第2次课程教案（1.3-1.4）授课方式：（V）理论课（）实验课周次：第1周第2次课程学时：2学时1.2计算机控制系统的典型形式授课章节1.3工业控制机的组成结构及特点1.4计算机控制系统的发展概况和趋势1.掌握计算机控制系统的典型形式教学目的及2.熟悉工业控制机的组成结构及特点要求3.了解计算机控制系统的发展概况和趋势教学重点与教学重点：掌握计算机控制系统的典型形式难点教学难点：计算机控制系统典型形式间的区别1.理论讲授与多媒体演示相结合教学方法与2.案例分析法手段3.启发式教学方法教学内容1.（复习）（复习/导①以下选项中不属于控制系统的要素是（D）入）（15分钟A.被控对象；B.测量变送器；C.执行机构；D.数据采集器由于第一章②以下不属于计算机控制系统过程步骤的是（B）重点内容在A.实时数据采集：B.实时数据转换；C.实时控制决策；D.实时控制输出1.1节，因此2.（复习）总结学生们在线上平台讨论情况。此处多复习3.（导入）说明本节课所讲内容及学习要求。一些。)教学内容（新课授课）1.2计算机控制系统的典型形式1.2计算机控针对计算机控制系统的典型形式，给出相应的系统框图，指出实现自制系统的典动控制的过程，并且给出每种典型形式各自的优缺点。型形式1.操作指导控制系统1.操作指导控损报品输入（A通通制系统量2.直接数字控制系统2.直接数字控制系统（DDC），通过案例讲解。(DDC)3.监督控制系3.监督控制系统SCC统SCC
第 2 次 课程教案（1.3-1.4） 授课方式：（√）理论课（）实验课 周次： 第 1 周 第 2 次 课程 学时： 2 学时 授课章节 1.2 计算机控制系统的典型形式 1.3 工业控制机的组成结构及特点 1.4 计算机控制系统的发展概况和趋势 教学目的及 要求 1.掌握计算机控制系统的典型形式 2.熟悉工业控制机的组成结构及特点 3.了解计算机控制系统的发展概况和趋势 教学重点与 难点 教学重点：掌握计算机控制系统的典型形式 教学难点：计算机控制系统典型形式间的区别 教学方法与 手段 1.理论讲授与多媒体演示相结合 2.案例分析法 3.启发式教学方法 教学内容 （复习/导 入）（15 分钟， 由于第一章 重点内容在 1.1 节，因此 此处多复习 一些。） 1.（复习） 1 以下选项中不属于控制系统的要素是（D） A.被控对象；B.测量变送器；C.执行机构；D.数据采集器 2 以下不属于计算机控制系统过程步骤的是（B） A.实时数据采集；B.实时数据转换；C.实时控制决策；D.实时控制输出 2.（复习）总结学生们在线上平台讨论情况。 3.（导入）说明本节课所讲内容及学习要求。 教学内容 （新课授课） 1.2 计算机控 制系统的典 型形式 1.操作指导控 制系统 2. 直接数字 控制系统 （DDC） 3.监督控制系 统 SCC 1.2 计算机控制系统的典型形式 针对计算机控制系统的典型形式，给出相应的系统框图，指出实现自 动控制的过程，并且给出每种典型形式各自的优缺点。 1.操作指导控制系统 2.直接数字控制系统（DDC），通过案例讲解。 3.监督控制系统 SCC
正工艺数据WL时量联酥榔拉型）SCC+模拟调节客系线工艺数据节E产24过疗6）SO0+DOC系级4.分散型控制4.分散型控制系统DCS，通过案例讲解。系统 DCSk美型5.现场总线控5.现场总线控制系统FCS，通过案例讲解。制系统FCS现场总6.综合自动化系统6.综合自动化系统（1）两类行业计算机集成制造系统（CIMS-ComputerIntegratedManufactureSystem）一制造业；计算机集成过程系统（CIPS-ComputerIntegratedProcessSystem）一流程工业。（2）综合自动化系统的整体解决方案：企业资源信息管理系统ERP(EnterpriseResourcesPlanning）；生产执行系统MES（ManufacturingExecutionSystem）；生产过程控制系统PCS(ProcessControlSystem）。基本知识点练习题测试1.操作指导控制系统的最大优点是答案：结构简单，控制灵活和安全。2.SCC系统的最大优点是答案：可靠性高。3.综合自动化系统三层结构包括答案：企业资源信息管理系统（ERP）：生产执行系统（MES）：生产过程控制系统（PCS）；4.画出DDC，DCS和FCS三种系统的简要结构。（提问+点评完成，通过对比方式说明他们的结构和区别）1.3工业控制机的组成结1.3工业控制机的组成结构及特点构及特点首先介绍工业控制机，列举图片
