工业控制计算机应用-高等过程控制第三篇

1、工业控制计算机及其应用工业控制计算机(工控机)，第一章，工业控制计算机的发展历史(见参考书3)，1.1概述工业控制计算机的发展大致可分为以下几个阶段：1 .20世纪50年代和60年代工业计算机的先驱阶段；2.20世纪六七十年代小型工业计算机的发展时期；3.70年代中期工业微机测控系统和分散式工业控制系统的发展时期；4.80年代中期工业控制总线的发展时期，如STD总线；s-100 5路公共汽车。集成智能控制发展时期机电一体化，仪表控制一体化，人机一体化，1.2计算机和工业自动化，1。发展和完善电子技术、计算机技术、通信技术和控制技术。1.工厂自动化(fa)，2。农业自动化，3。办公室自动化，4。

2、住宅自动化(HA)“4A”技术已经成为世界范围内的热门话题。2.工业控制计算机的应用领域：工业过程的测量和控制自动化。工业过程控制是计算机的一个重要应用领域，也是一个不同于普通计算机的领域。工业计算机就是为满足这一特定应用领域而开发的。工业计算机是现代工业实现自动化不可缺少的工具。包括：航空、航天、核能、电力、煤炭、石油、化工、冶金、机械、电子、交通、轻工、纺织等。例子：1 .电力生产。化学过程3。航空航天4。综合楼宇自动化系统。其他人。3.工业控制计算机的关键技术(九)。迁移策略，多厂商计算机组合，网络支持与管理，安全，工控计算机关键技术，1.3中国工控计算机研发对策，1。工业计算机在中国的

3、发展概述工业计算机在中国已经有30多年的发展历史，可以分为以下四个阶段：2。工业计算机的发展对策中国工业计算机的发展对策如下：(1)创建工业；(2)发展阶段原则；(3)应用促发展；(4)技术上强调开放系统设计技术可靠性技术硬件工程技术软件工程测试技术；(5)确定关键功能模板、系统产品、实时软件、配套外围产品A、分布式网络控制系统、中小用户同步开发；(b)开发实时软件软件软件工程是未来的一项重要任务。(6)加快消化吸收引进技术，做好国产化工作。1.4工业计算机系统的基本组成，第二章工业计算机体系结构(参考书2)，2.1工业计算机的特点工业计算机工业计算机工业计算机工业计算机工业计算机IPC用于工

4、业过程检测，过程控制，数据采集和处理(1)高可靠性要求：平均故障间隔时间(MTBF)达到几万小时，平均故障间隔时间(MTTR)尽可能低(2)具有良好实时性能的工业计算机需要配备实时多任务操作系统(RTDOS) (3)环境适应性强，并且表现在：电磁干扰电源系统连接到共模复杂的“地”系统，由于串联模式干扰，温度/湿度变化很大。此外，还要求防尘、防腐蚀、防震和抗冲击。(4)模拟、开关、脉冲、频率等功能丰富的输入输出匹配模板具有隔离和非隔离信号调理热电偶、热电阻信号输入调理电流和电压信号输入/输出信号调理等多种类型的信号调理功能(5)系统扩展性好(6)系统开放性好：主机接口、网络通信、软件兼容性、升级

5、等方面符合开放性原则，便于：系统扩展、不同机器连接、软件移植和互换等。(7)控制软件包功能要求强：工业控制软件包便于人机交互，画面丰富，系统配置和系统生成丰富，实时和历史趋势记录、实时报警和事故回忆丰富，控制算法丰富，如经典的PID、模糊控制、神经网络、优化、自适应、自整定和在线自诊断等。(9)备份措施齐全，包括：电源备份存储器的信息保护，备份应急开关装置的手动/自动操作等。(10)冗余，如：双机操作(双CPU)、双机系统、双控制台、双网络通信、双电源系统、双机切换功能、双机监控软件、工业控制机图纸等。CONTEC产品，第3.1章PC总线工业控制机(参考书2)，3.1 PC总线工业计算机的机械

6、结构PC总线ISA总线，VESA总线和PCI总线统称为工业PC (IPC)，它是一种基于PC总线的工业计算机，工业计算机的机械结构图，3.2工业计算机背板336014槽PC/AT总线背板的例子，3.3 PC总线标准规范，1。概述1。ISA总线是AT总线，它是基于XT总线的16位总线。最大寻址空间为16MB，数据传输速率为16mbps。2.EISA(扩展工业标准体系结构)总线是一种32位总线。数据传输速率为32 Mbps。3.VL总线VESA，也称为VESA总线，是ISA总线的简单扩展，可以与ISA和EISA同时使用。4.PCI总线是由英特尔公司于1993年推出的。它支持并发中央处理器和总线主控

7、单元操作，并支持64位奔腾处理器。这辆公共汽车目前被广泛使用。比较结论：目前，最成熟的总线ISA总线是市场上开发的主流总线PCI总线。原因：具有ISA总线结构的输入输出接口卡种类繁多，已经发展了多年。ISA总线已经被大多数工业计算机工作者所接受和掌握。ISA总线基本上可以满足大多数工业控制领域的要求。ISA总线产品很便宜。PCI总线可用于需要高速的外设，通用总线背板有45个PCI插槽。结论：总之，目前市场上主要是ISA总线和PCI总线。3.3计算机总线工业计算机的主要类型(参考书1，第11页)1。工业计算机的主要类型和功能。中国主要工业计算机产品STD总线工业计算机VME总线工业计算机其中，P

