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摘 要:本文简要介绍了计算机控制系统（CCS）硬件以及软件方面的发展历史、现状和发展趋势.
关 键 词:计算机控制系统；现状；发展趋势
1引言
计算机控制系统(ComputerControlSystem,简称CCS)是应用计算机参与控制并借助一些辅助部件与被控对象相联系,以获得一定控制目的而构成的系统.在CCS问世之前,工业生产中的动态系统的控制和调节是由自动控制中常规控制设备完成的,但在CCS中,动态系统的控制和调节是由数字计算机完成.由于数字计算机具有传送、采集、存贮、处理大量数据的能力,同时它集最新的计算机技术、网络通信技术和控制技术于一身,从而使自动控制系统有了质的飞跃.目前,CCS在现代化工业控制系统中扮演者越来越重要的角色.
2CCS的发展历史及现状
计算机控制系统由控制部分和被控对象组成,其控制部分包括硬件部分和软件部分,下面对CCS的硬件部分和软件部分的发展历史和现状简要介绍一下.
2.1CCS的的硬件类型和现状[1-2]
（1）60年代末,由于生产控制自动化的需要,出现了集中控制系统.在集中控制系统中,计算机开始发挥它的控制功能,它能够计直接根据给定值、过程变量和过程中其它的测量值,通过PID运算,实现对执行机构的控制,以使被控量达到理想的工作状态,这种控制系统即常说的直接数字控制(DDC)系统[3].DDC控制系统具有以下三个方面的优点：（1）能够行使更复杂的控制功能；（2）控制功能的灵活性大大提高；（3）具有丰富的显示和数据处理功能.但是这种系统也有一个非常大的缺点,那就是由于系统是由一台计算机控制,一旦出现故障,整个系统就会停止运行,造成十分严重的后果.它的这个缺点也限制了其进一步的推广应用.
（2）70年代,大规模集成电路开始广泛应用,这为集散控制系统的出现奠定了基础.在1975年,美国Honeywell公司首先推出了以微处理器为基础的TDC-2000型总体分散型控制系统,也叫做集散控制(DCS)系统.DCS是以微处理器为基础的对生产过程进行集中监视、操作、管理和分散控制的集中分散控制系统.DCS的出现在控制系统的变革中具有里程碑式的意义,它具有以下优点：（1）系统构成灵活；（2）操作管理便捷；（3）控制功能丰富；（4）信息资源共享；（5）安装、调试方便；（6）安全可靠性高.正是因为DCS具有上述的优点,所以在工业自动化生产中得到了广泛的应用.
（3）随着微处理器的发展,20世纪80年代出现了品种繁多的高智能化的单/多回路调节器,SCC系统是四川仪表十八厂消化吸收国外技术的基础上开发的小型分散系统,并于1991年投入使用,该系统价格低廉,但在通讯距离和实时性方面有待改善.以单/多回路调节器为基础的计算机监督控制系统具有高可靠性,即使计算机发生故障,各个回路调节器仍然可不受影响而独立工作,不会影响生产.
（4）在20世纪90年代,随着现场总线技术与智能仪表管控一体化（仪表调校、控制组态、诊断、报警、记录）的发展,这种开放型的工厂底层控制网络构造了新一代的网络集成式全分布计算机控制系统,即现场总线控制系统（FCS）.FCS具有以下技术特点：1.系统的开放性；2.互可操作性与可用性；3.现场设备的智能化与功能自治性；4.系统结构的高度分散性；5.对现场环境的适应性.现场总线系统采用现场总线作为系统的底层控制网络,沟通生产过程中现场仪表、控制设备以及更高控制管理层次之间的联系,相互之间可以直接进行数字通信.作为新一代的控制系统,一方面FCS突破了DCS采用专用通信网络的局限,采用了给予开放式、标准化的通信技术；另一方面FCS进一步变革了DCS的系统结构,形成了全分布式的系统构架,把控制功能彻底下放到现场.FCS被称为21世纪的工业控制网络标准.
2.2CCS的的软件类型和现状[4-6]
计算机控制系统软件包括系统软件和应用软件.系统软件一般包括操作系统、语言处理程序和服务性程序等,它们通常由计算机制造厂为用户配套,有一定的通用性.应用软件是为实现特定控制目的而编制的专用程序,如数据采集程序、控制决策程序、输出处理程序和报警处理程序等.它们涉及被控对象的自身特征和控制策略等,由实施控制系统的专业人员自行编制.下面重点介绍一下应用软件.
（1）基于PC总线的控制系统应用软件
这是一类在工业生产中运用较早的控制系统应用软件,其相应的软件分为通用的开发软件和专用的工控组态软件.通用的开发软件工具数量较多,包括:BORLAND、C++,MC++,VB和DELPHI等,用于WINDOWS平台.而专用的工控组态软件数量却不多,主要是因为开发这样的软件投资较大.
（2）基于各种PLC控制系统的应用软件
这类控制系统应用软件具有卓越的性价比,因此在工业控制中得到广泛应用.在使用该系统时需要两套相应的软件：上位机软件和下位机软件.上位机软件种类很多,如INTELLUTIONFIX、INTOUCH等,这些软件可以在多种不同的PLC产品中应用.下位机软件一般与PLC硬件对应,不同的PLC有不同的下位机软件.通常使用一种叫梯形图的控制软件.
（3）DCS控制系统组态软件[7]
目前,市场上应用的DCS控制系统组态软件主要是由Honeywel公司和英国欧陆生产.这类软件具有强大的组态功能,如C,FBD和梯形图软件.最重要是,其均有1个上下位机统一的数据表,因此可根据不同的控制要求,采用最合适的组态编程方式,而变量可在不同的组态编程环境中直接引用,使用起来非常方便.
3.CCS的发展趋势
进入21世纪,由于计算机硬件和软件技术的迅猛发展,CCS也出现了新的发展方向,其主要表现在以下两个方面：
（1）控制系统向网络化发展
现场级网络技术成功的将所有的网络接口移到了各种仪表单元,使仪表单元均具有了直接的通讯功能,这就使得网络延伸到控制系统的末端.在原有控制系统网络结构的基础上,结合这一网络技术,就实现了完成最基本控制任务的底层到完成优化调度工作的最高层的网络优化连接.
（2）控制系统走向系统扁平化
现场级网络技术的发展使每个网端可以容纳不同回路系统的现场级设备和仪表单元,同时,不同的网端还可以通过网桥相互连接,这样就大大提高了现场级网络的连接能力,从而使计算机控制系统的结构发生了明显变化,逐步形成两层网络的系统结构.上层负责完成高层管理功能,底层负责完成所有具体的控制任务,这样的系统简化了系统的结构和层次,缩短了上层控制任务到下层单元实施过程,实现了较大规模的信息交换公共平台,加强了上层子系统与下层子系统或单元之间的联系.
综上所述,由于计算机技术硬件技术和软件技术的发展,使得计算机控制系统的控制能力越来越强,从而大大提高了生产效率,缩短了生产周期,节约了生产成本,从而使得计算机控制系统在工业生产中的应用越来越广泛.