计算机控制系统的设计与实现论文

摘要本文主要介绍了基于PID控制理论的单片机温度的控制。控制器件使用单片机，单片机的应用有利于增加控制的灵活性，提高控制精度，减小控制部分的体积，是现代控制的主要硬件部分。温度是工业控制对象的主要被控参数之一，如冶金，机械，食品，化工各类工业中广泛使用的各种加热炉，热处理炉，反应炉等。在过去多是采用常规的模拟调节器对温度进行控制，本文采用了单片微型机对温度实现自动控制。对不同的升温速率升温，再对某种仪器在不同升温状况下的特性进行检测，达到了较高的精度。应用继电器自整定方法，可以快速整定PID参数，减少工人的工作量，计算出错的几率降低很多。所使用的时间也减少了很多，工作效率大大提高。并应用经验公式快速计算出相应的数值。关键词： PID 单片机 继电器整定 温度控制ABSTRACTThis text mainly introduced the controller of PID in industry produce the control of the controller piece uses a machine, the application of a machine is advantageous to the vivid of the increment control, exaltation control accuracy, let up the control the physical volume of the part, is main hardware part of the modern temperature is a mainly industry controled object, such as metallurgy, machine, food, each kind of industry of chemical engineering in various heating stove of the extensive usage, the hot processing stove, reactor etc..At pass by mostly the emulation modulator adopt of the normal regulations carries on the control to the temperature, this literary grace uses a miniature machine to carry out the automatic control to the on the examination towards heating the velocity to heat differently, again to a certain instrument under the condition that dissimilarity heat of characteristic, come to a the higher relay setting method, It can settle the parameter of PID quickly and reduce the worker's workload, several rates that compute to come amiss lower many. The time also reduced a lot of, Work efficiency raises the empirical formula also to compute a number for correspond quicklyKeyword: PID Single-chip microcomputer Relay setting temperature control绪论温度是生产过程和科学实验中普遍而且重要的物理 参数。在工业生产过程中为了高效地进行生产，必须对生产工艺过程中的主要参数，如温度，压力，流量，速度等进行有效的控制。其中温度的控制在生产过程中占有相当大的比例。准确测量和有效控制温度是优质，高产，低耗和安全生产的重要条件。在工业的研制和生产中，为了保证生产过程的稳定运行并提高控制精度，采用微电子技术是重要的途径。它的作用主要是改善劳动条件，节约能源，防止生产和设备事故，以获得好的技术指标和经济效益。本课题是结合生产实际和科研工作，运用PID算法对温度进行控制，以求达到较好的控制效果。目前先进国家各种炉窑自动化水平较高，装备有完善的检测仪表和计算机控制系统。其计算机控制系统已采用集散系统和分布式系统的形式，大部分配有先进的控制算法，能够获得较好的工艺性能指标。单片微型计算机是随着超大规模集成电路的技术的发展而诞生的。由于它具有体积小，功能强，性价比高等优点，所以广泛应用于电子仪表，家用电器，节能装置，军事装置，机器人，工业控制等诸多领域，使产品小型化，智能化，既提高了产品的功能和质量又降低了成本，简化了设计。本文主要涉及MCS-51单片机在温度控制中的应用。应用单片机实现PID控制算法和PID参数的整定。PID 控制是最早发展起来的控制策略之一, 由于其算法简单、鲁棒性好、可靠性高等优点, 被广泛应用于工业过程控制。当用计算机实现后, 数字 PID 控制器更显示出参数调整灵活、算法变化多样、简单方便的优点。随着生产的发展, 对控制的要求也越来越高, 随之发展出许多以计算机为基础的新型控制算法, 如自适应 PID 控制、模糊 PID 控制、智能 PID 控制等等。1．PID 控制原理模拟 PID 控制系统原理框图如图 1- 1所示, 系统由模拟 PID 控制器和受控对象组成。PID 控制器根据给定值 r(t) 与实际输出值c(t) 构成的控制偏差:（1-1 ）将偏差的比例(P)、积分( I) 和微分 (D ) 通过线性组合构成控制量, 对受控对象进行控制。其控制规律为:(1- 2)或写成传递函数形式:（1- 3）式中, 为比例系数， 为积分时间常数， 为微分时间常数。简单说来, PID 控制器各校正环节的作用是这样的:●比例环节: 即时成比例地反应控制系统的偏差信号 , 偏差一旦产生, 控制器立即产生控制作用以减小误差。●积分环节: 主要用于消除静差, 提高系统的无差度, 积分作用的强弱取决于积分时间常数 ， 越大积分作用越弱, 反之则越强。● 微分环节: 能反应偏差信号的变化趋势(变化速率) , 并能在偏差信号值变得太大之前，在系统中引入一个有效的早期修正信号, 从而加快系统的动作速度, 减小调节时间。2. PID控制规律及对系统稳定性的影响控制器输出与偏差信号之间的函数关系称为控制规律。控制规律决定了控制器的特性。在控制器输出稳定之前，偏差 与输出之间的相互关系，称为控制器的动态特性。在控制器上施加恒定的偏差，经过一段时间，控制器的输出达到稳定，偏差 与输出 的相互关系称为控制器的静特性。控制器的输入与输出信号的相互关系如图所示。图中 为偏差信号，通常用测量值与给定值只差在全量程范围中所占的百分数来表示：

计算机控制技术论文

在日常学习、工作生活中，大家都不可避免地会接触到论文吧，论文是学术界进行成果交流的工具。你写论文时总是无从下笔？以下是我为大家收集的计算机控制技术论文，欢迎阅读与收藏。

