賴紀(jì)順

[摘 要] 微型計(jì)算機(jī)運(yùn)算與控制系統(tǒng)是微型計(jì)算機(jī)、其他的輔助硬件、控制對(duì)象三者互相連接，形成有效控制系統(tǒng)。本文通過微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)起源、組成分類和發(fā)展的介紹，梳理出微型計(jì)算機(jī)運(yùn)算控制技術(shù)的發(fā)展方向。

[關(guān)鍵詞] 微型計(jì)算機(jī)；控制技術(shù)；發(fā)展；應(yīng)用

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2016 . 05. 096

[中圖分類號(hào)] TP303 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 1673 - 0194（2016）05- 0180- 01

0 引 言

微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)通過借助輔助硬件對(duì)控制對(duì)象進(jìn)行控制的系統(tǒng)。測(cè)試和執(zhí)行裝置、輸入輸出接口構(gòu)成計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的輔助部件，計(jì)算機(jī)和控制對(duì)象有著多種的聯(lián)系方式，首先是有線方式，即電纜模擬信號(hào)或數(shù)字信號(hào)與控制對(duì)象相連；還有無線連接，即微波、紅外線、光波、無線電波等發(fā)射裝置和控制對(duì)象的連接?？刂茖?duì)象的種類很多，包括工廠生產(chǎn)的機(jī)械裝置、公共交通、自動(dòng)機(jī)器生產(chǎn)、儀表表盤、家庭電器設(shè)備和少年兒童游樂設(shè)施等?？刂颇康募戎傅氖强刂茖?duì)象嚴(yán)格按照相關(guān)的指令完成生產(chǎn)或者活動(dòng)的任務(wù)，也指達(dá)到的最優(yōu)目標(biāo)。

1 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)組成分類

計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)分為控制計(jì)算機(jī)和控制對(duì)象兩部分。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)開始采用閉環(huán)方式完成控制，之后逐漸研發(fā)出閉環(huán)控制系統(tǒng)，目前使用最多的為閉環(huán)控制系統(tǒng)，見圖1。

1.1 硬件組成

微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)主要構(gòu)成部分：微型計(jì)算機(jī)、外部設(shè)備、輸入輸出通道和操作臺(tái)等。

1.2 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)軟件

軟件指的是一系列的操作計(jì)算機(jī)功能的程序總和，軟件構(gòu)成微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的神經(jīng)中樞，整個(gè)控制系統(tǒng)在各種程序的協(xié)調(diào)調(diào)度下開始工作。微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)有以下幾種：操作指導(dǎo)控制系統(tǒng)、直接數(shù)字控制系統(tǒng)（DDC）、監(jiān)督系統(tǒng)（SCC）、分級(jí)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)等。

2 微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)現(xiàn)狀

20世紀(jì)50年代數(shù)字計(jì)算機(jī)已經(jīng)有較大的發(fā)展，美國(guó)準(zhǔn)備在飛行器上安裝計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，但由于飛機(jī)具有體積大、能耗多、可靠性差等特點(diǎn)未被使用。之后計(jì)算機(jī)控制技術(shù)開始應(yīng)用于工業(yè)過程方面，它能夠和其他的硬件配合進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和巡回檢測(cè)等，這一時(shí)期研發(fā)出計(jì)算機(jī)閉環(huán)控制系統(tǒng)。20世紀(jì)60年代之后，英國(guó)在計(jì)算機(jī)閉環(huán)控制的基礎(chǔ)上，研發(fā)出數(shù)字控制系統(tǒng)；數(shù)字控制系統(tǒng)根據(jù)計(jì)算機(jī)能進(jìn)行高速運(yùn)算的特性，進(jìn)行相關(guān)機(jī)械設(shè)備的控制工作。

20世紀(jì)70年代出現(xiàn)微型計(jì)算機(jī)，從此計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)入嶄新的時(shí)期。分散控制系統(tǒng)具有分散控制、集中機(jī)械管理的特性，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)過程控制領(lǐng)域。分散控制系統(tǒng)為目前工業(yè)生產(chǎn)使用的主要系統(tǒng)，而且在不斷地發(fā)展成熟，它為企業(yè)的發(fā)展帶來了巨大的效益。不僅如此，微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)技術(shù)還廣泛地應(yīng)用于機(jī)電控制、航空領(lǐng)域、軍事裝備、自動(dòng)機(jī)器生產(chǎn)、生產(chǎn)流水線等；小的方面來說，它在家庭中也有廣泛的使用：微波爐、洗衣機(jī)、空調(diào)、電視機(jī)等上面均有微型計(jì)算機(jī)（單片機(jī)）控制系統(tǒng)在發(fā)揮作用。

3 微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)展方向

微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)將在以下方面有重大發(fā)展：首先是成熟技術(shù)的推廣應(yīng)用；之后進(jìn)行編程控制器（PLC ）的普及；然后發(fā)展智能家居領(lǐng)域；最后發(fā)展DCS和FCS等先進(jìn)控制系統(tǒng)。目前主流控制系統(tǒng)有以下幾種：分級(jí)遞階智能控制系統(tǒng)；專家控制系統(tǒng)；模糊控制系統(tǒng)；神經(jīng)控制系統(tǒng)；學(xué)習(xí)控制系統(tǒng)。

3.1 儀器儀表技術(shù)發(fā)展

儀器儀表技術(shù)具有以下的前景：儀器儀表智能化，從而智能儀器儀表誕生；虛擬儀器技術(shù)快速發(fā)展使測(cè)控設(shè)備PC化；儀器儀表網(wǎng)絡(luò)化，遠(yuǎn)程測(cè)控系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)儀器誕生。

3.2 計(jì)算機(jī)控制網(wǎng)絡(luò)發(fā)展

基于無線技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)化智能傳感器包括無線技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及智能傳感器技術(shù)三個(gè)部分。網(wǎng)絡(luò)化智能傳感器在無線技術(shù)的基礎(chǔ)上，通過無線鏈路把工業(yè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)傳輸、發(fā)布和共享到網(wǎng)絡(luò)。在現(xiàn)實(shí)的工業(yè)生產(chǎn)中，無線局域網(wǎng)技術(shù)可以應(yīng)用于智能現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備、自動(dòng)化設(shè)備和移動(dòng)機(jī)器人等機(jī)器的通信過程；為各種智能設(shè)備帶來靈活的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和高帶寬的無線數(shù)據(jù)鏈路。在偏遠(yuǎn)地區(qū)的困難環(huán)境下，無線局域網(wǎng)技術(shù)會(huì)發(fā)揮終身的巨大潛力，無線局域網(wǎng)技術(shù)和有線網(wǎng)絡(luò)的有效聯(lián)合，形成工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)控制完整的生態(tài)結(jié)構(gòu)鏈。

4 結(jié) 語(yǔ)

大規(guī)模集成電路元件越來越精密化，小巧智能化，因此微處理器也更加輕薄和智能，在成本降低的同時(shí)性能大大地提升；控制系統(tǒng)的更新?lián)Q代，特別是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和控制算法的不斷革新，使控制軟件更加的豐富多樣。計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展，有利于各大企業(yè)的工業(yè)化生產(chǎn)和人民生活水平的提高。