1.2 计算机控制系统的组成
计算机控制系统是由硬件和软件两部分组成的。硬件包括计算机主机硬件和各种控制设备；软件包括系统软件（操作系统、开发软件）和应用软件。计算机控制系统组成框图如图1-6所示。
图1-6 计算机控制系统组成框图
计算机控制系统的硬件是计算机控制系统的躯体，是完成控制任务的设备基础，硬件质量的好坏直接决定了控制系统的工作性能。
而计算机的操作系统和各种应用程序是执行控制任务的关键，统称为软件。计算机控制系统的软件程序不仅决定其硬件功能的发挥，而且也决定了控制系统的控制品质和操作管理水平。
1.2.1 计算机控制系统的硬件组成
计算机控制系统的硬件部分主要由计算机主机、传感器、信号调理器、输入装置、输出装置、驱动电路、执行机构、人机设备和通信接口等部分组成，如图1-7所示。
图1-7 计算机控制系统硬件组成框图
1.计算机主机
计算机主机是整个计算机控制系统的核心，它的性能直接影响到系统的优劣。它通过输入装置发送来的工业对象的生产工况参数，按照人们预先安排的程序，自动地进行信息处理、分析和计算，并做出相应的控制决策或调节，以信息的形式通过输出装置及时发出控制命令，以实现对被控对象的自动控制，实现良好的人机联系。
2.传感器
计算机控制系统借助传感器从生产过程中收集信息，对被控对象进行监视并提供控制信号。
生产过程的参数大小是由传感器进行检测的。传感器输出与被测物理量（如温度、压力、流量和液位等）成一定比例（一般为正比）的电信号，一般为模拟电压或电流。
还有一类测量值是关于被控过程的状态信息。例如，阀门是否关闭、容器是否注满、泵是否打开等。这些信息是以开关量的形式提供给计算机的。
3.信号调理器
信号调理器的作用是对传感器输出的电信号进行加工和处理，转换成便于输送、显示和记录的电信号（电压或电流）。例如，传感器输出信号是微弱的，就需要放大电路将微弱信号加以放大，以满足过程通道的要求；为了与计算机接口方便，需要A-D转换电路将模拟信号变换成数字信号等。
4.输入/输出装置
被测量的电信号在进入计算机之前需要进行一系列转换处理，变成计算机能识别和接收的数字量；要驱动执行装置（如调节阀、电动机）动作，计算机输出的数字量还必须转换成可对执行装置进行控制的电信号。因此，构成一个工业控制系统，还需要配备具有各种用途的I/O接口产品，即输入/输出装置。
5.驱动电路
要想驱动执行机构，一方面必须具有较大的输出功率，即向执行机构提供大电流、高电压驱动信号，以带动其动作；另一方面，由于各种执行机构的动作原理不尽相同，有的用电动，有的用气动或液动，如何使计算机输出的信号与之匹配，也是执行机构必须解决的重要问题。因此为了实现与执行机构的功率配合，一般都要在计算机输出装置与执行机构之间配置驱动电路。
6.执行机构
对生产装置的控制通常是通过对阀门或伺服机构等执行机构进行调节，对泵和电动机进行控制来实现的。执行机构的作用是接收计算机发出的控制信号，并把它转换成相应的动作，使生产过程按预先规定的要求正常运行，即控制生产过程。
7.人机设备
人机设备包括操作台和各种外围设备。生产过程的操作人员通过操作台向计算机输入和修改控制参数，发出各种操作命令；程序员使用操作台检查程序；维修人员利用操作台判断故障等。外围设备主要是为了扩大计算机主机的功能而配置的。它用来显示、存储、打印和记录各种数据，如显示系统运行状态、运行参数，发出报警信号等。
此外，计算机控制系统还必须为管理人员和工程师提供各种信息。例如，生产装置每天的工作记录以及历史情况的记录、各种分析报表等，以便掌握生产过程的状况和做出改进生产状况的各种决策。
8.通信接口
外部设备和被控对象不能直接由计算机主机控制，必须由“接口”来传送相应的信息和命令。I/O接口是主机和通道以及外部设备进行信息交换的纽带。
现今的工业过程控制系统一般都采用分级分散式结构，即由多台计算机组成计算机网络，共同完成上述的各种任务。因此，各级计算机之间必须通过网络通信接口及时地交换信息。
1.2.2 计算机控制系统的软件组成
计算机只有在配备了所需的各种软件后，才能构成完整的控制系统。在计算机控制系统中，许多功能都是通过软件来实现的，即在基本不改变系统硬件的情况下，只需修改计算机中的应用程序便可实现不同的控制功能。
计算机控制系统的软件由系统软件和应用软件组成。
1.系统软件
系统软件是计算机运行操作的基础，用于管理、调度和操作计算机的各种资源，实现对系统的监控和诊断，提供各种开发支持的程序。系统软件包括操作系统和开发软件等。
操作系统提供了程序运行的环境，是计算机控制系统信息的指挥者和协调者，并具有数据处理、硬件管理等功能，如各种版本的Windows操作系统、UNIX操作系统等。
开发软件是用于开发控制系统的应用软件，它是各种语言的汇编、解释和编译程序，包括面向机器的汇编语言（如MASM），面向过程的语言（如C），面向对象的语言（如Visual C++、Visual Basic等），组态监控软件（如KingView、MCGS、FIX等），虚拟仪器软件（如LabVIEW、LabWindows/CVI等），数字信号处理软件（如MATLAB等），各种数据库软件（如SQL、Sybase）等。
系统软件通常由计算机厂商和专门软件公司研制，可以从市场上购置。计算机控制系统的设计人员一般没有必要自行研制系统软件，因为它们只是开发应用软件的工具。但是需要了解和学会使用系统软件，才能更好地开发应用软件。
2.应用软件
应用软件是计算机在系统软件支持下实现各种应用功能的专用程序。应用软件是软件公司或用户为解决某类应用问题而专门研制的软件，主要包括科学和工程计算软件、文字处理软件、数据处理软件、图形和图像处理软件、数据库软件、事务管理软件、辅助设计类软件和控制类软件等。
计算机控制类软件属于应用软件，它主要实现企业对生产过程的实时控制和管理以及对企业整体生产的管理控制。
计算机控制类应用软件是设计人员根据某一具体生产过程的控制对象、控制要求、控制任务，为实现高效、可靠、灵活的控制而自行编制的各种控制和管理程序。其性能优劣直接影响控制系统的控制品质和管理水平。
控制对象的差异性使对应用软件的要求也有很大的差别。一般在工业控制系统中，针对每个控制对象，为完成相应的控制任务，都要求配置相应的专门控制软件才能使整个系统实现预定的功能。
计算机控制系统的应用软件一般包括过程输入和输出接口程序、控制程序、人机接口程序、显示程序、打印程序、报警和故障诊断程序、通信和网络程序等。