计算机控制技术

所谓自动控制 就是在没有人直接参与的情况下 通过控制器使生产过程自动地按照预定的规律运行 1 1 1计算机控制系统及其组成1 计算机控制系统计算机控制系统就是利用计算机 通常称为工业控制计算机 简称工业控制机IPC 来实现生产过程自动控制的系统 第1章绪论 1 1计算机控制系统概述 本章主要介绍计算机控制系统及其组成 计算机控制系统的发展概况和趋势 图1 1计算机控制系统原理图 u 1 计算机控制系统的工作原理 计算机控制系统的工作原理可归纳为以下三个步骤 实时数据采集 对来自测量变送装置的被控量的瞬时值进行检测和输入 实时控制决策 对采集到的被控量进行分析和处理 并按预定的控制规律 决定将要采取的控制策略 实时控制输出 根据控制决策 适时地对执行机构发出控制信号 完成控制任务 2 在线方式和离线方式生产过程和计算机直接连接 并受计算机控制的方式称为在线方式或联机方式 反之称为离线方式 3 实时的含义实时性是指工业控制计算机系统应该具有的能够在限定的时间内对外来事件做出反应的特性 2个要素 其一 根据工业生产过程出现的事件能够保持多长的时间 其二 该事件要求计算机在多长的时间以内必须做出反应 一个在线的系统不一定是一个实时系统 但一个实时控制系统必定是在线系统 2 计算机控制系统的组成 计算机控制系统的组成框图 1 1 2计算机控制系统的典型形式 该控制系统属于开环控制结构 系统的优点是结构简单 控制灵活和安全 缺点是要由人工操作 速度受到限制 不能控制多个对象 1 操作指导控制系统操作指导控制系统 OperationalInformationSystem简称OIS 2 直接数字控制系统直接数字控制 DirectDigitalControl 简称DDC 直接数字控制系统框图 该控制系统的特点是实时性好 可靠性高和适应性强 实现集中控制 代替常规控制仪表控制算法 单回路及常用复杂控制系统 由于集中控制的固有缺陷 硬件可靠性低 未能普及 a SCC 模拟 数字调节器系统 b SCC DDC系统 3 监督控制系统监督控制SCC SupervisoryComputerContro1 监督控制系统的两种结构形式框图 4 集散控制系统集散控制系统 DistributedContro1System简称DCS 分散控制 集中操作 分级管理 分而自治和综合协调的设计原则 把系统从上到下分为分散过程控制级 集中操作监控级 综合信息管理级 形成分级分布式控制 5 现场总线控制系统现场总线控制系统 FieldbusControlSystem简称FCS FCS的结构模式为 工作站 现场总线智能仪表 二层结构 6 PLC 上位机系统 PLC系统结构示意图 1 2过程计算机控制的发展概况 1959年世界上第一台过程控制计算机在美国德克萨斯州的一个炼油厂正式投入运行 该系统控制有26个流量 72个温度 3个压力和3个成份 主要用于数据处理和操作指导 1962年英国的帝国化学工业公司实现了一个DDC系统 其中数据采集量为244个 它控制129个阀门 70年代从传统的集中控制系统革新为分散控制系统 DCS 世界上几个主要的计算机和仪表制造厂于1975年几乎同时生产集散控制系统 例如 美国Honeywell公司的TDC 2000 日本横词公司的CENTUM等 80年代推出具有计算机辅助设计 CAD 专家系统 控制和管理融为一体的新型分散控制系统 90年代 在流程工业中 计算