計算機控制技術論文
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計算機控制技術論文 篇1
摘要：計算機控制技術是一門由微機原理、控制理論、通信原理、軟硬件開發技術等多學科專業知識交叉形成的綜合性科學技術，自動化生產線是由自動化設備組合而成的能夠自動完成產品制造的生產系統。將計算機控制技術應用于自動化生產線中不僅能夠提高產品制造的質量和效率，而且能夠提高自動化生產線的管理水平。因此，研究計算機控制技術在自動化生產線中的應用對于提高產品的制造管理水平有十分重要的意義。
關鍵詞：計算機控制技術；自動化生產線；自動化生產設備；自動控制系統；
1、前言
隨著計算機技術的不斷發展和我國工業化進程的不斷推進，制造裝備的智能化水平不斷提高，傳統的制造行業正面臨著新的發展機遇。將計算機控制技術應用于自動化生產線，提高了產品制造的自動化水平，不僅有利于提高產品的質量和制造效率，而且也有利于提高自動化生產線的管理水平。目前，為提高制造業的競爭力，世界各發達國家都越來越重視計算機控制技術在制造行業自動化生產線中的應用研究。針對這樣的生產需求和技術現狀，本文將主要研究計算機控制技術在自動化生產線中的應用。
2、計算機控制技術及自動化技術的基本概念
計算機控制技術是一門由微機理論、經典控制理論、現代控制理論、硬件開發技術、軟件開發技術、通信原理、網絡技術、系統工程等多個專業門類組合形成的綜合性的交叉學科。典型的計算機控制系統一般以ISA/PCI總線工控機或IBM—PC微機作為控制核心，以各種輸入輸出裝置、外部存儲裝置為外圍電路，借助各種檢測傳感器和伺服電機等執行裝置，最終實現對被控對象的控制功能。控制單元和被控對象之間可以通過電纜等有線方式傳輸信號，也可以通過無線電、紅外線等無線信號實現信息交互。軟件是計算機控制系統的重要組成部分，由底層系統軟件和上層用于完成各種具體功能的應用軟件組成。根據控制方式的不同，以計算機為核心的自動控制系統分為閉環控制系統和半閉環控制系統。閉環的計算機控制系統連續不間斷的采集被控對象的狀態信號，并以一定的方式進行數據處理，最終輸出控制信號達到全自動的控制目的；半閉環的計算機控制系統在完成所采集數據的初步分析之后向操作者提供控制信息，由操作者作出最終決策。
最初自動化的概念是使用機器來代替人的具體勞動自動地實現工業生產作業，目前自動化概念已更加廣義化，不單單是使用機器機械的代替人簡單的體力勞動，還承擔代替人完成全部或一部分的腦力勞動，從而達到全自動的完成指定的生產作業任務。從制造的角度而言，自動化技術涵蓋代替人完成機械勞動、代替人完成全部或部分的腦力勞動、自動管理并優化整個機械制造系統三個層次的內容。自動化生產線是制造領域的概念，由傳送系統和控制系統兩大部分組成，控制一系列機床或其他生產設備按照制定的工藝步驟完成產品的全自動或半自動生產。自動化生產線的傳送系統分為上下料設備、傳送設備、儲料設備，根據具體的生產任務選用具體的設備類型，以機加工生產線為例，一般由工件自檢裝置、自動換刀裝置、自動冷卻裝置等組成。自動化生產線的控制系統不僅負責控制組成生產線的各部分協調工作，而且負責生產線故障的監測和排除。
3、計算機控制系統的應用類型和發展趨勢
根據控制需求的不同，計算機控制系統分為數據采集系統、直接數字控制系統、監督控制系統、分級控制系統DCS、現場總線控制系統五種類型。數據采集系統是最初級的計算機控制系統，計算機在該系統中主要承擔數據采集和數據處理任務，包括各種生產變量的實時檢測、處理、記錄和分析，并向操作者反饋處理結果，不承擔生產線的自動控制功能。直接數字控制系統中的計算機直接控制被控對象，這種系統的特點是不直接處理模擬信號，而是將信號完成AD/DA轉換后實現控制功能。監督控制系統在直接數字控制系統上集成了管理功能，是一種較高級的計算機控制系統�，F場總線控制系統是一種分布式的控制系統，克服了以往分級控制系統DCS由于通信標準不統一而不能實現網絡互連的問題。
