計(jì)算機(jī)控制技術(shù)原理及設(shè)計(jì)

耿卿

摘 要 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們?cè)絹?lái)越多的用計(jì)算機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)控制。近年來(lái)，計(jì)算機(jī)技術(shù)、 自動(dòng)控制技術(shù)、檢測(cè)與傳感器技術(shù)、CRT顯示技術(shù)、通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和微電子技術(shù)的高速發(fā)展，給計(jì)算機(jī)控制技術(shù)帶來(lái)了巨大的發(fā)展，因此，設(shè)計(jì)一個(gè)性能良好的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)是非常重要的。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)包括硬件、軟件和控制算法等方面，一個(gè)完整的設(shè)計(jì)還需要考慮系統(tǒng)的抗干擾性能，使系統(tǒng)能長(zhǎng)期有效地運(yùn)行。本文簡(jiǎn)單分析了計(jì)算機(jī)控制技術(shù)原理及其應(yīng)用。

關(guān)鍵詞 計(jì)算機(jī)控制技術(shù) 特點(diǎn) 設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：TP273.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的組成

計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)由硬件和軟件兩大部分組成。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的硬件構(gòu)成將自動(dòng)控制系統(tǒng)中的控制器的功能用計(jì)算機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)，就組成了典型的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)由工業(yè)控制機(jī)和生產(chǎn)過(guò)程兩大部分組成。工業(yè)控制機(jī)是指按生產(chǎn)過(guò)程控制的特點(diǎn)和要求而設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)，它包括硬件和軟件兩部分。生產(chǎn)過(guò)程包括被控對(duì)象、測(cè)量變送、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、電氣開(kāi)關(guān)等裝置。軟件系統(tǒng)是控制機(jī)不可缺少的重要組成部分。只有在適當(dāng)?shù)能浖到y(tǒng)支持下，控制機(jī)才能按設(shè)計(jì)的要求正常地工作?？刂茩C(jī)的軟件系統(tǒng)包括系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件兩大類。系統(tǒng)軟件是用于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)部的各種資源管理、信息處理相對(duì)外進(jìn)行聯(lián)系及提供服務(wù)的軟件。應(yīng)用軟件是用來(lái)使被控對(duì)象正常運(yùn)行的控制程序、控制策略及其相應(yīng)的服務(wù)程序。應(yīng)用軟件是在系統(tǒng)軟件的支持下編制完成的，它隨被控對(duì)象的特性和控制要求不同而異。通常應(yīng)用軟件由用戶根據(jù)需要自行開(kāi)發(fā)。隨著計(jì)算機(jī)過(guò)程控制技術(shù)的日趨成熟，應(yīng)用軟件正向標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的方向發(fā)展。標(biāo)準(zhǔn)的基本控制模塊由制造廠家提供給用戶，用戶只需根據(jù)控制的要求，經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的組態(tài)過(guò)程即可生成滿足具體要求的專用應(yīng)用軟件，大大方便了用戶，縮短了應(yīng)用軟件的開(kāi)發(fā)周期，提高了應(yīng)用軟件的可靠性。

2計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)

計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中除測(cè)量裝置、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等常用的模擬部件之外，其執(zhí)行控制功能的核心部件是數(shù)字計(jì)算機(jī)，所以計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)是模擬和數(shù)字部件的混合系統(tǒng)。其具有以下幾種特性：

（1）計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中除了包含連續(xù)信號(hào)外，還包含有數(shù)字信號(hào)，從而使計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)與連續(xù)控制系統(tǒng)在本質(zhì)上有許多不同，需采用專門的理論來(lái)分析和設(shè)計(jì)；

（2）計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，修改一個(gè)控制規(guī)律，只需修改軟件，便于實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制規(guī)律和對(duì)控制方案進(jìn)行在線修改，使系統(tǒng)具有很大靈活性和適應(yīng)性；

