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1、第第1章章 绪论绪论计算机控制技术计算机控制技术所所谓谓自自动动控控制制，就就是是在在没没有有人人直直接接参参与与的的情情况况下下，通通过过控控制制器器使使生生产产过过程程自自动动地地按照按照预预定的定的规规律运行。律运行。1.1.1计计算机控制系算机控制系统统及其及其组组成成1计计算机控制系算机控制系统统计计算算机机控控制制系系统统就就是是利利用用计计算算机机(通通常常称称为为工工业业控控制制计计算算机机，简简称称工工业业控控制制机机IPC)来来实现实现生生产过产过程自程自动动控制的系控制的系统统。第第5章章绪论绪论5.1计计算机控制系算机控制系统统概述概述本章主要介绍计算机控制系统及其组成
2、、计算机控制系统的发展概况和趋势。本章主要介绍计算机控制系统及其组成、计算机控制系统的发展概况和趋势。第第1章章 绪论绪论计算机控制技术计算机控制技术+e给定量给定量控制器控制器工业控制机工业控制机A/DA/D生产过程生产过程D/AD/A测量变送测量变送y y被控量被控量被控被控对象对象执行机构执行机构r r图图1.1 1.1 计算机控制系统原理图计算机控制系统原理图u(1)计计算机控制系算机控制系统统的工作原理的工作原理第第1章章 绪论绪论计算机控制技术计算机控制技术计计算机控制系算机控制系统统的工作原理可的工作原理可归纳为归纳为以下三个步以下三个步骤骤：实时实时数据采集：数据采集：对对来自
3、来自测测量量变变送装置的被控量的瞬送装置的被控量的瞬时值进时值进行行检测检测和和输输入。入。实时实时控制决策：控制决策：对对采集到的被控量采集到的被控量进进行分析和行分析和处处理，并按理，并按预预定的控制定的控制规规律，决定将律，决定将要采取的控制策略。要采取的控制策略。实时实时控制控制输输出：根据控制决策，适出：根据控制决策，适时时地地对执对执行机构行机构发发出控制信号，完成控制任出控制信号，完成控制任务务。第第1章章 绪论绪论计算机控制技术计算机控制技术(2)在在线线方式和离方式和离线线方式方式生生产过产过程和程和计计算机直接算机直接连连接，并受接，并受计计算机控制的方式称算机控制的方式称
4、为为在在线线方式或方式或联联机方式机方式，反之反之称称为为离离线线方式。方式。(3)实时实时的含的含义义实时实时性是指工性是指工业业控制控制计计算机系算机系统应该统应该具有的能具有的能够够在限定的在限定的时间时间内内对对外外来事件做出反来事件做出反应应的特性。的特性。2个要素：其一个要素：其一：根据工根据工业业生生产过产过程出程出现现的事件能的事件能够够保持多保持多长长的的时间时间；其二其二：该该事件要求事件要求计计算机在多算机在多长长的的时间时间以内必以内必须须做出反做出反应应，一个在一个在线线的系的系统统不一定是一个不一定是一个实时实时系系统统，但一个，但一个实时实时控制系控制系统统必定是
5、在必定是在线线系系统统。第第1章章 绪论绪论计算机控制技术计算机控制技术测量变送测量变送CPU/MEM人人-机接口机接口系统支持板系统支持板磁盘适配器磁盘适配器执行机构执行机构电气开关电气开关工业控制机工业控制机模拟量输入模拟量输入(AI)通道通道模拟量输出模拟量输出(AO)通道通道数字量输入数字量输入(DI)通道通道数字量输出数字量输出(DO)通道通道生产过程生产过程电气开关电气开关内内 部部 总总 线线被被 控控 对对 象象2计计算机控制系算机控制系统统的的组组成成计算机控制系统的组成框图计算机控制系统的组成框图第第1章章 绪论绪论计算机控制技术计算机控制技术5.1.2计算机控制系统的典型
6、形式计算机控制系统的典型形式 该该控制系控制系统统属于开属于开环环控制控制结结构。构。l系系统统的的优优点是点是结结构构简单简单，控制灵活和安全。缺点是要由人工操作，速度受到限，控制灵活和安全。缺点是要由人工操作，速度受到限制，不能控制多个制，不能控制多个对对象。象。操作指导控制系统操作指导控制系统框图框图模拟量输入（模拟量输入（AI）通道通道数字量输入（数字量输入（DI）通道通道CRT打印机打印机操作操作人员人员调节调节器器生生产产过过程程计计算算机机1操作指导控制系统操作指导控制系统操作指导控制系统（操作指导控制系统（OperationalInformationSystem简称简称OIS）
