0.2 计算机控制系统的组成

计算机控制系统由计算机系统和工业对象两大部分组成，计算机系统包括硬件和软件两部分。其中硬件是指计算机本身及其输入/输出通道和外围设备，软件是指管理计算机的程序及系统过程控制应用程序。

1.计算机控制系统的硬件组成

硬件由主机、接口电路及外围设备等组成，典型的微型机控制系统硬件框图如图0-2所示。由于控制系统不同，组成系统的硬件也不同，可根据需要任意扩展。

1）主机

主机是控制系统的核心，它可以向系统的各个部分发出各种命令，同时对被控对象的参数进行巡回检测、数据处理及控制计算、逻辑判断等工作。主机是整个控制系统的指挥部，主机性能的好坏直接影响系统的功能和接口电路的设计。

2）I/O接口与输入/输出通道

I/O接口与输入/输出通道是主机与被控对象进行信息交换的纽带。外部设备和被控对象是不能直接由主机控制的，必须由“接口”来传送相应的信息和命令，一般有并行接口、串行接口、直接数据传送接口等。绝大多数的I/O接口是可以通过编程设置工作方式的。输入/输出通道还包括将模拟量转换为数字量的A/D转换器和将数字量转换为模拟量的D/A转换器等。

3）外围设备

外围设备是实现计算机和外界信息交换的设备，包括输入设备、输出设备和外存储器，用来显示、打印、存储和传送数据。输入设备有键盘、鼠标等，主要用来输入用户命令和数据；输出设备有打印机、显示器、记录仪、声光报警器等，主要用来显示或记录各种信息和数据，以便及时了解控制过程；外存储器有磁盘驱动器、磁带录音机、光盘驱动器等，主要用来存储程序和数据。

4）检测元件

在计算机控制系统中，必须对各种参数，如温度、压力、流量、成分、液位、速度、距离等进行采集，能把这些非电量信号转变成电信号的器件就是检测元件。检测元件输出的电信号再由变送器转换成统一的标准信号（0～5V或4～20mA），以便进一步转换。随着控制系统的广泛应用，检测元件的品种也越来越多，测量精度也越来越高。

5）执行机构

执行机构是根据计算机发出的控制命令产生相应的动作，改变被控参数，使被控对象达到规定运行要求的部件。常用的执行机构有电动阀门、气动阀门或液动阀门，此外还有伺服电动机、步进电动机和晶闸管元件等。

6）操作台

操作台是人机对话的联系纽带，如图0-3所示。操作人员可以通过它向计算机输入命令、修改参数，它还可以根据操作人员的要求显示被测参数或报警信号。同时，操作台还具有保护功能，不会因为误操作而造成恶劣后果。

2.计算机控制系统的软件组成

软件是指完成各种功能的计算机程序的总和（如操作、管理、控制、计算和自诊断等），它是计算机系统的神经中枢，指挥、协调整个计算机系统的动作。按照软件的功能分类，可分为系统软件、应用软件和数据库。

1）系统软件

系统软件是由计算机生产厂家提供的专门用来使用和管理计算机的程序，如计算机的操作系统、诊断系统及开发系统。其中操作系统包括管理程序、磁盘操作程序及监控程序等；诊断系统包括调试程序及故障诊断程序等；开发系统包括语言处理程序、服务程序、数据管理程序等。

2）应用软件

应用软件是由用户根据实际需要，自己编写的控制程序，如过程监控程序、过程控制计算程序及公共服务程序。其中过程监控程序包括数据处理程序、巡回检测程序、上下限检查及报警程序、操作面板服务程序、数字滤波程序、标度变换程序、判断程序及过程分析程序等；过程控制计算程序包括控制算法程序、事故处理程序和信息管理程序等；公共服务程序包括基本运算程序、函数运算程序、数码转换程序及格式编码程序等。

3）数据库

数据库是一个长期存储在计算机内、有组织、有共享、统一管理的数据集合，主要进行数据组织、数据维护和数据控制等操作。