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1、1 1河南城建学院电气系周焱课件河南城建学院电气系周焱课件河南城建学院电气系周焱课件河南城建学院电气系周焱课件化工自动化及仪表（工艺类专业适用）化工自动化及仪表（工艺类专业适用）化工自动化及仪表（工艺类专业适用）化工自动化及仪表（工艺类专业适用）第第5章章计算机控制系统计算机控制系统5.1计算机控制概述计算机控制概述5.1.05.1.0什么是计算机控制什么是计算机控制什么是计算机控制什么是计算机控制5.1.15.1.1计算机控制系统的基本组成计算机控制系统的基本组成计算机控制系统的基本组成计算机控制系统的基本组成计算机控制系统的主要设计思想计算机控制系统的主要设计思想计算机控制系统的主要设计思
2、想计算机控制系统的主要设计思想5.1.25.1.2计算机控制系统的发展过程计算机控制系统的发展过程计算机控制系统的发展过程计算机控制系统的发展过程5.1.35.1.3计算机控制系统的发展特征计算机控制系统的发展特征计算机控制系统的发展特征计算机控制系统的发展特征5.1.45.1.4离散离散离散离散PIDPID算法和数字滤波算法和数字滤波算法和数字滤波算法和数字滤波2 2河南城建学院电气系周焱课件河南城建学院电气系周焱课件河南城建学院电气系周焱课件河南城建学院电气系周焱课件化工自动化及仪表（工艺类专业适用）化工自动化及仪表（工艺类专业适用）化工自动化及仪表（工艺类专业适用）化工自动化及仪表（工艺
3、类专业适用）调节器被控对象测量变送装置+SP执行器4 420mA20mA4 420mA20mA控制器被控对象测量变送装置+SP执行器4 420mA20mA4 420mA20mAD/AA/D数字信号数字信号例如例如420mA信号经信号经12位位A/D转换以后的结果为转换以后的结果为040954mA输入输入00000000000020mA输入输入11111111111112mA输入输入？5.1.05.1.0什么是计算机控制什么是计算机控制什么是计算机控制什么是计算机控制典型单回路控制系统方块图典型单回路控制系统方块图数模转换3 3河南城建学院电气系周焱课件河南城建学院电气系周焱课件河南城建学院电气
4、系周焱课件河南城建学院电气系周焱课件化工自动化及仪表（工艺类专业适用）化工自动化及仪表（工艺类专业适用）化工自动化及仪表（工艺类专业适用）化工自动化及仪表（工艺类专业适用）工作过程工作过程控制器被控对象测量变送装置+SP执行器4 420mA20mA4 420mA20mAD/AA/D工作过程：工作过程：数据采集：数据采集：实时检测来自于测量变送装置的被控变量瞬时值；控制决策：控制决策：根据采集到的被控变量按一定的控制规律进行分析和处理，决定控制行为，产生控制信号；如PID运算 控制输出：控制输出：根据控制决策实时地向执行机构发出控制信号，完成控制任务。4 4河南城建学院电气系周焱课件河南城建学院
5、电气系周焱课件河南城建学院电气系周焱课件河南城建学院电气系周焱课件化工自动化及仪表（工艺类专业适用）化工自动化及仪表（工艺类专业适用）化工自动化及仪表（工艺类专业适用）化工自动化及仪表（工艺类专业适用）5.1.15.1.1计算机控制系统的基本组成计算机控制系统的基本组成计算机控制系统的基本组成计算机控制系统的基本组成过程输入输出设备外部设备主机系统CPURAMROMCRT通讯接口人机接口打印机其它系统总线模拟量输入（AI）模拟量输出（AO）开关量输入（DI）开关量输入（DO）测量变送器执行器电气开关电气开关被控生产对象常规计算机系统常规计算机系统I/O系统系统（模块或卡件）（模块或卡件）现场仪
