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常规的输出设备有打印机、绘图机、显示器(CRT显示器或数码显示器)等，主要用来把各种信息和数据提供给操作者。
外存储器有磁盘装置(软盘、硬盘和半导体盘)、磁带装置，兼有输入/输出两种功能，主要用于存储系统程序和数据。
这些常规的外部设备与主机组成的计算机基本系统(即通常所言的计算机)，用于一般的科学计算和管理是可以满足要求的，但是用于工业过程控制，则必须增加过程输入/输出设备。
3) 过程输入/输出设备
过程输入/输出设备是在计算机与工业对象之间起着信息传递和转换作用的装置，除了其中的测量变送单元和信号驱动单元属于自动化仪表的范畴外，主要是指过程输入/输出通道(简称过程通道)。
过程输入通道包括模拟量输入通道(简称A/D通道)和数字量输入通道(简称DI通道)，分别用来输入模拟量信号(如温度、压力、流量、液位等)和开关量信号(继电器触点、行程开关、按钮等)或数字量信号(如转速、流量脉冲、BCD码等)。
过程输出通道包括模拟量输出通道(简称D/A通道)和数字量输出通道(简称DO通道)，D/A通道把数字信号转换成模拟信号后再输出，DO通道则直接输出开关量信号或数字量信号。
4) 操作台
操作台是操作员与系统之间进行人机对话的信息交换工具，一般由CRT显示器(或LED等其他显示器)、键盘、开关和指示灯等构成。操作员通过操作台可以了解与控制整个系统的运行状态。
操作员分为系统操作员与生产操作员两种。系统操作员负责建立和修改控制系统，如编制程序和系统组态；生产操作员负责与生产过程运行有关的操作。为了安全和方便，系统操作员和生产操作员的操作设备一般是分开的。
5) 接口电路
主机与外围设备(包括常规外部设备和过程通道)之间，因为外设结构、信息种类、传送方式、传送速度的不同而不能直接通过总线相连，必须通过其间的桥梁——接口电路来传送信息和命令。计算机控制系统有各种不同的接口电路，一般分为并行接口、串行接口、管理接口和专用接口等几类。
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6) 通信设备
现代化工业生产过程的规模一般比较大，其控制与管理也很复杂，往往需要几台或几十台计算机才能分级完成控制和管理任务。这样，在不同地理位置、不同功能的计算机之间就需要通过通信设备连接成网络，以进行信息交换。 1.1.2软件组成
上述硬件只能构成裸机，仅为计算机控制系统的躯体。要使计算机正确地运行以解决各种问题，必须为它编制各种程序。软件是各种程序的统称，是控制系统的灵魂。因此，软件的优劣直接关系到计算机的正常运行、硬件功能的充分发挥及其推广应用。软件通常分为系统软件和应用软件两大类。
系统软件是一组支持系统开发、测试、运行和维护的工具软件，核心是操作系统，还有编程语言等辅助工具。在计算机控制系统中，为了满足实时处理的要求，通常采用实时多任务操作系统。在这种操作环境下，要求将应用系统中的各种功能划成若干任务，并按其重要性赋予不同的优先级，各任务的运行进程及相互间的信息交换由实时多任务操作系统协调控制。另外系统提供的编程语言一般为面向过程或对象的专用语言或编译类语言。系统软件一般由计算机厂商以产品形式向用户提供。
应用软件是系统设计人员利用编程语言或开发工具编制的可执行程序。对于不同的控制对象，控制和管理软件的复杂程度差别很大。但在一般的计算机控制系统中，以下几类功能模块是必不可少的：过程输入模块、基本运算模块、控制算法模块、报警限幅模块、过程输出模块、数据管理模块等。
1.2计算机控制系统的分类
计算机控制系统与所控制的生产过程密切相关，根据生产过程的复杂程度和工艺要求的不同，系统设计者可采用不同的控制方案。现从控制目的、系统构成的角度介绍几种不同类型的计算机控制系统。 （1）数据采集系统(DAS)
数据采集系统(Data Acquisition System，DAS)是计算机应用于生产过程控制最早、也是最基本的一种类型，如图1-5所示。生产过程中的大量参数经仪表发送和A/D通道或DI通道巡回采集后送入计算机，由计算机对这些数据进行分析和处理，并按操作要求进行屏幕显示、制表打印和越限报警。该系统可以代替大量的常规显示、记录和报警仪表，对整个生产过程进行集中监视。因此，该系统对于指导生产以及建立或改善生产过程的数学模型，是有重要作用的。
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图1-5 数据采集系统
（2） 操作指导控制系统(OGC)
操作指导控制(Operation Guide Control，OGC)系统是基于数据采集系统的一种开环系统，如图1-6所示。计算机根据采集到的数据以及工艺要求进行最优化计算，计算出的最优操作条件，并不直接输出控制生产过程，而是显示或打印出来，操作人员据此去改变各个控制器的给定值或操作执行器，如此达到操作指导的作用。显然，这属于计算机离线最优控制的一种形式。
