分散控制系统概述

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1、第二章分散控制系统概述第一节分散控制系统的基本概念一、计算机控制系统的基本结构及组成典型的常规过程控制系统由被控对象、自动化仪表（测量仪表，变送器和执行器）和控制器组成（图2-1）。在常规过程控制系统中，被控对象的被控参数经测量仪表检测，并由变送器转换成相应的标准电信号输入控制器。在控制器中，测量给定值r+-控制器控制电路执行器测量、变送器被控对象被控参数值与预先设定的给定值比较，两者图2-1典型的常规过程控制系统结构的偏差送入控制电路，按照预定的控制规律，产生出相应的控制量。控制器产生的控制量输出到现场的执行机构，控制被控对象中的阀门、挡板等设备

2、，以改变被控参数，使之向给定值靠近。在计算机控制系统中，采用过程控制计算机（简称工控机）取代典型常规过程控制系统中的控制器（如图2-2所示）。由于计算机内接收、处理、存储和输出的是数字量，而被控对象的参数大多是模拟量和开关量，过程控制计算机的主机和被控对象之间，增加了相应的信号转换装置（如A/D、D/A等）。给定值r+-过程控制计算机主机A/DD/AS/H保持器保持器执行器测量、变送器被控对象被控参数图2-2计算机控制系统结构在计算机控制系统中，常规控制器的控制功能由过程控制计算机中的控制软件来完成，具有灵活、稳定、精确、功能强大的特点。二、过程控

3、制计算机的组成过程控制计算机与其他计算机系统一样，由硬件和软件组成。一、过程控制计算机的硬件组成过程控制计算机由主机、外部设备、过程通道、人机接口设备和通信设备组成。1、主机：由CPU和存储器（ROM、RAM、E2PROM或NVRAM等）及I/O接口电路组成。控制系统的控制策略及系统的监控功能在主机内实现。2、外部设备：外部设备是用户与计算机系统之间交换信息的设备，包括输入设备（键盘、鼠标等），输出设备（显示器、打印机等）和外部存储器（硬盘驱动器、软盘驱动器、光11盘驱动器和磁带机等）。3、过程通道：过程通道是过程控制计算机与生产过程的接口设备，包括：模拟量输

4、入通道（AI）、模拟量输出通道（AO）、数字量输入通道（DI）、数字量输出通道（DO）等，它们实现计算机内与外界不同类型的信号间的转换和隔离。4、人机接口设备：是用户与计算机控制系统的接口设备，包括：操作员站、工程师站、历史数据站、计算站等，。5、通信设备：是控制系统的计算机之间、设备之间、计算机与设备之间的通信网络，包括通信网卡、数据传输媒介（双绞线、同轴电缆或光缆）等。二、过程控制计算机的软件1、系统软件：系统软件是系统供应商提供给用户的软件，如操作系统、数据库管理系统、计算机语言处理程序、标准子程序库（控制功能码库）、系统组态工具软件和自诊断程序等，系统

5、软件为用户二次开发提供操作平台和工具。2、应用软件：是用户针对具体的应用项目，利用系统软件提供的平台和工具二次开发的软件，如控制系统的实时数据库、输入程序、控制计算程序、输出程序、显示程序、打印程序、报警程序和记录程序等。三、计算机控制系统的应用分类计算机控制系统的应用分类可以从不同的角度来分，如前面所述：按系统结构可分为集中式计算机控制系统和分散式计算机控制系统；按照控制规律计算机控制系统可分为PID控制、程序和顺序控制、有限拍控制、复杂规律控制和智能控制等；按控制方式可分为开环控制系统和闭环控制系统；下面按计算机在系统中的介入程度及功能分类如下。1、数据采

6、集和处理系统（DAS）DAS系统（图2-3）是计算机控制系统中最基本的功能，也是应用最早的功能。在该系统中，计算机通过输入通道，采集过程参数，经过处理后在屏幕上显示或通过打印机打印，向运行人员提供显示、报警，打印和操作指导功能，计算机不直接参与对过程的控制，仅为运行人员反映过程的现状，为运行人员提供参考。因此，DAS系统是生产过程测量、变送手动/自动控制装置输入通道人计算机显示报警制表打印操作指导一个开环控制系统。2、直接数字控制系统（DDC）图2-3数据采集与处理系统（DAS）DDC系统（图2-4）是面向生产过程的底层应用功能。计算机通过自动化仪

7、表、输入通道、输出通道，采集现场参数，经过处理和按一定控制规律的控制算法运算后，向生产过程输出控制信号，直接参与对过程参显示数的控制，同时具有DAS系统的监视功能。控制方案由软件实现，修改灵活、方便，除能实现PID控制规律外，还能实现多回路的串级生产过程测量、变送执行机构输入通道输出通道计算机报警制表打印操作指导控制、前馈控制、纯滞后补偿控制、12图2-4直接数字控制系统（DDC）多变量解耦控制及自适应、自学习、最优控制和智能控制等复杂控制规律的控制。DDC系统一个是闭环控制系统。3、监督计算机控制系统（SCC）SCC系统（图2-5）是一个分机的控

8、制系统。上级的监督计算机从生产过程采集