計算機控制技術首先起源于上世紀四十年代美國福特公司未描述發動機工作的自動化需求，隨著上世紀五六十年代經典控制理論和現代控制理論的發展，依次出現了以單變量和多變量為控制對象的自動控制系統，后來隨著計算機技術、通信技術的發展，在以往自動控制系統的基礎上形成了高級的計算機控制系統，能夠完成生產過程的最優控制功能�，F階段，微機技術和電子技術仍然保持著高速發展態勢，計算機的控制性能每兩年就能增加一個數量級。目前的計算機控制技術正在向智能化、網絡化和高度集成化方向發展，低成本的工控機將成為工業領域計算機控制系統的核心，DCS系統將向小型化、多樣化的方向發展，現場總線仍將是計算機控制系統在將來一段時間內最有前途的發展方向之一。
4、計算機控制技術在自動化生產線中的應用
在機械制造領域，將計算機控制技術應用于自動化生產線中形成柔性制造系統。柔性制造系統是基于機械自動化和計算機控制技術發展而來的一種自動化程度很高的機械制造系統，與一般的自動化生產線類似，也由上層控制單元、物料搬運單元、與生產相關的數控加工裝置構成，是機械自動化技術在機械制造領域的一種應用。柔性制造系統的突出的優點是可以根據外部生產環境的變化實現有針對性的自動調整，此外，也能根據客戶的獨特需求靈活調整生產線各部分的組成，以達到為客戶提供個性化產品制造服務的目的。柔性制造系統特別適合用于機械產品的多品種、小批量生產。柔性自動生產線是柔性制造系統的'一種具體形式，不僅包括普通的數控機床和CNC加工中心，還包括專用機床和自動運輸裝置。
現場總線是近些年來發展起來的一種計算機控制技術，在自動化生產線中承擔數據通信功能，是當今自動化生產線廣泛采用的一種通信形式�，F場總線技術在自動化生產線的各測量儀器儀表中植入微型處理器，利用雙絞線或無線電將所有設備連接形成網絡系統，每個設備作為整個通信網絡的一個節點，所有生產設備遵循統一的通信協議，實現數據的實時采集和處理�，F場總線在各設備之間的通信和信息實時顯示方面具有較大的優勢，便于實現分散控制，具有靈活性和開放性，能將新加入到生產線中的設備通過預留的通信接口集成到整個通信網絡之中�，F場總線也有很強的互用性，來自不同制造商的性能相似的生產設備能夠互相替換。此外，現場總線還具備很強的功能自治性，在現場總線的作用下，計算機能夠實時預測和分析自動化生產線的故障，并及時做出具有針對性的應對決策。
在計算機集成制造系統CIMS方面，計算機控制技術不僅具備一般自動化生產線的技術功能，還具備經營功能。計算機集成制造系統CIMS將信息管理技術融入到柔性制造系統之中，不僅包括傳統的自動制造單元、數據通訊單元，還集成了信息管理單元、工程設計單元、質量保證單元和數據庫單元。計算機集成制造系統是一種高級的自動化生產線，把整個產品制造流程視為一個統一的整體，把產品制造所涉及的生產者、制造技術、經營理念三個要素和信息流和物質流相統一，最終實現提高產品質量、降低制造投入、提高制造效率的目的。計算機集成制造系統CIMS實現了生產過程控制和生產管理的有機結合，實現了生產制造的精密化、設備管理的信息化和生產制造的自動化，有利于實現工廠和企業的全面自動化管理，是一種十分有發展潛力的自動化生產線。
5、結論與展望
綜上所述，將計算機控制技術應用在自動化生產線中有助于提高我國制造業的生產管理水平。本文在介紹計算機控制技術及自動化技術的基本概念，概述了計算機控制系統的應用類型，并簡要介紹了計算機控制技術的發展趨勢，最后以柔性制造系統、計算機集成制造系統和現場總線為例重點介紹了計算機控制技術在自動化生產線中的具體應用，對計算機控制技術在制造業中的進一步普及和自動化生產線自動化水平的提高可以起到一定的促進作用。
參考文獻
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計算機控制技術論文 篇2
