[科普中国]-计算机辅助生产控制

计算机辅助生产控制是随着计算机辅助设计与制造的发展而产生的。它是在信息技术自动化技术与制造的基础上，通过计算机技术把分散在产品设计制造过程中各种孤立的自动化子系统有机地集成起来，形成适用于多品种、大批量生产，实现整体效益的集成化和智能化制造系统。

简介计算机应用在过程控制中，原先只是用来作数据处理和巡回检测，后来逐渐取代常规模拟控制器，进入在线控制领域，从而大大改变了操作控制界面，使生产过程的控制水平达到一个崭新的阶段1。

与模拟控制的比较由常规自动化仪表实现的自动化控制系统称为常规控制系统。常规控制系统应用很早，使用广泛，但与计算机控制系统相比较，其局限性十分明显，主要表现在以下几个方面。

（1）随着生产规模的扩大，需要的模拟控制盘越来越长，这给集中监视和操作带来困难。而计算机系统采用集中监视方式，操作管理方便，一台计算机可以同时代替多台常规仪表。

（2）常规仪表控制系统的控制方案的修改比较困难，常需要进行硬件配置调整和接线更改；而计算机控制系统由于其所实现功能的软件化，复杂控制系统的实现或控制方案的修改，只需修改程序，重新组态即可。

（3）常规仪表控制系统无法实现各系统之间的通信，不便于全面掌握和调度生产情况；计算机控制系统则可以通过通信网络互通信息，实现数据传送和信息共享，能使操作人员及时了解生产情况，改变生产控制和经营策略，使生产长期处于最优状态。

（4）计算机具有判断和记忆功能，它能够综合生产中各方面的信息，在生产发生异常情况下及时作出判断，采取适当措施，并提供故障原因的准确指导，缩短系统维修和排除故障时间，提高生产效率，这是常规仪表所达不到的2。

系统的类型计算机控制系统的分类标准很多，通常可按照系统的功能和结构两个方面来划分。

按系统的功能分类

（1）顺序控制和数值控制

所谓顺序控制，就是使生产过程按事先规定好的时间函数或逻辑顺序进行工作的控制方式。它可以按照预先规定好的各时间段对应进行的控制动作；依次逐步进行，也可以根据前阶段的结果，选择下一步应执行的动作，并转入相应阶段。数值控制简称数控，将输入的数字信号转换成执行机构的控制信号，用以控制生产过程。它主要用于机床及有关加工装置的控制。

（2）直接数字控制

直接数字控制系统已广泛应用于工业过程控制。其主要特点是计算机通过模数转换器直接从生产过程中获得被控变量的信息，然后进行运算，其结果通过数模转换器直接去操纵执行机构，由于它是取代控制器直接面对生产过程，因此，被称为DDC控制，是计算机控制的一种最基本的形式。

按系统结构分类

（1）单机控制系统

单机控制系统是指用一台计算机对生产过程实施控制的系统，它可以实现DDC控制。控制回路一般有4路、8路或16路。其特点是系统结构简单、价格便宜，适合于小规模生产装置的计算机控制。对于规模大、控制回路多的生产过程，应采用双机或多机计算机控制系统。

（2）多级计算机控制系统

多级计算机控制系统至少包含主、从两级计算机，可以实现计算机监督控制。上位机具有较强的计算能力和人机对话能力，主要用于协调各个下位机的工作，监督和控制整个生产过程。下位机处于从属地位，它接受上位机的指令，直接从事生产过程的数据采集和参数控制，并将有关的测量和控制信息返回给上位机。下位机可以具有多个层次2。

本词条内容贡献者为:

何星 - 副教授 - 上海交通大学