摘要： 计算机控制技术是一门由微机原理、控制理论、通信原理、软硬件开发技术等多学科专业知识交叉形成的综合性科学技术，自动化生产线是由自动化设备组合而成的能够自动完成产品制造的生产系统。将计算机控制技术应用于自动化生产线中不仅能够提高产品制造的质量和效率，而且能够提高自动化生产线的管理水平。因此，研究计算机控制技术在自动化生产线中的应用对于提高产品的制造管理水平有十分重要的意义。

关键词： 计算机控制技术；自动化生产线；自动化生产设备；自动控制系统；

1、 前言

随着计算机技术的不断发展和我国工业化进程的不断推进，制造装备的智能化水平不断提高，传统的制造行业正面临着新的发展机遇。将计算机控制技术应用于自动化生产线，提高了产品制造的自动化水平，不仅有利于提高产品的质量和制造效率，而且也有利于提高自动化生产线的管理水平。目前，为提高制造业的竞争力，世界各发达国家都越来越重视计算机控制技术在制造行业自动化生产线中的应用研究。针对这样的生产需求和技术现状，本文将主要研究计算机控制技术在自动化生产线中的应用。

2、计算机控制技术及自动化技术的基本概念

计算机控制技术是一门由微机理论、经典控制理论、现代控制理论、硬件开发技术、软件开发技术、通信原理、网络技术、系统工程等多个专业门类组合形成的综合性的交叉学科。典型的计算机控制系统一般以ISA/PCI总线工控机或IBM—PC微机作为控制核心，以各种输入输出装置、外部存储装置为外围电路，借助各种检测传感器和伺服电机等执行装置，最终实现对被控对象的控制功能。控制单元和被控对象之间可以通过电缆等有线方式传输信号，也可以通过无线电、红外线等无线信号实现信息交互。软件是计算机控制系统的重要组成部分，由底层系统软件和上层用于完成各种具体功能的应用软件组成。根据控制方式的不同，以计算机为核心的自动控制系统分为闭环控制系统和半闭环控制系统。闭环的计算机控制系统连续不间断的采集被控对象的状态信号，并以一定的方式进行数据处理，最终输出控制信号达到全自动的控制目的；半闭环的计算机控制系统在完成所采集数据的初步分析之后向操作者提供控制信息，由操作者作出最终决策。

最初自动化的概念是使用机器来代替人的具体劳动自动地实现工业生产作业，目前自动化概念已更加广义化，不单单是使用机器机械的代替人简单的体力劳动，还承担代替人完成全部或一部分的脑力劳动，从而达到全自动的完成指定的生产作业任务。从制造的角度而言，自动化技术涵盖代替人完成机械劳动、代替人完成全部或部分的脑力劳动、自动管理并优化整个机械制造系统三个层次的内容。自动化生产线是制造领域的概念，由传送系统和控制系统两大部分组成，控制一系列机床或其他生产设备按照制定的工艺步骤完成产品的全自动或半自动生产。自动化生产线的传送系统分为上下料设备、传送设备、储料设备，根据具体的生产任务选用具体的设备类型，以机加工生产线为例，一般由工件自检装置、自动换刀装置、自动冷却装置等组成。自动化生产线的控制系统不仅负责控制组成生产线的各部分协调工作，而且负责生产线故障的监测和排除。

3、计算机控制系统的应用类型和发展趋势

根据控制需求的不同，计算机控制系统分为数据采集系统、直接数字控制系统、监督控制系统、分级控制系统DCS、现场总线控制系统五种类型。数据采集系统是最初级的计算机控制系统，计算机在该系统中主要承担数据采集和数据处理任务，包括各种生产变量的实时检测、处理、记录和分析，并向操作者反馈处理结果，不承担生产线的自动控制功能。直接数字控制系统中的计算机直接控制被控对象，这种系统的特点是不直接处理模拟信号，而是将信号完成AD/DA转换后实现控制功能。监督控制系统在直接数字控制系统上集成了管理功能，是一种较高级的计算机控制系统。现场总线控制系统是一种分布式的控制系统，克服了以往分级控制系统DCS由于通信标准不统一而不能实现网络互连的问题。

计算机控制技术首先起源于上世纪四十年代美国福特公司未描述发动机工作的自动化需求，随着上世纪五六十年代经典控制理论和现代控制理论的发展，依次出现了以单变量和多变量为控制对象的自动控制系统，后来随着计算机技术、通信技术的发展，在以往自动控制系统的基础上形成了高级的计算机控制系统，能够完成生产过程的最优控制功能。现阶段，微机技术和电子技术仍然保持着高速发展态势，计算机的控制性能每两年就能增加一个数量级。目前的计算机控制技术正在向智能化、网络化和高度集成化方向发展，低成本的工控机将成为工业领域计算机控制系统的核心，DCS系统将向小型化、多样化的方向发展，现场总线仍将是计算机控制系统在将来一段时间内最有前途的发展方向之一。

4、计算机控制技术在自动化生产线中的应用

在机械制造领域，将计算机控制技术应用于自动化生产线中形成柔性制造系统。柔性制造系统是基于机械自动化和计算机控制技术发展而来的一种自动化程度很高的机械制造系统，与一般的自动化生产线类似，也由上层控制单元、物料搬运单元、与生产相关的数控加工装置构成，是机械自动化技术在机械制造领域的一种应用。柔性制造系统的突出的优点是可以根据外部生产环境的变化实现有针对性的自动调整，此外，也能根据客户的独特需求灵活调整生产线各部分的组成，以达到为客户提供个性化产品制造服务的目的。柔性制造系统特别适合用于机械产品的多品种、小批量生产。柔性自动生产线是柔性制造系统的'一种具体形式，不仅包括普通的数控机床和CNC加工中心，还包括专用机床和自动运输装置。

