型計算機課程總結

HEFEIUNIVERSITY

電子系專業(yè)導論論文

專業(yè)10級自動化（1）班姓名

學號1005073028完成時間201*/7/1指導老師丁健

題目微型計算機控制控制技術總結

摘要

近年來，隨著計算機技術、自動控制技術、檢測與傳感器技術、網(wǎng)絡與通信技術、微電子技術、CRT顯示技術、現(xiàn)場總線智能儀表、軟件技術以及自控理論的高速發(fā)展，計算機控制的技術水平大大提高，計算機控制系統(tǒng)的應用突飛猛進。利用計算機控制技術，人們可以對現(xiàn)場的各種設備進行遠程監(jiān)控，完成常規(guī)控制技術無法完成的任務，微型計算機控制已經(jīng)被廣泛地應用于軍事、農(nóng)業(yè)、工業(yè)、航空航天以及日常生活的各個領域。工業(yè)控制是計算機的一個重要應用領域，計算機控制正是為了適應這一領域的需要而發(fā)展起來的一門專業(yè)技術，他主要研究如何將計算機技術、通信技術和自動控制理論應用于工業(yè)生產(chǎn)過程，并設計出所需要的計算機控制系統(tǒng)�！坝嬎銠C控制技術”是我國高等學校各類自動化、電子與電氣工程、計算機應用、機電一體化等專業(yè)的主干專業(yè)課程。本課程主要介紹了計算機的硬件設計技術、數(shù)字控制技術、常規(guī)及復雜的控制技術、現(xiàn)代控制技術、先進控制技術、分布式測控網(wǎng)絡技術和計算機控制系統(tǒng)的設計實現(xiàn)等知識。關鍵字：計算控制DDC技術FCS

一、計算機控制系統(tǒng)

1.定義

計算機控制系統(tǒng)(ComputerControlSystem，簡稱CCS)是應用計算機參與控制并借助一些輔助部件與被控對象相聯(lián)系，以獲得一定控制目的而構成的系統(tǒng)。這里的計算機通常指數(shù)字計算機，可以有各種規(guī)模，如從微型到大型的通用或?qū)Ｓ糜嬎銠C。輔助部件主要指輸入輸出接口、檢測裝置和執(zhí)行裝置等。與被控對象的聯(lián)系和部件間的聯(lián)系，可以是有線方式，如通過電纜的模擬信號或數(shù)字信號進行聯(lián)系；也可以是無線方式，如用紅外線、微波、無線電波、光波等進行聯(lián)系。被控對象的范圍很廣，包括各行各業(yè)的生產(chǎn)過程、機械裝置、交通工具、機器人、實驗裝置、儀器儀表、家庭生活設施、家用電器和兒童玩具等。控制目的可以是使被控對象的狀態(tài)或運動過程達到某種要求，也可以是達到某種最優(yōu)化目標。

2.組成

計算機控制系統(tǒng)就是利用計算機（通常稱為工業(yè)控制計算機）來實現(xiàn)工業(yè)過程自動控制的系統(tǒng)。在計算機控制系統(tǒng)中，由于工業(yè)控制機的輸入和輸出時數(shù)字信號，而現(xiàn)場采集到得信號或送到執(zhí)行機構的信號大多是模擬信號，因此與常規(guī)的按偏差控制的閉環(huán)負反饋系統(tǒng)相比，計算機控制系統(tǒng)需要有莫屬轉(zhuǎn)換器和數(shù)模轉(zhuǎn)換器這兩個環(huán)節(jié)。計算機控制系統(tǒng)由工業(yè)控制機和生產(chǎn)過程兩大部分組成。工業(yè)控制機硬件指計算機本身及外圍設備。硬件包括計算機、過程輸入輸出接口、人機接口、外部存儲器等。軟件系統(tǒng)是能完成各種功能計算機程序的總和，通常包括系統(tǒng)軟件跟應用軟件。

二、直接數(shù)字控制(DDC)

