统等，这些实例可以帮助用户更好地了解非线性系统的控制方法和优化策略。
飞行器控制系统
化工过程控制系统

控制工程基础-计算机采样控制系统(2)

控制工程基础-计算机采样控制系统(2)

11
脉冲传递函数（10）
1.有采样开关分隔的两个环节串联时，其脉冲传递函数等于各 环节的脉冲传递函数之积。
X (z) G1(z) R(z)
C(z) G2 (z) X (z)
将X(z)代入C(z) C(z) G2 (z)G1zRz
Cz Rz
G1
z
G2
z
2.没有采样开关分隔的两环节串联时，其脉冲传递函数为各个
2021/2/20
第九章 计算机采样控制系统
15
脉冲传递函数（14）
令
G' p s Gp ss
并根据前面介绍的环节串、并联脉冲传递函数求取方法，参照上图
，则带保持器的广义控制对象脉冲传递函数
Gz
C1
z C2 U z
z
G1z
G2
z
G1z
C1 z U z
Z
Gp' s
Z
g p' t
G2z
1 G1H (z)
闭环传递函数 (z) 的推导步骤：
1) 在主通道上建立输出 C(z)与中间变量 E(z)的关系；
2) 在闭环回路中建立中间变量 E(z) 与输入 R(z) 的关系；
3) 消去中间变量 E(z)，建立C(z) 和 R(z) 的关系。
2021/2/20
第九章 计算机采样控制系统
21
脉冲传递函数（20）
Gz ZGs
即符号 ZGs、ZL1Gs 和 Z g*(t) 、 ZgkT 是等价的。
Gz Zg*(t) ZgkT ZL1Gs ZGS
2021/2/20
第九章 计算机采样控制系统
7
脉冲传递函数（6）
如果系统的输入为任意函数 的采样脉冲序列 r(kT) ，其Z变换

华东交通大学电气学院考研复习大纲

《电路原理》考研复习大纲第一章电路模型和电路定律 （重点了解）1. 理想元件与电路模型概念，线性与非线性的概念。

2. 电压、电流及其参考方向的概念。

3. 电阻元件、电感元件、电容元件，电压源、电流源和受控源的伏安关系及功率的计算。

4. 基尔霍夫电流定律和基尔霍夫电压定律。

第二章电阻电路的等效变换1.等效与等效变换的概念（重点了解）2.电阻的串联和并联（重点了解）3. 电阻的Y形连接和Δ形连接的等效变换（一般了解）4. 电压源、电流源的串联和并联、实际电源的两种模型及其等效变换（重点了解）5. 输入电阻。

（重点了解）第三章电阻电路的一般分析（重点了解）1．支路电流法。

2．结点电压法3．网孔电流法、回路电流法。

第四章电路定理（重点了解）1．迭加定理2．戴维宁定理和诺顿定理及最大功率传输定理。

第六章一阶电路1．动态电路的方程及其初始条件。

（重点了解）2．零输入响应、零状态响应、全响应。

（重点了解）3．一阶电路全响应的三要素法。

（重点了解）4．阶跃响应和冲激响应。

（一般了解）第八章相量法1．正弦量，相量法的基础，有效值和相位差的概念。

（重点了解）2．电路定律的相量形式。

（重点了解）第九章正弦电路的稳态分析1．阻抗、导纳及阻抗（导纳）的串联和并联。

（重点了解）2．电路的相量图。

（重点了解）3．正弦稳态电路的分析。

（重点了解）4．正弦稳态电路的有功功率和功率因数的计算。

（重点了解）5．最大功率传输。

（重点了解）6．串联谐振与并联谐振。

（重点了解）第十章含耦合电感的电路1．互感、同名端、互感系数、耦合系数的概念。

（重点了解）2．含耦合电感电路的分析。

（重点了解）3．空心变压器、理想变压器。

（一般了解）第十一章三相电路1．三相电路，对称三相电路的计算。

（重点了解）2．不对称三相电路的概念。

（一般了解）3．三相电路的功率。

（重点了解）第十二章非正弦周期电流电路和信号的频谱1．有效值、平均值和平均功率。

2．非正弦周期电流电路的计算。

操作系统原理-第九章 设备管理习题(有答案)

