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计算机控制技术的发展及趋势

计算机控制技术的发展及趋势
计算机控制技术的发展及趋势

计算机控制技术的发展及趋势

张赟枫

自动化1304

0901130425

一、计算机控制技术的发展

1、第一代工业计算机控制技术

第一代工控机技术起源于20世纪80年代初期,盛行于80 年代末和90年代初期,到90年代末期逐渐淡出工控机市场,其标志性产品是STD总线工控机。STD总线最早是由美国Pro-Log公司和Mostek公司作为工业标准而制定的8位工业I/O总线,随后发展成16位总线,统称为STD80,后被国际标准化组织吸收,成为IEEE961标准。国际上主要的STD总线工控机制造商有Pro- Log、Winsystems、Ziatech等,而国内企业主要有北京康拓公司和北京工业大学等。STD总线工控机是机笼式安装结构,具有标准化、开放式、模块化、组合化、尺寸小、成本低、PC兼容等特点,并且设计、开发、调试简单,得到了当时急需用廉价而可靠的计算机来改造和提升传统产业的中小企业的广泛欢迎和采用,国内的总安装容量接近20万套,在中国工控机发展史上留下了辉煌的一页。

2、第二代工业计算机控制技术

1981年8月12日IBM公司正式推出了IBM PC机,震动了世界,也获得了极大成功。随后PC机借助于规模化的硬件资源、丰富的商业化软件资源和普及化的人才资源,于80年代末期开始进军工业控制机市场。美国著名杂志《CONTROL ENGINERRING》在当时就预测“90年代是工业IPC的时代,全世界近65%的工业计算机将使用IPC,并继续以每年21%的速度增长”。历史的发展已经证明了这个论断的正确性。IPC在中国的发展大致可以分为三个阶段:第一阶段是从20世纪80年代末到90年代初,这时市场上主要是国外品牌的昂贵产品。

90年代末期,ISA总线技术逐渐淘汰,PCI总线技术开始在IPC中占主导地位,使IPC工控机得以继续发展。但由于IPC工控机的结构和金手指连接器的

限制,使其难以从根本上解决散热和抗振动等恶劣环境适应性问题,IPC开始逐渐从高可靠性应用的工业过程控制、电力自动化系统以及电信等领域退出,向管理信息化领域转移,取而代之的是以CompactPCI总线工控机为核心的第三代工控机技术。值得一提的是,IPC工控机开创了一个崭新的PC-based时代,对工业自动化和信息化技术的发展产生了深远的影响。

3、迅速发展和普及的第三代工控机技术

PCI总线技术的发展、市场的需求以及IPC工控机的局限性,促进了新技术的诞生。作为新一代主流工控机技术,CompactPCI工控机标准于1997年发布之初就倍受业界瞩目。相对于以往的STD和IPC,它具有开放性、良好的散热性、高稳定性、高可靠性及可热插拔等特点,非常适合于工业现场和信息产业基础设备的应用,被众多业内人士认为是继STD和IPC之后的第三代工控机的技术标准。采用模块化的CompactPCI总线工控机技术开发产品,可以缩短开发时间、降低

设计费用、降低维护费用、提升系统的整体性能。

仪器和仪表是工业自动化设备的重要组成部分。CompactPCI向仪器仪表领域的扩展总线就是PXI总线。PXI产生于1998年,主要是面向“虚拟仪器”市场而设计的,但已经不局限于测试和测量设备,正在迅速向其它工业控制自动化领域扩展,并与CompactPCI总线互相补充和融合。PXI总线工控机不但具有VXI 的高采样速率、高带宽和高分辨率等特点,而且具有开放性、软件兼容性和低价格等优势。

21世纪的头20年是新一代工控机技术蓬勃发展的20年。以CompactPCI总线工控机为代表的第三代工控机技术将在近几年得到迅速普及和广泛应用,并在中国信息化进程中发挥重要作用。

4、新一代工控机的产业化及应用前景

从1998年至今,CompactPCI总线工控机在国内发展迅速,并得到了一定程度的应用,但远没有达到理想的程度。业界专家普遍认为,制约新一代工控机技术发展的因素主要有四个:一是由于CompactPCI总线工控机的生产规模和应用数量还不够大,成本过高,用户还在观望,等待价格的进一步降低;二是国

产化的CompactPCI总线I/O模板的种类和数量还不丰富,配套性还不够,用户难以得到完整的解决方案;三是CompactPCI总线设计技术难度大,普及程度不够,多数企业还不具备自行研制系统配套I/O模板的能力;四是缺少权威的有关CompactPCI总线工控机设计和应用技术的指导性文献,需要培养更多的掌握该技术的专业设计人才和推广应用人才。

到2020年,是中华民族实现民族振兴的关键20 年,是用信息化带动工业化、实现国民经济跨越式发展的20 年,是工业自动化技术和信息产业技术快速发展的时期,也为新一代工控机技术的应用和发展提供了前所未有的良好发展机遇,应用前景广阔。

二、计算机控制技术的发展趋势

1、计算机控制技术的网络化

在当今,计算机技术和网络技术正以迅猛的速度发展着,与此同时,各种层次的计算机网络在控制系统中的应用也越来越广泛,规模越来越大,控制系统的网络化时代渐渐到来。

将控制系统网络化,使控制作用的实现不再局限于传统意义上的控制系统,而是由各种仪表单元分别独立完成各自的工作,然后再通过网络进行彼此间的信息交换和组织,并相互协作,最终实现预定完成的控制任务。这种近似于模块化的思想,可以使各部分独立工作,不产生干扰,有可以根据需要增减控制网络中的个体,大大增强了系统的实用性。

2、计算机控制技术的集成化

计算机集成制造系统(Computer Integrated Manufacturing System,简称CIMS)是在新的生产组织原理和概念指导下形成的一种新型生产模式,具有生产效率高、生产周期短、产品质量高等一系列极有吸引力的优点。CIMS将成为21世纪占主导地位的新型生产方式,世界上很多国家包括我国都已经把发展CIMS定为本国制造工业的发展战略,并制定了许多由政府或工业界支持的计划,