DDC直接數(shù)字化控制是一種簡易的微電腦設備，它須與其它組件，如變頻器、溫度濕度傳感器、焓差控制器、兩通閥等組件整合搭配才能發(fā)揮功效。這些組件的輸入輸出以模擬信號DC0-10V或低電流4-20mA作信號傳送，送至DDC控制器。經(jīng)DDC內(nèi)置軟件作判別后反向輸出信號來控制閥部件或變頻器來調(diào)節(jié)。DDC自動控制系統(tǒng)各周邊設備及控制功能。

直接數(shù)字控制器的“控制器”系指完成被控設備特征參數(shù)與過程參數(shù)的測量，并達到控制目標的控制裝置“數(shù)字”的含義是該控制器利用數(shù)字電子計算機實現(xiàn)其功能要求“直接”意味著該裝置在被控設備的附近，無需再通過其他裝置即可實現(xiàn)上述全部測控功能。DDC系統(tǒng)利用硬件和軟件來調(diào)整控制變數(shù)或依據(jù)操作人員的需要來控制制造程序。其中控制變數(shù)包括溫度、壓力、相對濕度、流量等�？刂瞥绦蚝驮O定點可利用軟件輸入電腦內(nèi)，并能夠在操作人員的鍵盤上進行修正，如此可以取代過去對硬件控制器的校正。DDC系統(tǒng)亦可將檢測到的溫度、壓力等控制變數(shù)，與預先儲存在電腦內(nèi)的希望數(shù)值相比較，如果測試的數(shù)值小于或大于所希望的數(shù)值，系統(tǒng)將會送出一系列的數(shù)字脈沖，這些脈沖則借助電動對氣動的轉(zhuǎn)換器，或電動對電動的轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)變成控制裝置的調(diào)整信號，然后通過電腦的調(diào)整，其所輸出的信號，再操作其轉(zhuǎn)換器，使原來系氣動或電動的組件按指示信號操作。

三、現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（FCS）

FCS是FieldbusControlSystem的意思，即現(xiàn)場控制系統(tǒng)在無線通信系統(tǒng)中，F(xiàn)CS代表幀檢驗序列。FCS就是現(xiàn)場總線控制技術，這兩者是一回事。FCS是由PLC發(fā)展而來的；而在另一些行業(yè)，F(xiàn)CS又是由DCS發(fā)展而來的，所以FCS與PLC及DCS之間有著千絲萬縷的聯(lián)系，又存在著本質(zhì)的差異。

1、FCS系統(tǒng)的核心是總線協(xié)議，即總線標準一種類型的總線，只要其總線協(xié)議一經(jīng)確定，相關的關鍵技術與有關的設備也就被確定。就其總線協(xié)議的基本原理而言，各類總線都是一樣的，都以解決雙向串行數(shù)字化通訊傳輸為基本依據(jù)。但由于各種原因，各類總線的總線協(xié)議存在很大的差異。

為了使現(xiàn)場總線滿足可互操作性要求，使其成為真正的開放系統(tǒng)，在IEC國際標準，現(xiàn)場總

線通訊協(xié)議模型的用戶層中，就明確規(guī)定用戶層具有裝置描述功能。為了實現(xiàn)互操作，每個現(xiàn)場總線裝置都用裝置描述DD來描述。DD能夠認為是裝置的一個驅(qū)動器，它包括所有必要的參數(shù)描述和主站所需的操作步驟。由于DD包括描述裝置通信所需的所有信息，并且與主站無關，所以可以使現(xiàn)場裝置實現(xiàn)真正的互操作性。2、FCS系統(tǒng)的基礎是數(shù)字智能現(xiàn)場裝置

