《工控組態(tài)技術(shù)及應(yīng)用-MCGS》課件kj11v

項目一計算機控制系統(tǒng)的組成及類型模塊一計算機控制基礎(chǔ)知識及部分組態(tài)設(shè)備概述

學(xué)習(xí)目標(biāo)●掌握計算機控制系統(tǒng)的組成

?知識目標(biāo)：●掌握計算機控制系統(tǒng)的分類

●掌握數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的組成與特點

●掌握直接數(shù)字控制系統(tǒng)的組成與特點

●掌握計算機監(jiān)督控制系統(tǒng)的組成與特點

●掌握現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的組成與特點

?能力目標(biāo)：利用計算機控制系統(tǒng)實訓(xùn)裝置，培養(yǎng)以下技能●初步具備構(gòu)建直接數(shù)字控制系統(tǒng)框架的能力

●初步具備構(gòu)建數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)系統(tǒng)框架的能力

●初步具備構(gòu)建計算機控制系統(tǒng)框架的能力

⑴檢測儀表及調(diào)節(jié)儀表的基本知識。⑵計算機控制系統(tǒng)的基本組成。⑶A/D轉(zhuǎn)換的基本知識。⑷D/A轉(zhuǎn)換的基本知識。二、要求學(xué)生必備的知識與技能1.必備知識2.必備技能⑴常規(guī)儀表控制系統(tǒng)的構(gòu)建能力。⑵計算機I/O擴展的基本技能。三、理實一體化教學(xué)任務(wù)1.計算機控制系統(tǒng)的組成?計算機控制系統(tǒng)是用計算機(通常稱為工業(yè)控制計算機)來實現(xiàn)工業(yè)過程自動控制的系統(tǒng)。什么是自動控制?自動控制系統(tǒng)由哪些部分組成?1）基本概念四、理實一體化教學(xué)步驟設(shè)定值控制器D/A執(zhí)行機構(gòu)被控對象A/D計算機被控變量+圖1.1計算機閉環(huán)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖執(zhí)行機構(gòu)計算機控制系統(tǒng)的工作原理(1)實時數(shù)據(jù)采集對測量變送裝置輸出的信號經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后進(jìn)行處理。(2)實時控制決策

對被控變量的測量值進(jìn)行分析、運算和處理，并按預(yù)定的控制規(guī)律進(jìn)行運算。(3)實時控制輸出實時地輸出運算后的控制信號，經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換后驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)，完成控制任務(wù)。上述過程不斷重復(fù)，使被控變量穩(wěn)定在設(shè)定值上?？蓺w納為以下三個步驟：什么是實時控制?生產(chǎn)過程工業(yè)控制機圖1.2計算機控制系統(tǒng)的組成框圖生產(chǎn)過程指按生產(chǎn)過程控制的特點和要求而設(shè)計的計算機它包括硬件和軟件兩部分。包括被控對象，測量變送、執(zhí)行機構(gòu)、電氣開關(guān)等裝置。2）硬件系統(tǒng)接收輸入的指令和工業(yè)對象的信息，向系統(tǒng)各部分發(fā)送命令和數(shù)據(jù)。包括顯示操作臺、屏幕顯示器(CRT)或數(shù)碼顯示器、鍵盤、打印機、記錄儀等。從被控對象采集的模擬量或數(shù)字量信號轉(zhuǎn)換為計算機能夠接收的數(shù)字量生產(chǎn)過程包括被控對象，測量變送、執(zhí)行機構(gòu)、電氣開關(guān)等裝置。圖1.3計算機控制系統(tǒng)的組成框圖包括磁盤、光盤、磁帶，主要用于存儲大量的程序和數(shù)據(jù)。將計算機的處理結(jié)果轉(zhuǎn)換成可以對被控對象進(jìn)行控制的信號。

