計算機控制技術1

計算機控制技術1+e給定量控制器工業(yè)控制機A/D生產(chǎn)過程D/A測量變送y被控量被控對象執(zhí)行機構r圖1.1計算機控制系統(tǒng)原理圖u(1)計算機控制系統(tǒng)的工作原理

計算機控制系統(tǒng)的工作原理可歸納為以下三個步驟：

①實時數(shù)據(jù)采集：對來自測量變送裝置的被控量的瞬時值進行檢測和輸入。

②實時控制決策：對采集到的被控量進行分析和處理，并按預定的控制規(guī)律，決定將要采取的控制策略。③實時控制輸出：根據(jù)控制決策，適時地對執(zhí)行機構發(fā)出控制信號，完成控制任務。(2)在線方式和離線方式生產(chǎn)過程和計算機直接連接，并受計算機控制的方式稱為在線方式或聯(lián)機方式，反之稱為離線方式。(3)實時的含義實時性是指工業(yè)控制計算機系統(tǒng)應該具有的能夠在限定的時間內(nèi)對外來事件做出反應的特性。2個要素：其一：根據(jù)工業(yè)生產(chǎn)過程出現(xiàn)的事件能夠保持多長的時間；其二：該事件要求計算機在多長的時間以內(nèi)必須做出反應，一個在線的系統(tǒng)不一定是一個實時系統(tǒng)，但一個實時控制系統(tǒng)必定是在線系統(tǒng)。測量變送CPU/MEM人-機接口系統(tǒng)支持板磁盤適配器執(zhí)行機構電氣開關工業(yè)控制機模擬量輸入(AI)通道模擬量輸出(AO)通道數(shù)字量輸入(DI)通道數(shù)字量輸出(DO)通道生產(chǎn)過程電氣開關

內(nèi)部總線

被控對象2．計算機控制系統(tǒng)的組成

計算機控制系統(tǒng)的組成框圖

1.1.2計算機控制系統(tǒng)的典型形式

該控制系統(tǒng)屬于開環(huán)控制結(jié)構。系統(tǒng)的優(yōu)點是結(jié)構簡單，控制靈活和安全。缺點是要由人工操作，速度受到限制，不能控制多個對象。操作指導控制系統(tǒng)框圖模擬量輸入（AI）通道數(shù)字量輸入（DI）通道CRT打印機操作人員調(diào)節(jié)器生產(chǎn)過程計算機1．操作指導控制系統(tǒng)操作指導控制系統(tǒng)（OperationalInformationSystem簡稱OIS）

生產(chǎn)過程

計算機CRT輸入通道（AI，DI）操作臺報警打印機輸出通道（AO，DO）2．直接數(shù)字控制系統(tǒng)直接數(shù)字控制(DirectDigitalControl，簡稱DDC)

直接數(shù)字控制系統(tǒng)框圖該控制系統(tǒng)的特點是實時性好、可靠性高和適應性強。實現(xiàn)集中控制，代替常規(guī)控制儀表控制算法,單回路及常用復雜控制系統(tǒng),由于集中控制的固有缺陷，硬件可靠性低,未能普及。

模擬/

數(shù)字調(diào)節(jié)器生產(chǎn)過程

SSC計算機

記錄.顯示.

打印工藝數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)設定值生產(chǎn)過程

SSC計算機

DDC計算機

記錄.顯示.

打印工藝數(shù)據(jù)測量調(diào)節(jié)設定值(a)SCC+模擬/數(shù)字調(diào)節(jié)器系統(tǒng)(b)SCC+DDC系統(tǒng)3．監(jiān)督控制系統(tǒng)監(jiān)督控制SCC(SupervisoryComputerContro1)監(jiān)督控制系統(tǒng)的兩種結(jié)構形式框圖4．集散控制系統(tǒng)集散控制系統(tǒng)(DistributedContro1System簡稱DCS)分散控制、集中操作、分級管理、分而自治和綜合協(xié)調(diào)的設計原則，把系統(tǒng)從上到下分為分散過程控制級、集中操作監(jiān)控級、綜合信息管理級，形成分級分布式控制。PLC工程師操作員監(jiān)控網(wǎng)間操作站操作站計算機連接器

管理計算機

網(wǎng)間連接器

現(xiàn)場智能其他測控控制站調(diào)節(jié)器裝置分散過程控制級集中操作監(jiān)控級綜合信息管理級至其它局域網(wǎng)DCS結(jié)構示意圖局部網(wǎng)絡（LAN）

控制網(wǎng)5．現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)(FieldbusControlSystem簡稱FCS)。FCS的結(jié)構模式為：“工作站—現(xiàn)場總線智能儀表”二層結(jié)構?？刂凭W(wǎng)H2H1H1接線盒H1H1樹型菊花鏈型帶接點總線型點到點型H1現(xiàn)場總線I/O計算機網(wǎng)橋FCS結(jié)構示意圖H16．PLC+上位機系統(tǒng)

通信模塊輸入模塊輸出模塊智能I/O

模塊上位機或其通信設備他現(xiàn)場工業(yè)控制CPU模塊PLC系統(tǒng)結(jié)構示意圖1.2過程計算機控制的發(fā)展概況

1959年世界上第一臺過程控制計算機在美國德克薩斯州的一個煉油廠正式投入運行。該系統(tǒng)控制有26個流量、72個溫度、3個壓力和3個成份.主要用于數(shù)據(jù)處理和操作指導。

1962年英國的帝國化學工業(yè)公司實現(xiàn)了一個DDC系統(tǒng)，其中數(shù)據(jù)采集量為244個，它控制129個閥門。

70年代從傳統(tǒng)的集中控制系統(tǒng)革新為分散控制系統(tǒng)(DCS)。世界上幾個主要的計算機和儀表制造廠于1975年幾乎同時生產(chǎn)集散控制系統(tǒng)。例如，美國Honeywell公司的TDC-2000，日本橫詞公司的CENTUM等。

80年代推出具有計算機輔