數(shù)字智能現(xiàn)場裝置是FCS系統(tǒng)的硬件支撐，是基礎，道理很簡單，F(xiàn)CS系統(tǒng)執(zhí)行的是自動控制裝置與現(xiàn)場裝置之間的雙向數(shù)字通信現(xiàn)場總線信號制。如果現(xiàn)場裝置不遵循統(tǒng)一的總線協(xié)議，即相關的通訊規(guī)約，不具備數(shù)字通信功能，那么所謂雙向數(shù)字通信只是一句空話，也不能稱之為現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)。再一點，現(xiàn)場總線的一大特點就是要增加現(xiàn)場一級控制功能。如果現(xiàn)場裝置不是多功能智能化的產(chǎn)品，那么現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的特點也就不存在了，所謂簡化系統(tǒng)、方便設計、利于維護等優(yōu)越性也是虛的。3、FCS系統(tǒng)的本質(zhì)是信息處理現(xiàn)場化

對于一個控制系統(tǒng)，無論是采用DCS還是采用現(xiàn)場總線，系統(tǒng)需要處理的信息量至少是一樣多的。實際上，采用現(xiàn)場總線后，可以從現(xiàn)場得到更多的信息。現(xiàn)場總線系統(tǒng)的信息量沒有減少，甚至增加了，而傳輸信息的線纜卻大大減少了。這就要求一方面要大大提高線纜傳輸信息的能力，另一方面要讓大量信息在現(xiàn)場就地完成處理，減少現(xiàn)場與控制機房之間的信息往返�？梢哉f現(xiàn)場總線的本質(zhì)就是信息處理的現(xiàn)場化。

四、分散控制系統(tǒng)（DCS）

DCS是分散控制系統(tǒng)（DistributedControlSystem）的簡稱，國內(nèi)一般習慣稱為集散控制系統(tǒng)。它是一個由過程控制級和過程監(jiān)控級組成的以通信網(wǎng)絡為紐帶的多級計算機系統(tǒng)，綜合了計算機（Computer）、通訊（Communication）、顯示（CRT）和控制（Control）等4C技術，其基本思想是分散控制、集中操作、分級管理、配置靈活、組態(tài)方便。

五、課程總結

微型計算機控制技術是一門跨學科以及應用性、技術性、綜合性都很強的專業(yè)技術課程，要求具備較強的自動控制理論、微型計算機原理、模擬電子技術、數(shù)字電子技術等專業(yè)基礎知識。通過學習，要求掌握計算機控制系統(tǒng)的控制原理和分析設計方法，具備基本的設計技能，能夠設計出簡單的計算機控制系統(tǒng)。學習該課程對工科專業(yè)的學生是十分重要而有用的。當今社會是計算機的時代，而工業(yè)控制領域，計算機更是扮演著不可缺少的角色。隨著計算機技術、自動控制技術與網(wǎng)絡通信技術的不斷發(fā)展，計算機控制系統(tǒng)中，數(shù)字式分散控制DCS并不會消亡，現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)FCS的出現(xiàn)，只是要改變DCS中心地位，DCS可作為現(xiàn)場總線的一個站點。也可以這樣說，DCS處于控制系統(tǒng)中心地位的局面從此將被打破。

通過對計算機控制技術的學習，讓我對計算機控制技術的學習有了更加深刻的認識，剛好這學期在學習這門課程之前，我們比賽用的控制算法正好在這門課程中作了詳細的介紹即數(shù)字控制系統(tǒng)中的PID控制算法。于是，我就詳細的研究了書本中介紹的相關知識對我們程序控制算法的編寫提供了很好理論依據(jù)。當然，在這門課的學習過程中，丁老師為我們付出了很多，在這里非常感謝丁老師陪我們度過的學習時刻。