现场总线是近些年来发展起来的一种计算机控制技术，在自动化生产线中承担数据通信功能，是当今自动化生产线广泛采用的一种通信形式。现场总线技术在自动化生产线的各测量仪器仪表中植入微型处理器，利用双绞线或无线电将所有设备连接形成网络系统，每个设备作为整个通信网络的一个节点，所有生产设备遵循统一的通信协议，实现数据的实时采集和处理。现场总线在各设备之间的通信和信息实时显示方面具有较大的优势，便于实现分散控制，具有灵活性和开放性，能将新加入到生产线中的设备通过预留的通信接口集成到整个通信网络之中。现场总线也有很强的互用性，来自不同制造商的性能相似的生产设备能够互相替换。此外，现场总线还具备很强的功能自治性，在现场总线的作用下，计算机能够实时预测和分析自动化生产线的故障，并及时做出具有针对性的应对决策。

在计算机集成制造系统CIMS方面，计算机控制技术不仅具备一般自动化生产线的技术功能，还具备经营功能。计算机集成制造系统CIMS将信息管理技术融入到柔性制造系统之中，不仅包括传统的自动制造单元、数据通讯单元，还集成了信息管理单元、工程设计单元、质量保证单元和数据库单元。计算机集成制造系统是一种高级的自动化生产线，把整个产品制造流程视为一个统一的整体，把产品制造所涉及的生产者、制造技术、经营理念三个要素和信息流和物质流相统一，最终实现提高产品质量、降低制造投入、提高制造效率的目的。计算机集成制造系统CIMS实现了生产过程控制和生产管理的有机结合，实现了生产制造的精密化、设备管理的信息化和生产制造的自动化，有利于实现工厂和企业的全面自动化管理，是一种十分有发展潜力的自动化生产线。

5、结论与展望

综上所述，将计算机控制技术应用在自动化生产线中有助于提高我国制造业的生产管理水平。本文在介绍计算机控制技术及自动化技术的基本概念，概述了计算机控制系统的应用类型，并简要介绍了计算机控制技术的发展趋势，最后以柔性制造系统、计算机集成制造系统和现场总线为例重点介绍了计算机控制技术在自动化生产线中的具体应用，对计算机控制技术在制造业中的进一步普及和自动化生产线自动化水平的提高可以起到一定的促进作用。

参考文献

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[5]马勇.计算机控制系统在自动化生产线上的应用[J].自动化与仪器仪表,2014(03):72-73+78.

摘要： 计算机控制即是用计算机对一个动态目标或进程进行控制。在计算机控制体系中，用计算机替代自动控制体系中的惯例控制设备，对动态体系进行调理和控制，这是对自动控制体系所运用的技术装备的一种改造。这篇文章的首要意图即是在剖析计算机控制技术原理的一起，对计算机控制体系的展开趋势进行描述。

关键字 ：规划进程；计算机控制技术；技术关键

导言

计算机控制即是用计算机对一个动态目标或进程进行控制。在计算机控制体系中，用计算机替代自动控制体系中的惯例控制设备，对动态体系进行调理和控制，这是对自动控制体系所运用的技术装备的一种改造。这一改造，改动了自动控制体系的构造，也导致对这类体系的剖析和规划发作较多的改动。在开端介绍计算机控制体系之后，别离介绍计算机控制技术的特色和底子规划进程。

1、计算机控制体系的规划进程

计算机控制体系的软、硬件构造将依据不一样的目标有所不一样，但体系规划的进程大体上相同，通常包含以下几方面。

体系的整体计划规划

依据体系规划使命书进行整体计划规划。挑选体系的软、硬件构成方法依据体系的报价和时刻请求，挑选恰当的方法构成体系。在时刻请求比较紧的状况下，尽量选购现成的软、硬件体系进行组合；而在经费紧张的状况下可以思考自个规划电路模块。值得注意的是，软、硬件作业份额的区分也将对体系的报价和完结时刻产生首要的影响。体系的整体计划规划大约包含挑选微处理器、断定存储器容量、挑选外围接口电路、挑选传感器、挑选软件开发环境、硬件规划及调试六个底子内容。

断定控制使命

进行体系规划之前，首要要对控制目标进行深化调查、剖析，熟悉技术流程，了解详细的控制请求，断定体系所要完结的使命，包含体系要完结的功用、控制速度、控制精度、现场环境、完结规划的时刻请求等。依据这些使命写好规划使命说明书，作为全部控制体系规划的依据。

软件规划

软件规划要依据体系总的规划请求，断定软件所要完结的各种功用及完结这些功用的逻辑和时序联络，并用软件流程图表述出来。按软件流程图中不一样的功用，别离规划相应的软件功用模块。如模仿量输入模块、模仿量输出模块、数据处理模块、通讯模块和键盘处理模块等。每一种模块都可以单独进行调试，各种模块别离调试好后，再按流程图逻辑和时序联络将他们准确组合、衔接、调试。

现场装置调试

首要要按技术流程图将体系准确装置，然后对体系进行粗调和准确调试，依据实际目标断定各种控制参数，调整显现值或保留数据等。硬件调试和软件调试都可以在实验室环境下用对现场状况进行模仿的方法进行，并进行必要的联合调试作业，半什物仿真是体系调试的虽要根底，而终究的体系级调试要在现场完结。

