控制单元把自动控制过程涉及的一切计算都接管过去，而且为系统中的所有的其他工作单元规定时刻表。CIMS(计算机集成制造系统)不仅包含生产控制系统，还有生产计划和管理系统，旨在把工厂自动化(FA)与办公室自动化(OA)结合起来，构成全家公司的计算机网络。HIMS(人类一体化制造系统)是高水平计算机控制的一种形式。通过使用高性能的计算机和特定的软件，虚拟现实技术被用来为人类操作员创造虚拟的空间。

计算机仿真。计算机仿真是广泛地用于科研和工程设计的强有力的分析工具，表现出无与伦比的优点。有了计算机仿真，科学家和工程师们在观察未知现象，分析复杂过程，设计机器或建筑物时就不需建造真实的硬件模型了。当被研究对象很昂贵，或者不可能把它建造成模型时，那么，计算机仿真就特别重要了。

事实上，计算机仿真是建立在反映被研究或被考察对象的实质的数学模型的基础之上的。数学模型包含一系列用数学的思维和方法描述该对象的内在过程的方程式。每一计算机仿真程序都包括从这些方程式推导出来的算法。已开发出许多计算机仿真系统，已证明它们在成本--效果上是合算的。因为采用了计算机仿真程序，工程师们每次输入不同的方案和参数到他们的计算机模型中即可完成重复性的设计过程而不必建造许多的、不同的真实模型。

机器人学。在机器人中的控制器大多数是计算机---从微型计算机到小型计算机。NC(数值控制)和SC(伺服控制)用得很广泛。它们可重复编程以产生机器人根据该程序将要采取的运动和行动所需的指令序列。举例来说，控制器把一系列脉冲发送到机器人臂的一个关节内的步进电机，正如那程序所要求的那样使它旋转一角度。当所有的关节都以这种方式驱动时，机器人臂将伸到预期的位置，具有预期的姿态，装在臂端的终端执行机构就按照控制器的指示做它的工作。运动的精度决定于控制器本身。

CAD和CAM。CAD(计算机辅助设计)是一种软件，能帮助工程师们设计新产品、建筑物、印刷电路板、土木工程如桥梁、机场，把他们从令人厌烦的、劳累的和消耗时间的工作中解放出来，如画图(草图和工程图)。当工程师们从事设计时，他们常常参阅各种手册，其中列出了有关结构、零件、材料和辅助材料的细节，供设计者为他们的设计而选择。CAD产品把所有这些手册的内容归入到软件产品的库中，为工程师们提供信息，如产品名称、尺寸、功能、性能、规格、形状、颜色、制造厂家、机器、零伴、组件、工具、材料等等和价格，都是工程设计所必需的。

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CAM(计算机辅助制造)是帮助工程师们分析一种产品或一项工程并对制造或建造它提出建议的软件。要按照软件的要求输入表示它的形状、大小、结构、装配、制造它所用的原材料等的数据、图、表等。然后，该软件就会给出有关它的制造的建议，例如，机器加工过程，要使用的机床和设备，技术参数如完成限期，精度以及特殊的处理等。

管理。管理是一切银行、公司、商店、大学、研究机关在竞争中成功还是失败的决定性因素之一。管理是综合性技术，涉及该单位的每一方面——任务(产品、发明、创造、专利)、人员(管理人员、职员、技术人员、服务人员)，财政、不动产、设备，等等。计算机化的管理是指在任何专业中提供管理手段的软件，例如，对各种人员，会计，销售，仓库，税收，工资等的管理。每一种软件都体现了该软件所涉及的专业的最新理论和方法，而且相当容易就能学会。越来越多的管理软件出现了，取代了人的管理。

计算机化的通讯。在这一领域的进步始于60年代初，那时的问题是把偏僻地区的计算机终端联入中央计算机。这一问题的解决办法是以异步的、低速的线为基础，或者按星形拓朴结构组织用专线联络每一台终端机，或者以树形拓朴结构用多端线，联结多台终端机。到了60年代末，由于出现分布式资源共享网络，这一领域向前迈进一大步。目的是把地理上分布各处的计算机和用户互联起来，使联结到网络中的全部用户都可共享在这些地点开发出来的硬件和软件资源。这类网络的最显著的一个例子就是ARPANET，它是在1969年开始实施的一个网络。