擴展閱讀：計算機網(wǎng)絡技術課程教學心得

計算機網(wǎng)絡技術課程教學心得

近年來，隨著計算機網(wǎng)絡的迅速普及，社會對計算機網(wǎng)絡人才的需求不斷增加，計算機網(wǎng)絡技術教育已經(jīng)成為當前教育研究與發(fā)展中的熱點之一。計算機網(wǎng)絡技術是計算機專業(yè)和非計算機專業(yè)的一門選修課程，主要任務是使學生掌握計算機網(wǎng)絡基本原理，計算機網(wǎng)絡體系結構，局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)一般特性，典型網(wǎng)絡的結構特點及具體實現(xiàn)，計算機網(wǎng)絡應用。通過本課程的學習，可了解計算機網(wǎng)絡涉及的術語，概念及新技術，掌握典型計算機網(wǎng)絡結構及實現(xiàn)技術。通過多年的教學積累，以及中職計算機網(wǎng)絡技術的日益重要性以及社會的需要，我認為需要對中職計算機網(wǎng)絡技術教學進行一些的改革，這樣對提高網(wǎng)絡技術的教學質(zhì)量，培養(yǎng)滿足社會需要的人才具有重要的意義。本文初步探討的中職計算機網(wǎng)絡教學存在的問題及改進的建議，對目前的計算機網(wǎng)絡教育水平的提高有一定的參考意義。

一、計算機網(wǎng)絡技術教學中存在的問題及分析(一)多采取以教為主的傳統(tǒng)教學模式

傳統(tǒng)教學模式的特點是教師教授知識，學生被動地接受知識．靠機械地重復進行學習。這種教學模式忽視了學生在學習中的主動性，片面強調(diào)理論知識的灌輸，在不同程度上壓抑和阻礙了學生的個性發(fā)展，不利于培養(yǎng)學生的擴散思維能力和創(chuàng)新能力。

受傳統(tǒng)教學觀念的影響，計算機網(wǎng)絡技術教學中的教育缺乏創(chuàng)新模式。在網(wǎng)絡技術的教學中依然大量采用傳統(tǒng)的教學手段，多媒體等現(xiàn)代教學手段在計算機網(wǎng)絡技術教學中采用很少。傳統(tǒng)教學手段的大量采用使學生難以理解所學課程的內(nèi)容，導致教學質(zhì)量不理想。同時傳統(tǒng)的考核手段使得學生通過大量記憶來實現(xiàn)知識的掌握，學生實際操作與運用計算機網(wǎng)絡的能力較差。這種傳統(tǒng)的教學模式難以適應網(wǎng)絡技術的飛速發(fā)展，學生的思維能力、創(chuàng)新能力、實際操作技能差，難以滿足社會對計算機網(wǎng)絡技術人才的需求。

(二)知識體系結構陳舊．跟不上網(wǎng)絡技術的發(fā)展

目前絕大部分的教材內(nèi)容陳舊，不符合計算機網(wǎng)絡技術的發(fā)展要求，學生難以接受到較新的計算機網(wǎng)絡方面的知識與技術。同時教師水平參差不齊，部分教師對計算機網(wǎng)絡方面新知識、新設備缺乏必要

的學習和了解，專業(yè)知識、教學觀念和手段落后于技術的發(fā)展，這導致學生難以接觸到較新的網(wǎng)絡知識與軟件，所學知識滯后于社會的需求，導致計算機網(wǎng)絡教學水平難以達到教學目標。

(三)網(wǎng)絡實踐的環(huán)節(jié)缺乏，學生實際運用和管理網(wǎng)絡的能力欠缺當前，中職計算機網(wǎng)絡技術教學注重網(wǎng)絡理論知識的講授，網(wǎng)絡技術的實踐環(huán)節(jié)相對較少，使得學生的實際操作技能明顯不足，難以滿足企業(yè)的需求。社會需求同樣反映出中職計算機網(wǎng)絡教學實踐環(huán)節(jié)缺乏、教學中實踐與理論課程安排比例不合理、學生網(wǎng)絡操作與管理能力差等局限性。