6、表现场仪表被控被控对象对象硬件组成硬件组成5 5河南城建学院电气系周焱课件河南城建学院电气系周焱课件河南城建学院电气系周焱课件河南城建学院电气系周焱课件化工自动化及仪表（工艺类专业适用）化工自动化及仪表（工艺类专业适用）化工自动化及仪表（工艺类专业适用）化工自动化及仪表（工艺类专业适用）6 6河南城建学院电气系周焱课件河南城建学院电气系周焱课件河南城建学院电气系周焱课件河南城建学院电气系周焱课件化工自动化及仪表（工艺类专业适用）化工自动化及仪表（工艺类专业适用）化工自动化及仪表（工艺类专业适用）化工自动化及仪表（工艺类专业适用）计算机控制系统的主要设计思想计算机控制系统的主要设计思想计算机控制
7、系统的主要设计思想计算机控制系统的主要设计思想 1.1.可靠性可靠性2.2.可维护性可维护性3.3.实时性实时性4.4.性能价格比性能价格比仅作仅作仅作仅作参考参考参考参考7 7河南城建学院电气系周焱课件河南城建学院电气系周焱课件河南城建学院电气系周焱课件河南城建学院电气系周焱课件化工自动化及仪表（工艺类专业适用）化工自动化及仪表（工艺类专业适用）化工自动化及仪表（工艺类专业适用）化工自动化及仪表（工艺类专业适用）可靠性可靠性定义：产品在规定的条件下和规定的时间内完成规定功能的能力。定义：产品在规定的条件下和规定的时间内完成规定功能的能力。它通常用它通常用概率概率来表示来表示 (1)(1)可靠
8、性指标可靠性指标可靠可靠度度单个零件、设备的可靠度单个零件、设备的可靠度在规定的环境温度、湿度、振动和在规定的环境温度、湿度、振动和使用方法及维护措施等条件下，在规定的工作期限内，设备无故障地发使用方法及维护措施等条件下，在规定的工作期限内，设备无故障地发挥规定功能（应具备的技术指标）的概率。挥规定功能（应具备的技术指标）的概率。例如：在例如：在100100只晶体管中有只晶体管中有9595只在上述规定条件下使用未出现故障，只在上述规定条件下使用未出现故障，则其可靠度则其可靠度R R0.950.95 样本越高，所得可靠度的准确性就越高样本越高，所得可靠度的准确性就越高仅作仅作仅作仅作参考参考参考
9、参考8 8河南城建学院电气系周焱课件河南城建学院电气系周焱课件河南城建学院电气系周焱课件河南城建学院电气系周焱课件化工自动化及仪表（工艺类专业适用）化工自动化及仪表（工艺类专业适用）化工自动化及仪表（工艺类专业适用）化工自动化及仪表（工艺类专业适用）(1)(1)可靠性指标可靠性指标可靠可靠度度系统的可靠度系统的可靠度除了与构成系统的子系统或元器件的可靠度有关，除了与构成系统的子系统或元器件的可靠度有关，还与系统的构成方式有关：还与系统的构成方式有关：串联连接串联连接和和并联连接并联连接是两种典型的连接方式。是两种典型的连接方式。R1RnR1Rnn个串连子系统n个并联子系统a.串连系统 b.并联
10、系统如果分析的是如果分析的是断路失效断路失效，则：，则：串联系统串联系统中只要有一个子系统失效，系统就会失效中只要有一个子系统失效，系统就会失效并联系统并联系统中全部子系统发生故障，系统才出现故障中全部子系统发生故障，系统才出现故障R1=R2=0.9，R并0.99R1=R2=0.99，R并0.9999仅作仅作仅作仅作参考参考参考参考9 9河南城建学院电气系周焱课件河南城建学院电气系周焱课件河南城建学院电气系周焱课件河南城建学院电气系周焱课件化工自动化及仪表（工艺类专业适用）化工自动化及仪表（工艺类专业适用）化工自动化及仪表（工艺类专业适用）化工自动化及仪表（工艺类专业适用）1010河南城建学院
