第15章计算机程序控制系统.ppt

第15章　计算机控制系统 直观的计算机控制系统图片 Fig 1. Fig 2. Fig 3 Fig 4 “一些自动化实验实验装置图片” 实验装置-1 水处理 　生产线 　装置 实验装置- 2 填料塔换热 　装置 实验装置- 3 加热反应器 开环不稳 　定的对象 实验装置 -4 非线性 　液位对 　象 实验装置机房 一、计算机控制系统的一般概念 1、常规控制系统的工作原理 控制的特点：按偏差e进行控制，目的是减少或消除偏差。 2、计算机控制系统的概念：是利用计算机（常称为工业控制计算机，简称工控机IPC）来实现生产过程自动控制的系统。 3、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: （1）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。 （2）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。 （3）实时控制输出：根据控制决策实时地对执行机构发出控制信号，完成控制任务。 工业控制机就是不断地重复上述3个步骤，以实现对生产过程的自动控制。 【说明】有的书上把计算机控制系统工作原理分为四个步骤—除上述三个外，还包括“实时报警”，即当被控对象参数越限或系统设备出现异常情况时，工控机应能及时发出声光报警信号，并及时做出处理。 4、实时的含义 P2 【说明】 a、“实时”≠“同时”，它有“及时”、“即时”、“适时”的含义 b、实时性要求工控机具有多任务处理能力，将测控任务分解成许多并行执行的任务，以加速程序的执行速度。 c、实时的概念不能脱离具体过程。 5、计算机控制系统的工作方式 在线方式（联机方式）与离线方式（脱机方式） 在线系统不一定是实时系统，但实时系统一定是在线系统。 6、计算机控制系统的主要优点（补） 组成方式灵活 能实现复杂的控制规律 能获取更大的经济效益 为实现企业综合自动化打下了良好的基础 二、计算机控制系统的组成部分 P3 由工控机和生产过程两大部分组成。工控机又包括硬件和软件；生产过程又包括被控对象、测量变送、执行机构、电气开关等装置。 组成框图：见图3 计算机控制系统的组成示意图 注：还可按下面的方法表示 三、计算机控制系统的典型形式(分类) P3 1、操作指导系统（OIS或OGS） 该系统的特点：（1）属于开环控制系统；（2）结构简单，控制灵活、安全；但要由人工操作，速度慢，且不能控制多个对象。 2、直接数字控制系统（DDC） P4 系统特点：工控机直接承担控制任务，实时性好，可靠性高，环境适应性强。 3、监督控制系统（SCC） P4 系统特点：P5 说明：当SCC计算机出现故障时，可由模拟调节器或DDC计算机完成控制功能。 4、集散控制系统（DCS） P5 系统设计原则：分散控制，集中操作，分级管理，分而自制，综合协调。 5、现场总线控制系统（FCS） P5 工作站 — 现场智能仪表-智能电磁流量计 1、计算机控制 15.2 计算机控制系统的基本组成 15.2 计算机控制系统的基本组成 3、计算机控制系统的主要设计思想 3、计算机控制系统的主要设计思想 15.3 计算机控制系统的发展过程 15.3.1 直接数字量控制 15.3.2 集中型计算机控制系统 15.3.2 集中型计算机控制系统 15.3.3 集散控制系统 15.3.4 现场总线控制系统 15.4 计算机控制系统的发展特征 1、概述 2、DCS的特点 3、DCS的发展趋势 3、DCS的发展趋势 4、DCS的硬件体系结构 4、DCS的硬件体系结构 本章习题 P256 1，2， 3，5，6 Type 1现场总线 Type 1现场总线由IEC 61158 TS技术规范全面定义。该现场总线的网络协议是按国际标准化组织(ISO)的开放互连系统(OSI)参考模型建立的，它由物理层、数据链路层、应用层及用户层组成，用户层是考虑到现场仪表的控制功能和具体应用而增加的。Type 1总线主要用于现场控制级，传输速率为31.25Kbps，支持总线供电和本质安全放爆。总线用户层具有标准功能快和装置描述功能，使现场仪表能就地实施控制策略，并实现仪表间的互操作功能。 Type 2现场总线 Type 2总线即Control Net现场总线，由A-B/Rockwell公司设计并得到CI(Control Net International)组织的支持。该总线是一种用于对信息传递有时间苛刻要求的高速确定性网络