(四)學生水平參差不齊．采取一刀切的教育模式，導致教學水平不理想

學生的接受能力、專業(yè)知識水平以及專業(yè)目的不同，給中職計算機網(wǎng)絡技術教學帶來了諸多的不利條件。以計算機網(wǎng)絡基礎課程為例，除涉及計算機公共基礎、數(shù)字電子技術等基礎課程外，還涉及計算機操作系統(tǒng)和計算機接口技術等專業(yè)課程，而計算機網(wǎng)絡基礎又是其他網(wǎng)絡專業(yè)課程的基礎，如實用組網(wǎng)技術、Internet的連接與使用。如果不具備一定的專業(yè)理論基礎很難讓非專業(yè)學生理解相關的網(wǎng)絡知識。隨著教學的深入，有些學生面對專業(yè)名詞和專業(yè)術語理解困難，這勢必導致教學水平的下降。此外，教學硬件設施投入不足，計算機網(wǎng)絡技術教育開展時間不長等也是導致中職計算機網(wǎng)絡技術教育存在問題的因素。

二、計算機網(wǎng)絡技術教學改進探討

針對目前中職計算機網(wǎng)絡課程教學中存在的問題，本文提出如下建議：

第一，對傳統(tǒng)的教學理念和方式進行改變。在教學過程中應調(diào)動學生的主動性，充分發(fā)揮學生的個性思考，以培養(yǎng)學生自主思考、創(chuàng)新的能力。在教授理論知識的同時，充分采用現(xiàn)代化的教學手段，增加多媒體教學，通過先進的教學手段把一些復雜的網(wǎng)絡理論和技術以較為直觀的形式講解給學生，這同時也為專業(yè)水平相對較差的學生提供了良好的教學手段。

增加學生上機實踐的課時，改革考核方式，增加實踐操作的考核，做到理論考核與實際操作相結合。有條件的中職學�？砂才艑W生參加網(wǎng)絡技術的社會實習，以達到所學習的知識與實際的工作相結合．鞏固教學成果。

第二，改革教材體系，建議有條件的中職學校可組織教學經(jīng)驗豐富的教師結合最新的計算機網(wǎng)絡技術，編寫計算機網(wǎng)絡技術的教程，并及時跟蹤網(wǎng)絡技術的進步，調(diào)整教材中相應的內(nèi)容，以使學生能接觸到最新的計算機網(wǎng)絡技術。教師是教學的核心之一，加強對教師隊伍的培訓，通過提高教師隊伍的素質(zhì)來提高整個教學的水平。聘請知名的專家和技術人員作為兼職教學人員，以引進先進的網(wǎng)絡技術。開拓學生眼界，通過參與社會中的網(wǎng)絡技術實踐，讓學生了解最新的網(wǎng)絡技術，激發(fā)學生學習網(wǎng)絡知識的興趣，提高學生參與實踐的能力。

第三，加強針對學生的計算機基礎教育，在學生已具備一定的計算機基礎知識的前提下．再進行計算機網(wǎng)絡技術的教學。同時，根據(jù)學生的專業(yè)方向和培養(yǎng)目標、知識層次的差異，制定出相應的授課計劃和大綱，并選擇適當?shù)慕滩淖鳛閷W習工具。對于非計算機專業(yè)學生．尤其要重視教材選取。如電子商務專業(yè)學生在學習計算機網(wǎng)絡課程時，可以考慮選取計算機網(wǎng)絡基礎和計算機網(wǎng)絡安全等方面的教材；對于物流管理等專業(yè)學生學習計算機網(wǎng)絡課程，可以考慮選取Internet應用、網(wǎng)頁設計等方面的教材，做到因人施教。

第四，加強網(wǎng)絡技術教育的硬件方面建設，利用計算機多媒體、大屏幕投影、網(wǎng)絡等先進的教育手段代替?zhèn)鹘y(tǒng)的粉筆和黑板，提高教學質(zhì)量，建設校園網(wǎng)教育信息系統(tǒng)，全面實現(xiàn)學校教育技術現(xiàn)代化，方便課件生成、教育信息的獲取。通過Internet網(wǎng)，擴大教育信息交流。建立校園網(wǎng)信息系統(tǒng)為學校多媒體課件制作、管理、點播演示、學習、練習、考試和評價的各個教學環(huán)節(jié)提供了理想的網(wǎng)絡信息環(huán)境。能根據(jù)自己的知識和能力層次自由地去探索、發(fā)現(xiàn)和解決問題。

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