11、电气系周焱课件河南城建学院电气系周焱课件河南城建学院电气系周焱课件河南城建学院电气系周焱课件化工自动化及仪表（工艺类专业适用）化工自动化及仪表（工艺类专业适用）化工自动化及仪表（工艺类专业适用）化工自动化及仪表（工艺类专业适用）(2)(2)提高可靠性的主要措施提高可靠性的主要措施选用高性能的控制设备，保证在恶劣的工业环境下，仍能正常运行。选用高性能的控制设备，保证在恶劣的工业环境下，仍能正常运行。选用高性能的控制设备，保证在恶劣的工业环境下，仍能正常运行。选用高性能的控制设备，保证在恶劣的工业环境下，仍能正常运行。设计可靠的控制方案，提供各种安全保护措施，如报警、故障诊断和处理等。设计可靠的控
12、制方案，提供各种安全保护措施，如报警、故障诊断和处理等。设计可靠的控制方案，提供各种安全保护措施，如报警、故障诊断和处理等。设计可靠的控制方案，提供各种安全保护措施，如报警、故障诊断和处理等。采用分散控制思想。采用分散控制思想。采用分散控制思想。采用分散控制思想。增加后备手操或后备仪表控制系统，一旦系统出现故障，可以把后备装置切换到控增加后备手操或后备仪表控制系统，一旦系统出现故障，可以把后备装置切换到控增加后备手操或后备仪表控制系统，一旦系统出现故障，可以把后备装置切换到控增加后备手操或后备仪表控制系统，一旦系统出现故障，可以把后备装置切换到控制回路中去，保证生产过程的正常运行。制回路中去，
13、保证生产过程的正常运行。制回路中去，保证生产过程的正常运行。制回路中去，保证生产过程的正常运行。对于可靠性要求更高的特殊控制对象可以设计冗余系统。对于可靠性要求更高的特殊控制对象可以设计冗余系统。对于可靠性要求更高的特殊控制对象可以设计冗余系统。对于可靠性要求更高的特殊控制对象可以设计冗余系统。采用安全可靠的屏蔽、隔离、接地等抗干扰技术。采用安全可靠的屏蔽、隔离、接地等抗干扰技术。采用安全可靠的屏蔽、隔离、接地等抗干扰技术。采用安全可靠的屏蔽、隔离、接地等抗干扰技术。另外，系统可靠性不仅取决于计算机硬件指标，同样也与应用软件直接相关。另外，系统可靠性不仅取决于计算机硬件指标，同样也与应用软件直
14、接相关。另外，系统可靠性不仅取决于计算机硬件指标，同样也与应用软件直接相关。另外，系统可靠性不仅取决于计算机硬件指标，同样也与应用软件直接相关。软件可靠性要求应用软件的结构合理、稳定性好、抗干扰能力强，具有软件可靠性要求应用软件的结构合理、稳定性好、抗干扰能力强，具有软件可靠性要求应用软件的结构合理、稳定性好、抗干扰能力强，具有软件可靠性要求应用软件的结构合理、稳定性好、抗干扰能力强，具有自诊断功能，并面对任何异常操作不影响系统主要功能的正常运行。自诊断功能，并面对任何异常操作不影响系统主要功能的正常运行。自诊断功能，并面对任何异常操作不影响系统主要功能的正常运行。自诊断功能，并面对任何异常操
15、作不影响系统主要功能的正常运行。仅作仅作仅作仅作参考参考参考参考1111河南城建学院电气系周焱课件河南城建学院电气系周焱课件河南城建学院电气系周焱课件河南城建学院电气系周焱课件化工自动化及仪表（工艺类专业适用）化工自动化及仪表（工艺类专业适用）化工自动化及仪表（工艺类专业适用）化工自动化及仪表（工艺类专业适用）可维护性可维护性可维护性是指故障发生后通过维修使系统恢复的能力。可维护性是指故障发生后通过维修使系统恢复的能力。可维护性是指故障发生后通过维修使系统恢复的能力。可维护性是指故障发生后通过维修使系统恢复的能力。它主要体现在它主要体现在它主要体现在它主要体现在易于查找故障，易于排除故障易于查
16、找故障，易于排除故障易于查找故障，易于排除故障易于查找故障，易于排除故障。设计合理的系统结构。例如，采用模块化结构，便于更换故障模块。设计合理的系统结构。例如，采用模块化结构，便于更换故障模块。设计合理的系统结构。例如，采用模块化结构，便于更换故障模块。设计合理的系统结构。例如，采用模块化结构，便于更换故障模块。选择系列化、标准化、通用化、一致性好的硬件设备，可以保证故障设备更换前后的选择系列化、标准化、通用化、一致性好的硬件设备，可以保证故障设备更换前后的选择系列化、标准化、通用化、一致性好的硬件设备，可以保证故障设备更换前后的选择系列化、标准化、通用化、一致性好的硬件设备，可以保证故障设备