图1-6 操作指导控制系统
操作指导控制系统的优点是结构简单，控制灵活和安全。缺点是要由人工操作，速度受到限制，不能同时控制多个回路。因此，常常用于计算机控制系统设置的初级阶段，或用于试验新的数学模型、调试新的控制程序等场合。 （3） 直接数字控制系统(DDC)
直接数字控制(Direct Digital Control，DDC)系统是用一台计算机不仅完成对多个被控参数的数据采集，而且能按一定的控制规律进行实时决策，并通过过程输出通道发出控制信号，实现对生产过程的闭环控制，如图1-7所示。为了操作方便，DDC系统还配置一个包括给定、显示、报警等功能的操作控制台。
图1-7 直接数字控制系统
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DDC系统中的一台计算机不仅完全取代了多个模拟调节器，而且在各个回路的控制方案上，不改变硬件只通过改变程序就能有效地实现各种各样的复杂控制。因此，DDC系统是计算机在工业生产过程中最普遍的一种应用方式。 （4） 计算机监督控制(SCC)系统
计算机监督控制(Supervisory Computer Control，SCC)系统是OGC系统与常规仪表控制系统或DDC系统综合而成的两级系统，如图1-8所示。SCC系统有两种不同的结构形式，一种是SCC+模拟调节器系统(也可称计算机设定值控制系统即SPC系统)，另一种是SCC+DDC控制系统。其中，作为上位机的SCC计算机按照描述生产过程的数学模型，根据原始工艺数据与实时采集的现场变量计算出最佳动态给定值，送给作为下位机的模拟调节器或DDC计算机，由下位机控制生产过程。这样，系统就可以根据生产工况的变化，不断地修正给定值，使生产过程始终处于最优工况。显然，这属于计算机在线最优控制的一种形式。
图1-8 计算机监督控制系统
另外，当上位机出现故障时，可由下位机独立完成控制。下位机直接参与生产过程控制，要求其实时性好、可靠性高和抗干扰能力强；而上位机承担高级控制与管理任务，应配置数据处理能力强、存储容量大的高档计算机。 （5） 集散控制系统(DCS)
随着生产规模的扩大，信息量的增多，控制和管理的关系日趋密切。对于大型企业生产的控制和管理，不可能只用一台计算机来完成。于是，人们研制出以多台微型计算机为基础的分散控制系统(Distributed Control System，DCS)。DCS采用分散控制、集中操作、分级管理、分而自治和综合协调的设计原则，自下而上可以分为若干级，如过
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程控制级、控制管理级、生产管理级和经营管理级等。DCS又称分布式或集散式控制系统。
1.3 控制计算机的几种机型
为适应不同行业、不同工艺设备的需求，在计算机控制技术发展中，控制计算机制造厂家已生产了几种典型的常用机型。 （1） 可编程控制器(PLC)
可编程逻辑控制器(Programmable Logical Controller，PLC)，简称可编程控制器，是计算机技术和继电逻辑控制概念相结合的产物，其低端为常规继电逻辑控制的替代装置，而高端为一种高性能的工业控制计算机。
1985年1月，IEC(国际电工委员会)作了如下定义：PLC是一种数字运算操作的电子系统，专为工业环境下应用而设计。它采用可编程的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术操作的指令，并通过数字式、模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关设备，都应按易于使工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。
PLC是目前工业控制中应用最为广泛的一种机型。 （2） 可编程调节器
可编程调节器(Programmable Controller，PC)，又称单回路调节器、智能调节器、数字调节器。它主要由微处理器 (Micro Processor Unit，MPU)单元、过程I/O单元、面板单元、通信单元、硬手操单元和编程单元等组成。
可编程调节器实际上是一种仪表化了的微型控制计算机，它既保留了仪表面板的传统操作方式，易于为现场人员接受，又发挥了计算机软件编程的优点，可以方便灵活地构成各种过程控制系统。可编程调节器还有断电保护和自诊断功能，系统的可靠性得以保证。
另外，通信单元(通信接口)使之能与集中监视操作站、上位机通信、计算机控制系统实现各种高级控制和管理。
因此，可编程调节器不仅可以作为大型分散控制系统中最基层的控制单元，而且可以在一些重要场合下单独构成复杂控制系统，完成1～4个控制回路，其在过程控制的广泛应用上是不言而喻的。 （3）单片微型计算机