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1.
計算機控制系統的發展過程 計算機控制技術是自動控制理論與計算機技術相結合的產物，因此，計算機控制系統的發展是與自動控制理論與計算機的發展密不可分的。自從1972年出現了微型計算機，尤其是以單片機為代表的嵌入式控制器的出現以后，計算機控制技術進入了嶄新的發展階段�，F代一些工業的特點是高度連續化、大型化，裝置與裝置、設備與設備之間的聯系日趨密切。過去，由于計算機比較昂貴，一臺計算機要完成很多任務，因而多采用集中式的控制結構�，F在由于計算機比較便宜，并考慮對現代化工業企業進行綜合管理和最優控制，已開始采用分散型微處理器控制的分級計算機控制和集散控制系統，集成制造系統（CIMS）技術也已從研制、試用的階段逐步走向成熟，已被成功地應用到某些場所。隨著嵌入式應用技術的進一步發展和信息網絡技術的興起，基于網絡的控制技術（簡稱網絡控制）已逐漸為人們關注和接受，并在控制領域掀起了研究和應用的熱潮，現已被應用到航天航空、遠程遙控機器人等領域。 2. 計算機控制系統的發展趨勢 目前，計算機控制系統有如下幾個發展趨勢。 �、� 可編程序控制器（Programmable Logic Controller） 在制造業的自動化生產線上，各道工序都是按規定的時間和條件順序執行的，對這種自動化生產線進行控制的裝置稱為順序控制器。以往順序控制器主要是由繼電器組成，改變生產工序、執行次序和條件需改變硬件連線。隨著大規模集成電路和微處理器在順序控制器中的應用，順序控制器開始采用類似微型計算機的通用結構，把程序存儲在存儲器中，用軟件實現開關量的邏輯運算、延時等過去用繼電器完成的功能，形成了可編程邏輯控制器plc。工業用可編程序邏輯控制器，是采用微型機芯片，根據工業生產的特點而發展起來的一種控制器，它具有可靠性高、編程靈活簡單、易于擴展和價格低廉等許多優點。尤其是近年來，由于開發了具有智能的I/O模塊，使得PLC除了具有邏輯運算、邏輯判斷等功能外，還具有數據處理、故障自診斷、PID運算及聯網等功能，從而大大地擴大了PLC的應用范圍�？梢灶A料，進一步完善和系列化的PLC將作為下一代通用設備，大量地應用在工業生產自動化系統中。 (2) 嵌入式系統（Emdedded System） 嵌入式系統以計算機技術為基礎，是計算機技術、通信技術、半導體技術、微電子技術、語音圖象數據傳輸技術，甚至傳感器等先進技術與具體應用對象相結合后的產物。嵌入式系統嵌入的本質是將一個微型計算機嵌入到一個具體應用對象體系中去。作為控制技術應用的載體，嵌入式系統的發展必將極大地推動著計算機控制技術在各個領域的應用。 (3) 集散控制系統(Distributed Control System) 目前，在過程控制領域，集散控制系統技術已日趨完善而逐漸成為被廣泛使用的主流系統。集散控制系統發展初期是以實現分散控制為主，而進入80年代以后，集散控制系統的技術重點轉向全系統信息的綜合管理，因其具有分散控制和綜合管理兩方面特征，故稱為分散型綜合控制系統，簡稱為集散控制系統。集散控制系統的體系特征是功能分層，它充分反映了集散控制系統的分散控制、集中管理的特點。按照功能分層的方法，集散控制系統可以分為現場控制級、過程裝置控制級、車間操作管理級、全廠優化和調度管理級等。信息一方面自下向上逐漸集中，同時，它又自上而下逐漸分散。從系統結構分析，集散控制系統都由三大基本部分組成。集散控制系統中用一臺或若干臺計算機對全系統進行全面信息管理，這樣便于實現生產過程的全局優化。 (4)現場總線控制系統（Field-bus Control System） 現場總線控制是工業設備自動化控制的一種計算機局域網絡。它是依靠具有檢測、控制、通信能力的微處理芯片，數字化儀表（設備）在現場實現徹底分散控制，并以這些現場分散的測量，控制設備單個點作為網絡節點，將這些點以總線形式連接起來，形成一個現場總線控制系統。是屬于最底層的網絡系統，是網絡集成式全分布控制系統，它將原來集散型的dcs系統現場控制機的功能，全部分散在各個網絡節點處。為此，可以將原來封閉、專用的系統變成開放、標準的系統。使得不同制造商的產品可以互連，是DCS系統的更新換代，大大簡化系統結構，降低成本，更好滿足了實事性要求，提高了系統運行的可靠性�，F場總線控制系統主要不足之處是各種現場總線盡管都是開放協議，遵循同一種協議及不同廠家的產品可以兼容，但是，各種協議并沒有統一，不同總線協議的系統不易互連。而且，現場總線通訊協議與上層管理信息系統或進一步的Internet所廣泛采用的TCP/IP協議是不兼容的，也存在協議轉換問題。這些增加了控制和管理信息一體化網絡的實現難度。多種現場總線的共存對應于計算機網絡發展中多種局域網協議共存的時期。 (5) 計算機集成制造系統(Computer Integrated Manufacture System) 計算機集成制造系統CIMS是在自動化技術，信息技術及制造技術的基礎上，通過計算機及其軟件，將制造工廠全部生產環節，包括產品設計、生產規劃、生產控制、生產設備、生產過程等所需使用的各種分散的自動化系統有機的集成起來，消除“自動化孤島”，實現多品種、中小批量生產的總體高效率、高柔性的智能制造系統。1986年我國不失時機地將CIMS列入了國家高技術發展規劃，其戰略目標是跟蹤國際上CIMS高技術的發展，掌握CIMS關鍵技術，建立既能獲得綜合效益又能帶動全局的示范點。 �。�6）網絡控制系統（Internet Based Control System） 網絡控制系統是以網絡為媒介對被控對象實施遠程遙控制、遙操作的一種新興的計算機控制系統。網絡控制技術的發展與網絡技術、計算機應用技術、嵌入式應用技術和控制理論與應用技術的發展息息相關。網絡控制已經引起了各個方面的廣泛的關注。其實，在航天領域，各種衛星、各類航天探測器、月球探測車、火星探測車等，在某種意義上講，都可以被看作是網絡控制應用方面的成功的典范，因為在這樣的場合下的控制問題，也具備網絡控制的特點，如數據傳輸的非定常性、非完整性、時延的非確定性等。制造者和投資商已經認識到網絡控制的重要性。常規的應用領域中，在一些特殊的場合及人類不易于到達的場所，網絡控制也顯示出強大的優勢，如用于醫療領域的遠程病理診斷、專家會診、遠程手術，惡劣、危險環境下的作業，如強核輻射下、深海作業、小空間范圍內的作業等等。網絡控制系統有著十分美好的發展前景。 |
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GMT+8, 2021-12-6 20:44