用以推动计算机集成制造系统的开发与应用。计算机控制系统的集成化也已经成为当今计算机控制技术的又一发展趋势。

3、计算机控制技术的智能化

目前的典型智能控制方法有:模糊控制、专家控制、神经网络控制等。

模糊控制绕过了对象的不确定性、不精确性、噪声、非线性、时变性以及时滞性等影响,实现简单,适应面广,但是其对控制规则的制定要求较高,对于复杂的工业过程以及对象的动态特性并不是完全适合。专家控制尚未形成有普遍意义的理论体系和设计方法,但是其作为一种智能控制形式,在实际中有着很广阔的应用前景。神经网络控制的研究在近年来得到了越来越多的关注和重视,它在控制中的应用已成为其中一个主要方面,它试图模拟人脑的功能,具有自适应和自学习的功能,但实时性方面还存在问题。

目前的各种智能控制方法各有优缺点,因此,将各种控制策略相互渗透,相互结合,取长补短,发展成更新型更实用的合成智能控制策略已经成为了计算机控制技术的必然趋势之一。

4、计算机控制技术的标准化

任何技术的发展最终都会趋向于标准化,计算机控制技术也不例外,将计算机控制技术标准化,可大大促进计算机控制技术的发展。目前国际公认的标准尚未建立,但已有很多厂商愿意采用一些通用性较强的产品,相信不久的将来,计算机控制技术必将建立一套国际化通用标准。

三、结语:

计算机控制技术是顺应时代发展而产生的先进的自动控制技术,利用计算机快速处理数据的优势,结合自动控制理论尤其是现代控制理论的不断发展创新,计算机控制技术大大的提高了生产过程的自动化程度和系统的可靠性。同时,计算机控制系统在各领域的应用实践中所提出来的一系列理论与工程上的问题,又进一步促进了控制理论和计算机技术的发展。

计算机控制技术已经应用到多种控制领域,随着计算机技术、高级控制策略、现场总线智能仪表和网络技术的发展,计算机控制技术水平必将大大提高,同时也为自动化控制理论的发展提供了一个新的方向。

作为当代大学生的我们,在学好这门知识的同时,我觉得我们更应该学会开拓自己的思维,提高自己的创新意识,将计算机控制技术进一步提升,适应更多领域的应用,并将计算机控制技术与其他技术结合,开创新的发展空间,以适应未来快速变化的时代。

五、参考文献

【1】《计算机控制技术》于海生[M].清华大学出版社2009

【2】《浅谈计算机控制技术》百度文库

计算机控制技术及应用论文

浅谈计算机控制技术及应用 摘要:随着科学技术的发展,人们越来越多的用计算机来实现控制。近年来,计算机技术、自动控制技术、检测与传感器技术、CRT显示技术、通信与网络技术和微电子技术的高速发展,给计算机控制技术带来了巨大的发展。然而,设计一个性能好的计算机控制系统是非常重要的。计算机控制系统主要由硬件和软件两大部分组成,一个完整的控制系统还需要考虑系统的抗干扰性能,系统的抗干扰性能力是关系到整个系统可靠运行的关键。 关键词:计算机控制技术、系统、应用 Chat computer control technology and its application Abstract:With the development of science and technology, more and more people use computers to achieve control. In recent years, computer technology, automation technology, detection and sensor technology, CRT display technology, communications and network technology and the rapid development of microelectronic technology, a computer control technology has brought great development. However, the design of a computer control system for good performance is very important. Computer control system is mainly composed of two major components of hardware and software, a complete control system also need to consider the anti-interference performance of the system, the system is related to the anti-jamming capabilities and reliable operation of the system key. Key words:computer control technology、system、apply 正文: 一、计算机控制技术的概述 1、计算机控制的概念 (1)开环控制系统 若系统的输出量对系统的控制作用没有影响,则称该系统为开环控制系统。在开环 控制系统中,既不需要对系统的输出量进行测量,也不需要将它反馈到输入端与输入量 进行比较。 (2)闭环控制系统 凡是系统的输出信号对控制作用能有直接影响的系统都叫作闭环控制系统,即闭环 系统是一个反馈系统。闭环控制系统中系统的稳定性是一个重要问题。

微机控制技术的发展概况及趋势知识分享

微机控制技术的发展概况及趋势 微机控制技术是以微型计算机作为机电一体化的控制器,结合微型计算机的工作原理和接口设计,相应的控制硬件和软件以及它们的配合,实现对控制对象的控制的一门技术。它的发展离不开自动控制理论和计算机技术的发展,随着科学技术的发展,人们越来越多地用计算机来实现控制系统。 本文从计算机控制系统的发展历史,我国工业控制机及系统的发展应用,计算机控制系统的发展趋势,这几个方面来阐述微机控制技术的发展概况及相关趋势。 计算机控制系统在60年代引入控制领域当时计算机是控制调节器的设定点, 具体的控制则由电子调节器来执行, 这种系统称为计算机监控系统。在60 年代末期出现了用一台计算机直接控制一个机组或一个车间的控制系统,简称集中控制系统。这种控制系统即常说的直接数字控制(DDC)系统。计算机DDC 控制的基本思想是使用一台计算机代替若干个调节控制回路功能。这个控制系统由于只有一台计算机而且没有分层,所以非常有利于集中控制盒运算的集中处理,并且能得到很好的反映,并且,各个控制规律都可以直接实现。但是,如果生产过程复杂,则该系统的可靠性就很难保证了。系统的危险性过于集中, 一旦计算机发生故障, 整个系统就会停顿。[7] 70 年代随着电子技术的飞速发展,随着大规模集成电路的出现和发展, 集散控制系统(DCS)出现,之后在此基础上,随着生产发展的需要而产生了一种更新一代的控制系统,即分布式控制系统。典型的集散控制系统具有两层网络结构下层负责完成各种现场级的控制任务,上层负责完成各种管理、决策和协调任务。 90年代以来,随着各个学科的发展和交叉融合,随着现代大型工业生产自动化的不断兴起, 利用计算机网络作为控制工具的综合性控制系统,计算机集成系统(CIPS)应运而生。它紧密依赖于最新发展的计算机技术、网络通信技术和控制技术,并且终将成为未来控制系统的发展趋势。 我国工业控制发展的道路是比较曲折的,20世纪80年代末到90年代初,我国市场上大都是首先引进了成套设备,在引进成套设备的同时相继引进了各种工控系统,来填充国内在这方面的不足,90年代后,在我国一批科学家的带领下,我国逐渐有了自己设计的控制系统和装置,建立自己的实验室,生产出属于自己版权的产品,然后在原有技术的基础上进行二次开发和应用,从1997年开始,大陆本土的IPC厂商开始进入该市场,IPC也随之发展成了中国第二代主流工控机技术。[1] 目前国内的工控机供应渠道主要来源于中国台湾及内地的厂商,国外的产品(例如RADISYS、ROCKWELL、INTEL等)经过几年的市场拼杀后,由于成本高、价格高、服务难,现已完全退出国内市场。目前,国内的IT业研发、加工技术力量不断提升;各类芯片和各类器件、生产设备在国际市场基本可平等选购;软件资源的可移植性可节省大量的人力、物力。在这些有利条件下,国内一些厂商抓住机会快速崛起,利用本土综合竞争优势逐步将国外品牌挤出国内工控市场。某些企业以每年超过100%的资产增长速度,鼎立于国内的工控市场,而且