摘要：計算機控制即是用計算機對一個動態目標或進程進行控制。在計算機控制體系中，用計算機替代自動控制體系中的慣例控制設備，對動態體系進行調理和控制，這是對自動控制體系所運用的技術裝備的一種改造。這篇文章的首要意圖即是在剖析計算機控制技術原理的一起，對計算機控制體系的展開趨勢進行描述。
關鍵字：規劃進程；計算機控制技術；技術關鍵
導言
計算機控制即是用計算機對一個動態目標或進程進行控制。在計算機控制體系中，用計算機替代自動控制體系中的慣例控制設備，對動態體系進行調理和控制，這是對自動控制體系所運用的技術裝備的一種改造。這一改造，改動了自動控制體系的構造，也導致對這類體系的剖析和規劃發作較多的改動。在開端介紹計算機控制體系之后，別離介紹計算機控制技術的特色和底子規劃進程。
1、計算機控制體系的規劃進程
計算機控制體系的軟、硬件構造將依據不一樣的目標有所不一樣，但體系規劃的進程大體上相同，通常包含以下幾方面。
1.1體系的整體計劃規劃
依據體系規劃使命書進行整體計劃規劃。挑選體系的軟、硬件構成方法依據體系的報價和時刻請求，挑選恰當的方法構成體系。在時刻請求比較緊的狀況下，盡量選購現成的軟、硬件體系進行組合；而在經費緊張的狀況下可以思考自個規劃電路模塊。值得注意的是，軟、硬件作業份額的區分也將對體系的報價和完結時刻產生首要的影響。體系的整體計劃規劃大約包含挑選微處理器、斷定存儲器容量、挑選外圍接口電路、挑選傳感器、挑選軟件開發環境、硬件規劃及調試六個底子內容。
1.2斷定控制使命
進行體系規劃之前，首要要對控制目標進行深化調查、剖析，熟悉技術流程，了解詳細的控制請求，斷定體系所要完結的使命，包含體系要完結的功用、控制速度、控制精度、現場環境、完結規劃的時刻請求等。依據這些使命寫好規劃使命說明書，作為全部控制體系規劃的依據。
1.3軟件規劃
軟件規劃要依據體系總的規劃請求，斷定軟件所要完結的各種功用及完結這些功用的邏輯和時序聯絡，并用軟件流程圖表述出來。按軟件流程圖中不一樣的功用，別離規劃相應的軟件功用模塊。如模仿量輸入模塊、模仿量輸出模塊、數據處理模塊、通訊模塊和鍵盤處理模塊等。每一種模塊都可以單獨進行調試，各種模塊別離調試好后，再按流程圖邏輯和時序聯絡將他們準確組合、銜接、調試。
1.4現場裝置調試
首要要按技術流程圖將體系準確裝置，然后對體系進行粗調和準確調試，依據實際目標斷定各種控制參數，調整顯現值或保留數據等。硬件調試和軟件調試都可以在實驗室環境下用對現場狀況進行模仿的方法進行，并進行必要的聯合調試作業，半什物仿真是體系調試的雖要根底，而終究的體系級調試要在現場完結。
2、概述計算機控制體系
計算機控制體系的構成是由硬件和軟件兩大有些構成。而一個完好的計算機控制體系應由下列幾有些構成：被控目標、主機、外部設備、外圍設備、自動化外表和軟件體系。
2.1硬件有些
硬件有些用于通常數值計算和信息處理的計算機稱為通用計算機（簡韻；通用機）。用于工業出產進程控制的計算機稱為工業控制計算機（簡稱控制機）。通用機由主機和外部設備構成，主機包含運算器、控制器和主存貯器（俗稱內存貯器）；外部設備包含輸入設備、輸出設備和外部存貯器，如鍵盤、CRT顯現器、打印機、磁帶和磁盤等，起著人機聯絡和拓展主機存貯才干的作用。它們是主機正常作業和大家運用主機所必需的設備。通用機首要是同運用機器的人交流信息，控制機除了同人交流信息外，要自動地控制出產進程，它還有必要與被控制的目標直接交流信息。這是控制機與通用機底子不一樣的當地。為此，控制機有必要具有直接從出產進程獲取信息，經過主機加工處理后，把控制信息饋送給出產進程的才干。這種才干表如今主機與被控目標之間直接進行信息的改換和傳遞上，具有這種才干的設備稱為出產進程通道。相對于外部設備，通常把出產進程通道稱為主機的外圍設備。因而，可以簡單地說，通用計算機由主機和外部設備構成；控制計算機由通用計算機與外圍設備構成。
2.2軟件有些
