化工仪表及自动化 计算机控制装置.ppt

第十章 计算机控制系统 1.1前言 1.2典型单回路控制系统方块图 1.3工作过程 1.4 计算机控制系统的基本组成 1.5 计算机控制系统的主要设计思想 2. 计算机控制系统的发展过程 2.1. 直接数字量控制 2.2 集中型计算机控制系统 2.3 集散控制系统 DCS的发展过程 集散控制系统的基本结构 现场控制站： 功能:主要完成连续控制功能、顺序控制功能、算术运算功能、报警检查功能、过程 I/O 功能、数据处理功能和通信功能等，执行数据采集与过程控制； 具有多种PID反馈控制与串级、前馈、Smith补偿、模糊控制等复杂控制方式； 配置:信号输入可达8~40路； 机柜、电源（采用1：1冗余配置）、板卡 操作站： 功能：操作站是用来对系统中各控制、监测系统进行数据处理、数据显示、记录和操作、维护的人机接口。将整个分散系统集中起来，实现信息处理和操作的集中化。 配置：操作台、计算机、专用操作键盘、打印机、触摸屏。 2.4 现场总线控制系统 用数字信号取代模拟信号 可节省大量投资 控制更及时 安装、维护更简便 计算机控制系统的发展特征 —控制仪表和计算机控制装置— 上页 下页 目 录 * 1.计算机控制基本知识 2.计算机控制发展过程 2.1.直接数字量控制（Direct Digital Control－DDC） 2.2.集中型计算机控制系统 2.3 集散控制系统（Distributed Control System－DCS） 2.4 现场总线控制系统（Fieldbus Control System－FCS） 进料口 出料口 H 玻璃管液位计 人工控制 ? ? 进料口 执行器 变送器 调节器 常规仪表控制 1.计算机控制基本知识 单回路控制系统方块图 四个基本环节：被控对象、检测仪表、控制器、执行器 （显示仪表根据需要可选） 通常安装 于控制室 通常安装 于 现场 控制器 (调节器) 被控对象 测量变送装置 （检测仪表） + － SP 执行器 显示仪表 阀门：调节阀、电磁阀、气动蝶阀…… 泵：开关泵、变频泵 温度（压力、液位、流量）变送器、在线成分分析仪 (通常输出：4~20mA、1～5V等标准信号） 液位开关、料位开关、接近开关 (通常输出on/off信号) 传感器（Pt100、热电偶……） …… 进料口 执行器 变送器 调节器 ? ? 进料口 执行器 变送器 控制站 控制站：可以广义地理解为带有CPU的各种控制设备 进料口 执行器 变送器 控制站 ? ? AI、DI AO、DO 控制站 …… …… A/D（AI）：模/数转换（模拟量输入） DI ：开关量输入（数字量输入） D/A（AO）：数/模转换（模拟量输出） DO ：开关量输出（数字量输出） 调节器 被控对象 测量变送装置 + － SP 执行器 4～20mA 4～20mA 控制器 被控对象 测量变送装置 + － SP 执行器 4～20mA 4～20mA D/A A/D 数字信号——例如 4～20mA 信号经12位A/D转换以后的结果为0～4095 控制器 被控对象 测量变送装置 + － SP 执行器 4～20mA 4～20mA D/A A/D 工作过程：①数据采集：实时检测来自于测量变送装置的被控变量瞬时值； ②控制决策：根据采集到的被控变量按一定的控制规律进行分析和处理，决定控制行为，产生控制信号；如PID运算 ③控制输出：根据控制决策实时地向执行机构发出控制信号，完成控制任务。 过程输入输出设备 外 部 设 备 主 机 系 统 CPU RAM ROM CRT 通讯接口 人机接口 打印机 其它 系 统 总 线 模拟量输入（AI） 模拟量输出（AO） 开关量输入（DI） 开关量输入（DO） 测量变送器 执行器 电气开关 电气开关 被 控 生 产 对 象 常规计算机系统 I/O系统 （模块或卡件） 现场仪表 被控对象 硬件组成 管理层 控制层 现场设备层 操作站 控制站 I/O系统 高级控制器 数据服务器 WEB 服务器 管理计算机 互联网 服务器 Internet/Intranet Ethernet Ethernet/专用总线 网关 FF、ProfiBus等现场总线 典型的计算机控制系统结构示意图 ? ? 系统软件 支持软件 应用软件 系统软件包括操作系统、引导程序、调度执行程序等，它是支持软件及各种应用软件的最基础的运行平台。 如：Windows操作系统、Unix操作系统等都属于系统软件。 它运行在系统软件的平台上，是用于开发应用软件的软件。例如：汇编语言、高级语言、通信网络软