自动控制技术现状及发展趋势

自动控制技术现状及发展趋势 发表时间:2017-11-03T16:38:49.533Z 来源:《电力设备》2017年第18期作者:孔德磊[导读] 摘要:自动控制技术是一项综合性技术,目前被广泛地应用于企业生产及人们的日常生活中,极大地提高了企业的生产效率及人们的生活质量。本文通过对目前我国自动控制技术的现状及其发展进行了详细的分析,从而指出自动控制技术正在向智能化、网络化、微型化以及集成化等方面发展,自动控制技术是现代化生产的基础,是提高生产效率的关键。 (河南理工大学河南焦作 454000)摘要:自动控制技术是一项综合性技术,目前被广泛地应用于企业生产及人们的日常生活中,极大地提高了企业的生产效率及人们的生活质量。本文通过对目前我国自动控制技术的现状及其发展进行了详细的分析,从而指出自动控制技术正在向智能化、网络化、微型化以及集成化等方面发展,自动控制技术是现代化生产的基础,是提高生产效率的关键。关键词:自动控制技术;现状;发展趋势一、目前我国自动控制技术的现状分析就目前我国在自动控制领域的实际情况来看,虽然自动控制技术得到了长足的发展以及比较广泛地实际应用,但是这与国外发达国家的自动控制技术水平及应用程度还有很大的差距。我国想要提高自动控制技术的水平,就必须加大投资与科研的力度,对新型的生产线要科学合理地对其进行自动化的设计及未来发展的预设,要特别注重自动化信息流的作用,从而提升我国自动控制水平及应用,进而提高我国企业的国际竞争力。从目前我国自动控制技术在应用领域中的作用来看,主要是为提高设备的运行效率。根据我国发展的具体情况,研制开发自动控制技术,从而避免研制自动控制技术的盲目性。但是,还是存在自动控制技术在研发过程中缺乏宏观层面上的明确指导,在投入实际生产中所获得的经济效益比较低的现象,在我国自主研发的自动化设备上还存在精确度比较差、可靠性比较低以及实用性比较差的现象。随着手工制造业在国家经济建设中逐渐丧失了优势地位,自动化生产在社会生产中日益显示出其生产操作简单、产品质量高及生产效率高等特点,成为企业生产中的主要模式。在我国自动控制技术的发展也是非常不平衡的,大部分生产领域的自动化程度还非常低,例如,玩具、服装等。 我国想要提高自动控制水平并不是很容易,这即需要对新的自动控制技术的研发,也要对原有企业的生产设备进行自动化改造,这样不但能够提高生产效率而且还能起到降低成本的作用。可以通过数控技术等自动控制技术改造原有机械设备,提高传统机械设备的自动化程度,从而提高设备的使用率和生产率。在机床上通过控制技术的改造,充分发挥计算计技术的优势,实现设备及生产线的自动化的改造,从而提高生产效率。 二、我国自动控制技术的发展趋势分析(一)智能化自动控制技术的发展自动控制技术水平的发展是现代化生产不断推进的动力和基础力量,在自动化生产的开始阶段,控制系统比较简单,控制规律也很简单,因此,采用常规的控制方法就可以完成作业。智能化是自动化控制技术发展的更高水平,智能化主要表现在控制的功能多样化和用途多样化,智能化是未来制造业发展的方向。随着科学技术的不断进步,现代化生产的发展方向逐步向人工智能与自动控制技术相结合应用的趋势。人工智能理论向自动控制技术领域的渗透,不但理论上而且在实践上都是新的发展途径,为智能化的自动控制技术,提供了新的思想和方法。人工智能与自动控制技术相结合,能够根据生产过程中的变化情况,对系统采取更为有效的控制。在目前许多生产领域都采用了智能化控制技术应用于生产系统中,智能化控制技术的水平和应用程度关系到企业现代化生产自动化水平及程度的高低。(二)网络化、微型化自动控制技术的发展从自动控制技术的发展历程来看,在比较长的时期内,自动控制技术都是在工业生产领域内进行的。自动控制技术为工业生产所需的各种机械设备,提供了可靠性及性能都非常高的控制设备。在科学技术快速发展的当下,各领域之间都不是独立发展进行的,而是相互借鉴促进甚至结合发展成为新的发展领域。自动控制技术的发展当然也离不开对其他领域的借鉴与冲击,其中来自工业PC的影响最为严重。网络化及微型化是将来自动控制技术发展的必然趋势,在自动控制技术系统发展的初期,其形态非常的大而且价格又非常的高。自动控制技术未来发展的方向必然也离不开网络化,网络技术在现代化生产中具有重要的作用。尤其是对生产过程中信息数据的传递以及分析起到了关键作用,对自动控制系统发现安全问题采取合理的处理措施,预防故障的发生等都起到行之有效的作用。随科学技术的不断进步,发展到现在它与以前相比已经改变了很多,正在向微型化发展而且在价格上也在逐步的下降。随着自动控制系统的控制软件的进一步的完善和发展,未来能够安装控制系统软件的市场份额将会逐步呈上涨趋势。(三)综合化自动控制技术的发展在现代化自动控制技术领域中已经建立模糊控制、智能控制及专家系统等控制技术的发展方向,这些方向自动控制技术的主要特点就是综合性。这些特殊方向性的控制系统都是以自动控制技术理论为基础,从而对整个设备或流程进行综合控制。其中涉及的理论知识比较多,不在是单一的自动控制技术知识,还包括电子技术、计算机技术、机械技术等等。自动控制技术要想得到快速的发展,从而适应并促进社会的进步,就必须把自动控制技术与相关技术相结合进而发展成为一个新的方向,这样才能够给自动控制技术领域注入新鲜养分与活力,才能提高自动控制技术的可靠性、精确性与高效性。不断发展各项自动控制技术,例如,各种控制系统、专用计算机等自动控制技术的基础技术,不断引进多个领域的新知识、新理论及新技术。对原有的自动控制技术进行不断地改进与发展,这就需要大量的新理论、新方法以及新技术对其进行补充,更需要高水平的专业人才对其进行研究与开发。随着自动控制技术的不断发展,对普通工人以及经验与技能的要求会越来越低,而对知识的要求会越来越高,相关工作人员必须具备较高的知识层次才能更好地完成自动控制技术的相关工作。当自动控制设备发展到非常高的水平后,会因为技术及管理上的原因,使得产品的废品率比较高。造成这种现象的主要原因不是设备的问题而是工作人员素质的问题,所以要大力培养适合自动控制设备工作的新型技术人才,这需要相关人员必须掌握各种与自动控制设备的新方法、新原料以及操作方法等。在自动控制技术领域只有拥有了大量的专业技术人才或相关技术的综合型人才,才能够实现对自动控制技术的有力推广,从而提高我国自动控制技术的水平。参考文献:

简要分析计算机技术的发展趋势

简要分析计算机技术的发展趋势 最近几年,我国科学技术得到了较快发展,我国当前已经进入信息化社会,全国各个领域普遍应用计算机网络技术,计算机网络的应用给人们的生活生产带来了翻天覆地的变化,不但提高了人们的生活质量而且也促进了我国市场经济的快速发展,使我国经济与文化与国际间的差距越来越小,随着计算机的普遍应用为人们呈现了新的世界,大大提高了人们的生活水平。随着社会的快速发展,笔者认为计算机技术也将实现跨越式发展,将来的计算机技术将呈现为更为丰富的特点,在为人们生产提供极大便利的同时更为有效的改变人们的生活。 1 当前计算机技术的特点 1.1 网络化特点 计算机网络化技术就是有效结合计算机技术与现代通信技术将世界各地的计算机有机联系在一起,从而形成一个功能强大、规模巨大、传递信息速度较快的大型网络,利用大力整合世界各地的信息资源,从而形成丰富的优质资源在网络中以共享的形式存在。当前世界范围内的网络技术得到了广泛发展,各个大型公司、各级政府部门、家庭计算机已经实现了全面普及,结合网络技术将其有机联系在一起,有利于在极短的时间内实现信息的收集与处理、传输。 1.2 多极化特点 社会中拥有着各种各样的行业,不同行业对计算机有着不同的要求,尤其是在航天航空、现代军事当中应用着一些大型与巨型计算机,人

们在需求计算机方面不再只讲求小型个人计算机,而呈现为要求同时呈现微型、小型、大型、巨型等各种各样的计算机,已经表现为明显的多极化特点。 1.3 智能化特点 在第五代计算机中,计算机智能化就是利用提前编制一定的程序指令植入计算机当中,使计算机与人的思维、感觉产生一定的关系,从而可以加快处理信息的速度,在当前生活当中,计算机智能化研究已得到更多人的关注,如计算机机器人技术的出现。 1.4 多媒体化特点 在此方面的多媒体化就是将通信技术、计算机技术与大众传播技术有机结合在一起,可以同时拥有视频、图像、文本、图形、文字、声音等多种功能,将计算机技术中的丰富信息集成为一个整体,不受人机矛盾关系的影响,可以利用最为恰当的手段解决各种信息。 2 展望计算机的将来发展 笔者认为计算机技术的发展趋势可能包括下面这些: 2.1 巨型计算机技术 此类计算机技术有着较快的运算速度和极大的存储空间,无以伦比的功能,一般情况下,这种计算机的容量可以达到几百兆以上,运算速度可以上升到百亿次每秒,可以普遍应用于航空航天、地质勘测、气象卫星、国际科技等各个领域当中,深入研究此方面技术可以保证计算机软件与硬件技术得到较快发展。 2.2 神经网络计算机技术

计算机控制技术的发展及趋势

计算机控制技术的发展及趋势 张赟枫 自动化1304 0901130425 一、计算机控制技术的发展 1、第一代工业计算机控制技术 第一代工控机技术起源于20世纪80年代初期,盛行于80 年代末和90年代初期,到90年代末期逐渐淡出工控机市场,其标志性产品是STD总线工控机。STD总线最早是由美国Pro-Log公司和Mostek公司作为工业标准而制定的8位工业I/O总线,随后发展成16位总线,统称为STD80,后被国际标准化组织吸收,成为IEEE961标准。国际上主要的STD总线工控机制造商有Pro- Log、Winsystems、Ziatech等,而国内企业主要有北京康拓公司和北京工业大学等。STD总线工控机是机笼式安装结构,具有标准化、开放式、模块化、组合化、尺寸小、成本低、PC兼容等特点,并且设计、开发、调试简单,得到了当时急需用廉价而可靠的计算机来改造和提升传统产业的中小企业的广泛欢迎和采用,国内的总安装容量接近20万套,在中国工控机发展史上留下了辉煌的一页。 2、第二代工业计算机控制技术 1981年8月12日IBM公司正式推出了IBM PC机,震动了世界,也获得了极大成功。随后PC机借助于规模化的硬件资源、丰富的商业化软件资源和普及化的人才资源,于80年代末期开始进军工业控制机市场。美国著名杂志《CONTROL ENGINERRING》在当时就预测“90年代是工业IPC的时代,全世界近65%的工业计算机将使用IPC,并继续以每年21%的速度增长”。历史的发展已经证明了这个论断的正确性。IPC在中国的发展大致可以分为三个阶段:第一阶段是从20世纪80年代末到90年代初,这时市场上主要是国外品牌的昂贵产品。 90年代末期,ISA总线技术逐渐淘汰,PCI总线技术开始在IPC中占主导地位,使IPC工控机得以继续发展。但由于IPC工控机的结构和金手指连接器的 限制,使其难以从根本上解决散热和抗振动等恶劣环境适应性问题,IPC开始逐渐从高可靠性应用的工业过程控制、电力自动化系统以及电信等领域退出,向管理信息化领域转移,取而代之的是以CompactPCI总线工控机为核心的第三代工控机技术。值得一提的是,IPC工控机开创了一个崭新的PC-based时代,对工业自动化和信息化技术的发展产生了深远的影响。 3、迅速发展和普及的第三代工控机技术 PCI总线技术的发展、市场的需求以及IPC工控机的局限性,促进了新技术的诞生。作为新一代主流工控机技术,CompactPCI工控机标准于1997年发布之初就倍受业界瞩目。相对于以往的STD和IPC,它具有开放性、良好的散热性、高稳定性、高可靠性及可热插拔等特点,非常适合于工业现场和信息产业基础设备的应用,被众多业内人士认为是继STD和IPC之后的第三代工控机的技术标准。采用模块化的CompactPCI总线工控机技术开发产品,可以缩短开发时间、降低