第七章设备管理习题7.3习题7.3.1、选择最合适的答案1．在下面的I/O控制方式中，需要CPU干预最少的方式是（）。

（A）程序I/O方式（B）中断驱动I/O控制方式（C）直接存储器访问DMA控制方式（D）I/O通道控制方式2．某操作系统中，采用中断驱动I/O控制方式，设中断时，CPU用1ms来处理中断请求，其它时间CPU完全用来计算，若系统时钟中断频率为100H Z，则，CPU的利用率为（）。

（A）60% （B）70%（C）80% （D）90%3．下列哪一条不是磁盘设备的特点（）。

（A）传输速率较高，以数据块为传输单位（B）一段时间内只允许一个用户（进程）访问（C）I/O控制方式常采用DMA方式（D）可以寻址，随机地读/写任意数据块4．利用通道实现了（）之间数据的快速传输。

（A）CPU和外设（B）内存和CPU（C）内存和外设（D）外设和外设5．假脱机技术中，对打印机的操作实际上是用对磁盘存储实现的，用以替代打印机的部分是指（）。

（A）共享设备（B）独占设备（C）虚拟设备（D）物理设备6．设从磁盘将一块数据传送到缓冲区所用时间为80μs，将缓冲区中数据传送到用户区所用时间为40μs，CPU处理数据所用时间为30μs，则处理该数据，采用单缓冲传送某磁盘数据，系统所用总时间为（）。

（A）120μs （B）110μs（C）150μs （D）70μs7．对于速率为9.6KB/s的数据通信来说，如果说设置一个具有8位的缓冲寄存器，则CPU中断时间和响应时间大约分别为（）。

（A）0.8ms，0.8ms （B）8ms，1ms（C）0.8ms，0.1ms （D）0.1ms，0.1ms8．在调试程序时，可以先把所有输出送屏幕显示而不必正式输出到打印设备，其运用了（）。

（A）SPOOLing技术（B）I/O重定向（C）共享技术（D）缓冲技术9．设备驱动程序是系统提供的一种通道程序，它专门用于在请求I/O的进程与设备控制器之间传输信息。

计算机控制技术(第2版)部分课后题答案

第一章1、计算机控制系统是由哪几部分组成的？画出方框图并说明各部分的作用。

答:计算机控制系统由工业控制机、过程输入输出设备和生产过程三部分组成；框图P3。

1）工业控制机主要用于工业过程测量、控制、数据采集、DCS操作员站等方面。

2）PIO设备是计算机与生产过程之间的信息传递通道，在两者之间起到纽带和桥梁的作用。

3）生产过程就是整个系统工作的各种对象和各个环节之间的工作连接。

2、计算机控制系统中的实时性、在线方式与离线方式的含义是什么？为什么在计算机控制系统中要考虑实时性？（1）实时性是指工业控制计算机系统应该具有的能够在限定时间内对外来事件做出反应的特性；在线方式是生产过程和计算机直接相连，并受计算机控制的方式；离线方式是生产过程不和计算机相连，并不受计算机控制，而是靠人进行联系并作相应操作的方式。

（2）实时性一般要求计算机具有多任务处理能力，以便将测控任务分解成若干并行执行的多个任务，加快程序执行速度；在一定的周期时间对所有事件进行巡查扫描的同时，可以随时响应事件的中断请求。

3.计算机控制系统有哪几种典型形式？各有什么主要特点？（1）操作指导控制系统（OIS）优点：结构简单、控制灵活和安全。

缺点：由人工控制，速度受到限制，不能控制对象。

（2）直接数字控制系统(DDC) （属于计算机闭环控制系统）优点：实时性好、可靠性高和适应性强。

（3）监督控制系统（SCC）优点：生产过程始终处于最有工况。

（4）集散控制系统优点：分散控制、集中操作、分级管理、分而自治和综合协调。

（5）现场总线控制系统优点：与DOS相比降低了成本，提高了可靠性。

（6）PLC+上位系统优点：通过预先编制控制程序实现顺序控制，用PLC代替电器逻辑，提高了控制是现代灵活性、功能及可靠性。

第二章1、什么是工业控制计算机？它们有哪些特点？答：工业控制计算机是将PC机的CPU高速处理性能和良好的开放式的总线结构体系引入到控制领域，是工业自动化设备和信息产业基础设备的核心。

