0.4 計算機控制系統的分類
計算機與其所控制的生產過程有密切關系，根據生產過程的復雜程度可采用不同的控制系統。從應用的特點和控制的目標出發，將計算機控制系統分為以下幾類。
1.操作指導控制系統
所謂操作指導控制系統是指計算機不直接控制生產過程，只是對系統過程參數進行收集，按預定的算法計算各控制量，求出最佳設定值，通過顯示器或打印機輸出數據，操作人員根據這些數據進行必要的操作和控制，如圖0-4所示。
圖0-4 操作指導控制系統
操作指導控制系統是在數據采集與處理系統的基礎上發展起來的，屬于在線檢測、離線控制的系統。該系統的優點是結構比較簡單，安全可靠，適用于數據檢測處理、試驗新的數學模型和調試新的控制程序；缺點是操作人員根據計算機輸出的指導信息進行操作，控制速度受到限制，實時性較差。目前在一些化工、熱工等變化緩慢的過程中，操作指導控制系統應用較多。
2.直接數字控制系統
直接數字控制系統（Direct Digital Control System，DDC）是把數據采集得到的輸入數據，根據預先確定的控制規律進行計算，然后輸出控制量，通過執行機構直接控制生產過程，是一個閉環控制過程，如圖0-5所示。
圖0-5 直接數字控制系統
在DDC系統中，計算機作為數字控制器，完全取代了模擬調節器，實現了多回路控制，而且不需要改變硬件，只需要改變程序就能實現對各種復雜系統的控制，如非線性控制、自適應控制、最優控制、模糊控制等。
直接數字控制系統的性價比較高，是目前工業生產中應用較普遍的一種系統形式，廣泛應用于熱工、化工、冶金、機械等行業，在冰箱、空調、彩電等家用電器中也發揮著越來越大的作用。
3.監督控制系統
監督控制系統（Supervisory Computer Control System，SCC）就是計算機根據原始的工藝信息和數學模型，求出應當采用的控制信號值，自動地改變模擬調節器或DDC計算機的設定值，從而使生產過程始終保持在最優工作狀況下運行。監督控制系統的結構框圖如圖0-6所示。
圖0-6 監督控制系統
SCC系統具有兩級結構，其中模擬調節器和DDC系統的計算機是第一級，也稱為下位機，它與生產過程直接相連，計算控制量；SCC計算機是第二級，也稱為上位機，承擔高級控制與管理任務，優化第一級的控制量。SCC系統不僅可以進行給定值控制，而且還可以進行順序控制、最優控制及自適應控制等。另外，兩級控制也使系統的運行性能和可靠性得到很大的提高。
4.集散控制系統
集散控制系統（Distributed Control System，簡稱DCS）是隨著當代工業生產的高度自動化和過程控制的日益復雜化而發展起來的，它是融合了自動控制技術、計算機技術和通信技術為一體的高科技控制系統。系統結構框圖如圖0-7所示。
集散控制系統的實質就是利用計算機技術對生產過程進行分散控制和集中管理的一種新型控制技術。整個系統采用單元模塊組合式結構，主要由集中管理部分、分散監控部分和通信部分組成。其中集中管理部分用于全系統的信息管理和優化控制；分散監控部分用于系統的控制與監督；通信部分連接集散控制系統的各個分散部分，完成數據、指令或其他信息的傳遞。
集散控制系統具有通用性強、系統組合靈活、控制功能完善、數據處理方便、顯示操作集中、調試方便、運行可靠等優點，可以提高生產自動化水平和管理水平，提高產品質量。
圖0-7 集散控制系統
5.現場總線控制系統
現場總線控制系統（Fieldbus Control System，FCS）是20世紀90年代興起的新一代工業控制技術?，F場總線是連接工業現場設備和自動化控制系統的數字式、雙向傳送、多分支結構的通信網絡?，F場總線通過網絡傳輸完成控制系統中需要硬件連接才能傳遞的信號，從而完成各設備的協調，實現自動化控制?，F場總線控制系統是一個開發式的互聯網絡，其機構如圖0-8所示。
圖0-8 現場總線控制系統
現場總線控制系統有兩個顯著的特點，一是信號傳輸實現了全數字化，避免了傳統系統中模擬信號傳輸過程中不避免的信號衰減、精度下降和容易受到干擾等缺點，提高了信號傳輸的精度和可靠性；二是實現了控制的徹底分散，把控制功能分散到現場設備和儀表中，使現場設備和儀表成了具有綜合功能的智能設備和智能儀表，從而實現徹底的分散控制。