计算机网络技术的发展现状和趋势

计算机网络技术的发展现状和趋势 0 引言 随着计算机技术的发展,网络技术也经历了从无到有的发展过程。虽然计算机在20世纪40年代就已研制成功,但是直到80年代初期,计算机网络仍然被认为是一种昂贵而奢侈的技术。一直到90年代,随着互联网的出现,基于计算机技术,通信技术和信息技术的网络技术得到飞速发展,在今天,计算机网络技术已经和计算机技术本身一样精彩纷呈,普及到人 脱离电话通讯线路交换模式的里程碑。美国的分组交换网ARPANET 于1969 年12月投入运行,被公认是最早的分组交换网。法国的分组交换网CYCLADES 开通于1973 年,同年,英国的NPL 也开通了英国第一个分组交换网。到今天,现代计算机网络:以太网、帧中继、Internet 都是分组交换网络。 1.3 网络体系结构标准化阶段 以太网目前在全球的局域网技术中占有支配地位。以太网的研究起始与1970 年早期的夏威夷大学,目的是要解决多台计算机同时使用同一传输介质而相互之间不产生干扰的问题。夏威夷大学的研究结果奠定了以太网共享传输介质的技术基础,形成了享有盛名的

CSMA/CD 方法。以太网的CSMA/CD 方法是在一台计算机需要使用共享传输介质通讯时,先侦听该共享传输介质是否已经被占用。当共享传输介质空闲的时候,计算机就可以抢用该介质进行通讯。所以又称CSMA/CD 方法为总线争用方法。 1.4网络互连阶段 随着计算机通信网络的发展和广泛应用,人们希望在更大的范围内。某些计算机系统用户希望使用其他计算机系统中的资源;或者想与其他系统联合完成某项任务,这样就形成了以共享资源为目的的计算机网络。Internet 是全球规模最大、应用最广的计算机网络。它是由院校、企业、政府的局域网自发地加入而发展壮大起来的超级网络,连接有数千万的计算机、 待解决的问题。 随着计算机技术、通信技术和信息技术的不断发展,网络技术也不断革新,网络应用越来越广。面对即将到来的第三代互联网应用,很多发达国家都投入了大量研究资金,希望能抓住机遇,掌握未来的命运。中国也加强了网络方面的投入。中科院计算所为自己的网络起名为“织女星网络”(Vega Grid),目标是具有大规模数据处理、高性能计算、资源共享和提高资源利用率的能力。与国内外其他网络研究项目相比,织女星网络的最大特点是“服务网络”。中国许多行业,如能源、交通、气象、水利、农林、教育、环保等对高性能计算网络即信息网络的需求非常巨大。预计在两三年内,就能看到更多的网络技术应用实例。

计算机控制技术及其应用(丁建强 任晓 卢亚萍)课后答案(网络软件)

第1章概述 ............................................................... 1-2第2章计算机控制系统的理论基础 ........................................... 2-1第3章数字控制器的设计与实现 ............................................. 3-1第4章控制系统中的计算机及其接口技术 ..................................... 4-1第5章计算机控制系统中的过程通道 ......................................... 5-1第6章控制系统的可靠性与抗干扰技术 ....................................... 6-1第7章控制系统的组态软件 ................................................. 7-1第8章 DCS集散控制系统.................................................... 8-1第9章计算机控制系统的解决方案 ........................................... 9-1第10章计算机控制技术在简单过程控制中的应用 ............................. 10-1第11章计算机控制技术在流程工业自动化中的应用 ........................... 11-1

计算机控制系统的应用及发展

目录 第一章计算机过程控制系统的应用与发展 (2) 1.1 计算机过程控制系统的发展回顾 (2) 1.2 计算机过程控制系统的分类 (2) 1.3 计算机过程控制系统国内外应用状况 (6) 1.4 计算机过程控制系统的发展趋势 (7) 第二章国内油田计算机控制系统应用软件现状及发展趋势 (8) 2.1 基于PC总线的控制系统应用软件 (8) 2.2 基于各种PLC控制系统的应用软件 (8) 2.3 中小规模的DCS控制系统组态软件 (9) 2.4 计算机控制系统应用软件的发展趋势 (9)

第一章计算机过程控制系统的应用与发展 在石油、化工、冶金、电力、轻工和建材等工业生产中连续的或按一定程序周期进行的生产过程的自动控制称为生产过程自动化。生产过程自动化是保持生产稳定、降低消耗、降低成本、改善劳动条件、促进文明生产、保证生产安全和提高劳动生产率的重要手段,是20世纪科学与技术进步的特征,是工业现代化的标志。凡是采用模拟或数字控制方式对生产过程的某一或某些物理参数进行的自动控制就称为过程控制。过程控制系统可以分为常规仪表过程控制系统与计算机过程控制系统两大类。随着工业生产规模走向大型化、复杂化、精细化、批量化,靠仪表控制系统已很难达到生产和管理要求,计算机过程控制系统是近几十年发展起来的以计算机为核心的控制系统。 1.1 计算机过程控制系统的发展回顾 世界上第一台电子数字计算机于1946年在美国问世。经历了十多年的研究,1959年世界上第一台过程控制计算机TRW-300在美国德克萨斯的一个炼油厂正式投入运行。这项开创性工作为计算机控制技术的发展奠定了基础,从此,计算机控制技术获得了迅速的发展。 回顾工业过程的计算机控制历史,经历了以下几个8寸期: (1)起步时期(20世纪50年代)。20世纪50年代中期,有人开始研究将计算机用于工业过程控制。 (2)试验时期(20世纪60年代)。1962年,英国的帝国化学工业公司利用计算机完全代替了原来的模拟控制。 (3)推广时期(20世纪70年代。随着大规模集成电路(LSI)技术的发展,1972年生产出了微型计算机(mi—erocomputer)。其最大优点是运算速度快,可靠性高,价格便宜和体积小。 (4)成熟时期(20世纪80年代)。随着超大规模集成电路(VLSI)技术的飞速发展,使得计算机向着超小型化、软件固定化和控制智能化方向发展。80年代末,又推出了具有计算机辅助设计(CAD)、专家系统、控N*0管理融为一体的新型集散控制系统。(5)进一步发展时期(20世纪90年代)。在计算机控制系统进一步完善应用更加普及,价格不断下降的同时,功能却更加丰富,性能变得更加可靠。 1.2 计算机过程控制系统的分类 计算机控制系统的应用领域非常厂泛,计算机可以控制单个电机、阀门,也可以控制管理整个工厂企业;控制方式可以是单回路控制,也可以是复杂的多变量解耦控制、自适应控制、最优控制乃至智能控制。因而,它的分类方法也是多样的,可以按照被控参数、设定值的形式进行分类,也可以按照控制装置结构类型、被控对象的特点和要求及控制功能的类型进行分类,还可以按照系统功能、控制规律和控制方式进行分类。常用的是按照系统功能分类。