2、概述计算机控制体系

计算机控制体系的构成是由硬件和软件两大有些构成。而一个完好的计算机控制体系应由下列几有些构成：被控目标、主机、外部设备、外围设备、自动化外表和软件体系。

硬件有些

硬件有些用于通常数值计算和信息处理的计算机称为通用计算机（简韵；通用机）。用于工业出产进程控制的计算机称为工业控制计算机（简称控制机）。通用机由主机和外部设备构成，主机包含运算器、控制器和主存贮器（俗称内存贮器）；外部设备包含输入设备、输出设备和外部存贮器，如键盘、CRT显现器、打印机、磁带和磁盘等，起着人机联络和拓展主机存贮才干的作用。它们是主机正常作业和大家运用主机所必需的设备。通用机首要是同运用机器的人交流信息，控制机除了同人交流信息外，要自动地控制出产进程，它还有必要与被控制的目标直接交流信息。这是控制机与通用机底子不一样的当地。为此，控制机有必要具有直接从出产进程获取信息，经过主机加工处理后，把控制信息馈送给出产进程的才干。这种才干表如今主机与被控目标之间直接进行信息的改换和传递上，具有这种才干的设备称为出产进程通道。相对于外部设备，通常把出产进程通道称为主机的外围设备。因而，可以简单地说，通用计算机由主机和外部设备构成；控制计算机由通用计算机与外围设备构成。

软件有些

软件体系是控制机不行缺少的首要构成有些。只要在恰当的软件体系支持下，控制视才干按规划的请求正常地作业。控制机的软件体系包含体系软件和使用软件两大类。体系软件是用于计算机体系内部的各种资源办理、信息处理对外进行联络及供给效劳的软件。例如操作体系、监控程序、言语加工体系和确诊程序等。使用软件是用来使被控目标正常运转的控制程序、控制战略及其相应的效劳程序。例如进程监督程序、进程控制程序和共用效劳程序等。使用软件是在体系软件的支持下编制完结的，它随被控目标的特性和控制请求不一样而异。通常使用软件由用户依据需要自行开发。跟着计算机进程控制技术的日趋成熟，使用软件正向规范化、模块化的方向展开。规范的底子控制模块由制作厂家供给给用户，用户只需依据控制的请求，经过简单的组态进程即可生成满意详细请求的专用使用软件，大大方便了用户，缩短了使用软件的开发周期。进步了使用软件的可靠性。

3、计算机控制体系的特色

由于计算机自身的特色，计算机控制体系与通常惯例的调理体系比较，具有以下特色。精度高：经过多字长的数值运算，可以完结惯例调理器难以到达的控制精度，而且不存在零点漂移、热噪声及元件老化对控制精度的影响。计算机具有分时处理才干。一台计算机（严厉说是一个CPU）可以对多个控制回路进行控制。

计算机具有很强的储存和逻辑判别才干，可以依据出产环境的改动，及时作出判别，挑选最合理的控制对策；可以完结杂乱的控制规则，以到达抱负的控制作用。运用方便灵敏。计算机的控制功用是经过硬件和软件一起完结的。在不添加硬件的状况下，可以经过修改软件来改动控制计划和控制机的功用。计算机除了能完结控制功用以外，还可以一起完结对出产进程的办理，如出产计划调度，经济计算等。

4、计算机控制体系的展开趋势

DCS和工业控制计算机技术正在彼此浸透展开，并扩展各自的使用领域。本来通常流程工业的控制多选用集散型控制体系（DCS），离散型制作业的控制多采用可编程控制器（PLC）。跟着DCS和PLC彼此浸透展开继而扩展自个的使用领域，将呈现DCS和PLC融合于一体的集成进程控制体系。工业控制网络将向有线和无线相联系的方向展开。计算机网络技术、无线技术以及智能传感器技术的联系，产生了根据无线技术的网络化智能传感器。这种根据无线技术的网络化智能传感器使得工业现场的数据可以经过无线链路直接在网络上传输、发布和同享。工业控制软件己向组态化方向展开，工业控制软件首要包含人机界面软件、控制软件以及出产办理软件等。

结束语

跟着计算机技术的展开，计算机控制越来越深化地浸透于出产当中。因而，规划一个功能杰出的计算机控制体系是非常首要的。计算机控制体系包含硬件、软件和控制算法3个方面，一个完好的规划还需要思考体系的抗干扰功能，使体系能长时间有效地运转。在综述有些对计算机控制技术的展开方向进行展望。

这些年我国在控制规则、控制计划、施行技术以及大规模的集中控制方面，有必定数量的成功典型，经济效益也比较显著。这些年，还开端运用数学模型方法，探讨和推广现代控制理论在化工进程控制中的使用，联系微型计算机的推广使用，不少项目展开了计算机控制和调度办理的研讨，使出产的技术水平和经济效益都有较大的进步。

参考文献

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[3]顾德英.计算机控制技术与体系[M].北京：邮电大学出版社，2007.

摘要： 着重从计算机与自动控制理论各自发展及相互使用的角度，概括了计算机控制技术发展的背景，现状及发展。

1、计算机控制技术概述

计算机控制技术是在计算机技术和自动控制技术的大力发展基础上形成的，计算机控制的经典控制理论已经比较成熟，在农业生产、交通运输等各个领域中发挥了重要的作用。计算机控制系统的核心是实现生产过程的自动化控制，是以计算机技术为核心的自动控制系统。这种计算机控制系统具有独特的科技优势，可以完成许多采用常规控制技术无法实现的生产任务，获得日常控制技术无法完成的生产目标。一个完整的计算机控制技术，通常包括监控系统和过程对象两部分内容。计算机控制技术所依赖的监控系统主要由软硬件设备组成，硬件有主机、通讯设备等，而软件则是应用软件和系统软件。

