数字控制系统(黄)

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1、第三篇过程计算机控制系统前言一、过程计算机控制系统结构种类单机控制系统两级计算机控制系统分布式控制系统（DCS）递阶控制系统（HCS）1、两级计算机控制系统Level2SystemRedundantPROFIBUSRedundantcontrollerRedundantIMSensor/controlelementPROFIBUSDP自动化集成SIMATIC控制器SIMATICPGSIMATICPC7894561230.DEFABCINSDELSHIFTHELPESCENTERACKSIMATICOP17SHIFTHELPK1K5K6K7K8K2K3K4K9K10

2、K11K12K13K14K15K16SIMATICHMIASIFMSVSIMATICDPSIMATICNETPROFIBUS-DP工业以太网PROFIBUSMPI-网络SIMATICNET不仅要完成生产过程的在线控制任务，还要进行现代化的集中管理。利用小型或微型计算机进行DDC控制，再用中型或大型计算机完成现代化企业管理。通过高速通信线路---网络，使各部门协调地进行工作。2、集散控制系统(DCS)：分散控制系统体系结构3、递阶控制系统(HCS)：也称综合自动化系统、计算机集成制造系统（CIMS）、计算机集成过程系统（CIPS）。现代企业大型化、连续化，生

3、产过程设备联系密切、变量关联严重；生产计划对市场依赖性大；实现局部控制和优化难以奏效。以全局优化为目标，以小型机为中心，协调各局部子系统，实现分散与集中相结合的计算机控制系统。是过程控制未来的发展方向。1998。9。21二、过程计算机控制系统可以具有四个功能层次控制层（基础自动化层）代替模拟控制器，完成闭环控制任务；监控层（过程控制层）生产过程进行监视、高级控制；计划调度层根据决策管理层的指令，制定生产计划，原料组成、能源、设备运行进行最优调度、提高效率，获取最大利润；决策管理层最上层，市场分析与预测，多目标优化计算，制定生产规划。连铸生产过程方坯板坯连铸控制

4、系统监控界面多目标控制点矫直温度二冷区凝固单元跟踪铸坯表面测温装置铸坯温度软测量冶金工艺凝固理论中包液位测量钢水连续测温装置铸坯凝固模型与在线自校正应力场模型动态多目标优化基础自动化过程动态优化控制末端电磁搅拌控制质量分析与预报连铸过程优化控制系统DDC系统中有关数据采集及处理方面的问题；DDC系统中的位置型和增量型PID算式及相应的改进算法；DDC系统中PID参数整定问题。第13章数字控制系统本章主要内容：§13.1数字控制系统的组成直接数字控制（DDC）系统即是用计算机代替模拟控制器。原理图如以下图所示。反多路开关计算机DDC系统具有以下特点：1、计算机运算速

5、度快，可以分时处理多个控制回路，实现几十个甚至更多的PID控制。2、计算机运算能力强，很容易实现各种比较复杂的控制规律，如串级控制、前馈控制、解耦控制、预测控制等。3、对计算机可靠性要求很高，计算机故障会使全部控制回路失灵。一般要求连续无故障运行时间达几千小时以上。（这也是DDC系统的缺点）。计算机过程控制系统由被控对象、检测仪表、执行器和工业控制机组成。单回路控制系统典型构成如下图所示。DDC系统的组成方框图1、主机2、过程接口:输入、输出；模拟量、开关量。3、外围设备：输入设备、输出设备、外存储器。4、自动化仪表：过程通道必须通过自动化仪表才能和被控过程发生联

6、系。5、软件系统：程序设计系统、操作系统、监控系统和诊断系统等，通常由计算机制造厂家提供。6、应用软件：是用户根据具体的生产工艺要求完成某种控制功能所必须的软件，由用户自编。上图包括：1998。9。21DDC控制系统处理的参数有：开关量、脉冲量、大部分是模拟量计算机处理的是数字量，解决两个问题：模拟量数字化（单位数字量对应模拟量大小）；时间数字化（采样周期）；提高信号的信噪比和可靠性数字滤波数据处理§13.2数字控制系统的基础知识提高控制品质，T0可取小些减小超调量，T0可取大些减小调节时间，T0可取小些数字PID控制要把T0、TI、TD一起考虑采样周期的选择原则

7、：根据被控对象的物理特性选择T013.2.3连续控制系统到数字控制系统的转换1、采样周期：T0<=T/22、模拟量的数字化如下图所示.数字调节器A/D转换器D/A转换器采样保持器计算机控制系统中信号变换与传递设模拟量为yn,则相应的二进制代码yn’可表示为：其中Km为变送器输入量与输出量之比，q为量化单位其中M为模拟量电信号全量程，N为A/D位数。例题：设温度变送器量程为0~100℃，其相应的输出为0~10mA，试求温度为50℃时相应的六位二进制代码。3、数据采集：当模入点数不多时，可通过输入指令逐点读入；当模入点数较多时，可利用数据通道直接把一批数据送到内存指定

8、的缓冲区，