工业电器与自动化第二版课件教学课件 作者 陆建国 主编第九单元 计算机控制系统电子教案.ppt

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1、工业电器与自动化第九单元计算机控制系统关键词：集散控制系统结构及组成、现场总线控制系统、PLC控制系统。学习目标：知识目标：了解计算机控制系统组成及特点；掌握集散控制系统组成及结构；掌握计算机控制系统方案的确定方法和投运步骤。能力目标：能熟练进行典型集散控制系统的硬件及软件组态；会确定计算机系统控制方案并正确投运。第九单元计算机控制系统一个计算机控制系统由被控对象、检测仪表、执行器、控制计算机组成。由于工业控制计算机的特点，计算机控制系统具有以下特性及要求。一、环境适应性强控制计算机应能够在环境

2、温度为4～640C，相对湿度不大于95%，有少量粉尘、震动、电磁场、腐蚀性气体等干扰因素的环境下工作。二、控制实时性好计算机控制系统是一个实时控制系统。要求控制计算机能对生产过程随机出现的问题及时进行处理，否则可能造成生产过程的破坏。另外，为了及时地向运行管理人员反映生产过程的状态，控制计算机采集的参数和状态也要求及时地通过CRT集中地显示出来。为此，控制计算机应配备实时时钟和完善的中断系统，在实时操作系统的管理下进行工作。三、运行可靠性高四、有完善的人机联系方式五、有丰富的软件9-1计算机控制

3、系统概述集散控制系统（DistributedControlSystem）是以微处理器为基础的对生产过程进行集中监视、操作、管理和分散控制的集中分散控制系统。简称为DCS系统。该系统将若干台微机分散应用于过程控制，全部信息通过通信网络由上位管理计算机监控，实现最优化控制，整个装置继承了常规仪表分散控制和计算机集中控制的优点，克服了常规仪表功能单一、人-机联系差以及单台微型计算机控制系统危险性高度集中的缺点，既在管理、操作和显示三方面集中，又在功能、负荷和危险性三方面分散。集散系统综合了计算机技术、

4、通信技术、过程控制技术和显示技术（简称4C技术），在现代化生产过程控制中起着重要的作用。9-2集散型控制系统一、集散控制系统的基本组成和特点（一）集散控制系统的基本组成图9-2集散控制系统基本构成集散控制系统通常由过程控制单元、过程输入/输出接口单元、CRT显示操作站、管理计算机和高速数据通路等五个主要部分组成。其基本结构如图9-2所示。1．过程输入/输出接口过程输入/输出接口又称数据采集装置（采集站），主要是为过程非控变量专门设置的数据采集系统，它不但能完成数据采集和预处理，而且还可以对实时数

5、据进一步加工处理，供CRT操作站显示和打印，实现开环监视，也可以通过通信系统将所采集到的数据传输到监控计算机。在有上位机的情况下，它还能以开关量和模拟信号的方式，向过程终端元件输出计算机控制命令。9-2集散型控制系统2．过程控制单元过程控制单元又称现场控制单元或基本控制器（或闭环控制站），是集散控制系统的核心部分，主要完成连续控制、顺序控制、算术运算、报警检查、过程I/O、数据处理和通信等功能等。该单元在各种集散控制系统中差别较大。3．CRT操作站CRT操作站是集散控制系统的人机接口装置，普遍配

6、有高分辨率、大屏幕的色彩CRT、操作者键盘、工程师键盘、打印机、硬拷贝机和大容量存储器。操作员可通过操作者键盘在CRT显示器上选择各种操作和监视用的画面、信息画面和用户画面等；控制工程师或系统工程师利用工程师键盘实现控制系统组态、操作站系统的生成和系统的维护。4．高速数据通路高速数据通路又称高速通信总线、公路等，实际是一种具有高速通信能力的信息总线，一般采用双绞线、同轴电缆或光导纤维构成。5．管理计算机管理计算机又称上位计算机，它功能强、速度快、存储容量大。9-2集散型控制系统（二）集散控制系统

7、的特点集散控制系统采用分级梯阶结构，实现系统功能分散、危险分散、提高可靠性、强化系统应用灵活性、降低投资成本、便于维修和技术更新等功能目的。分级梯阶结构通常分为四级，如图9-1所示：第一级为现场控制级，根据上层决策直接控制过程或对象；第二级为过程控制（管理）级，根据上层给定的目标函数或约束条件、系统辨识的数学模型得出优化控制策略，对过程控制进行设定点控制；第三级为生产管理级，根据运行经验，补偿工况变化对控制规律的影响，维持系统在最佳状态运行；第四级为工厂管理级，其任务是决策、计划、管理、调度于协

8、调，根据系统总任务或总目标，规定各级任务并决策协调各级任务。9-2集散型控制系统图9-1集散控制系统功能分层图二、集散控制系统的结构与功能现场控制站、CRT操作站（操作员站、工程师站）是集散系统的基本组成部分，起到“集中监视和集中管理，分散控制”的作用。现场控制站现场控制站是完成对过程现场I/O信号处理，并实现直接数字控制（DDC）的网络节点。1．现场控制站的功能（1）将各种现场发生的过程变量进行数字化，并将这些数字化后的量存放在存储器中。形成一个与现场过程变量一致的、并按实际运行情况实时地改变