17、更换前后的监控程序、运行状态和精度不受影响。监控程序、运行状态和精度不受影响。监控程序、运行状态和精度不受影响。监控程序、运行状态和精度不受影响。系统最好能带电插拔维修，降低子系统的故障对整个系统产生的影响。系统最好能带电插拔维修，降低子系统的故障对整个系统产生的影响。系统最好能带电插拔维修，降低子系统的故障对整个系统产生的影响。系统最好能带电插拔维修，降低子系统的故障对整个系统产生的影响。软硬件具有自诊断功能，便于维修人员对故障点的快速定位、分析检查和排除故障。软硬件具有自诊断功能，便于维修人员对故障点的快速定位、分析检查和排除故障。软硬件具有自诊断功能，便于维修人员对故障点的快速定位、分析
18、检查和排除故障。软硬件具有自诊断功能，便于维修人员对故障点的快速定位、分析检查和排除故障。仅作仅作仅作仅作参考参考参考参考1212河南城建学院电气系周焱课件河南城建学院电气系周焱课件河南城建学院电气系周焱课件河南城建学院电气系周焱课件化工自动化及仪表（工艺类专业适用）化工自动化及仪表（工艺类专业适用）化工自动化及仪表（工艺类专业适用）化工自动化及仪表（工艺类专业适用）1313河南城建学院电气系周焱课件河南城建学院电气系周焱课件河南城建学院电气系周焱课件河南城建学院电气系周焱课件化工自动化及仪表（工艺类专业适用）化工自动化及仪表（工艺类专业适用）化工自动化及仪表（工艺类专业适用）化工自动化及仪表
19、（工艺类专业适用）性能价格比性能价格比一个良好的计算机控制系统，在充分考虑系统性能的同一个良好的计算机控制系统，在充分考虑系统性能的同一个良好的计算机控制系统，在充分考虑系统性能的同一个良好的计算机控制系统，在充分考虑系统性能的同时，也需要分析系统应该带来的经济效益，即时，也需要分析系统应该带来的经济效益，即时，也需要分析系统应该带来的经济效益，即时，也需要分析系统应该带来的经济效益，即系统性能系统性能系统性能系统性能和投入之间的关系以及系统投入与产出之间的关系和投入之间的关系以及系统投入与产出之间的关系和投入之间的关系以及系统投入与产出之间的关系和投入之间的关系以及系统投入与产出之间的关系。
20、一般我们要掌握以下两个原则：一般我们要掌握以下两个原则：一般我们要掌握以下两个原则：一般我们要掌握以下两个原则：一是系统设计的性能价格比要尽可能高；一是系统设计的性能价格比要尽可能高；一是系统设计的性能价格比要尽可能高；一是系统设计的性能价格比要尽可能高；二是投入产出比要尽可能低。二是投入产出比要尽可能低。二是投入产出比要尽可能低。二是投入产出比要尽可能低。仅作仅作仅作仅作参考参考参考参考1414河南城建学院电气系周焱课件河南城建学院电气系周焱课件河南城建学院电气系周焱课件河南城建学院电气系周焱课件化工自动化及仪表（工艺类专业适用）化工自动化及仪表（工艺类专业适用）化工自动化及仪表（工艺类专业
21、适用）化工自动化及仪表（工艺类专业适用）1515河南城建学院电气系周焱课件河南城建学院电气系周焱课件河南城建学院电气系周焱课件河南城建学院电气系周焱课件化工自动化及仪表（工艺类专业适用）化工自动化及仪表（工艺类专业适用）化工自动化及仪表（工艺类专业适用）化工自动化及仪表（工艺类专业适用）直接数字量控制直接数字量控制本质本质本质本质 用一台计算机取代一组模拟调节用一台计算机取代一组模拟调节器，构成闭环控制回路，器，构成闭环控制回路，用数字用数字控制技术简单地取代模拟控制技控制技术简单地取代模拟控制技术术。过程控制计算机SPAI、DIAO、DO 检测仪表 执行器 被控过程（对象）起始于起始于起始于