8、C总线工业计算机发展最快，因此本文介绍了PC总线工业计算机。有很大影响力的三家工业电脑公司：台湾的ADVANDECH，日本的CONTEC，北京的康拓。深圳项燕http:/。北京中泰http:/。台湾维达大众等。二是工业计算机的主要类型，BOX-PC PANEL ISA总线IPC VESA总线IPC PCI总线IPC工业工作站新型工业控制计算机PC-104总线工业计算机，二。工业计算机的主要类型。工业计算机的主要类型。集成工业计算机。工业计算机的主要类型。工业控制计算机的主要类型，工业控制计算机的主要类型，新结构工业控制计算机的特点：(1)视窗监控画面与实时性的结合问题：视窗操作系统的人机界面非

9、常友好，但其实时性较差。方法：为了提高实时性，采用多处理器结构，这些处理器都连接到PC机总线上。主处理器运行支持人机界面的WINDOWS操作系统，多个从处理器分别执行城市、实时数据采集和顺序控制功能。IPC-90可以支持6个从处理器并行工作，大大提高了整机的实时性。(2)VEM工业结构(直列式结构)与PC总线相结合，每个模块都有一个小的指示面板，便于操作维护和部件的维修更换。(3)标准化的模块化体系结构便于更换故障模块，尤其是热插拔模块。例如：主控模块、显示模块、网络模块、软盘模块、硬盘模块、模拟和数字输入输出模块、通用智能输入输出模块等。(4)工控机和可编程控制器的连接方式相结合。(5)标准

10、的通信网络便于形成集散控制系统。总线网络、集散控制系统。环网集散控制系统。3.4外设接口产品，(参考书1，P18)一.概述1 .用计算机对生产现场的设备进行测试，首先将各种测量参数发送给计算机，然后计算机对这些采样数据进行一系列处理后输出结果数据。计算机的输出结果是以数字量的形式输出的，数字量必须转换成能控制生产过程的量。因此，为了形成一个工业控制系统，除了工控机主机外，还需要配备各种用途的输入输出接口产品。这种产品的性能对整个系统也有决定性的影响。购买时应考虑的问题：质量、软件支持能力、价格、后续开发和服务能力无法选择；过渡测试产品，输入信号：测量参数(压力、温度、液位等)。)测量一次。电信

11、号(电流或电压)、信号转换(如0-5V电压信号)、模拟输入模板(模拟/数字转换)、数字输入模板(整形)、计算机输出信号：经计算机处理后输出(数字)、数字输出、模拟输出(标准电压信号)相应的常用转换方法有：(1)计数比较电路简单，转换速度慢；双斜率积分公式精度高，常用；逐次逼近型模数转换技术兼顾了速度和精度，应用广泛。逐次逼近模数转换电路由逐次逼近寄存器、数字/电压转换器、比较器、时序控制电路等组成。例如：模数转换板。模拟输出模板，4。数字频道板和其他支持模板。数字输入/输出模板，生产现场的各种双态开关信号，即高电平和低电平信号。数字量模板完成工业领域各种开关信号的输入输出控制。对于顺序控制是必

12、要的。数字量模板非隔离TTL电平，抗干扰能力差隔离光电隔离和磁电隔离数字量输入板数字量输出板数字量双向通道板(系统中输入点和输出点较少时使用)注：“输入公共负”信号源的一端连接到某个光隔离点，另一端连接到电源的负极，另一端连接到电源的正极。例如，开关输入卡6405、2和信号调理板具有以下功能：(1)隔离和放大来自现场的输入信号，使其成为工业计算机可接受的统一信号电平；(2)放大和隔离计算机的输出信号，并将其转换为工业现场所需的信号电平。级别被转移了。例如，连续信号计算机的数据端口，其中开关型测量信号频率脉冲型测量信号被调节成0-5V和0-1V的标准信号。3。通信模板，属于外设模板的功能：PC机

13、与PC机之间以及PC机与其他设备之间的数据通信可分为：智能通信模式、非智能通信模式、484/232模式或两种模式，通信端口，416通道，可选通信波特率，7556000bps，5。远程输入输出模块是近年来新开发的新模板，可以直接连接。由于每个模块都是隔离的，这些来自不同模块的信号可以分组连接到通信网络，大大降低了现场布线的成本。目前，远程输入输出模块的通信网络采用RS-485标准总线，未来将向现场总线发展。5。远程输入/输出模块、远程输入/输出模块连接图，第4章，控制系统中采集控制软件4.1概述(参考手册1)。在实时工业控制系统中，高质量的硬件系统是非常重要的，但要完成控制任务，它最终将取决于控制软件的执行。因此，应用软件的性能与整个系统有着很大的关系，在很大程度上决定了整个控制系统的运行效率和各项性能指标的最终实现。也就是说，为了实现特定的目标，有必要设计和开发应用程序。过去和现在的做法：3 .ONSP