计算机控制系统发展方向.pptx

第一章 绪论 ;1.计算机控制系统及其组成 图示计算机控制系统就是利用计算机(通常称为工业控制计算机,简称工控机)来实现生产过程自动控制的系统。 偏差 控制量;所谓自动控制，就是在没有人直接参与的情况下，通过控制器使生产过程自动地按照预定的规律运行。;2 计算机控制系统的工作原理 （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，并按已定的控制规律，决定将要采取的控制???为。 （3）实时控制输出：根据控制决策，适时地对执行机构发出控制信号，完成控制任务。;计算机控制系统的典型形式 （5种） （1）操作指导控制系统 该系统属于开环控制结构。计算机根据一定的控制算法，依赖测量元件测得的信号数据，计算出供操作人员选择的最优操作条件及操作方案。操作人员根据计算机输出的信息去改变调节器的给定值或直接操作执行机构。 ;（2）直接数字控制（Direct Digital Control）系统 DDC系统属于计算机闭环控制系统。计算机首先通过模拟量输入通道（AI）和开关量输入通道（DI）实时采集数据，然后按照一定的控制规律进行计算，最后发出控制信息，并通过模拟量输出通道（AO）和开关量输出通道（DO）直接控制生产过程。;（3）监督控制（Supervisory Computer Control)系统 监督控制中，计算机根据原始工艺信息和其他的参数，按照描述生产过程的数学模型或其他方法，自动地改变模拟调节器或以直接数字控制方式工作的微型机中的给定值，从而使生产过程始终处于最优工况（如保持高质量、高效率、低消耗、低成本等等）。 从这个角度上说，它的作用始改变设定值，又称为设定值控制SPC(Set Point Control).;（4）分散型控制系统 （Distributed Control System-DCS) DCS采用分散控制，集中操作，分级管理，分而自治和综合协调的设计原则，把系统从上到下分为分散过程控制级、集中操作监控级、综合信息管理级，形成分级分布式控制。;（5）现场总线控制系统 （Fieldbus Control System-FCS) FCS是新一代分布式控制结构。20世纪80年代发展起来的DCS，其结构模式为“操作站－控制站－现场仪表”三层结构，系统成本较高，而且各厂商的DCS又各自的标准，不能互连。FCS于DCS不同，它的结构模式为“工作站－现场总线仪表”二层结构，完成了DCS三层结构的功能，降低了成本，提高了可靠性，国际标准统一后，可实现真正的开放式互连系统结构。 ;1.工业控制机 PC总线工控机（ X86 CPU ） STD总线工控机（X86 CPU) VME总线工控机（Motorola CPU） 多总线（MULTIBUS)工控机（X86 CPU) ;2. PC总线标准 XT线（书上的PC总线）：62线，16位，数据传输率2.38Mbps ISA (AT) 总线：对XT总线的扩充，98线， 16位，寻址空间16MB，数据传输率16Mbps EISA 总线：对ISA总线的扩充， 32位，98+98线，数据传输率32Mbps VESA总线：局部总线标准，是ISA总线的扩展，适应多媒体技术，数据交换由CPU总线直接进行，运行速度为66MHz或更高，最大数据传输率为132Mbps。 ;PCI总线：在CPU和外设间插入协调数据传输的管理层，提供一致的总线接口，形成了开放的局部总线标准，而不依赖于CPU芯片。工作频率33MHz，PCI总线的数据宽度为32位和64两种，数据传输率分别为133Mbps和266Mbps，PCI Express数据传输率可以达到8Gbps。 ;3. 基于PC总线的工业控制机常见类型 ISA 总线工控机 PCI 总线工控机 PC104 总线工控机：总线与ISA兼容的基础上缩小模板尺寸，降低功耗，满足嵌入式系统的要求。有104条信号线，模板尺寸为3.6 in×3.8 in (90mm×96mm)，可以层叠。 CompactPCI工控机：PCI总线＋欧式插卡结构。;三 计算机控制系统的发展概述;第2章 输入输出接口与过程通道 接口：计算机与外部设备交换信息的桥梁，包括输入和输出接口。 接口技术：研究计算机与外部设备交换信息的技术。 过程通道：计算机和生产过程之间设置的信息传送和转换的连接通道。（AI、AO、DI、DO） 2.1 数字量输入输出通道（DI、DO） 数字量－开关量：用“0”和“1” 两个