以计算机控制技术所构成的计算机控制系统，通过包括操作指导型控制系统、直接数字控制系统、监督控制系统、集散控制系统、现场总线控制系统等内容。鉴于计算机的特殊特点，计算机控制系统与常规的调节系统有着明显的差异，主要表现在三个方面：一是控制的精度较高，比如计算机可以通过数值运算，完成常规调节器所无法完成的控制精度，而且这种精度是具有较小的偏差，不存在零点漂移、热噪声及元件老化对控制精度的影响。二是计算机的分时控制能力，比如计算机控制技术依靠计算机的强大存贮能力和判断能力，可以根据控制环境的变化，对各种情况进行及时分析和判断，做出最佳的控制决策，也可以实现复杂的控制规律，以达到理想的控制效果。最后是计算机控制技术的使用很方便，计算机控制技术依靠系统软件和应用软件来实现主要的控制目标，因此可以通过改变软件的编程，来实现对不同控制方案的调整。还可以根据生产环境的变化，对系统软件进行相应的设计和调整，来应对各种复杂多变的生产环境。但是，不可否认，计算机控制技术也有它的局限性，比如计算机控制技术完成比较复杂的控制系统时比较困难，尤其是需要采用复杂的计算法，而这在实现上就遇到了相当的困难，有些时候无法满足系统的运行要求。

2、 计算机控制技术的新发展

本文对计算机控制技术新发展的阐述主要有三个方向，一是分析集散控制系统（DCS）的新发展，二是总结可编程序控制器（PLC）的新发展，三是展望计算机控制系统的新趋势，具体内容阐述如下。

集散控制系统（DCS）的新发展

集散控制系统是以单片微机技术为载体，全面运用了数据通信、图像显示、计算机技术和过程控制等高科技技术，主要使用了分布式控制思路，重点解决了信息集中管理和生产过程分散控制的有机整合问题。在提高产量、保障质量、降低能耗和控制成本等方面发挥了重要的作用。国外许多大型综合控制系统都用了DCS，比如美国西屋公司生产的WDPFI型系统。集散控制系统的控制方法主要包括参数预估控制、解藕控制、非线性控制、自适应及自学习控制等。另一方面的应用是工厂综合自动化TFA。重点解决办公室自动化的网络构成系统，利用同轴电缆连接，使生产过程综合自动化的动态和静态指标长期在最佳状态下运行。此外还有一种新的发展方向是计算机综合生产系统CIM。

可编程序控制器（PLC）的新发展

可编程序控制器的核心是微处理器，是主要用于过程控制的专用微机系统，同时作为一种自动化装置，也可以用于生产过程控制。可编程序控制器在一定程度上替代了传统继电器来实现开关量的控制，比如有输入和输出，定时及计数等控制。所使用的控制信号既可以是按钮、无触点开关、行程开关或其它敏感元件等，也可以用于驱动电磁闷、步进电机等各种执行机构。由于CIM、工程自动化、过程控制等大系统和复杂系统的应用要求，可编程序控制器（PLC）的新发展主要有以下几个特点，一是大容量、高速度、高功能；二是网络化和具有通信功能；三是编程语言的多样化，也就是在重点发展SFC的基础上，更多地使用C、BASIC等高级语言编程及采用多种语言联合编程。

计算机控制系统的新趋势

集散控制系统和可编程序控制器的计算机控制技术不断丰富着自己的使用领域，同时也在一定程度上实现了相互渗透发展，提高了两者的整合特性。原来一般流程工业的控制多选用集散型控制系统（DCS），离散型制造业的控制多采用可编程控制器（PLC）。随着DCS和PLC相互渗透发展继而扩大自己的应用领域，将出现DCS和PLC融合于一体的集成过程控制系统。随着计算机技术的不断更新和发展，我们也在研究一些具有自主知识产权的计算机控制系统应用软件，建立先进的监控软件平台，优化现有的控制软件等。按照计算机技术在控制系统中的功能和目的分析，未来计算机控制系统的重点方向就包括操作指导控制系统、直接数字控制系统、监督计算机控制系统、分级计算机控制系统等。