軟件體系是控制機不行缺少的首要構成有些。只要在恰當的軟件體系支持下，控制視才干按規劃的請求正常地作業。控制機的軟件體系包含體系軟件和使用軟件兩大類。體系軟件是用于計算機體系內部的各種資源辦理、信息處理對外進行聯絡及供給效勞的軟件。例如操作體系、監控程序、言語加工體系和確診程序等。使用軟件是用來使被控目標正常運轉的控制程序、控制戰略及其相應的效勞程序。例如進程監督程序、進程控制程序和共用效勞程序等。使用軟件是在體系軟件的支持下編制完結的，它隨被控目標的特性和控制請求不一樣而異。通常使用軟件由用戶依據需要自行開發。跟著計算機進程控制技術的日趨成熟，使用軟件正向規范化、模塊化的方向展開。規范的底子控制模塊由制作廠家供給給用戶，用戶只需依據控制的請求，經過簡單的組態進程即可生成滿意詳細請求的專用使用軟件，大大方便了用戶，縮短了使用軟件的開發周期。進步了使用軟件的可靠性。
3、計算機控制體系的特色
由于計算機自身的特色，計算機控制體系與通常慣例的調理體系比較，具有以下特色。精度高：經過多字長的數值運算，可以完結慣例調理器難以到達的控制精度，而且不存在零點漂移、熱噪聲及元件老化對控制精度的影響。計算機具有分時處理才干。一臺計算機（嚴厲說是一個CPU）可以對多個控制回路進行控制。
計算機具有很強的儲存和邏輯判別才干，可以依據出產環境的改動，及時作出判別，挑選最合理的控制對策；可以完結雜亂的控制規則，以到達抱負的控制作用。運用方便靈敏。計算機的控制功用是經過硬件和軟件一起完結的。在不添加硬件的狀況下，可以經過修改軟件來改動控制計劃和控制機的功用。計算機除了能完結控制功用以外，還可以一起完結對出產進程的辦理，如出產計劃調度，經濟計算等。
4、計算機控制體系的展開趨勢
DCS和工業控制計算機技術正在彼此浸透展開，并擴展各自的使用領域。本來通常流程工業的控制多選用集散型控制體系（DCS），離散型制作業的控制多采用可編程控制器（PLC）。跟著DCS和PLC彼此浸透展開繼而擴展自個的使用領域，將呈現DCS和PLC融合于一體的集成進程控制體系。工業控制網絡將向有線和無線相聯系的方向展開。計算機網絡技術、無線技術以及智能傳感器技術的聯系，產生了根據無線技術的網絡化智能傳感器。這種根據無線技術的網絡化智能傳感器使得工業現場的數據可以經過無線鏈路直接在網絡上傳輸、發布和同享。工業控制軟件己向組態化方向展開，工業控制軟件首要包含人機界面軟件、控制軟件以及出產辦理軟件等。
結束語
跟著計算機技術的展開，計算機控制越來越深化地浸透于出產當中。因而，規劃一個功能杰出的計算機控制體系是非常首要的。計算機控制體系包含硬件、軟件和控制算法3個方面，一個完好的規劃還需要思考體系的抗干擾功能，使體系能長時間有效地運轉。在綜述有些對計算機控制技術的展開方向進行展望。
這些年我國在控制規則、控制計劃、施行技術以及大規模的集中控制方面，有必定數量的成功典型，經濟效益也比較顯著。這些年，還開端運用數學模型方法，探討和推廣現代控制理論在化工進程控制中的使用，聯系微型計算機的推廣使用，不少項目展開了計算機控制和調度辦理的研討，使出產的技術水平和經濟效益都有較大的進步。
參考文獻
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計算機控制技術論文 篇3
摘要：著重從計算機與自動控制理論各自發展及相互使用的角度，概括了計算機控制技術發展的背景，現狀及發展。
1、計算機控制技術概述
計算機控制技術是在計算機技術和自動控制技術的大力發展基礎上形成的，計算機控制的經典控制理論已經比較成熟，在農業生產、交通運輸等各個領域中發揮了重要的作用。計算機控制系統的核心是實現生產過程的自動化控制，是以計算機技術為核心的自動控制系統。這種計算機控制系統具有獨特的科技優勢，可以完成許多采用常規控制技術無法實現的生產任務，獲得日�？刂萍夹g無法完成的生產目標。一個完整的計算機控制技術，通常包括監控系統和過程對象兩部分內容。計算機控制技術所依賴的監控系統主要由軟硬件設備組成，硬件有主機、通訊設備等，而軟件則是應用軟件和系統軟件。