22、起始于50505050年代末期，开辟了一个轰年代末期，开辟了一个轰年代末期，开辟了一个轰年代末期，开辟了一个轰轰烈烈的计算机工业应用时代轰烈烈的计算机工业应用时代轰烈烈的计算机工业应用时代轰烈烈的计算机工业应用时代 优点优点优点优点 计算灵活，精度高计算灵活，精度高，它不仅能实现典型的，它不仅能实现典型的PIDPID控制规律，还可控制规律，还可以分时处理多个控制回路。此外，此以分时处理多个控制回路。此外，此DDCDDC也很快发展到也很快发展到PIDPID以外以外的多种复杂控制。的多种复杂控制。问题问题问题问题 当时的计算机系统的当时的计算机系统的价格昂贵价格昂贵，计算机运算速度不能满足快速计算
23、机运算速度不能满足快速过程实时控制的需求过程实时控制的需求。1616河南城建学院电气系周焱课件河南城建学院电气系周焱课件河南城建学院电气系周焱课件河南城建学院电气系周焱课件化工自动化及仪表（工艺类专业适用）化工自动化及仪表（工艺类专业适用）化工自动化及仪表（工艺类专业适用）化工自动化及仪表（工艺类专业适用）集中型计算机控制系统集中型计算机控制系统出发点：出发点：出发点：出发点：由于当时的计算机系统的体积庞大，价格非常昂贵，为了使计由于当时的计算机系统的体积庞大，价格非常昂贵，为了使计算机控制能与常规仪表控制相竞争，企图算机控制能与常规仪表控制相竞争，企图用一台计算机来控制用一台计算机来控制尽可
24、能多的控制回路尽可能多的控制回路。CRT、键盘过程控制计算机AIDIAODO 被控过程（对象）被控变量操作变量输入子系统输出子系统集中型计算机控制系统原理图1717河南城建学院电气系周焱课件河南城建学院电气系周焱课件河南城建学院电气系周焱课件河南城建学院电气系周焱课件化工自动化及仪表（工艺类专业适用）化工自动化及仪表（工艺类专业适用）化工自动化及仪表（工艺类专业适用）化工自动化及仪表（工艺类专业适用）1818河南城建学院电气系周焱课件河南城建学院电气系周焱课件河南城建学院电气系周焱课件河南城建学院电气系周焱课件化工自动化及仪表（工艺类专业适用）化工自动化及仪表（工艺类专业适用）化工自动化及仪表
25、（工艺类专业适用）化工自动化及仪表（工艺类专业适用）集散控制系统集散控制系统出发点（出发点（出发点（出发点（2 2 2 2个方面）：个方面）：个方面）：个方面）：(1)(1)不能采取控制回路高度集中的设计思想，需要把控制功能分不能采取控制回路高度集中的设计思想，需要把控制功能分散到若干个控制站实现，以提高系统的可靠性；散到若干个控制站实现，以提高系统的可靠性；(2)(2)考虑到整个生产过程的整体性，考虑到整个生产过程的整体性，各个控制系统（回路）的运各个控制系统（回路）的运行应当服从工业生产管理的总体目标行应当服从工业生产管理的总体目标。根本特征根本特征:控制的分散性控制的分散性控制的分散性控
26、制的分散性和和管理的集中性管理的集中性管理的集中性管理的集中性1919河南城建学院电气系周焱课件河南城建学院电气系周焱课件河南城建学院电气系周焱课件河南城建学院电气系周焱课件化工自动化及仪表（工艺类专业适用）化工自动化及仪表（工艺类专业适用）化工自动化及仪表（工艺类专业适用）化工自动化及仪表（工艺类专业适用）DCSDCS的功能层次的功能层次通常分为：通常分为：直接控制级、过程管理级、生产管理级、经营管理级直接控制级、过程管理级、生产管理级、经营管理级直接控制级、过程管理级、生产管理级、经营管理级直接控制级、过程管理级、生产管理级、经营管理级各级从各级从“上级上级”获取指获取指示，从示，从“下级
