第九章 计算机程序控制系统
§ 9.1 概 述
工业控制计算机的特点,
– 可靠性强，抗干扰能力强；
– 与用户设备联结方便；
– 可以使用单一的计算机语言，或通用语言。
计算机控制基本原理：
– 计算机中，所有数据均以 高低电平 表示 —有电、无电；
– 所有数据存在位置都以 地址 表示；
– 计算机通过指定地址（包括接口位置）对数据读、
写。
第九章 计算机程序控制系统
§ 9.1 概 述
外围设备的电信号（开关量或数字量）
转换成一定的计算机数据码后,CPU经过接口地址就可以获得外部信息，通过相反途径就可以将计算结果输出到外部设备。
计算机与外部设备的联结部件称为计算机 输入 /输出（ I/O）模块 。
计算机内部结构原理图
CPU
ROM
RAMEPROM
I/O
CRT PRN KB MOU SE NET I/O
计算机系统常见配置原理图复杂控制系统监控机或网络简单控制系统
PRNCR T NET
I/O 板主机
KB M OU SE
工作站
I/O 板
PLC
测试 / 调节回路 测试 / 调节回路第九章 计算机程序控制系统
§ 9.2 计算机 I/O组件
功能：
– 与外围设备联结
外围设备的一个开关信号（数字量）或一个电流 /电压值可以通过一个接点与计算机交换；这个接点称为 I/O端子。
根据通过信号的不同,I/O板分为 DIO和 AIO两类。
一个 I/O可以有多个端子,4点,8点,16点,25点等。
– 信号的隔离与转换
计算机与外设可以有不同的电位；
防止干扰信号或故障电压影响计算机运行。
– 与计算机联结
满足计算机数据通讯格式要求。
§ 9.2 计算机 I/O组件外部信号分类
数字信号 DIO
– 有源信号：高低电平
– 无源信号：通断 ——相当于开关
模拟信号 AIO
– 电压信号,0~5VDC，或 0~24VDC；
– 电流信号,4~20mA，或 0~115VAC
§ 9.2 计算机 I/O组件信号隔离外部输入计算机
24VDC 24VDC
外部输入
DIO 无源输入 DIO 无源输出光电管光电管中间继电器
§ 9.2 计算机 I/O组件
I/O与计算机的连接
CPU Link I/O I/O I/O I/O
Pow er I/OI/OI/OI/OLink
I/OI/OLink I/O I/OPow er
监控机或网络
HHM
Pow er
Pow er
I/OI/OLink I/OI/O
I/O
I/OI/OI/OI/OLink
I/OLink I/O I/O
计算机
Pow er
监控机或网络直接计算机控制系统
直接数字控制系统
Direct Digital Control ——DDC
– 用一台工业计算机配以适当的输入输出设备，从生产过程中经输入通道获取信息，按照预先规定的控制算法计算出控制量，并通过输出通道，直接作用到执行机构上，实现对生产过程的闭环控制。
DDC控制系统实质上是以计算机为控制器过程控制系统。
DDC控制系统的特点：
– 高可靠性，友好的人机对话界面，方便的显示打印功能，灵活的控制规律。
§ 9.3 计算机控制网络系统
一个独立的计算机工作站就如同一台独立的家用计算机，可以通过网线和服务器构成计算机网络。
如同其它计算机局域网一样，通过计算机控制网络同样可以进行数据的传输和远程操作。各工作站的历史数据也可以通过网络按需要进行储存和显示打印。
计算机集散式控制系统
集散控制系统 Distributed Control System
– 基于计算机网络，按实际功能进行梯阶控制和管理的复杂控制系统。
DCS系统组成
1,现场控制站：局部控制、数据采集与传送；
2,人机接口：系统编程（组态）、状态监视、操作；
3,通讯接口：信息传送；
4,通用计算机接口与通用计算机：系统管理、数据输出、打印等。
集散式控制系统的特点
1,采用分级梯阶结构
– 过程控制、优化控制、自适应控制、工厂管理；
2,采用微机智能技术
3,采用网络通讯技术
4,丰富的功能软件包
5,强有力的人机接口功能
6,采用高可靠技术
– 提高硬件可靠性，采用冗余配置。
§ 9.4 计算机控制系统的编程
现场控制站语言
代码编程以 and,or,str,cnt等代码将控制原理图输入计算机。
机器码编程将代码程序进行人工汇编后，以 16进制机器码输入。
符号编程 ——梯形图语言利用高级语言（梯形图语言），采用 Windows图形编辑法将控制原理图输入计算机。
操作站语言
– Windows操作系统高级语言
§ 9.3 计算机控制系统的编程
集散控制系统的组态软件
– 组态软件是一种格式化的控制系统程序 。一个功能强大的组态软件，能提供友好的用户界面，使用户在简单的格式化逻辑输入后便可生成自己所需要的应用软件。
控制系统的用户软件通常允许进行两种操作平台：
– 工程师操作平台,开放式的软件操作系统，允许软件工程师添加新的控制软件，或对现有软件进行适当修改。
工程师平台通常设有用户密码或单独设置工作站、键盘，
以防误操作；
– 操作员平台,仅允许现场操作员进行显示切换和部分操作参数的设定,不能修改程序，以防误操作。操作员平台通常有美观、方便的用户界面。
本章习题
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§ 9.1 概 述
