直接数字控制系统

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1、过程控制ProcessControl下篇过程计算机控制第11章直接数字控制系统本章要点◇直接数字控制系统的构成◇过程输入输出技术及数据处理方法◇数字PID控制技术及数字控制系统的设计与实现◇数字控制器的直接设计方法◇监控组态软件本章学习目标◇理解直接数字控制系统的构成原理及特点◇掌握模拟量、数字量输入输出技术◇深刻理解数字滤波及数据处理方法◇熟练掌握数字PID控制算法及改进算法◇掌握单回路、串级、前馈控制策略的计算机实现方法◇理解数字控制器的直接设计方法◇了解监控组态软件的功能及应用第11章直接数

2、字控制系统11.1直接数字控制系统概述11.2过程输入输出通道技术11.3数字滤波与数据处理11.4数字PID控制技术11.5数字控制系统的设计与实现11.6数字控制器的直接设计方法11.7监控组态软件11.1直接数字控制系统概述直接数字控制系统（DirectDigitalControl，DDC）就是用一台计算机通过测量元件变送器对生产过程中的多个被控参数进行巡回检测；检测结果与给定值进行比较，再按PID控制规律或其他直接数字控制算法进行运算；然后将运算结果变换成执行机构能够接受的控制量，输出到执

3、行机构对生产过程进行控制，使被控参数按设定值曲线变化或稳定在给定值上。第11章直接数字控制系统概述11.1直接数字控制系统概述DDC系统的结构框图第11章直接数字控制系统概述11.1直接数字控制系统概述优点：经济、灵活性好、可靠性高。缺点：危险集中DDC系统第11章直接数字控制系统概述11.1直接数字控制系统概述DDC系统主机单元的结构：模板式——主机板与模拟量输入/输出模板、数字量输入/输出模板通过总线母板连接。模块式——主机模块与模拟量输入/输出模块、数字量输入/输出模块通过总线连接。总线内部

4、总线计算机内部模板之间进行通信的总线，也指组成系统各种机箱的底板总线。PC/XT（62线）PC/AT或ISA（62线+36线）PCI（124线）PC104（104线）CompactPCI,VXI外部总线计算机之间，计算机与设备之间进行通信的总线。串行总线（RS-232、RS-422、RS-485）现场总线以及局域网（LAN）工业以太网（Ethernet）控制网络（Control-net）11.2过程输入输出通道技术DDC系统的输入输出通道是计算机和传感器、执行器之间的信息传递和变换装置。是连接控制

5、计算机和工业生产过程的桥梁和纽带。第11章直接数字控制系统概述11.2过程输入输出通道技术11.2.1概述过程通道模拟量输入通道（AI）模拟量输出通道（AO）开关量输入通道（DI）开关量输出（DO）通道过程通道过程输入输出通道的结构第11章直接数字控制系统概述11.2控制输入输出通道技术模板式模块式模块式结构：模板式结构：(a)混合集中式(b)分离分布式模拟量输入通道(AI)是计算机用于工业控制、自动测试、计算机辅助医疗诊断、机器人等科学研究时必需的模拟数据处理系统。它把各类传感器从现场检测到的模

6、拟量信号如温度、压力、流量、物位、成分等转换成计算机可以接收的数字量信号。建立模拟量输入通道的目的，通常是为了进行参数测量或数据采集。它的核心部件是A/D转换器及其微处理机的接口。第11章直接数字控制系统概述11.2过程输入输出通道技术11.2.2模拟量输入通道模拟量输入通道一般包括：信号调理电路、多路转换开关、采样保持器、A/D转换器等几个组成部分。第11章直接数字控制系统概述11.2过程输入输出通道技术1.模拟量输入通道的结构多路共用采集电路分时采集第11章直接数字控制系统概述11.2过程输入

7、输出通道技术多路同步取样共用A/D分时采集多通道同步采样分时传输数据通过多路模拟开关将多路参数分时送入计算机。第11章直接数字控制系统概述11.2过程输入输出通道技术2.模拟量输入通道的组成⑴信号调理电路经由传感器或检测仪表、变送器输入的模拟信号，可能是电压或电流信号，幅值范围往往和A/D转换器的量程不匹配，而且一般含有噪声信号，因此需要进行放大、滤波、隔离保护等处理，称为信号调理。⑵多路开关单向多路开关:AD7501(8路)、AD7506(16路)等；双向多路外关：CD4051等;单端输入:CD

8、4051是单端8通道;双端输入:CD4052是双4通道;多路输入多路输出:CD8816等。第11章直接数字控制系统概述11.2过程输入输出通道技术⑶采样保持器在A/D转换器工作期间采样保持器一直保持着转换开始时的输入值，因而能抑制由放大器干扰带来的转换噪声，提高模/数转换器的精确度和消除转换时间的不准确性。高速采样(如5000～10000点／秒)必须采用采样保持器。在低速系统中一般可以省略。采样保持器的工作方式第11章直接数字控制系统概述11.2过程输入输出通道技术⑷A/D转换器在