（3）計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，由于計(jì)算機(jī)具有高速的運(yùn)算能力，一個(gè)控制器經(jīng)?？梢圆捎梅謺r(shí)控制的方式而同時(shí)控制多個(gè)回路；

（4）采用計(jì)算機(jī)控制，便于實(shí)現(xiàn)控制與管理一體化，使工業(yè)企業(yè)的自動(dòng)化程度進(jìn)一步提高；

（5）對(duì)來(lái)自測(cè)量變送裝置的被控量的瞬時(shí)值進(jìn)行檢測(cè)和輸入，對(duì)采集到的被控量進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和處理，并按已定的控制規(guī)律決定進(jìn)一步的的控制過(guò)程，根據(jù)控制決策，適時(shí)地對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出控制信號(hào)，完成控制任務(wù)。

3計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

3.1系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

我們依據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)進(jìn)行總體方案設(shè)計(jì)，對(duì)體系的硬件、軟件的構(gòu)造考察它的要求，推算出合適的系統(tǒng)，組成一個(gè)新的系統(tǒng)。設(shè)計(jì)人員也可以組織自己設(shè)計(jì)的模式，但是要控制體系結(jié)構(gòu)，包括微型的處理器、存儲(chǔ)器、選擇好接線口、傳感器、硬件的設(shè)計(jì)與調(diào)試的基本內(nèi)容。

3.2控制任務(wù)

我們要對(duì)超控設(shè)備進(jìn)行調(diào)研和研究，了解工作程序的要求，了解需要接收的任務(wù)，涵蓋體系的終極目標(biāo)，數(shù)據(jù)流量還有準(zhǔn)確度，現(xiàn)場(chǎng)的要求，時(shí)間的控制，要嚴(yán)格按照計(jì)劃說(shuō)明操控，實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)操作。

3.3軟件設(shè)計(jì)

計(jì)算機(jī)軟件的設(shè)計(jì)要依據(jù)體系規(guī)劃的總意見(jiàn)，確定體系下所要完成的各種功能及完成這些系統(tǒng)性能的推理和時(shí)差序關(guān)系，并用合理組成部件表格畫(huà)出來(lái)。它們是根據(jù)體系組成表格不同的功能，分別規(guī)劃出相應(yīng)的控制體系所需要的軟件。例如仿真的量輸入和仿真量輸出及數(shù)據(jù)處理還有互聯(lián)和打字版處理格式等。每一種表格都可以單獨(dú)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)調(diào)試，各種表格分別實(shí)驗(yàn)調(diào)試好以后，再按工作路線圖推理和時(shí)間順序關(guān)系將它們正確組合、互相連接、實(shí)驗(yàn)和調(diào)試。

3.4現(xiàn)場(chǎng)安裝調(diào)試

首先要按設(shè)計(jì)計(jì)劃合理組裝，對(duì)體系結(jié)構(gòu)進(jìn)行大體的演練和比較準(zhǔn)確的演練，結(jié)合演練的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)重置體系和儲(chǔ)存數(shù)據(jù)進(jìn)行軟硬件的調(diào)試，他們的構(gòu)件組成都可以在演練數(shù)據(jù)下用對(duì)演練數(shù)據(jù)進(jìn)行試研的辦法同時(shí)進(jìn)行，同時(shí)他們要進(jìn)行統(tǒng)一的實(shí)驗(yàn)及推理，仿真物體是這個(gè)體系驗(yàn)證的最基本要求，而好的體系數(shù)據(jù)調(diào)整試驗(yàn)要在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行。

在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，用計(jì)算機(jī)代替自動(dòng)控制系統(tǒng)中的常規(guī)控制設(shè)備，對(duì)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制，這是對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)所使用的技術(shù)裝備的一種革新。總之，隨著計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)的逐漸發(fā)展，計(jì)算機(jī)的操作控制正逐步進(jìn)入到生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域。

參考文獻(xiàn)

[1] 李元春.計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)（第二版）[M].高等教育出版社，2009.