一个以无线电为基础的终端访同网络称为ALOHA，是在1970年在夏威夷大学建造的。INTERNET上的卫星转发器装备了一具复盖全球的天线，能利用地面站传输数据，因而达到在地面站间的全联接。用光纤缆把偏远地区的用户终端联接到中央计算机设施，可传输数据、图形、电视和音频信号，比现存的任何网络都更好。

先进的应用。人工智能是计算机科学的一个分支。它的目的是开发用于创造“智能，计算机程序的理论和方法;它们的工作方式象人，而不是要把使用计算机的人类屈从计算机支配的、死板的工作方式。在类比的意义上，人类的智能被加到计算机程序上，它们就显示出更聪明的行为和更广泛的能力，例如，思维和推理，获取知识并把知识用于解决今天的计算机不能解决的、更复杂和更困难的问题。

专家系统是人工智能最成功的例子。面向一种专业的专家系统就象该专业领域的人类专家那样工作，对用户提出的问题提供建议。(从人类专家)抽取来的专业知识被

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组织在它的知识库中，准备好让使用者检索。现在，许多专家系统已可从市场购得，更多的专家系统正在开发中。

知识工程是人工智能的另一课题。知识工程是为了研究怎样用程序模仿人类的的头脑，特别是，模拟人脑获取知识和应用知识的能力。换句话说，知识工程是要创造出能够学习，也就是靠它自己能扩大其知识贮存量的计算机。

计算机视觉是人工智能的另一种应用。计算机视觉就是使用计算机去分析和评价视觉信息;换句话说，计算机能够看见东西。计算机视觉系统能从，譬如说，照片、图画、影物等等的视觉信息中辨认或分辨那些在计算机程序中已确定地分类的物体，这种系统可以比人类的眼睛更有效地工作。例如，检查空中摄影图片以辨认特定的物体，例如，导弹、轰炸机、战舰，可以帮助战场上的总司令作出决定。

教育可能是人工智能的另一种应用。与传统的CBT(计算机辅助训练)不同，人工智能的CBT能根据学生的知识、经验、强点与弱点调整教学。结果，人工智能的CBT比常规的CBT有效得多。

UNIT 3

A PLC概述

许多不同的过程控制系统的自动化，如控制生产机械或工厂生产线，由被称为可编程逻辑控制器（PLC）的小型计算机完成。1968年，通用汽车公司首创PLC并应用于汽车工业，并开发第一个PLC工程，用电子控制器替代硬接线的继电器系统。随着PLC的出现，工厂过程控制的集中化，尤其在汽车工业中，得到了大幅提高。

PLC 的架构

PLC是一个无盘的紧凑计算机，包含所有过程控制必需的软硬件。他们通常用于自动化控制应用（如闭环控制），可以独立存在，也可以连到分布I/O，其他PLC或者监控计算机。这些连接通过现场总线建立，如WorldFIP, PROFIBUS 或者 Ethernet.

典型的PLC包含：

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电源；

程序运行的CPU ； 输入输出模块 ； 可选通信模块；

可用IO模块支持很多电气接口：

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模拟模块 (+/- 10V, +/- 1V, 4-20ma, 电阻,等.) ； 温度测量 (pt100, Ni 100, 等.)； 数字模块 (+/- 24V, 220V, 等.)； TTL 模块 (Beckhoff I/O 模块, 等.)； RS 232 模块 ； 其他 。

图 3-3A-1 一个典型的PLC系统

这些模块可以连接到PLC的内部总线上，也可以通过总线连接器和现场总线单元（如PROFIBUS, WorldFIP or CAN）连接，并于其他PLC共享总线。

用户的硬件很难和PLC内部总线直接连接。解决的方案是使用特定接口卡（如HMS的AnyBus卡）作为标准现场总线接口（如PROFIBUS, CAN, and WorldFIP）集成用户硬件。

现在，PLC提供基于以太网的通信。尽管基于TCP/IP 和 IEEE 802.2，每个厂商的PLC协议都不同。因此，默认情况下，不同厂商的PLC不能通过以太网交换数据。但是，施耐德的的PLC拥有接口库，可以用西门子PLC实现RFC1000，也可以使用OPC DX服务器，SCADA应用，或者特定通信接口卡，如APPLICOM one，作为网关。

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