自动化专业发展趋势

1.自动化专业简介 自动化是指装置在无人干预的情况下按规定的程序或指令自动地进行操作或运行。广义地讲,自动化还包括模拟或在现人的智能活动。自动化技术广泛应用于工业、农业、国防、科学研究、交通运输、商业、医疗、服务以及家庭等各方面。采用自动化技术不仅可以把人从繁重的体力、部分脑力劳动以及恶劣、危险的工作环境中解放出来,而且能扩展、放大人的功能和创造新功能,极大地提高了劳动生产率,增强人类认识世界和改造世界的能力。因此自动化是一个国家或社会现代化水平的重要标志。 总的来说,自动化专业是一个口径宽,适应面广的专业,具有明显的跨学科的特点,对实现我国工业、农业、国防和科学技术现代化,对迅速提升我国综合国力具有重要和积极的作用。 2.自动化发展历史 1946年,美国福特公司的机械工程师D.S.哈德最先提出“自动化”一词,并用来描述发动机汽缸的自动传送和加工的过程。 50年代,自动调节器和经典控制理论的发展,使自动化进入到以单变量自动调节系统为主的局部自动化阶段。 60年代,随着现代控制理论的出现和电子计算机的推广应用,自动控制与信息处理结合起来,使自动化进入到生产过程的最优控制与管理的综合自动化阶段。 70年代,自动化的对象变为大规模、复杂的工程和非工程系统,涉及许多用现代控制理论难以解决的问题。这些问题的研究,促进自动化的理论、方法和手段的革新,于是出现了大系统的系统控制和复杂系统的智能控制。 3.自动化技术展望 自动化技术发展至今应经达到了一个相当高的水平,然而它从未停下发展的脚步它的未来仍然在不断地开拓者。展望自动化的未来,虽然不能完全预测出以后的自动化技术将会发展成什么样,但是它的一些发展方向还是比较明确的。首先,机器人技术将会是自动化技术发展的前沿,从上个世纪机器人的产生,到如今,机器人的发展可谓日新月异,它已经成为先进制造业不可缺少的自动化装备,

计算机控制技术论文

计算机控制技术综述 自动化1206班张鹏程0909122829 计算机控制技术是利用计算机知识在不同的行业领域进行自动化生产,近年来,随着国民经济的发展,计算机信息技术被应用到各行各业中,计算机技术也在科技信息技术迅速发展的背景下有了很大程度的提升。 一计算机控制系统概述 计算机控制系统就是利用计算机来实现生产过程自动控制的系统。所谓自动控制,就是在没有人直接参与的情况下,通过控制器使生产过程自动地按照预定的规律运行。下图为自动控制系统原理框图 二计算机控制系统发展概况 在生产过程控制中采用数字计算机的思想出现在20世纪50年代中期,TRW 公司的开创性工作为计算机控制技术的发展奠定了基础,从此计算机控制技术获得了迅速的发展。其发展过程分为以下四个阶段: 1 开创时期(1955-1962) 早期的计算机使用电子管。 2 直接数字控制时期(1962-1967) 计算机直接控制过程变量,完全取代了原来的模拟控制。 3 小型计算机时期(1967-1972) 出现了各种类型的适合工业控制的小型计算机。 4 微型计算机时期(1972至今) 微电子学的发展促进出现了各种计算机系统。 三计算机控制系统的工作原理 从本质上看,计算机系统的工作原理可归纳为以下三个步骤: 1 实时数据采集:对来自测量变送装置的被控量的瞬时值进行检测和输入。 2 实时控制决策:对采集到的被控量进行分析和处理,并按已定的控制规律,决定将要采取的控制行为。 3 实时控制输出:根据控制决策,适时地对执行机构发出控制信号,完成控制任务。下图给出了典型的计算机控制系统原理框图

四计算机控制技术的应用及发展 计算机控制技术在当今社会中应用十分广泛,尤其是在工农业生产中的应用,更是逐步提升优化,为企业节省了物资,人力,提高了工作效率,提升产品质量,节约成本,减少能源以及原材料的消耗。计算机控制技术以计算机技术为基础,用计算机数据系统代替传统操作系统,对一个生产设备的动向进行全程操控,是替代企业常规生产系统的一个新的发展方向。计算机控制系统改变了人们对自动化生产的认识,是企业生产中的一种革新。 计算机控制技术在生产线上应用的现状 在传统的工业生产或者是资源开发工作中都是以人力劳动为主。有些比较危险的工作,例如,石油、煤矿开采等安全隐患较大的工作,由于计算机信息技术的落后,无法实现自动化管理,常常导致意外事故的发生。随着科技的发展,企业的自动化生产设备逐步的更新,越来越多的工业生产逐渐减少原始劳动力。自动化生产中的最普遍最广泛采用的就是计算机总线技术。现场总线技术可以连接自动控制和机械设备,使自动化生产过程中的信息沟通更加的方便,是现代计算机技术控制自动化技术发展的主流。计算机技术依靠自身特有的灵活、通用的特点,很大程度上帮助自动化生产提高了工作效率,降低了企业的生产成本,提高了工业生产的质量。 计算机控制技术在生产线上的应用举例 1 在机器人自动化冲压生产线上的应用 在计算机技术比较发达,自动化管理技术应用比较普遍的今天,我们可以运用机器人下井采煤挖油等一些比较危险的工作,可以利用计算机技术对自动化装置设备进行全程监督和控制,利用总线技术对各个环节进行检测,对各个过程可能发生异常的环节进行有效的检测和预防。机器人自动化冲压生产线示意图如图所示。

