计算机控制系统的应用及发展.pdf

第一章计算机过程控制系统的应用与开展

在石油、化工、冶金、电力、轻工和建材等工业生产中连续的或按一定程序

周期进行的生产过程的自动控制称为生产过程自动化。生产过程自动化是保持生

产稳定、降低消耗、降低本钱、改善劳动条件、促进文明生产、保证生产平安和

提高劳动生产率的重要手段，是20世纪科学与技术进步的特征，是工业现代化的

标志。但凡采用模拟或数字控制方式对生产过程的某一或某些物理参数进行的自

动控制就称为过程控制。过程控制系统可以分为常规仪表过程控制系统与计算机

过程控制系统两大类。随着工业生产规模走向大型化、复杂化、精细化、批量化，

靠仪表控制系统已很难到达生产和管理要求，计算机过程控制系统是近几十年开

展起来的以计算机为核心的控制系统。

1.1计算机过程控制系统的开展回忆

世界上第一台电子数字计算机世界上第一台过程控制计算机

TRW-300

回忆工业过程的计算机控制历史，经历了以下几个8寸期：

(1)起步时期(20世纪50年代)。20世纪50年代中期，有人开始研究将计算机

用于工业过程控制。

(2)试验时期(20世纪60年代)。1962年，英国的帝国化学工业公司利用计算

机完全代替了原来的模拟控制。

(3)推广时期(20世纪70年代。随着大规模集成电路(LSI)技术的开展，1972

年生产出了微型计算机(mi—erocomputer)。其最大优点是运算速度快，可靠性

高，价格廉价和体积小。

(4)成熟时期(20世纪80年代)。随着超大规模集成电路(VLSI)技术的飞速开

展，使得计算机向着超小型化、软件固定化和控制智能化方向开展。80年代末，

又推出了具有计算机辅助设计(CAD)、专家系统、控N*0管理融为一体的新型集散

控制系统。(5)进一步开展时期(20世纪90年代)。在计算机控制系统进一步完善

应用更加普及，价格不断下降的同时，功能却更加丰富，性能变得更加可靠。

1.2计算机过程控制系统的分类

计算机控制系统的应用领域非常厂泛，计算机可以控制单个电机、阀门，也

可以控制管理整个工厂企业；控制方式可以是单回路控制，也可以是复杂的多变

量解耦控制、自适应控制、最优控制乃至智能控制。因而，它的分类方法也是多

样的，可以按照被控参数、设定值的形式进行分类，也可以按照控制装置结构类

型、被控对象的特点和要求及控制功能的类型进行分类，还可以按照系统功能、

控制规律和控制方式进行分类。常用的是按照系统功能分类。

分为以下几类：

〔1〕基于PC总线的板卡与工控机的计算机控制系统：是一个典型的DDC控制系

统

〔2〕基于数字调节器的计算机控制系统：

〔3〕基于PLC的计算机控制系统：

PLC是微机技术和继电器常规控制概念相结合的产物,是一种进行

数字运算的电子系统，是能直接应用于工业环境下的特殊计算机。它具有丰富的

输入/输出接口，并具有较强的驱动能力，能够较好地解决工业控制领域中普遍

关心的可靠、平安、灵活、方便、经济等问题。

〔4〕基于嵌入式系统的计算机控制系统

嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为根底，并且软硬件可裁剪，

适用于应用系统对功能、可靠性、本钱、体积、功耗有严格要求的专用计算机系

统。

〔5〕集散控制系统〔DCS〕

为满足大型工业生产要求，以微型计算机为根底，从综合自动化的角度，按

分散控制、集中操作、综合管理和分而自治的设计原那么而设计的一种集散型综

合控制系统，广泛用于模拟量回路控制较多的行业，尽量将控制所造成的危险性

分散，而将管理和显示功能集中。

〔6〕现场总线控制系统〔FCS〕

FCS〔FieldbusControlSystem〕是一种以现场总线为根底的分布式网络

自动化系统，它既是现场通信网络系统，也是现场自动化系统。

〔7〕计算机集成制造/过程系统〔CIMS/CIPS〕

2〕整个生产过程的实质是一个数据的采集、传递和加工处理的过程，最终

形成的产品可以看作是“数据〞的物质表现。

它是

1.3计算机过程控制系统国内外应用状况

20世纪80Honeywell公司的TDC一3000，Foxboro公司的VAS，Bailey公司的INn

一9o，日本横河公司的CENTRUM—XL，英国OxfordAutomation公司的SYSTEM一

86，德国Si