山东水利职业学院信息工程系毕业论文 (设计)指导书（适用于2007届电子信息工程、计算机控制专业）目 录毕业论文（设计）任务书一．毕业论文（设计）的目的和任务二．毕业论文（设计）的程序和步骤三．毕业论文（设计）的结构与要求四．毕业论文（设计）的指导工作及对学生的要求五．毕业论文（设计）与答辩的时间安排六．毕业论文（设计）成绩的评定七．毕业论文（设计）参考选题八．附件山东水利职业学院 信息工程系2007届学生毕业设计(论文)任务书指导教师 职 称 需要学生人数及专业 课题名称 课题内容及意义对学生的要求 进度安排参考文献备注：学生分为计算机应用、电子信息、网络技术、计算机控制等专业。一．毕业论文（设计）的目的和任务根据国家教育部的要求，高等学校毕业生在毕业前要进行撰写论文或进行毕业设计（统称毕业环节），这是高等教育不可或缺的一个重要环节。毕业环节注重理论与实践相结合，将课堂学到的知识与实际工作中的问题结合起来，培养学生解决实际问题的能力，同时也增强了学生适应实际工作的能力，是迈向实际工作岗位前的一次重要演练。通过毕业论文（设计），使学生运用所学的软、硬件知识，独立分析解决计算机应用的实际问题，掌握应用软件开发的基本模式和步骤，以达到将理论知识学以致用、融会贯通的目的。学生论文（设计）要完成的任务是：1．根据所选毕业论文（设计）的题目，到各有关单位进行现场实习和调研，搜集并整理有关资料、文献。2．根据实习和调研所掌握的资料，对论文（设计）题目中所涉及的问题进行分析论证，提出见解，编写应用程序，最终完成论文（设计）。二．毕业实习与论文（设计）的程序和步骤：毕业论文（设计）的工作大致可分为如下阶段：（一）选题阶段根据给出的论文题，按自身的理解和对题目的熟悉程度，填报论文题目，学生也可自行选择未给出的论文题。学生须明确所选题目的要求及深度。学校根据学生填报的毕业论文（设计）志愿，在综合评定后，最终确定学生的论文题目，并指定指导教师。自选题须经指导教师认证。（二）撰写论文阶段在教师的指导下，对所选题目目前的状况及用户的要求进行需求分析，提出解决方案，画出系统流程图，编写程序，进行上机调试，最终完成论文（设计）。（三）毕业答辩阶段学生按期做完毕业论文（设计）后，交给指导教师审阅，教师要写出审阅意见，并在论文上签字。在没有特殊情况下，学生均须进行毕业答辩。答辩按以下程序进行：1．学生向答辩委员会报告本人论文的主要内容；2．答辩委员会和参加老师对论文提出问题；3．学生对所提问题进行答辩；4．答辩委员会给出答辩成绩。三．毕业论文（设计）的结构与要求◆毕业论文或毕业设计报告字数不少于12000字◆毕业论文（设计）任务书◆目录◆中文摘要◆英文摘要（Abstract）（可选）◆前言：本课题研究的意义、国内外相关课题的状况介绍等。◆系统的需求分析：系统需求、本课题任务及目的等。◆系统开发工具：本课题使用的软件工具介绍等。◆系统设计与开发：本课题程序结构、数据结构、算法、系统开发流程、主要模块及其原程序注释、遇到的问题及解决方案等。◆代码调试与系统测试：应用程序测试、系统测试等。◆总结：系统的功能、使用说明、存在的问题、收获和体会等。◆附录◆参考文献四、毕业论文（设计）的指导工作及对学生的要求（一）指导教师的主要工作指导学生拟定论文进度，布置给学生应完成的工作并检查其执行情况，每周至少半天时间对所带学生进行指导。引导学生拟定论文提纲，帮助学生分析论文所涉及的问题，对方案的可行性、流程的正确性、程序的严谨性等进行审查，并提出意见，做好论文的审阅和学生的释疑工作。（二）对学生的要求1、拟定个人工作计划，搜集、阅读、分析、整理有关资料；2、复习有关专业理论及编程需用的程序语言，做好实习、撰写论文准备工作。3、在毕业环节过程中，要严肃认真，积极主动，独立思考，努力钻研。对论文内容要充分理解和把握，要有自己的独立见解，不应简单抄袭资料。做好答辩的准备工作。4、遵守实习、劳动纪律，注意安全。服从教师指导，虚心向实习单位的工作按质、按量、按期完成毕业论文。五．毕业论文（设计）与答辩的时间安排序号 专业名称 毕业设计时间 备注1 电子信息专业（04级普通、对口） 第10周～第18周() 2 计算机控制及应用专业（04级普通） 第10周～第18周() 答辩时间另行通知。以上时间如有变化，会及时通知。六．毕业论文（设计）成绩的评定毕业论文的成绩分为：优、良、中、及格、不及格五级。毕业论文的成绩将综合考虑毕业环节个人表现、论文水平及毕业答辩的情况。七．毕业论文（设计）参考选题设计题目一 三相异步电动机转速控制系统1、 任务设计一个小型计算机控制系统，控制三相异步电动机的转速。要求在一定范围内电机转速保持在设定转速上。2、要求(1)、电机转速控制范围为0-1200RPM。（2）、要求设置相应的按钮使用户能够设置电机转速、算法参数大小以及电机的启动和停止等。（3）、电机控制算法可以采用PID算法、模糊控制算法、模糊PID控制算法等。（4）、电动机的转速调整通过晶闸管调压模块调整加到三相交流异步电动机的电压来实现。（5）、要求在系统处于稳定状态时，系统的设置值与实际输转速之间的误差（即稳态误差）控制在15%以内。设计题目二 电烤箱温度控制系统1、任务设计一个电烤箱温度控制系统，要求在一定范围内电烤箱温度保持在设定温度上。2、要求(1)、温度范围为0-200℃。（2）、温度值、控制参数等可以手动设置并能显示设定温度、实际温度、控制参数等（3）、系统的启动和停止等操作可以通过键盘控制。（4）、温度控制精度要求在正负5℃。设计题目三 自动往返小车的设计1、任务设计制作一款具有智能判断自动往返功能的小车，能沿设定轨道自动往返。路长20厘米，并在路的两边贴有黑线轨道，路中间贴有数片铁片，路两头有路障。2、要求（1）、能在路两头自动往返行驶（2）、寻迹功能（按路面的黑色轨道行驶）。（3）、检测路面所放置的铁片的个数的功能。（4）、计算并显示所走的路程和行走的时间，并可发声发光。