4.分散型控制 系统 DCS 5.现场总线控 制系统 FCS 6.综合自动化 系统 基 本 知 识 点 测试 1.3 工业控制 机 的 组 成 结 构及特点 4.分散型控制系统 DCS，通过案例讲解。 5.现场总线控制系统 FCS，通过案例讲解。 6.综合自动化系统 （1）两类行业 计算机集成制造系统(CIMS-Computer Integrated Manufacture System)— 制 造业； 计算机集成过程系统（CIPS-Computer Integrated Process System）—流程工 业。 （2）综合自动化系统的整体解决方案： 企业资源信息管理系统ERP (Enterprise Resources Planning)； 生产执行系统MES（Manufacturing Execution System）； 生产过程控制系统PCS (Process Control System）。 练习题 1.操作指导控制系统的最大优点是_。 答案：结构简单，控制灵活和安全。 2.SCC系统的最大优点是_。 答案：可靠性高。 3.综合自动化系统三层结构包括_、_、_。 答案：企业资源信息管理系统（ERP）；生产执行系统（MES）；生产过 程控制系统（PCS）； 4.画出 DDC，DCS 和 FCS 三种系统的简要结构。 （提问+点评完成，通过对比方式说明他们的结构和区别） 1.3 工业控制机的组成结构及特点 首先介绍工业控制机，列举图片
并找同学说明与个人PC间区别。1.3.1工业控制机的组成1.3.1工业控制机的组成工业控制机包括硬件和软件两部分。硬件包括主机(CPU、RAM、ROM)板、内部总线和外部总线、人机接口、系统支持板、磁盘系统、通信接口、输入输出通道。系统磁盘通信主机人机支持接口接口系统板外部总线北11内部总线二r↑-模拟量模拟量数字量数字量输入通道输出通道输入通道输出通道(A1)(AO)(DI)(DO)工业控制机的硬件组成结构软件是工业控制机的程序系统，它可分为系统软件、支持软件、应用软件三个部分。(1)系统软件实时多任务操作系统、引导程序、调度执行程序，如Intel公司的iRMX86实时多任务操作系统ReadySystem公司的嵌入式实时多任务操作系统VRTX/OS：MS-DOS：Windows等。(2)支持软件汇编语言、高级语言、编译程序、编辑程序、调试程序、诊断程序等。(3)应用软件系统设计人员针对某个生产过程而编制的控制和管理程序。它包括过程输入程序、过程控制程序、过程输出程序、人机接口程序、打印显示程序和公共子程序等。1.3.2工业控制机的特点1.3.2工业控制机的特点(U)可靠性高和可维修性好。(2)环境适应性强。(3)控制的实时性。(4)完善的输入输出通道。(5)丰富的软件。(6)适当的计算机精度和运算速度。1.4计算机控制系统的发1.4计算机控制系统的发展概况和趋势展概况和趋1.4.1计算机控制系统的发展概况势1.计算机技术的发展过程1.4.1计算机（1）开创时期（1955～1962年）
1.3.1 工 业 控 制机的组成 1.3.2 工业控 制机的特点 1.4 计算机控 制 系 统 的 发 展 概 况 和 趋 势 1.4.1 计算机 并找同学说明与个人PC间区别。 1.3.1工业控制机的组成 工业控制机包括硬件和软件两部分。硬件包括主机(CPU、RAM、ROM) 板、内部总线和外部总线、人机接口、系统支持板、磁盘系统、通信接口、 输入输出通道。 软件是工业控制机的程序系统，它可分为系统软件、支持软件、应用 软件三个部分。 (1)系统软件 实时多任务操作系统、引导程序、调度执行程序 ，如 Intel 公司的 iRMX86 实时多任务操作系统；Ready System 公司的嵌入式实时多任务操 作系统 VRTX/OS；MS-DOS；Windows 等。 (2)支持软件 汇编语言、高级语言、编译程序、编辑程序、调试程序、诊断程序等。 (3)应用软件 系统设计人员针对某个生产过程而编制的控制和管理程序。它包括过 程输入程序、过程控制程序、过程输出程序、人机接口程序、打印显示程 序和公共子程序等。 1.3.2 工业控制机的特点 (1)可靠性高和可维修性好。 (2)环境适应性强。 (3)控制的实时性。 (4)完善的输入输出通道。 (5)丰富的软件。 (6)适当的计算机精度和运算速度。 1.4 计算机控制系统的发展概况和趋势 1.4.1 计算机控制系统的发展概况 1.计算机技术的发展过程 （1）开创时期（1955～1962 年）