第九章 可编程控制器的原理及应用

扫描速度是指扫描1K字用户程序所需的时 间，通常以ms/K字为单位。
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第二节 松下FP1可编程控制器 介绍
FP1产品简介 FP1系列PLC的编程元件 FP1系列PLC的主要性能
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一、FP1产品简介
FP1是一种功能非常强的小型机，该产品 系列有紧凑小巧的C14型与C16型，还有具有 高级处理功能的C24、C40、C56、C72型等 多种规格。在大写字母C后面的阿拉伯数字是 表示该种型号可编程控制器的输入、输出点 数之和。
例如C56即表示该种型号的可编程控制器 有56个I/O点。其中32个输入点，24个输出点。 由于FP1系列可编程控制器的输入／输出点数 较少，所以FP1系列属小型机。
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二、FP1系列PLC的编程元件
输入继电器（X） 输入继电器是PLC接收外部开关量信号的
窗口。它的动合触点、动断触点取用次数不限。 输入继电器的状态唯一取决于外部输入信号的 状态。
解：
X0 X1 Y0
Y1
返回
3．或（OR）、或非（OR/）指令
ORO：R、并O联R动/ 合用触于点单的个连触接点指与令前。面电路的并联， 并O联R/点：的并左联端动从断母触线点（时或的S连T接、指ST令/点。）开始，右 端与前面一条指令对应触点的右端相连。
指令
梯形图
语句表
0 ST X3
OR
1 OR Y4
返回
2．非（/）、与（AN）、与非（AN/）指令 /：将该指令处的运算结果求反。 AN：串联动合触点时的连接指令。 AN/ 串联动断触点时的连接指令。
指令
梯形图
AN AN/
语句 表
0 ST X0 1 AN X2 2 OT Y3 3 ST Y3 4 AN/ X1 5 OT R1
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④通信：PLC可作为下位机与上位机或同级的PLC进 行通信，完成数据处理和信息交换，实现对整个生产 过程的信息控制随着计算机综合技术的发展和工业自动化内涵的 不断延伸，PLC的结构和功能也在不断地进行完善和 扩充。实现控制功能和管理功能的结合，以不同厂家 的产品构成开放型的控制系统是自动化系统主要的发 展理念之一。长期以来PLC走的是专有化的道路，这 使得其成功发展的同时也带来了许多制约因素。 目前，绝大多数PLC不属于开放系统，寻求开放 型的硬件或软件平台成了当今PLC的主要发展目标。
DCS的硬件组态： 依据：系统规模及控制要求。
包括通信系统、人机接口、过程接口和电源系 统的选择等
应综合考虑各方面的因素： ①满足系统的控制要求，性能价格比最佳 ②系统在未来的定位 ③操作人员的易操作性、系统的易维护性等
DCS的软件组态：是在系统硬件和软件的基础上，用 软件组态方式将系统提供的功能块连结起来达到过程 控制的要求。 应用软件组态方式：
现场级的智能化 是指现场传感器或变送器智能化， 现场仪表可以由现场通信器或系统的工作站进行远程 访问、组态、调零、调量程及自动标定。传感器输出 的数字信号直接在现场仪表的通信网络上传递。
扩展期具有代表性的DCS系统有 TDC3000UCN,CENTUM-XL,I/A Series(Foxboro)。 这一时期DCS的基本组成与第二代相比变化不大， 但它的LAN采用MAP协议或与MAP兼容的协议，各 个节点工作站软、硬件功能均有所加强，现场级智 能仪表也有发展。
通信系统：是具有高速通信能力的信息总线，可由双 绞线、同轴电缆或光纤构成。 早期的集散系统采用专门的通信标准或通信协议， 系统兼容和互连性差。国际电工委员会(IEC)、国际标 准化组织(ISO)、美国电子电气工程师协会(IEEE)、工 厂自动化协议集团(MAP)为不同层次网络制定了相应 的标准。