以計算機控制技術所構成的計算機控制系統，通過包括操作指導型控制系統、直接數字控制系統、監督控制系統、集散控制系統、現場總線控制系統等內容。鑒于計算機的特殊特點，計算機控制系統與常規的調節系統有著明顯的差異，主要表現在三個方面：一是控制的精度較高，比如計算機可以通過數值運算，完成常規調節器所無法完成的控制精度，而且這種精度是具有較小的偏差，不存在零點漂移、熱噪聲及元件老化對控制精度的影響。二是計算機的分時控制能力，比如計算機控制技術依靠計算機的強大存貯能力和判斷能力，可以根據控制環境的變化，對各種情況進行及時分析和判斷，做出最佳的控制決策，也可以實現復雜的控制規律，以達到理想的控制效果。最后是計算機控制技術的使用很方便，計算機控制技術依靠系統軟件和應用軟件來實現主要的控制目標，因此可以通過改變軟件的編程，來實現對不同控制方案的調整。還可以根據生產環境的變化，對系統軟件進行相應的設計和調整，來應對各種復雜多變的生產環境。但是，不可否認，計算機控制技術也有它的局限性，比如計算機控制技術完成比較復雜的控制系統時比較困難，尤其是需要采用復雜的計算法，而這在實現上就遇到了相當的困難，有些時候無法滿足系統的運行要求。
2、計算機控制技術的新發展
本文對計算機控制技術新發展的闡述主要有三個方向，一是分析集散控制系統（DCS）的新發展，二是總結可編程序控制器（PLC）的新發展，三是展望計算機控制系統的新趨勢，具體內容闡述如下。
2.1集散控制系統（DCS）的新發展
集散控制系統是以單片微機技術為載體，全面運用了數據通信、圖像顯示、計算機技術和過程控制等高科技技術，主要使用了分布式控制思路，重點解決了信息集中管理和生產過程分散控制的有機整合問題。在提高產量、保障質量、降低能耗和控制成本等方面發揮了重要的作用。國外許多大型綜合控制系統都用了DCS，比如美國西屋公司生產的WDPFI型系統。集散控制系統的控制方法主要包括參數預估控制、解藕控制、非線性控制、自適應及自學習控制等。另一方面的應用是工廠綜合自動化TFA。重點解決辦公室自動化的網絡構成系統，利用同軸電纜連接，使生產過程綜合自動化的動態和靜態指標長期在最佳狀態下運行。此外還有一種新的發展方向是計算機綜合生產系統CIM。
2.2可編程序控制器（PLC）的新發展
可編程序控制器的核心是微處理器，是主要用于過程控制的專用微機系統，同時作為一種自動化裝置，也可以用于生產過程控制�？删幊绦蚩刂破髟谝欢ǔ潭壬咸娲藗鹘y繼電器來實現開關量的控制，比如有輸入和輸出，定時及計數等控制。所使用的控制信號既可以是按鈕、無觸點開關、行程開關或其它敏感元件等，也可以用于驅動電磁悶、步進電機等各種執行機構。由于CIM、工程自動化、過程控制等大系統和復雜系統的應用要求，可編程序控制器（PLC）的新發展主要有以下幾個特點，一是大容量、高速度、高功能；二是網絡化和具有通信功能；三是編程語言的多樣化，也就是在重點發展SFC的基礎上，更多地使用C、BASIC等高級語言編程及采用多種語言聯合編程。
2.3計算機控制系統的新趨勢
集散控制系統和可編程序控制器的計算機控制技術不斷豐富著自己的使用領域，同時也在一定程度上實現了相互滲透發展，提高了兩者的整合特性。原來一般流程工業的控制多選用集散型控制系統（DCS），離散型制造業的控制多采用可編程控制器（PLC）。隨著DCS和PLC相互滲透發展繼而擴大自己的應用領域，將出現DCS和PLC融合于一體的集成過程控制系統。隨著計算機技術的不斷更新和發展，我們也在研究一些具有自主知識產權的計算機控制系統應用軟件，建立先進的監控軟件平臺，優化現有的控制軟件等。按照計算機技術在控制系統中的功能和目的分析，未來計算機控制系統的重點方向就包括操作指導控制系統、直接數字控制系統、監督計算機控制系統、分級計算機控制系統等。
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