控制系统的（2）直接数字控制时期（19621967年）发展概况（3）小型计算机时期（1967～1972年）（4）微型计算机时期（1972年至今）2.计算机控制理论的发展过程（1）采样定理（2）差分方程（3）Z变换法（4）状态空间理论（5）最优控制与随机控制（6）代数系统理论（7）系统辨识与自适应控制（8）先进控制技术1.4.2计算机1.4.2计算机控制系统的应用现状和发展趋势控制系统的1.推广应用成熟的先进技术应用现状和（1）普及应用可编程序控制器（PLC）发展趋势（2）广泛使用智能调节器（3）采用新型的DCS和FCS2.大力研究和发展先进控制技术模糊控制技术、神经网络控制技术、专家控制技术、自适应控制技术，预测控制技术、内模控制技术、分层递阶控制技术、鲁棒控制技术、学习控制技术已成为先进控制的重要研究内容。3.计算机控制系统的发展趋势（1）控制系统的网络化（有线、无线）（2）控制系统的扁平化（3）控制系统的智能化（4）控制系统的综合化思政讲解【钱学森；科学家精神】通过视频介绍控制领域的人物：钱学森。让学生了解我国科学家，了解理想的意义，学习科学家身上的精神。一是学习钱学森先生表现出来的伟大的爱国主义精神。二是钱学森先生表现出来的淡薄名利精神。三是钱学森先生的终生治学精神
控 制 系 统 的 发展概况 1.4.2 计算机 控制系统的 应用现状和 发展趋势 思政讲解 （2）直接数字控制时期（1962～1967 年） （3）小型计算机时期（1967～1972 年） （4）微型计算机时期（1972 年至今） 2.计算机控制理论的发展过程 （1）采样定理 （2）差分方程 （3）Z 变换法 （4）状态空间理论 （5）最优控制与随机控制 （6）代数系统理论 （7）系统辨识与自适应控制 （8）先进控制技术 1.4.2 计算机控制系统的应用现状和发展趋势 1.推广应用成熟的先进技术 （1）普及应用可编程序控制器（PLC） （2）广泛使用智能调节器 （3）采用新型的 DCS 和 FCS 2.大力研究和发展先进控制技术 模糊控制技术、神经网络控制技术、专家控制技术、自适应控制技术、 预测控制技术、内模控制技术、分层递阶控制技术、鲁棒控制技术、学习 控制技术已成为先进控制的重要研究内容。 3.计算机控制系统的发展趋势 （1）控制系统的网络化（有线、无线） （2）控制系统的扁平化 （3）控制系统的智能化 （4）控制系统的综合化 【钱学森；科学家精神】 通过视频介绍控制领域的人物：钱学森。让学生了解我国科学家，了 解理想的意义，学习科学家身上的精神。 一是学习钱学森先生表现出来的伟大的爱国主义精神。 二是钱学森先生表现出来的淡薄名利精神。 三是钱学森先生的终生治学精神
教学内容总结（总结、作总结本章所讲内容。本章主要介绍了计算机控制系统概述、计算机控业)制系统的典型形式、工业控制机的组成结构及特点、计算机控制系统的发展概况和趋势。作业1.完成线上平台本章基本知识点的测试。2.完成书后作业。3.完成线上思政内容阅读。1.2典型形式（第1课时）板书1.操作指导2.直接数字DDC3.监督控制4.集散控制DCS5.现场总线FCS6.综合自动化1.3工业控制机（第2课时）1.组成：硬件+软件2.总线结构3.特点1.4发展概况和趋势1.概况；技术、理论2.趋势：网络、扁平、智能、综合
教学内容 （ 总 结 、 作 业） 总结 总结本章所讲内容。本章主要介绍了计算机控制系统概述、计算机控 制系统的典型形式、工业控制机的组成结构及特点、计算机控制系统的发 展概况和趋势。 作业 1.完成线上平台本章基本知识点的测试。 2.完成书后作业。 3.完成线上思政内容阅读。 板书 1.2 典型形式（第 1 课时） 1.操作指导 2.直接数字 DDC 3.监督控制 4.集散控制 DCS 5.现场总线 FCS 6.综合自动化 1.3 工业控制机（第 2 课时） 1.组成：硬件+软件 2.总线结构 3.特点 1.4 发展概况和趋势 1.概况；技术、理论 2.趋势：网络、扁平、智能、综合