(2) DCS的硬件、软件组态
数 字 控 制 器 数/模 转换器 ┆ 数/模 转换器 保持器 ┆ 保持器 执行器 ┆ 执行器 生 产 过 程
给定值 ━
模/数 转换器
多路 采样 保持 器
测量 ┆ 测量
图10-1 计算机控制系统框图
给定值 ━
数字 控制器
数/模 转换器
被控变量 保持器 执行器 对象
模/数 转换器 数字计算机
采样 保持 器
第九章 计算机控制系统
华东理工大学信息学院自动化系
定义：计算机控制就是利用计算机实现工业生产 过程的自动控制。
计算机控制系统=自动化技术+计算机技术
本章主要内容：
10.1 概述 10.2 集散控制系统 10.3 可编程控制器 10.4 现场总线控制系统 10.5 综合自动化系统
10.1 概述
10.1.1 计算机控制系统的组成
10.2.2 集散控制系统的发展
第一个集散控制系统——TDC2000：1975年，美国 Honeywell
三个时期： •初创期（1975~1980） •成熟期（1980~1985） •扩展期（1985年以后）
初创期：该时期的DCS系统是一个具有许多微处理机 的分级控制系统，它采用分散的控制设备来适应分散 的生产过程，通过高速数据通道将系统各个单元联系 起来。其通信系统是一初、中级的局部网络，全系统 由一个通信指挥器指挥和协调。 初创期具有代表性的DCS系统有Spectrum (Foxboro公 司)、Network(贝利公司)、Centum(日本横河公司)
成熟期：该时期的DCS系统从原来单纯的工业控制向 生产管理自动化发展。大规模IC的发展以及计算机技 术、自动控制技术、数据通信技术、图像处理技术的 飞速发展，使得DCS系统在扩大功能、数据通信以及 工业自动化信息管理等方面有所提高，形成第二代 DCS系统。 成熟期具有代表性的DCS系统有TDC3000 (Honeywell 公司)、PROVOX(Fisher)、MCS(贝利公司)、 YEWPACK-MARKII(日本横河公司)等
测量 仪表 执行器
电源
10-6 一体化PLC结构示意图
另一类（模块化结构）：各种模块在结构上是相互独 立的，在实际使用的过程中可根据具体的应用要求选 择合适的模块，安装在固定的机架或导轨上，构成一 个完整的PLC应用系统，如下图所示。大、中型PLC 系统一般采用此类结构。增强了数据处理能力和网络 通信能力，可构成大规模的自动化控制系统，主要用 于复杂程度较高的自动控制，并在相当程度上可以替 代DCS以实现更广泛的自动化功能。
(3) 丰富的功能软件包 DCS具有丰富的功能软件包， 它能提供控制运算、过程监视、组态、报表打印和 信息检索等功能。
(4) 采用局部网络通信技术 DCS的数据通信采用工 业局域网络技术进行通信，传输实时控制信息，进 行全系统信息综合管理，并对分散的现场控制单元、 人机接口进行控制和操作管理。大多采用光纤传输 媒质，通信的可靠性和安全性大大提高。通信协议 已开始向标准化前进，如采用IEEE802.3、 IEEE802.4等。 (5) 友善的人机接口 (6) 高可靠性 硬件、软件采用冗余技术
(1)可编程序控制器的发展
①初创阶段：从1969年DEC公司推出第一台 PLC(PDP-14)到20世纪70年代中期。该阶段产品主要 用于逻辑运算、计时、计数。 ②扩展阶段：20世纪70年代中期到20 世纪70年代末期。 扩展了数据传送、数据的比较和运算、模拟量的运算 等功能。
③通信阶段：20世纪70年代末期到20 世纪80年代中期。 PLC在通信方面得到了发展，形成了分布式的通信网 络系统。缺点是产品互通难。 ④开放阶段： 20世纪80年代中期以后。
(3)PLC的分类
按结构形式可将PLC分为两大类：一体化结构、模块 化结构 一类（一体化结构）：CPU、电源、I/O接口、通信 接口等都集成在一个机壳内的一体化结构，如下图所 示，小型及超小型的PLC系统用此结构