工业控制计算机的特点,
– 可靠性强，抗干扰能力强；
– 与用户设备联结方便；
– 可以使用单一的计算机语言，或通用语言。
计算机控制基本原理：
– 计算机中，所有数据均以 高低电平 表示 —有电、无电；
– 所有数据存在位置都以 地址 表示；
– 计算机通过指定地址（包括接口位置）对数据读、
写。
第九章 计算机程序控制系统
§ 9.1 概 述
外围设备的电信号（开关量或数字量）
转换成一定的计算机数据码后,CPU经过接口地址就可以获得外部信息，通过相反途径就可以将计算结果输出到外部设备。
计算机与外部设备的联结部件称为计算机 输入 /输出（ I/O）模块 。
计算机内部结构原理图
CPU
ROM
RAMEPROM
I/O
CRT PRN KB MOU SE NET I/O
计算机系统常见配置原理图复杂控制系统监控机或网络简单控制系统
PRNCR T NET
I/O 板主机
KB M OU SE
工作站
I/O 板
PLC
测试 / 调节回路 测试 / 调节回路第九章 计算机程序控制系统
§ 9.2 计算机 I/O组件
功能：
– 与外围设备联结
外围设备的一个开关信号（数字量）或一个电流 /电压值可以通过一个接点与计算机交换；这个接点称为 I/O端子。
根据通过信号的不同,I/O板分为 DIO和 AIO两类。
一个 I/O可以有多个端子,4点,8点,16点,25点等。
– 信号的隔离与转换
计算机与外设可以有不同的电位；
防止干扰信号或故障电压影响计算机运行。
– 与计算机联结
满足计算机数据通讯格式要求。
§ 9.2 计算机 I/O组件外部信号分类
数字信号 DIO
– 有源信号：高低电平
– 无源信号：通断 ——相当于开关
模拟信号 AIO
– 电压信号,0~5VDC，或 0~24VDC；
– 电流信号,4~20mA，或 0~115VAC
§ 9.2 计算机 I/O组件信号隔离外部输入计算机
24VDC 24VDC
外部输入
DIO 无源输入 DIO 无源输出光电管光电管中间继电器
§ 9.2 计算机 I/O组件
I/O与计算机的连接
CPU Link I/O I/O I/O I/O
Pow er I/OI/OI/OI/OLink
I/OI/OLink I/O I/OPow er
监控机或网络
HHM
Pow er
Pow er
I/OI/OLink I/OI/O
I/O
I/OI/OI/OI/OLink
I/OLink I/O I/O
计算机
Pow er
监控机或网络直接计算机控制系统
直接数字控制系统
Direct Digital Control ——DDC
– 用一台工业计算机配以适当的输入输出设备，从生产过程中经输入通道获取信息，按照预先规定的控制算法计算出控制量，并通过输出通道，直接作用到执行机构上，实现对生产过程的闭环控制。
DDC控制系统实质上是以计算机为控制器过程控制系统。
DDC控制系统的特点：
– 高可靠性，友好的人机对话界面，方便的显示打印功能，灵活的控制规律。
§ 9.3 计算机控制网络系统
一个独立的计算机工作站就如同一台独立的家用计算机，可以通过网线和服务器构成计算机网络。
如同其它计算机局域网一样，通过计算机控制网络同样可以进行数据的传输和远程操作。各工作站的历史数据也可以通过网络按需要进行储存和显示打印。
计算机集散式控制系统
集散控制系统 Distributed Control System
– 基于计算机网络，按实际功能进行梯阶控制和管理的复杂控制系统。
DCS系统组成
1,现场控制站：局部控制、数据采集与传送；
2,人机接口：系统编程（组态）、状态监视、操作；
3,通讯接口：信息传送；
4,通用计算机接口与通用计算机：系统管理、数据输出、打印等。
集散式控制系统的特点
1,采用分级梯阶结构
– 过程控制、优化控制、自适应控制、工厂管理；
2,采用微机智能技术
3,采用网络通讯技术
4,丰富的功能软件包
5,强有力的人机接口功能
6,采用高可靠技术
– 提高硬件可靠性，采用冗余配置。
§ 9.4 计算机控制系统的编程
现场控制站语言
代码编程以 and,or,str,cnt等代码将控制原理图输入计算机。
机器码编程将代码程序进行人工汇编后，以 16进制机器码输入。
符号编程 ——梯形图语言利用高级语言（梯形图语言），采用 Windows图形编辑法将控制原理图输入计算机。
操作站语言
– Windows操作系统高级语言
§ 9.3 计算机控制系统的编程
集散控制系统的组态软件
– 组态软件是一种格式化的控制系统程序 。一个功能强大的组态软件，能提供友好的用户界面，使用户在简单的格式化逻辑输入后便可生成自己所需要的应用软件。
控制系统的用户软件通常允许进行两种操作平台：
– 工程师操作平台,开放式的软件操作系统，允许软件工程师添加新的控制软件，或对现有软件进行适当修改。
工程师平台通常设有用户密码或单独设置工作站、键盘，
以防误操作；
– 操作员平台,仅允许现场操作员进行显示切换和部分操作参数的设定,不能修改程序，以防误操作。操作员平台通常有美观、方便的用户界面。
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