摘要：科技的不断进步，计算机控制系统在生产中得到了广泛的应用。计算机控制系统广泛应用于工业控制、生产控制、建筑和生活领域，是对应用领域实时监测、收集并进行反馈控制的计算机信息系统。根据控制系统功能的划分，计算机控制系统分为主控部分和被控部分两个方面的内容，其中被控部分主要是实际的生产设备等，而主控部分包含了计算机系统、通信线路、控制逻辑等等，借助于分布于被控设备之上的各种传感设备，将实时数据传输到主控中心，通过对实时数据的计算，根据控制规律，反馈于被控设备实现整个控制系统功能的发挥。本文就计算机控制软硬件的应用展开探讨。
关键词：计算机；控制；硬件；软件；应用
引言
计算机控制是指数字计算机对动态系统进行的控制。在计算机控制系统中,由数字计算机代替自动控制中的常规控制设备,对动态系统进行调节和控制,这是对自动控制系统技术装备的根本性变革。由于数字计算机具有采集、传送、存贮、处理大量数据的能力,使自动控制进入了以计算机为主要控制设备的新阶段。
1计算机控制系统
计算机控制系统是应用计算机参与控制并借助一些辅助部件与被控制对象相联系，以获得一定控制目的而构成的系统，从而实现工业过程自动化控制。计算机控制系统应用的计算机为数字计算机，按照规模可分为：通用、微型、大型三类。计算机控制系统可应用于：生产过程控制、交通工具控制、机械设备控制等领域。通常情况下，由于计算机控制系统中控制机的输出和输入信号为数字信号，而采集到的信号和发送的执行信号为模拟信号。所以需要通过测量元件、变送单元、数模转换器来实现信号的转换与传输，根据要求运算，将信号传送到执行机构，从而对被控制对象下达指令，进行控制。
2计算机控制系统的特点
（1）程序控制。任何一种控制规律的实现都可以程序化,而控制规律的改变只不过是程序的改变而已；（2）数字控制。计算机的输入输出信息都是数字信息,计算机控制系统是对被控对象的信息进行采样、量化、保持等变换；（3）实时控制。计算机的信息处理过程要与控制过程相适应；（4）综合控制。以计算机为中心实现多变量、多回路、多对象、多工具、变参数和自适应的综合控制。计算机控制系统大致可分以下几种类型:（1）数据采集系统；（2）操作指导控制系统;（3）监督控制系统(SCC)；（4）直接数字控制系统(DDC);⑤多级分布式计算机控制系统。
3常见计算机控制系统硬件设备的应用介绍
（1）可编程逻辑控制器。可编程逻辑控制器（ProgrammableLogicController，简称为PLC），其本质就是一种工业控制计算机，其结构组成包含了传统计算机系统的基本构件，如CPU中央处理器、存储器、IO单元以及其他外部设备如打印机、编程器等等。按照可编程逻辑控制器的工作流程，主要包括三个环节，即数据采样、数据计算（用户程序发挥作用）、输出控制。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆可编程逻辑控制器PLC同样具有自身的特点，首先是其应用领域更加广泛，DDC通常应用于建筑设备监控，而PLC更加专注于工业控制领域；其次PLC设备的控制精确度极高、稳定性较强，远远高于同级别的DDC控制器；再次PLC对于运行环境相对丰富，可根据实际的控制环境进行合理选择。可编程逻辑控制器PLC同样存在不足之处，一方面其通讯方式比较混乱，各个厂商所提供的通讯协议都不尽相同，在进行系统集成的时候会造成一定的困难；另一方面其扩展性较差，由于各个PLC厂商所使用的协议以及应用场景不尽相同，往往PLC应用更加专业化，扩展性较差，这是需要注意的，用户应根据自身的需求进行合理的选择。（2）直接数字控制器。直接数字控制器（DirectDigitalController，简称为DDC），由中央处理器、现场微信号处理器、通信网络、各种传感设备、反馈装置等部分组成。直接数字控制器作为整个计算机控制系统的核心，其工作原理通过模拟和数字输入通道进行实时数据的采集，同时对计算机不可识别的模拟信号进行数模转换，然后中央控制器根据控制变量设定的控制规律进行相关实时量的运算，进而发出控制信号，由于被控设备不能识别数字信号，需要对输出的数字信号同样进行数模转换，完成信息输入过程的逆过程作用于模拟和数字输出通道，最终实现对被控设备的运行状态控制。
4计算机控制系统软硬件关键技术的发展方向
先来看计算机控制系统的硬件关键技术发展。近些年随着计算机、网络、信息技术、通信技术的发展和进步，硬件技术水平得到了明显提高，PLC和DCS相互渗透融合成为主流趋势，很显然PLC正在吸取DCS的优势，取长补短，例如DCS的CRT显示功能、网络功能等，而DCS也吸取了PLC的程序控制功能、模块编辑功能、联锁控制功能等，二者间界线越来越模糊，性能差距越来越小。功能的丰富使PLC正在逐步向现场总线控制系统FCS转移。从当前计算机控制系统硬件关键技术发展来看，控制类型呈现多元化，控制设备呈现一体化，系统组合更灵活，且规模可变，风险分散，成本更低。如，DCS作为新型控制模式，其强大的性能以及CRT显示手段，很快就随着单回路可编程控制回路的普及得到了广泛应用，这种控制模式控制功能与数据采集均由单回路可编程控制器来实现，目前已经成为工业控制的通用模式。再来看当前计算机控制系统关键技术，主要发展方向是：网络技术和多媒体集成化、控制与管理集成化、软件技术相互融合化、智能化、开放化。不论是智能程度，还是自动化程度都将越来越高，除了提供基本的比值、串级、前馈、PID控制算法外，还提供了多变量逻辑控制、数据整定控制、自适反馈控制、前馈整定控制、批量生产管理控制、智能模糊控制、统计过程控制等功能。软件编程技术开放性和标准化发展趋势越来越明显，能为各种应用软件提供技术支持。网络化也是当前计算机控制系统关键技术主要发展方向。在INTEMET背景下，数据传输更快，能够实现数据的共享和高速通讯，大大提高了数据利用率。因此，目前许多应用软件都在融入网络技术。例如，FIX就融入了网络技术，FIX在互联网环境下可直接监控生产控制过程，且FIX已支持动画显示和语音功能，所以应用起来效率更高，控制过程和操作响应速度更快。计算机控制系统的应用优势十分明显，在不久的将来必然成为主流工业过程控制技术。
结语
算机控制系统广泛应用于生产控制领域，随着传感技术、通信技术以及控制技术的不断发展，未来作计算机控制系统必将朝着智能化、精准化发向大踏步前进。
参考文献:
[1]郑雄培.嵌入式实时软件在计算机软件设计中的应用[J].电子技术与软件工程,2017,(15).
[2]李新.计算机控制与机房管理的研究应用[J].电脑迷,2017,(02):2.
论文作者:郭鹏超1,吕艳辉2,刘阳3
论文发表刊物:《防护工程》2019年第3期
论文发表时间:2019/5/20
标签：计算机控制论文; 系统论文; 可编程论文; 控制器论文; 功能论文; 计算机论文; 信号论文; 《防护工程》2019年第3期论文;