《工业控制系统与PLC》 课件 第三章 工业控制系统 .pptx

工业控制系统与PLC

第三章工业控制系统3.1计算机控制基础3.2工业计算机控制系统的分类与发展3.3典型的工业控制系统3.4工业控制系统的体系结构

学习目标知识目标：1、了解计算机控制系統的基本知识2、了解工业计算机控制系统的分类与发展3、掌握典型的工业控制系统的结构与特点技能目标：1、能识别常见的典型的工业控制系统2、能根据实际情况选择适合的工业控制系统

§3.1计算机控制基础计算机控制是关于计算机技术如何应用于工业、农业等生产生活领城，提高其自动化程度的一门综合性学问。随着不断有新的应用领城出现，计算机控制的应用范围也在不断扩大。

§3.1.1计算机控制的一般概念工业自动化系统与用于科学计算、一般数据处理等领域的计算机系统有较多的不同，其最大的不同之处在于计算机控制的对象是具体物理过程，因此会对物理过程产生影响和作用。计算机控制的好坏直接关系到被控物理过程的稳定性、设备和人员的安全等。按照目前必威体育精装版的技术术语，工业自动化系统属于信息-物理融合系统(CyberPhysicalSyalem.GPS)。该术语更加明确地表明了工业自动化系统的本质特征。

§3.1.1计算机控制的一般概念现以液位控制系统为例，加以说明。液位控制系统是一个基本的常规控制系统，其结构组成如图3-1所示。系统中的测量变送环节对被控对象进行检测，把被控量（如温度、压力、流量、液位、转速、位移等物理量）转换成电信号（电流或电压），再反馈到控制器中。图3-1锅炉液位控制系统

§3.1.1计算机控制的一般概念控制器将此测量值与给定值进行比较，并按照一定的控制规律产生相应的控制信号驱动执行器工作，使被控量跟踪给定值，抑制干扰，从而实现自动控制的目的，其控制原理框图如图3-2所示。图3-2锅炉液位控制系统框图

§3.1.1计算机控制的一般概念把图3-2中的控制器用计算机及其输入/输出通道（计算机控制装置）来代替，就构成了一个典型的计算机控制系统，其结构如图3-3所示。这里，计算机采用的是数字信号传递，而一次仪表多采用模拟信号。因此，系统中需要有将模拟信号转换为数字信号的模-数（A-D）转换器和将数字信号转换为模拟信号的数-模(D-A）转换器。图3-3锅炉液位计算机控制系统原理图

§3.1.2计算机控制系统的组成尽管计算机控制系统形式多样，设备种类千差万别，形状、大小各不相同，但一个完整的计算机控制系统总是由硬件和软件两大部分组成。当然还包括机柜、操作台等辅助设备。把计算机控制系统应用到实际的工业生产过程控制中，就构成了工业控制系统。传感器和执行器等现场仪表与装置是整个工业控制系统的重要组成部分。硬件组成1）上位机系统2）现场控制站/控制器（1）中央处理单元（2）输入/输出接口单元（I/O）（3）通信接口模块（4）智能模块与特殊功能模块（5）电源（6）底板、机架成框架

§3.1.2计算机控制系统的组成图3-4现场控制站的组成

§3.1.2计算机控制系统的组成2.软件组成1）上位机系统软件上位机系统的软件包括服务器、工作站上的系统软件和各种应用软件。2）现场控制站软件现场控制站的软件包括CPU模块中的操作系统和用户编写的应用程序。为了便于应用程序开发，软件包提供了大量指令给用户调用，主要包括以下类別：（1）运算指令：包括各种逻辑与算术运算。（2）数据处理指令：包括传送、移位、字节交换、循环移位等。（3）转换指令：包括数据类型转换、码类型转换以及数据和码之间的类型转换。（4）程序控制指令：循环、结束、顺序、跳转、子程序调用等。（5）其他特殊指令。

§3.1.2计算机控制系统的组成除了上述指令，编程系统还提供了大量的功能块或程序，主要包括：（1）通信功能块：包括以太网通信、串行通信及现场总线通信等功能块。（2）控制功能块：包括PID及其变种等各种功能块。（3）其他功能块：包括I/O处理、时钟、故障信息读取、系统信息读写等。此外，用户还可以自定义各种功能块，以满足行业应用的需要，同时增加软件的可重用性，也有利于知识产权的保护。

§3.1.2计算机控制系统的组成3.辅助设备计算机控制系统除了上述硬件和软件外，还有机柜、操作台等辅助设备。机柜主要用于安装现场控制器、I/O端子、隔离单元、电源等设备，而操作台主要用于操作和管理用。操作台一般由显示器、键盘、开关、按键和指示灯等构成。操作员通过操作台可以了解与控制整个系统的运行状态，而且在紧急情况下，可以实施紧急停车等操作，确保安全生产。

§3.2工业计算机控制系统的分类与发展§3.2.1工业计算机控制系统的分类1.数据采集系统（DAS)数据采集系统（DataAcquisitionSystem，DAS）是计算机应用于生产过程控制最早、也是最基本的一种类型，