计算机控制系统概述.pptx

第九章 计算机控制系统;定义：计算机控制就是利用计算机实现工业生产过程的自动控制。 计算机控制系统=自动化技术+计算机技术;10.3 可编程控制器;10.1 概述;组成：被控对象、测量变送、控制器及执行器;10.1.2 计算机控制系统的发展;10.2 集散控制系统;10.2.1 集散控制系统的特点 主要特征：集中管理和分散控制。具体有以下几个方面：;过程控制级：根据上层决策直接控制生产。 控制管理级：对生产过程实现集中操作和统一管理。 生产管理级：承担最优化任务 经营管理级：全面的综合型经营管理和决策 每一级由若干子系统组成，形成金字塔结构。同一级的各决策子系统可同时对下级施加作用，同时又受上级的干预，子系统可通过上级互相交换信息。 ;(2) 采用微机智能技术 DCS采用了以微处理器为基础的“智能技术”，成为计算机应用最完善、最丰富的领域。现场控制单元、过程输入输出接口、数据通信等均采用微处理器，可以实现自适应、自诊断和自检测等“智能”控制过程。 ;(4) 采用局部网络通信技术 DCS的数据通信采用工业局域网络技术进行通信，传输实时控制信息，进行全系统信息综合管理，并对分散的现场控制单元、人机接口进行控制和操作管理。大多采用光纤传输媒质，通信的可靠性和安全性大大提高。通信协议已开始向标准化前进，如采用IEEE802.3、IEEE802.4等。;10.2.2 集散控制系统的发展;初创期：该时期的DCS系统是一个具有许多微处理机的分级控制系统，它采用分散的控制设备来适应分散的生产过程，通过高速数据通道将系统各个单元联系起来。其通信系统是一初、中级的局部网络，全系统由一个通信指挥器指挥和协调。 初创期具有代表性的DCS系统有Spectrum (Foxboro公司)、Network(贝利公司)、Centum(日本横河公司);成熟期：该时期的DCS系统从原来单纯的工业控制向生产管理自动化发展。大规模IC的发展以及计算机技术、自动控制技术、数据通信技术、图像处理技术的飞速发展，使得DCS系统在扩大功能、数据通信以及工业自动化信息管理等方面有所提高，形成第二代DCS系统。 成熟期具有代表性的DCS系统有TDC3000 (Honeywell公司)、PROVOX(Fisher)、MCS(贝利公司)、YEWPACK-MARKII(日本横河公司)等;扩展期：该时期的DCS系统增加了综合信息管理层，把过程控制、监督控制、管理调度有机结合在一起，采用专家系统、MAP标准（一种ISO开放互连OSI结构基础上的加工自动化协议）以及引入计算机集成制造系统CIMS等，扩展期DCS的特点是综合化、开放化和现场级的智能化。;综合化 包括纵向和横向两方面。 纵向方面加强管理功能，包括从原料进厂到生产设计、计划进度、质量检查、成品包装、出厂以及供销等一系列的管理制度。 横向方面则形成过程自动化与顺序控制、电机控制相结合的计算机、仪表、电器综合控制系统。;开放化 是DCS按照国际统一标准组成“开放”的系统网络，便于不同公司生产的DCS产品之间方便地进行通信。 现场级的智能化 是指现场传感器或变送器智能化，现场仪表可以由现场通信器或系统的工作站进行远程访问、组态、调零、调量程及自动标定。传感器输出的数字信号直接在现场仪表的通信网络上传递。;扩展期具有代表性的DCS系统有TDC3000UCN,CENTUM-XL,I/A Series(Foxboro)。这一时期DCS的基本组成与第二代相比变化不大，但它的LAN采用MAP协议或与MAP兼容的协议，各个节点工作站软、硬件功能均有所加强，现场级智能仪表也有发展。;10.2.3 集散控制系统的硬件和软件;过程接口单元（PIU）：又称为过程输入输出单元、数据采集单元、现场监视站、I/O扩展单元等。 它的组成与过程控制单元类似，是以微处理器为核心的数据采集设备，负责采集非控制变量数据，并将其数据经过通信系统传递给CRT操作站或上位管理计算机。;CRT操作站：是DCS的人-机接口，由CRT、微机、键盘、打印机、存储器、通信控制器等组成。可以显示：生产总貌和系统主要参数、每个回路的详细控制情况、当前的和历史的数据、曲线等。 在操作站上可以通过键盘发出操作指令，进行回路组态、调整参数、控制外设。CRT操作站还有自诊断、报警功能。;上位管理机：是DCS的主计算机，它通过通信系统与各个工作站联系，综合管理全系统的所有信息，能对整个系统起到优化控制和管理作用。 ;通信系统：是具有高速通信能力的信息总线，可由双绞线、同轴电缆或光纤构成。 早期的集散系统采用专门的通信标准或通信协议，系统兼容和互连性差。国际电工委员会(IEC)、国际标准化组织(ISO)、美国电子电气工程师协会(IEE