计算机控制技术及其应用(丁建强任晓卢亚萍)课后规范标准答案

第1章概述.................................................................................................................................... 1-2第2章计算机控制系统的理论基础.......................................................................................... 2-1第3章数字控制器的设计与实现.............................................................................................. 3-1第4章控制系统中的计算机及其接口技术.............................................................................. 4-1第5章计算机控制系统中的过程通道...................................................................................... 5-1第6章控制系统的可靠性与抗干扰技术.................................................................................. 6-1第7章控制系统的组态软件....................................................................................................... 7-1第8章DCS集散控制系统.......................................................................................................... 8-1第9章计算机控制系统的解决方案.......................................................................................... 9-1第10章计算机控制技术在简单过程控制中的应用............................................................ 10-1第11章计算机控制技术在流程工业自动化中的应用 ....................................................... 11-1

自动化领域的发展趋势

自动化领域的最新发展趋势 我国工业企业,未来的十年将面临着市场与能源;清洁生产与环境保护;高效与规范;负责与协调的挑战。节能、环保、安全、高效就是每一个企业必须要面对的课题,而自动化技术与这四大目标又就是紧密相连,本文将就当今自动化领域内 的最新发展趋势做一简述,以便为我国工业发展,搭建更为广阔的交流与沟通的平台。 一、信息技术推动自动化 以信息技术改造冶金行业,以信息化推进自动化,自动化再促使节能、环保、安全、高效四大目标的实现,已成为业界的共识。在当今自动化领域内,从工艺现场层到工厂(集团)管理层可经由以太网,基本实现信息的畅通无缝流通,所谓的“现代集成生产工艺”就是将信息技术、网络技术与现代新工艺相结合,并应用于企业产品生命周期的各个阶段,通过信息的无缝集成、过程优化与资源优化,实现物流、信息流、价值流的集成,以缩短企业新产品的开发周期(T)、提高质量(Q)、降低成本(C)、改进服务(S)与改善环境(E),从而提升企业的市场的应变能力与竞争能力,与此想适应开发出一系列管理层软件,如ERP、MRP、MIS、PES等,并越来越显示其巨大的经济效益。 国内一些大冶金集团在当前竞争不断加剧的压力下,也 紧跟这股信息化的潮流,推进自动化的发展,如国内某冶金集

团近几年来,在新建的冶金生产线做自动化控制系统配置时,在现场级与过程控制级(PCS)的上端,还增加了制造执行系统(MES )层,并正在策划与运作ERP,即企业资源规划与管理层,它包括有生产管理系统、质量控制系统、采购管理系统、仓库管理系统、销售子系统、设备管理系统、财务管理系统、办公自动化管理系统与综合管理子系统等。 现今计算机技术、网络技术与先进的控制技术相结合, 已不再停留在理论与实验阶段。如模型预测、神经元与神经网络、模糊控制、多变量控制、自适应与自寻优等先进控制算法已进入实践并用于DCS、PLC等控制器中,而且这种趋势在加快。 IT技术与自动化结合另一热点就是公共数据库、局域网、互联网、无线技术等渗透控制系统使控制系统扁平化,实现了跨平台,跨地区的控制。西门子公司全集成自动化TIA的自动化新理念,Schneider公司推出的“协同自动化Collaborate Automation”,“透明就绪Transparent Ready”,“Unity 自动化平台”新概念;以及Rockwell提出的全集成的EtherNet/IP等,这些自动化新理念使得自动化控制系统更完整,也更完美。 二、自动化技术的互补与渗透 DCS,PLC,IPC就是自动控制领域的三大支柱,它们之间竞争激烈,但又取长补短与相互渗透,相互融合,因而形成了具有混合控制策略的PLC/DCS混合系统HCS,某咨询集团把其称

计算机控制技术及工程应用复习资料知识分享

计算机控制技术及工程应用复习资料

一、第一章 1)计算机控制系统的监控过程步骤 a.实时数据采集--对来自测量变送器的被控量的瞬时值进行采集和输入; b.实时数据处理--对采集到的被控量进行分析、比较和处理,按一定的控制规律运算,进行控制决策; c.实时输出控制--根据控制决策,适时地对执行器发出控制信号,完成监控任务; 2)按控制方案来分,计算机控系统划分成那几大类? 数据采集系统(DAS)操作指导控制系统(OGC) 直接数字控制系统(DDC) 监督计算机控制系统(SCC)分散控制系统(DCS)现场总线控制系统(FCS) 3)计算机控制装置种类 可编程控制器;可编程调节器;总线式工控机;单片微型计算机;其他控制装置 4)计算机控制系统与常规仪表控制系统的主要异同点是什么? 同:1)计控系统是由常系统演变而来的; 2)两者的结构基本相同 异:1)计控系统中处理的信号有两种:模拟信号和数字信号。而常系统处理的只有模拟信号2)计控系统具有智能化 3)计控系统有软件也有硬件,而常系统只有硬件 二、第二章 1)4 位 D/A 转换器为例说明其工作原理 假设D3、D2、D1、D0全为1,则BS3、BS2、BS1、BS0全部与“1”端相连。根据电流定律,有: 由于开关 BS3 ~ BS0 的状态是受要转换的二进制数 D3、D2、D1、D0 控制的,并不一定全是“1”。因此,可以得到通式: 考虑到放大器反相端为虚地,故: 选取R fb = R ,可以得到: 对于n 位 D/A 转换器,它的输出电压V OUT与输入二进制数B( Dn-1~ D0) 的关系式可写成: 结论:可见,输出电压除了与输入的二进制数有关,还与运算放大器的反馈电阻 Rfb以及基准电压VREF有关。

