Transcript 集散控制系统原理及其应用

第六讲 计算机控制系统
2012春夏自动化技术概论
控制系 冯毅萍
1.1 计算机控制系统的组成
1.1.1
基本概念
☞ 计算机控制系统是用计算机(通常称为工
业控制计算机)来实现工业过程自动控制
的系统。
什么是自动控制?自
动控制系统由哪些部
分组成?
计算机
设定值
+
控制器
A/ D
D/A
执行
机构
被控
对象
执行机构
图1.1 计算机闭环控制系统结构图
被控变量
计算机控制系统的工作原理
什么是实时控制?
可归纳为以下三个步骤：
(1)实时数据采集 对测量变送装置输出的信号经
A/D转换后进行处理。
(2)实时控制决策 对被控变量的测量值进行分析、
运算和处理，并按预定的控制规律进行运算。
(3)实时控制输出 实时地输出运算后的控制信号，经
D/A转换后驱动执行机构，完成控制任务。
上述过程不断重复，使被控变量稳定在设定值上。
1.1.2
硬件系统
工业控制机
生
产
过
程
生产过程
指按生产过程控制的特
点和要求而设计的计算
机它包括硬件和软件两
部分。
包括被控对象，测量变
送、执行机构、电气开
关等装置。
图1.2 计算机控制系统的组成框图
工业控制机硬件：硬件是指计算机本身
及外围设备。
过程输出接
口
过程输入接
口
计算机
计算机硬件
人机接口
存储器
1.1.3
软件系统
是专门用来使用和管理计算机
的程序，包括操作系统、监控
管理程序、语言处理程序和故
障诊断程序等。
系统软件
应用软件是用户根据要
解决的实际问题而编写
的各种程序。
软
件
应用软件
软件是指能完成各种功
能的计算机程序的总和.
1.2 计算机控制系统的应用类型
计算机监督控 根据应用特点、控制功
分级控制系
能和系统结构，计算机
制系统
统
控制系统主要分为六种
类型
集散型控制
直接数字控
系统
制系统
计算机控制系统
数据采集系
统
现场总线控制
系统
1.2.1 数据采集系统
计算机承担数据的采集和处理工作。
数据采集系统对生产过程各种工艺变量进行巡回检测、
处理、记录以及变量的超限报警。
同时对变量进行累计和实时分析。
1.2.2 直接数字控制系统（DDC）
计算机通过过程输入通道对变量作巡回检测
模拟量输入
生
微
根据变量，按照一定的控制规律进行运算
数字量输入
型
产
计
其结果经过输出通道，作用到控制对象。
算
过
模拟量输出
机
程
数字量输出
显示
打印
磁盘
磁盘
1.2.2 直接数字控制系统（DDC）
采用计算机代替模拟仪表控制，只要改变
程序就可以对控制对象进行控制，因此计算机
可以控制几百个回路，并可以对上下限进行监
视和报警。
工业生产现场环境恶劣，干扰频繁，直接威胁着计算机的可靠
运行。因此，必须采取抗干扰措施。
1.2.3 计算机监督控制系统(SCC)
用数字控制仪器代替，再配以输
入采样器、A/D转换器和D/A转
换器、输出扫描器，便是SCC加
数字控制器的SCC系统。当SCC
计算机出现故障时，由数字控制
DDC级微机完成生产过程的直接数字控制；SCC级
器独立完成控制任务，比较安全
微机进行优化分析计算，产生最优化设定值。
可靠。
1.2.4
分级控制系统
生产过程中既存在控制问题，也存在大量的管
理问题。
由若干台微处理器或微机分别承担部分控制任
务，代替了集中控制的计算机。
这种系统的特点是将控制功能分散，用多台计
算机分别完成不同的控制功能，管理则采用集中
管理。
(1)装置控制级(DDC级) 对生产
过程进行直接控制，使所控制的
生产过程在最优工作状况下工作。
(3)工厂集中控制级 它可根据上级
(4)企业管理级 制定长期发展现划、
下达的任务和本厂情况，制定生产
生产销计划，发命令至各工厂，并
计划、安排本厂工作、进行人员调
接受反馈信息，实现全企业的总调
（2)车间监督级(SCC级) 它根据
配及各车间的协调，并及时向上级
度。
厂级计算机下达的命令和通过装置
报告。
控制级获得的生产过程数据，进行
最优化控制。
1.2.5 集散控制系统
协调各控制站的工作
达到过程的动态最优化
采集非控制
过程信息
人机接口装置，
完成操作、显
示和监视任务
完成过程的现
场控制任务
集散控制系统是分布式结构系统，包括过程控制级、过程管理级、生产管理级
及经营管理级。
实现地理上和功能上的分散控制
将各个分散的信息集中起来，进行集中的监视和操作
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本章小结
计算机控制系统由工业控制机和生产过程两大部分组成。
工业控制机是指按生产过程控制的特点和要求而设计的计算
机，它包括硬件和软件两部分。生产过程包括被控对象，测
量变送、执行机构、电气开关等装置。
计算机控制系统按其应用特点、控制功能和系统结构可分为：
数据采集系统、直接数字控制系统、计算机监督控制系统、分
级控制系统、集散型控制系统及现场总线控制系统。
在计算机控制系统中，生产过程与计算机之间是通过输入
输出通道连接起来的。输入通道将生产过程中的数字信号与
模拟信号转换成计算机能够接受的数字信号，送到计算机去
处理；输出通道将计算机的控制信号转换为现场设备能够接
收的信号去控制生产过程的自动运行。