印刷过程自动化第四章.ppt

第一节 概述 一、计算机控制技术概述 世界上首次使用计算机闭环控制系统用于生产过程的参数控制，是1959年在美国德克萨斯州的Texaco公司的炼油厂的生产系统中。 在1963年美国Monsanto公司的乙烯厂实现了第一个直接数字计算机控制系统。 上个世纪60年代后期，逐渐出现了专门用于工业生产控制的小型计算机，计算机控制也进入了实用阶段。 1970年以后，计算机控制系统逐渐走向成熟。 1972年出现了微型计算机使得过程计算机控制技术进入到一个崭新的阶段。 1975年首先由美国的霍尼威尔（HONEYWELL）公司推出TDC2000集散控制系统，之后世界上各个计算机制造公司和仪表制造厂纷纷推出了分散控制系统。 80年代，随着大规模集成电路技术的飞速发展，使得计算机向超小型化和智能化方向发展。 80年代末期逐渐推出了专家系统、模糊控制系统、人工神经网络等智能控制技术。 目前计算机控制已经发展到计算机集成流程系统（CIPS）、现场总线控制系统（FCS）等等。 二、计算机控制系统的特点 1．控制精度和运行速度、可靠性更高 2．计算机控制系统可以实现多个回路的控制（几个、几十个回路） 3．控制规律灵活多变，可以实现复杂的控制算法 4．可以获得更好的控制性能 由于计算机控制系统是实时控制，在很短的时间内处理生产现场的各种信号。 三、计算机控制系统的基本概念 （1）在线（Online）控制：计算机控制系统与生产设备直接相连。 （2）离线（Offline）控制：计算机控制系统与生产设备断开。 （3）实时（Real time）控制：计算机输入、输出和计算都在规定时间内完成。 第二节 过程计算机系统的组成 过程计算机系统的组成 一、硬件组成 1．主机 主机是计算机控制系统的核心，是整个控制系统的指挥中心。 主机由中央处理器（CPU）和内存储器（RAM、ROM）和系统总线组成。 2．外部设备 外部设备是计算机专用设备。 主要包括输入设备、输出设备和外存储器等几个部分。 3．过程输入/输出设备 过程输入/输出设备主要是将生产现场的各种数据和计算机控制系统之间进行交互的通道。 4．人机联系设备 人机联系设备主要是指为生产设备配备的中央控制操作台等。 5．通讯设备 通讯设备是系统的局部功能之间进行的信息交互的设备。 二、软件部分 软件使计算机实现各种正确的运行和操作，它是各种计算机程序的统称 。 1．系统软件 系统软件是支持系统开发、测试、运行和维护的工具软件。 2．应用软件 应用软件是系统设计人员利用编程语言编制的控制系统的可以执行的程序。 第三节 过程计算机控制系统的分类 一、操作指导控制系统 特点： 这种系统的计算机控制系统只进行数据处理，计算结果并不直接影响生产过程的状态，只是为操作人员提供必要的参考和选择。 这种系统由于是开环系统，实际生产操作是依靠操作人员进行。 二、直接数字控制系统 （Direct Digital Control简称DDC） 三、监督计算机控制系统 （Supervisory Computer Control简称SCC） 四、分级计算机控制系统 这个系统也称为计算机网络系统 五、集散控制系统 （Distributed Control System 简称DCS） 集散控制系统又叫多级计算机分布式控制系统。 它是以微处理器为基础的集中分散型控制系统。 系统的主要特征是集中控制和分散管理。 这种系统根据分级设计的基本思路，实现功能上的分离，位置上分散。 集散控制系统的组成 集散控制系统主要分为三个基本部分。 过程控制装置、集中操作装置和通讯系统。 六、现场总线控制 （Field bus Control System简称FCS） 1．现场总线的定义 现场总线被定义为应用在生产现场、在测量控制设备之间实现双向串行多节点数字通讯的系统。 现场总线是近年来迅速发展起来的一种工业数据总线，它主要解决工业现场的智能化仪器仪表、控制器、执行机构等现场设备间的数字通信以及这些现场控制设备和高级控制系统之间的信息传递问题。 所以现场总线既是通信网络，又是自动控制网络。 第四节 计算机控制的控制规律 一、采样 1．采样 采样过程就是把时间连续的信号转换为一连串时间不连续的脉冲信号，这个过程称为“采样”，又称为“抽样”、“取样”。 采样是将时间上的连续模拟信号x(t)转换成为时间上断续的离散信号x*(t)的过程。 2．采样定理 采样必须要满足两个条件，才能使所采样的信号替代原来的连续信号。 （1）被采样的连续信号x(t)是频带受限的，即信号x(t)中包含的全部谐波频率均在一定的范围内。 （2）采样周期T≤1/2fm ，其中fm为被采样信号的最高频率。 常见被控量的经验采样