计算机控制系统介绍

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1、第10章计算机控制系统介绍可编程控制器PLC2分散控制系统DCS33工业控制计算机IPC31现场总线控制系统FCS4110.1工业控制计算机依赖某种标准总线，按工业标准化设计，由主板以及各种I/O模板等组成，用于工业控制目的的微型计算机称为工业控制计算机（IndustrialPersonalComputer），简称工控机或IPC。210.1.1结构组成IPC除构成计算机基本系统的主机板、人机接口、系统支持、磁盘系统、通信接口板外，还有AI、AO、DI、DO等数百种工业I/O接口板可供选择。3IPC的外形类似普通计算机，如图10-6所

2、示。不同的是外壳采用全钢标准的工业加固型机架机箱，机箱密封并加压送风散热，机箱内原普通计算机大主板变成通用的底板总线插座系统，将主板分解成几块PC插件，采用工业级抗干扰电源和工业级芯片，并配以相应的工业应用软件。图10-6IPC主机箱410.1.2功能特点IPC是一种专用于工业场合的控制计算机。工业环境常常处于高温、高湿、腐蚀、振动、冲击、灰尘，以及电磁干扰严重、供电条件不良等恶劣环境中；工业生产因行业、原料、产品的不同，使生产过程、工艺要求也各不相同。这些都构成了自动控制中面临解决的问题。由于IPC采用了总线技术和模板化结构，再加

3、上采取了多重抗干扰措施，因此IPC系统具有其他微机无法比拟的功能特点。51.可靠性和可维修性好可靠性和可维修性是生产中两个非常重要的先决因素，决定着系统在控制上的可用程度。可靠性含义是指设备在规定时间内运行不发生故障，可维修性是指IPC发生故障时，维修快速、简单方便。2．通用性和扩展性好通用性和扩展性关系着系统在控制领域中的使用范围。通用性含义是指适合于各种行业、各种工艺流程或设备的自动化控制；扩展性是指当工艺变化或生产扩大时，IPC能灵活地扩充或增加功能。63．软件丰富、编程趋向组态IPC已配备完整的操作系统、适合生产过程控制的工

4、具软件以及各种控制软件包。4．控制实时性强IPC配有实时操作系统和中断系统，因而具有时间驱动和事件驱动能力，能对生产过程的工况变化进行实时地监视和控制。5．精度和速度适当一般生产过程对于精度和运算速度要求并不苛刻。IPC通常字长为8～32位，速度在每秒几万次至几百万次。71969年，美国数字设备公司（DEC）研制出第一台控制器。因主要功能是逻辑控制，所以命名为可编程序逻辑控制器（ProgrammableLogicController）——PLC。1975年，以微处理器为核心的PLC出现，其功能已不局限于逻辑量控制，模拟量控制也大量使

5、用，各种数据处理功能进一步完善，可编程序逻辑控制器逐步发展为可编程序控制器（ProgrammableController）——PC。由于人们已习惯了PLC的称谓，且PC与个人计算机等的简称易于混淆，所以，现在工业上仍将可编程控制器简称为PLC。10.2可编程控制器1可编程控制器的产生与发展8目前PLC有两个发展方向：低档PLC向小型、简易及廉价方向发展；中、高档PLC向大型、高速、高可靠性、多功能方向发展，且网络系统更加完备，可对大规模、复杂系统进行综合控制。92可编程控制器PLC的应用场合PLC可实现开关量控制、模拟量控制，并可提

6、供大量的特殊或专用控制模块，如位置控制、PID控制、温度控制、高速计数等，并具备各种数据处理及网络通信等功能。应用范围：1）开关量逻辑控制PLC均具有“与”、“或”、“非”等逻辑处理指令，以及定时、计数及基本顺序控制等指令，可完成各种逻辑控制、定时控制及顺序控制。开关量控制可用于单台设备的控制，又可用于自动生产线的控制，其应用领域已遍及各种行业。102）过程控制过程控制通常是指对温度、压力、流量、液位等连续变化的模拟量进行闭环控制。PLC通过I/O通道，将外部模拟信号转换为内部数字量，并可按各种控制规律（如PID等）对受控对象进行控

7、制，其处理功能已能满足闭环控制系统的需要。3）运动控制PLC可提供专门指令或运动控制模块，对直线运动、圆周运动等的位置、速度和加速度进行控制，可将运动控制与顺序控制有机结合。PLC的运动控制已在加工机械、装配机械、机器人、电梯控制等场合广泛应用。114）数据处理PLC具有数据传送、数据转换、四则运算、字逻辑运算、取反、循环、移位等处理功能，许多PLC还具有浮点运算、矩阵运算、函数运算、排序、查表等功能，可以完成数据的采集、分析和处理。5）分布式控制PLC的通信联网功能日益增强，可实现PLC与远程I/O之间的通信、PLC与PLC之间的

8、通信、PLC与其它数字设备（如计算机、DCS等）之间的通信，可以组成各种结构的分布式控制系统。123可编程控制器的构成1）可编程控制器的构成可编程序控制器的构成与一般的计算机控制系统基本相同。以小型PLC为例，其构成框图如图所示。输入