工業(yè)控制機硬件：硬件是指計算機本身及外圍設(shè)備。

計算機硬件過程輸出接口計算機過程輸入接口存儲器人機接口軟件是指能完成各種功能的計算機程序的總和.軟件系統(tǒng)軟件應(yīng)用軟件是專門用來使用和管理計算機的程序，包括操作系統(tǒng)、監(jiān)控管理程序、語言處理程序和故障診斷程序等。應(yīng)用軟件是用戶根據(jù)要解決的實際問題而編寫的各種程序。3）軟件系統(tǒng)計算機控制系統(tǒng)分級控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)直接數(shù)字控制系統(tǒng)現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)集散型控制系統(tǒng)2.計算機控制系統(tǒng)的應(yīng)用類型計算機監(jiān)督控制系統(tǒng)根據(jù)應(yīng)用特點、控制功能和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，計算機控制系統(tǒng)主要分為六種類型1）數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)計算機承擔(dān)數(shù)據(jù)的采集和處理工作。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)對生產(chǎn)過程各種工藝變量進(jìn)行巡回檢測、處理、記錄以及變量的超限報警。同時對變量進(jìn)行累計和實時分析。計算機通過過程輸入通道對變量作巡回檢測2）直接數(shù)字控制系統(tǒng)（DDC）根據(jù)變量，按照一定的控制規(guī)律進(jìn)行運算其結(jié)果經(jīng)過輸出通道，作用到控制對象。模擬量輸入微型計算機模擬量輸出生產(chǎn)過程數(shù)字量輸入數(shù)字量輸出顯示打印磁盤磁盤3）計算機監(jiān)督控制系統(tǒng)(SCC)DDC級微機完成生產(chǎn)過程的直接數(shù)字控制；SCC級微機進(jìn)行優(yōu)化分析計算，產(chǎn)生最優(yōu)化設(shè)定值。用數(shù)字控制儀器代替，再配以輸入采樣器、A/D轉(zhuǎn)換器和D/A轉(zhuǎn)換器、輸出掃描器，便是SCC加數(shù)字控制器的SCC系統(tǒng)。當(dāng)SCC計算機出現(xiàn)故障時，由數(shù)字控制器獨立完成控制任務(wù)，比較安全可靠。4）分級控制系統(tǒng)

生產(chǎn)過程中既存在控制問題，也存在大量的管理問題。

由若干臺微處理器或微機分別承擔(dān)部分控制任務(wù)，代替了集中控制的計算機。

這種系統(tǒng)的特點是將控制功能分散，用多臺計算機分別完成不同的控制功能，管理則采用集中管理。(3)工廠集中控制級它可根據(jù)上級下達(dá)的任務(wù)和本廠情況，制定生產(chǎn)計劃、安排本廠工作、進(jìn)行人員調(diào)配及各車間的協(xié)調(diào)，并及時向上級報告。(4)企業(yè)管理級制定長期發(fā)展現(xiàn)劃、生產(chǎn)銷計劃，發(fā)命令至各工廠，并接受反饋信息，實現(xiàn)全企業(yè)的總調(diào)度。

（2)車間監(jiān)督級(SCC級)它根據(jù)廠級計算機下達(dá)的命令和通過裝置控制級獲得的生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)，進(jìn)行最優(yōu)化控制。

(1)裝置控制級(DDC級)對生產(chǎn)過程進(jìn)行直接控制，使所控制的生產(chǎn)過程在最優(yōu)工作狀況下工作。5）集散控制系統(tǒng)

協(xié)調(diào)各控制站的工作達(dá)到過程的動態(tài)最優(yōu)化人機接口裝置，完成操作、顯示和監(jiān)視任務(wù)集散控制系統(tǒng)是分布式結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。完成過程的現(xiàn)場控制任務(wù)實現(xiàn)了地理上和功能上分散的控制，將各個分散的信息集中起來，進(jìn)行集中的監(jiān)視和操作。采集非控制過程信息?集散控制系統(tǒng)是一種典型的分級分布式控制結(jié)構(gòu)。?集散控制系統(tǒng)有計算機控制系統(tǒng)控制算法先進(jìn)、精度高、響應(yīng)速度快的優(yōu)點．又有儀表控制系統(tǒng)安全可靠、維護(hù)方便的優(yōu)點。?集散控制系統(tǒng)容易實現(xiàn)復(fù)雜的控制規(guī)律，系統(tǒng)是積木式結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)靈活，可大可小，易于擴展。6）現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)(FCS)，是新一代分布式控制結(jié)構(gòu)，采用工作站-現(xiàn)場總線智能儀表的二層結(jié)構(gòu)模式?，F(xiàn)場數(shù)字執(zhí)行器現(xiàn)場數(shù)字控制功能模塊服務(wù)器工作站現(xiàn)場數(shù)字傳感器五、項目考核項目考核采用步進(jìn)式考核方式，考核內(nèi)容如下表1-1-2