27、下级”获取信息，产生对获取信息，产生对“下级下级”的控制。的控制。直接控制直接控制经营经营管理管理生产管理生产管理过程管理过程管理连续过程连续过程 间歇过程间歇过程 离散过程离散过程经经营营管管理理级级居居于于工工厂厂自自动动化化系系统统的的最最高高一一层层，负负责责全全厂厂广广泛泛的的工工程程、经经济济、商商务务、人人事事以以及及其其它它的的工工作作。如如：市市场场 分分 析析、销销 售售 和和 生生 产产 计计 划划过过程程管管理理级级主主要要功功能能包包括括回回路路组组态态、优优化化控控制制、性性能能监监视视、故障监测、记录、报警故障监测、记录、报警生生产产管管理理主主要要完完成成生生产
28、产规规划划，生生产产监监视视，根根据据用用户户订订单单、库库存存、能能耗耗约约束束、能能耗耗需需求求等等指指标标进进行行生生产产调调度度。在在许许多多DCSDCS中，这级就充当最高管理层中，这级就充当最高管理层。直直接接控控制制级级主主要要功功能能包包括括现现场场数数据据采采集集、过过程程监监视视、故故障障诊诊断断，控控制制输输出出、安全性能和冗余性能的实施安全性能和冗余性能的实施在很多情况下，在很多情况下，在很多情况下，在很多情况下，功能层次功能层次功能层次功能层次和和和和物理层次物理层次物理层次物理层次不一定完全相同，常常将不一定完全相同，常常将不一定完全相同，常常将不一定完全相同，常常将
29、2 2 2 2个或多个功能个或多个功能个或多个功能个或多个功能层上的任务或部分任务压缩到一个物理层次层上的任务或部分任务压缩到一个物理层次层上的任务或部分任务压缩到一个物理层次层上的任务或部分任务压缩到一个物理层次上去实现，这使上去实现，这使上去实现，这使上去实现，这使DCSDCSDCSDCS得以得以得以得以大大简化大大简化大大简化大大简化。2020河南城建学院电气系周焱课件河南城建学院电气系周焱课件河南城建学院电气系周焱课件河南城建学院电气系周焱课件化工自动化及仪表（工艺类专业适用）化工自动化及仪表（工艺类专业适用）化工自动化及仪表（工艺类专业适用）化工自动化及仪表（工艺类专业适用）DCS的
30、发展过程的发展过程划分划分起始时间起始时间主要特征主要特征119751975年年Honeywell公司推出了世界上第一套公司推出了世界上第一套DCS系系统统TDC-2000，技术特征是，技术特征是集散集散。280年代初年代初技术特征是引入局域网技术特征是引入局域网LANLAN380年代末期年代末期90年代初年代初技术特征是技术特征是管控一体化管控一体化490年代中期年代中期主要强调系统的开放性，特别是通信机制的主要强调系统的开放性，特别是通信机制的开放性开放性和标准化和标准化。总结：早期总结：早期DCS的重点在于控制，的重点在于控制，DCS以以“分散分散”作为关键字，但现作为关键字，但现代发展
31、更着重于代发展更着重于系统信息综合管理系统信息综合管理，今后，今后“综合综合”又将成为其又将成为其关键字，向实现控制体系、运行体系、计划体系、管理体系的综关键字，向实现控制体系、运行体系、计划体系、管理体系的综合自动化方向发展，通过由网络（局域网和广域网）或者串、并合自动化方向发展，通过由网络（局域网和广域网）或者串、并行通信实现行通信实现设备互连和资源网络化共享设备互连和资源网络化共享，实施从最底层的实时控，实施从最底层的实时控制、优化控制上升到生产调度、经营管理，以至最高层的战略决制、优化控制上升到生产调度、经营管理，以至最高层的战略决策，形成一个策，形成一个具有柔性的高度自动化的管控一体