设计题目五、自动水温控制系统1、任务设计并制作一个水温自动控制系统，控制对象为1升净水，容器为搪瓷器皿。水温可以在一定范围内由人工设定，并能在环境温度降低时实现自动控制，以保持设定的温度基本不变。2、要求（1）温度设定范围为40～90℃，最小区分度为1℃，标定温度≤1℃。（2）环境温度降低时（例如用电风扇降温）温度控制的静态误差≤1℃。（3）用十进制数码管显示水的实际温度。设计题目六、数字式工频有效值多用表1、任务设计并制作一个能同时对一路工频交流电（频率波动范围为50 ±1Hz、有失真的正弦波）的电压有效值、电流有效值、有功功率、无功功率、功率因数进行测量的数字式多用表。参见附图。2、要求（1）测量功能及量程范围a、 交流电压：0～500V；c、 有功功率：0～25kW；d、 无功功率：0～25kvar；e、 功率因数（有功功率/视在功率）：0～1 。为便于本试题的设计与制作，设定待测0～500V的交流电压、0～50A的交流电流均已经相应的变换器转换为0～5V的交流电压。（2）准确度a、 显示为 位（～），有过量程指示；b、 交流电压和交流电流：±（％读数＋5个字），例：当被测电压为300V时，读数误差应小于±（％×300V＋）＝± ；c、 有功功率和无功功率：±（％读数＋8个字）；d、 功率因数：± 。（3）功能选择：用按键选择交流电压、交流电流、有功功率、无功功率和功率因数的测量与显示设计题目七、液体点滴速度监控装置1、任务 设计并制作一个液体点滴速度监测与控制装置，示意图如右图所示。2、要求 （1）在滴斗处检测点滴速度，并制作一个数显装置，能动态显示点滴速度（滴/分）。 （2）通过改变h2控制点滴速度，如右图所示；也可以通过控制输液软管夹头的松紧等其它方式来控制点滴速度。点滴速度可用键盘设定并显示，设定范围为20~150(滴/分)，控制误差范围为设定值 ±10% ±1滴。 （3）调整时间≤3分钟（从改变设定值起到点滴速度基本稳定，能人工读出数据为止）。 （4）当h1降到警戒值（2~3cm）时，能发出报警信号。 3、说明 （1）、控制电机类型不限，其安装位置及安装方式自定。 （2）、储液瓶用医用250毫升注射液玻璃瓶（瓶中为无色透明液体）。 （3）、受液瓶用升的饮料瓶。 （4）、 点滴器采用针柄颜色为深蓝色的医用一次性输液器（滴管滴出20点蒸馏水相当于1ml±）。 （5）、赛区测试时，仅提供医用移动式点滴支架，其高度约，也可自带支架；测试所需其它设备自备。 （6）、滴速夹在测试开始后不允许调节。 （7）、发挥部分第（2）项从站功能中，c中的“异常情况”自行确定。 设计题目八、自动控制升降旗系统1. 任务设计一个自动控制升降旗系统，该系统能够自动控制升旗和降旗，升旗时，在旗杆的最高端自动停止；降旗时，在最低端自动停止。自动控制升降旗系统的机械模型如图所示。旗帜的升降由电动机驱动，该系统有两个控制按键，一个是上升键，一个是下降键。2. 要求（1）、按下上升按键后，国旗匀速上升；上升到最高端时自动停止上升；按下下降按键后，国旗匀速下降，下降到最低端时自动停止。（2）、能在指定的位置上自动停止。（3）、为避免误动作，国旗在最高端时，按上升键不起作用；国旗在最低端时，按下降键不起作用。（4）、升降旗的时间均为43秒钟，与国歌的演奏时间相等。（5）数字即时显示旗帜所在的高度，以厘米为单位，误差不大于2厘米。附件一：山东水利职业学院 信息工程系毕业论文（设计）撰写规范一、论文印装（一）装订要求论文一律用A4（210mm279mm）标准大小的白纸打印并装订（左装订）成册。论文在打印时，要求纸的四周留足空白边缘，以便装订和批注。每页的上边距和左边距侧(订口)应分别留边25 mm，下边距和右边距(切口)应分别留边20 mm。 （二）字体要求1. 论文标题： 小2宋体字，黑体； 小标题1： 小3宋体字，黑体； 小标题2： 4号宋体字，黑体；2. 正文标题： 参考（五）正文部分；3. 正 文： 小4宋体字；4. 参考文献： 5号宋体字；5. 英文摘要： 标题：小3， 正文：小4，字体 ：Times New Roman二、论文结构及要求毕业论文由以下部分组成：1.封面；2.毕业设计（论文）任务书；3.中文摘要；4.英文摘要；5.目录；6.正文；7.结论；8.致谢；9.参考文献；10.有关图纸(大于3#图幅时单独装订)。（一）封面及毕业设计（论文）任务书封面是论文的外表面，提供应有的信息，并起保护作用。封面上包括下列内容：1.论文题目，用三号宋体字标注在题目栏；2.论文的作者和指导教师；3.所属系（部、中心）、专业、年级、学号。论文封面（见附件八）。任务书由指导教师填写，经系（部、中心）或教研室主任签字后生效。（二）中英文摘要（中文在前，英文在后）及关键词摘要是论文内容的简要陈述，应尽量反映论文的主要信息，内容包括研究目的、方法、成果和结论，不含图表，不加注释，具有独立性和完整性。中文摘要一般为300 字左右，英文摘要应与中文摘要内容完全相同。“摘要”字样位置居中。关键词是为了满足文献标引或检索工作的需要而从论文中选取出的用以表示全文主题内容信息的词或词组。关键词包括主题和自由词：主题词是专门为文献的标引或检索，尽量从《汉语主题词表》中选用；自由词则是未规范化的即还未收入主题词表中的词或词组。每篇论文中应列出3～5个关键词，它们应能反映论文的主题内容。其中主题词应尽可能多一些，关键词作为论文的一个组成部分，列于摘要段之后。撰写要求有英文摘要的论文，还应列出与中文对应的英文关键词（Key words）。关键词排在摘要正文部分下方。（三）目录目录按三级标题编写，要求层次清晰，且要与正文标题一致。主要包括绪论、正文主体、结论、致谢、主要参考文献及附录等。（四）绪论1.绪论其目的是向读者交代本研究的来龙去脉，作用在于使读者对论文先有一个总体的了解。绪论要写得自然、概括、简洁、确切。2.绪论的内容有如下几项：（1）研究的目的、范围和背景。