7、第第1章章 绪论绪论计算机控制技术计算机控制技术生生产产过过程程计计算算机机CRT输入通道输入通道（AI，DI）操作台操作台报警报警打印机打印机输出通道输出通道（AO，DO）2直接数字控制系直接数字控制系统统直接数字控制直接数字控制(DirectDigitalControl，简简称称DDC)直接数字控制系统框图直接数字控制系统框图 该控制系统的特点是该控制系统的特点是实时实时性好、可靠性高和适性好、可靠性高和适应应性性强强。实现集中控制，代替常规控制仪表控制算法实现集中控制，代替常规控制仪表控制算法,单回路及常用复杂控制单回路及常用复杂控制系统系统,由于集中控制的固有缺陷，硬件可靠性低由于集中
8、控制的固有缺陷，硬件可靠性低,未能普及。未能普及。第第1章章 绪论绪论计算机控制技术计算机控制技术模拟模拟/数字数字调节器调节器生生产产过过程程SSC计算机计算机记录记录.显示显示.打印打印工艺数据工艺数据调节调节设定值设定值生生产产过过程程SSC计算机计算机DDC计算机计算机记录记录.显示显示.打印打印工艺数据工艺数据测量测量调节调节设定值设定值(a)SCC+模模拟拟/数字数字调节调节器系器系统统(b)SCC+DDC系系统统3监监督控制系督控制系统统监监督控制督控制SCC(SupervisoryComputerContro1)监督控制系统的两种结构形式框图监督控制系统的两种结构形式框图第第1
9、章章 绪论绪论计算机控制技术计算机控制技术4集散控制系统集散控制系统集散控制系统集散控制系统(DistributedContro1System简称简称DCS)分散控制、集中操作、分级管理、分而自治和综合协调的设计原则，把系分散控制、集中操作、分级管理、分而自治和综合协调的设计原则，把系统从上到下分为分散过程控制级、集中操作监控级、综合信息管理级，形成统从上到下分为分散过程控制级、集中操作监控级、综合信息管理级，形成分级分布式控制。分级分布式控制。PLC工程师工程师操作员操作员监控监控网间网间操作站操作站操作站操作站计算机计算机连接器连接器管理管理计算机计算机网间网间连接器连接器现场现场智能智能
10、其他测控其他测控控制站控制站调节器调节器装置装置分散过程控制级分散过程控制级集中操作监控级集中操作监控级综合信息管理级综合信息管理级至其它局域网至其它局域网DCS结构示意图结构示意图局部网络局部网络（LAN）控制网控制网第第1章章 绪论绪论计算机控制技术计算机控制技术5现场总线控制系统现场总线控制系统现场总线控制系统现场总线控制系统(FieldbusControlSystem简称简称FCS)。FCS的结构模式为：的结构模式为：“工作站工作站现场总线智能仪表现场总线智能仪表”二层结构。二层结构。控制网控制网H2H1H1接线盒接线盒H1H1树型树型菊花链型菊花链型带接点总线型带接点总线型点到点型点
11、到点型H1现场总线现场总线I/O计算机计算机网桥网桥FCS结构示意图结构示意图H1第第1章章 绪论绪论计算机控制技术计算机控制技术6PLC+上位机系统上位机系统通信模块通信模块输入模块输入模块输出模块输出模块智能智能I/O模块模块上位机或其上位机或其通信设备他通信设备他现场工业控制现场工业控制CPU模块模块PLC系统结构示意图系统结构示意图第第1章章 绪论绪论计算机控制技术计算机控制技术5.2过程计算机控制的发展概况过程计算机控制的发展概况1959年年世世界界上上第第一一台台过过程程控控制制计计算算机机在在美美国国德德克克萨萨斯斯州州的的一一个个炼炼油油厂厂正正式式投投入入运运行行。该该系系统
12、统控控制制有有26个个流流量量、72个个温温度度、3个个压压力力和和3个个成成份份.主主要要用于数据处理和操作指导。用于数据处理和操作指导。1962年年英英国国的的帝帝国国化化学学工工业业公公司司实实现现了了一一个个DDC系系统统，其其中中数数据据采采集集量量为为244个，它控制个，它控制129个阀门。个阀门。70年年代代从从传传统统的的集集中中控控制制系系统统革革新新为为分分散散控控制制系系统统(DCS)。世世界界上上几几个个主主要要的的计计算算机机和和仪仪表表制制造造厂厂于于1975年年几几乎乎同同时时生生产产集集散散控控制制系系统统。例例如如，美美国国Honeywell公司的公司的TDC-2000，日本横词公司的日本横词公司的CENTUM等。等。80年年代代推推出出具具有有计计算算机机辅辅助助设设计计(CAD)、专专家家系系统统、控控制制和和管管理理融融为为一一体的新型分散控制系统。体的新型分散控制系统。90年年代代，在在流流程程工工业业中中，计计算算机机管管控控一一体体化化系系统统，从从生生产产过过程程的的全全局局出出发发，通通过过对对生生产产活活动动所所需需的的各各种种信信息息的的集集成成，实实现现常常规规的的过过程程控控制制、先先进进控制、在线优化、生产调度、企业管理、经营决策等功能。控制、在线优化、生产调度、企业管理、经营决策等功能。