上位机 ┇ ┇ 其他 外设 通 信 接 口 ROM RAM CPU 电池 I/O 接 口 AI DI ┇ ┇ AO DO
工作原理：该系统将若干台微机分散应用于过程控 制，全部信息通过通信网络由上位管理机监控，实 现最优化控制，通过CRT装臵、通信总线、键盘、 打印机等进行集中操作、显示和报警。
10.2.1 集散控制系统的特点
主要特征：集中管理和分散控制。 具体有以下几个方面：
经营管理级
生产管理级
(1)分级递阶结构
这种结构从系统工程出发，考虑 功能分散、危险分散、提高可靠 性、强化系统应用灵活性、减少 设备的复杂性与投资成本，并且 便于维修和技术更新等优化选择 而得出的。
CRT操作站：是DCS的人-机接口，由CRT、微机、键 盘、打印机、存储器、通信控制器等组成。可以显示： 生产总貌和系统主要参数、每个回路的详细控制情况、 当前的和历史的数据、曲线等。 在操作站上可以通过键盘发出操作指令，进行回 路组态、调整参数、控制外设。CRT操作站还有自诊 断、报警功能。
上位管理机：是DCS的主计算机，它通过通信系统与 各个工作站联系，综合管理全系统的所有信息，能对 整个系统起到优化控制和管理作用。
过程控 制单元 … 过程控 制单元 过程接 口单元
其组成有：CPU、 ROM/RAM、I/O、 A/D、D/A等。 它可以控制一个或多 个回路，具有较强的 运算和控制功能，并 可以进行连续控制和 顺序控制。
过程
图10-5 DCS的基本结构
过程接口单元（PIU）：又称为过程输入输出单元、 数据采集单元、现场监视站、I/O扩展单元等。 它的组成与过程控制单元类似，是以微处理器为核心 的数据采集设备，负责采集非控制变量数据，并将其 数据经过通信系统传递给CRT操作站或上位管理计算 机。
控制管理级
过程控制级
经营管理级：全面的综合型经营管理和 决策
图10-4 DCS的 结构层次
(2) 采用微机智能技术 DCS采用了以微处理器为基 础的“智能技术”，成为计算机应用最完善、最丰 富的领域。现场控制单元、过程输入输出接口、数 据通信等均采用微处理器，可以实现自适应、自诊 断和自检测等“智能”控制过程。
控制管理级
过程控制级
图10-4 DCS 的结构层次
每一级由若干子系统组成，形成金字塔 结构。同一级的各决策子系统可同时对 下级施加作用，同时又受上级的干预， 子系统可通过上级互相交换信息。
经营管理级
生产管理级
过程控制级：根据上层决策直接控制生 产。
控制管理级：对生产过程实现集中操作 和统一管理。 生产管理级：承担最优化任务
最初：DDC——直接数字控制系统（集中控制系统）
20世纪70年代：DCS——集散控制系统（集中管理、分散控制） 20世纪60年代：PLC——可编程逻辑控制器
20世纪末：FCS——现场总线控制系统
目前及未来：CIMS——计算机集成制造系统 CIPS——计算机集成过程系统
10.2 集散控制系统 10.2.0 基本概念 定义：集散控制系统又称为分散型控制系统 （Distributed Control System）,简称为DCS系统， 是对生产过程进行集中监视、操作、管理和分散控 制的一种全新的分布式计算机控制系统。
MAP [Mobile Application Part] 是NO.7信令系统的应用层 协议。MAP的主要功能是在MSC和HLR、VLR、EIR等网 络数据库之间交换与电路无关的数据和指令,从而支持移动 用户漫游、频道切换和用户鉴权等网络功能。
10.2.3 集散控制系统的硬件和软件 过程控制单元 (1) DCS的基本构成 （PCU）：又称为现 管理计算机 CRT 操作站 场控制单元、现场控 (操作员接口) 制站、基本控制器、 通信系统 多功能控制器等。
扩展期：该时期的DCS系统增加了第三层——综合信 息管理层，把过程控制、监督控制、管理调度有机结 合在一起，采用专家系统、MAP标准（一种ISO开放 互连OSI结构基础上的加工自动化协议）以及引入计 算机集成制造系统CIMS等，扩展期DCS的特点是综 合化、开放化和现场级的智能化。