计算机控制系统与工控机应用

"工业控制机-计算机控制技术" 在工业自动化领域，计算机控制技术扮演着至关重要的角色。工业控制机，通常简称为工控机，是用于实现生产过程自动化控制的专用计算机系统。本资料主要涵盖了工控机的类型、组成结构、特点以及计算机控制系统的相关概念和发展概述。 一、工业控制机的种类 工控机按照总线标准可以分为多种类型，包括： 1. PC总线工控机：基于X86架构的CPU，广泛应用于各种工业环境，具有良好的兼容性和扩展性。 2. STD总线工控机：同样基于X86架构，适用于对系统稳定性有较高要求的应用场景。 3. VME总线工控机：使用Motorola CPU，提供高性能和高可靠性，常用于军事和航空航天领域。 4. 多总线（MULTIBUS）工控机：再次强调了X86架构，支持多总线接口，可灵活配置和扩展。 二、工业控制机的组成结构及特点 工控机通常由以下几个部分组成： 1. CPU：作为核心处理器，执行控制逻辑和运算任务。 2. 存储系统：包括RAM和ROM，存储程序和数据。 3. 输入/输出（I/O）接口：用于连接传感器、执行机构和其他设备，实现数据采集和控制信号的传输。 4. 总线系统：用于不同组件之间的通信。 5. 电源：为工控机提供稳定的工作电压。 工控机的特点包括： - 高稳定性：能够在恶劣的工业环境中长时间稳定运行。 - 抗干扰性强：设计时考虑了电磁兼容性，能抵抗现场的电磁干扰。 - 扩展性好：提供多种接口，便于添加额外的硬件模块。 - 实时性：能够快速响应实时数据采集和控制需求。 - 高可靠性：采用冗余设计，确保关键部件的故障不会导致整个系统的瘫痪。 三、计算机控制系统的工作原理 计算机控制系统主要通过实时数据采集、控制决策和控制输出三个步骤来实现自动化控制： 1. 实时数据采集：工控机通过A/D转换器收集来自生产过程的实时数据。 2. 实时控制决策：基于这些数据，工控机执行预设的控制算法，做出相应的控制决策。 3. 实时控制输出：通过D/A转换器，将控制决策转化为执行机构的动作，实现对生产过程的精确控制。 四、计算机控制系统的典型形式 常见的计算机控制系统形式包括： 1. 操作指导控制系统（OGC）：提供最优操作建议，但最终控制决策仍由人工执行。 2. 直接数字控制系统（DDC）：闭环控制，计算机直接控制生产过程，具备自动校正功能。 3. 监督控制系统（SCC）：调整模拟调节器或微型机的设定值，优化生产过程。 4. 分散型控制系统（DCS）：将控制功能分散在多个子系统，集中操作，分级管理，提高系统灵活性和可靠性。 这些控制系统在现代工业生产中广泛应用，极大地提高了生产效率和产品质量，降低了运营成本。随着技术的不断进步，计算机控制技术将继续在工业自动化领域发挥关键作用。