（2）理论依据、实验基础和研究方法。（3）预期的结果及其地位、作用和意义。（五）正文正文是论文的核心部分，论文的论点、论据和论证都在这里阐述，因此它要占主要篇幅。由于论文作者的研究工作涉及的学科、选题、研究对象和研究方法、工作进程、结果表达方式等差异很大，所以对正文中要写的内容不作统一规定；但总的思路和结构安排应当符合“提出论点，通过论据或数据对论点加以论证”这一共同的要求。正文必需客观真切、准确完备、合乎逻辑、层次分明。1.对正文主题的要求（1）主题新颖，研究、解决、创立需研究和解决的问题。（2）主题深刻，抓住问题的本质，揭示事物的主要矛盾，总结出事物存在、运动、变化和发展的客观规律。（3）主题集中，一篇论文只有一个中心，要使主题集中，凡于本文主题无关或关系不大的内容不应涉及，不过多阐述，否则会使问题繁杂，脉络不清，主题淡化。（4）主题鲜明，论文的中心思想地位突出，除了在论文的题目、摘要、前言、结论部分明确地点出主题外，在正文部分更要注意突出主题。2.对结构的要求论文撰写通行的题序层次大致有以下几种格式：第一种 第二种 第三种 第四种一、 第一章 第一章 1.（一） 一、 第一节 . （一） 一、 （1） 1. （一） （1）格式是保证文章结构清晰、纲目分明的编辑手段，撰写毕业论文可任选其中的一种格式，但所采用的格式必须符合上表规定，并前后统一，不得混杂使用。格式除题序层次外，还应包括分段、行距、字体和字号等。第一层次（章）题序和标题居中放置，其余各层次（节、条、款）题序和标题一律沿版面左侧边线顶格安排。第一层次（章）题序和标题距下文双倍行距。段落开始后缩两个字。行与行之间，段落和层次标题以及各段落之间均为单倍行距。第一层次（章）题序和标题用小三号宋体字，黑体。题序和标题之间空两个字，不加标点。 第二层次（节）题序和标题用四号宋体字，黑体。 第三层次（条）及以下各层次题序及标题一律用小四号宋体字，黑体。（六）结论结论即结束语、结语，是在理论分析和实验验证的基础上，通过严密的逻辑推理得出的有创造性、指导性、经验性的结果描述。结论作为单独一章排列，但标题前不加“第XXX章”字样。结论是整个论文的总结，应以简练的文字说明论文所做的工作，一般不超过两页。（七）致谢对指导教师和给予指导或协助完成毕业设计（论文）工作的组织和个人表示感谢。文字要简捷、实事求是，切忌浮夸和庸俗之词。（八）主要参考文献1.参考文献参考文献应是论文作者亲自考察过的对毕业论文有参考价值的文献。参考文献应具有权威性，要注意引用最新的文献。参考文献在整个论文中出现的次序用[1]、[2]、[3]……形式统一排序，依次列出。2.参考文献的表示格式为：著作：[序号]作者.译者.书名.版本.出版地：出版社，出版时间.引用部分起止页 期刊：[序号]作者.译者.文章题目.期刊名.年份.卷号(期数). 引用部分起止页 会议论文集：[序号]作者.译者.文章名.文集名 .会址.开会年.出版地：出版者.出版时间.引用部分起止页 例：[1] 刘国均,陈绍业.图书馆目录.第1版.北京:高等教育出版社，1957[2] 傅秉义,陈运泰,祁贵中.地球物理学基础.北京:科学出版社，1958,447[3] 华罗庚,王元.论一致分布与近似分析.中国科学，1973（4）：339~357三、其他要求（一）表格论文的表格可以统一编序（如：表15），也可以逐章单独编序（如：表），采用哪种方式应和插图及公式的编序方式统一。表序必须连续，不得重复或跳跃。表格的结构应简洁。表格中各栏都应标注量和相应的单位。表格内数字须上下对齐，相邻栏内的数值相同时，不能用‘同上’、‘同左’和其它类似用词，应一一重新标注。表序和表题置于表格上方中间位置，无表题的表序置于表格的左上方或右上方（同一篇论文位置应一致）。（二）图插图要精选。图序可以连续编序（如 图52），也可以逐章单独编序（如 图），采用哪种方式应与表格、公式的编序方式统一，图序必须连续，不得重复或跳跃。仅有一图时，在图题前加‘附图’字样。毕业设计（论文）中的插图以及图中文字符号应打印，无法打印时一律用钢笔绘制和标出。由若干个分图组成的插图，分图用a,b,c,……标出。图序和图题置于图下方中间位置。（三）公式 论文中重要的或者后文中须重新提及的公式应注序号并加圆括号，序号一律用阿拉伯数字连续编序（如：（45））或逐章编序（如（）），序号排在版面右侧，且距右边距离相等。公式与序号之间不加虚线。（四）数字用法公历世纪、年代、年、月、日、时间和各种计数、计量，均用阿拉伯数字。年份不能简写，如1999年不能写成99年。数值的有效数字应全部写出，如：；不能写作；2。（五）软件软件流程图和原程序清单要按软件文档格式附在论文后面。（六）工程图按国标规定装订 图幅小于或等于3#图幅时应装订在论文内，大于3#图幅时按国标规定单独装订作为附图。（七）计量单位的定义和使用方法按国家计量局规定执行。（八）附录1.附录附录是论文主体的补充项目，为了体现整篇论文的完整性，写入正文又可能有损于论文的条理性、逻辑性和精炼性，这些材料可以写入附录段，但对于每一篇论文并不是必须的。 2.附录大致包括如下一些材料：（1）比正文更为详尽的理论根据、研究方法和技术要点，建议可以阅读的参考文献的题录，对了解正文内容有用的补充信息等；（2）由于篇幅过长或取材于复制品而不宜写入正文的材料；（3）一般读者并非必要阅读，但对本专业同行很有参考价值的资料；（4）某些重要的原始数据、数学推导、计算程序、框图、结构图、统计表、计算机打印输出件等。（5）附录段置于参考文献表之后，附录中的插图、表格、公式、参考文献等的序号与正文分开，另行编制，如编为“图1”，“图2”；“表1”，“表3”；“式（1）”，“式2”；“文献[1]”，“文献[2]”等。四、毕业设计（论文）装订顺序（一）毕业设计（论文）封面（二）毕业设计（论文）任务书（三）中文摘要、关键词（四）英文摘要、关键词（五）目录（六） 正文（七） 附录 （八） 封底