(完整版)电力系统自动化的发展趋势和前景

目前电力系统市场发展中的自动控制技术趋向于控制策略的日益优化,呈现出适应性强、协调控制完善、智能优势明显、区域分布日益平衡的发展趋势。在设计层面电力自动化系统更注重对多机模型的问题处理,且广泛借助现代控制理论及工具实现综合高效的控制。在实践控制手段的运用中合理引入了大量的计算机、电子器件及远程通信应用技术。而在研究人员的组合构建中电力企业本着精益求精、综合适用的原则强调基于多功能人才的联合作战模式。在整体电力系统中,其工作方式由原有的开环监测合理向闭环控制不断发展,且实现了由高电压等级主体向低电压丰富扩展的安全、合理性过度,例如从能量管理系统向配电管理系统合理转变等。再者电力系统自动化实现了由单个元件到部分甚至全系统区域的广泛发展,例如实现了全过程的监测控制及综合数据采集发展、区域电力系统的稳定控制发展等。相应的其单一功能也实现了向多元化、一体化综合功能的发展,例如综合变电站实现了自动化发展与提升。系统中富含的装置性功能更是向着灵活、快速及数字化的方向发展;系统继电保护技术实现了全面更新及优势发展等。依据以上创新发展趋势电力系统自动化市场的发展目标更加趋于优化、协调与智能的发展,令潮流及励磁控制成为市场新一轮的发展研究目标。因此我们只有在实践发展中不仅提升系统的安全运行性、经济合理性、高效科学性,同时还应注重向自动化服务及管理的合理转变,引入诸如管理信息系统等高效自动化服务控制体系,才能最终令电力系统自动化市场的科学发展之路走的更远。 电力系统自动化市场科学发展前景 经过了数十年的研究发展,我国先进的计算机管理技术、通信及控制技术实现了跨越式提升,而新时期电力系统则毋庸置疑的成为集计算机、通信、控制与电力设备、电力电子为一体的综合自动化控制系统,其应用内涵不断扩充、发展外延继续扩展,令电力系统自动化市场中包含的信息处理量越来越庞大、综合因素越来越复杂,可观、可测的在数据范围越来越广阔,能够合理实施闭环控制、实现良好效果的控制对象则越来越丰富。由此不难看出电力系统自动化市场已摒弃了传统的单一式、滞后式、人工式管理模式,而全面实现了变电站及保护的自动化发展市场、调度自动化市场、配电自动化市场及综合的电力市场。在变电站及保护的自动化市场发展中,我国的500千伏变电站的控制与运行已经全面实现了计算机化综合管理,而220千瓦变电站则科学实现了无人值班看守的自动化控制。当然我国众多变配电站的自动化控制程度普及还相对偏低,同时新一轮变电站自动化控制系统标准的广泛推行及应用尚处在初级阶段,因此在未来的发展中我们还应继续强化自动化控制理念的科学引入,树立中小变电站的自动化控制观念、提升大型变电站的自动化控制水平,从而继续巩固电力自动化系统在整体市场中占据的排头兵位置,令其持之以恒的实现全面自动化发展。 电力调度及配电自动化市场的前景发展 随着我国电力系统自动化市场的不断发展电力调度自动化的市场规模将继续上升,省网及地方调度的自动化普及率将提升至近一半的比例,且市场需求将不断扩充。电力调度系统

计算机技术的发展及未来趋势分析

计算机技术的发展及未来趋势分析 摘要:在人们的生产生活中,因为计算机应用系统在其中所占的比重很大,所以,其在企业的发展和人们的生活学习中有着很重要的促进作用,从而使社会的信息化进程不断加快,而 且在现代社会中,计算机技术的应用程度将会得到进一步的普及。计算机应用系统随着科学 技术的发展,将会在未来得到更大的发展空间,从而极大的促进我国经济建设,在未来的发 展趋势中具有更加广阔的空间。 关键词:计算机技术;发展趋势;应用 引文:近年来,我国的经济建设取得了非常大的成就,而计算机技术在这一成就的取得发挥 着无可替代的重要作用。通过调研当前我国各行各业,我们发现计算机技术已经无处不在。 而且计算机经过多年的发展,也开始由以往的笨拙外形,向着更加小巧、便利的方向发展,从而 进一步在我国的经济建设中不断发挥着作用。在这种情况下,对计算机技术的研究至关重要, 应该引起足够的重视,基于此, 本文对相关的内容进行了探讨。 1未来计算机技术的特点 1.1计算机科学及技术专业化、综合化 随着不断提升的计算机技术水平,使得计算机进一步大众化、综合化,而且现代化计算机的 应用亦是非常专业。为了能够使许多特殊专业人员的业务需求得以满足,则需要迅速提升计 算机专业化水平,目前的计算机可为人们提供的服务不同。 1.2计算机高层次 对于计算机性能及其运行速度而言,计算机主频精密度已使更高等级的发展得以实现。而英 特尔公司目前已经对10亿以上的晶体管处理其所具备,于同个计算机中运用成百上千的处 理器,现代化社会发展下的许多国家最高级计算机均是并行处理来实现运行的。此类计算机 运行方式,使得计算机更加高级,而且人们对此类高等级的计算机运行方式也非常青睐。 1.3计算机科学技术更广泛 近年来,因为计算机技术的飞速发展,使得其已在各大行业、各个国家中广泛应用,可以称 得上是无处不在的,近些年来的计算机在多个领域逐渐渗透,这时的计算机则有着更大程度 的拓展。未来的每个家庭中都会有计算机,而人们的日常学习及工作均对完全电子化所实现,且计算机价格亦会逐渐降低,从而逐渐走进寻常百姓家。 2计算机技术发展现状 近些年来,计算机技术活动快速发展,而在其发展的背景下,具有如下突出的特征: 2.1更新速度快 目前,计算机技术朝着速度更快的方向发展,这是因为伴随着社会的发展,计算机技术的相关硬 件水平也在不断提升,为计算机更快的运算速度提供了可能,而且各政府、团体等都在加大对 计算机系统的投资,也进一步提升了计算机的更新速度,使得其朝着更快速度的方向发展,比如, 我国就已经建设了几个成效显著的超算中心。 2.2运行功能强大 当前很多计算机系统都采用了微处理器,虽然体积上降低了,但是在运行功能方面反而变的更 加强大。这是因为在微处理器中采用了更加精细的工艺,使其性能和以往相比有了更大的提升,相应的功能也会变得更加强大。

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