32、化系统具有柔性的高度自动化的管控一体化系统。2121河南城建学院电气系周焱课件河南城建学院电气系周焱课件河南城建学院电气系周焱课件河南城建学院电气系周焱课件化工自动化及仪表（工艺类专业适用）化工自动化及仪表（工艺类专业适用）化工自动化及仪表（工艺类专业适用）化工自动化及仪表（工艺类专业适用）霍尼韦尔霍尼韦尔(中国中国)有限公司是霍尼韦尔国际（有限公司是霍尼韦尔国际（HoneywellInternational）的一部分，霍尼韦尔国际是一家营业额达）的一部分，霍尼韦尔国际是一家营业额达380亿美元亿美元的多元化、高科技的先进制造企业。在全球，其业务涉及航空产品的多元化、高科技的先进制造企业。在全
33、球，其业务涉及航空产品和服务，楼宇、家庭和工业控制技术、汽车产品、涡轮增压器、以和服务，楼宇、家庭和工业控制技术、汽车产品、涡轮增压器、以及特殊材料。霍尼韦尔公司总部位于美国新泽西州莫里斯镇，公司及特殊材料。霍尼韦尔公司总部位于美国新泽西州莫里斯镇，公司股票在纽约、伦敦和芝加哥股票交易所上市交易。股票在纽约、伦敦和芝加哥股票交易所上市交易。局域网（局域网（LocalAreaNetwork），简称），简称LAN，是指在某一区域内由多，是指在某一区域内由多台计算机互联成的计算机组。台计算机互联成的计算机组。“某一区域某一区域”指的是同一办公室、同一指的是同一办公室、同一建建筑物筑物、同一、同一公司
34、公司和同一和同一学校学校等，一般是方圆几千米以内。局域网可以实等，一般是方圆几千米以内。局域网可以实现文件管理、应用软件现文件管理、应用软件共享共享、打印机打印机共享、共享、(扫描仪扫描仪共享共享(注：扫描仪不注：扫描仪不能共享）能共享）)工作组内的日程安排、工作组内的日程安排、电子邮件电子邮件和和传真传真通信服务等功能。局通信服务等功能。局域网是封闭型的，可以由办公室内的两台计算机组成，也可以由一个公域网是封闭型的，可以由办公室内的两台计算机组成，也可以由一个公司内的上千台计算机组成。司内的上千台计算机组成。2222河南城建学院电气系周焱课件河南城建学院电气系周焱课件河南城建学院电气系周焱课
35、件河南城建学院电气系周焱课件化工自动化及仪表（工艺类专业适用）化工自动化及仪表（工艺类专业适用）化工自动化及仪表（工艺类专业适用）化工自动化及仪表（工艺类专业适用）现场总线控制系统现场总线控制系统传统计算机控制系统的结构示意图传统计算机控制系统的结构示意图朴素意义上的朴素意义上的 FCS FCS结构示意图结构示意图 2323河南城建学院电气系周焱课件河南城建学院电气系周焱课件河南城建学院电气系周焱课件河南城建学院电气系周焱课件化工自动化及仪表（工艺类专业适用）化工自动化及仪表（工艺类专业适用）化工自动化及仪表（工艺类专业适用）化工自动化及仪表（工艺类专业适用）2424河南城建学院电气系周焱课件
36、河南城建学院电气系周焱课件河南城建学院电气系周焱课件河南城建学院电气系周焱课件化工自动化及仪表（工艺类专业适用）化工自动化及仪表（工艺类专业适用）化工自动化及仪表（工艺类专业适用）化工自动化及仪表（工艺类专业适用）5.1.35.1.3计算机控制系统的发展特征计算机控制系统的发展特征计算机控制系统的发展特征计算机控制系统的发展特征随着局域网、随着局域网、InternetInternet、ITIT技术迅速发展，计算机技术迅速发展，计算机控制系统向控制系统向集成化、网络化、智能化、信息化集成化、网络化、智能化、信息化发发展成为一种趋势展成为一种趋势 系统结构系统结构向向网络化、网络扁平化网络化、网络
37、扁平化注注（扁平化：简单的说，扁平化：简单的说，就是要把网络智能推向网络边缘，网络边缘设备承担越来越多的业务。核心设备功就是要把网络智能推向网络边缘，网络边缘设备承担越来越多的业务。核心设备功能简化，最终全网从核心到边缘都有业务处理的智能，而不是象传统上边缘设备处能简化，最终全网从核心到边缘都有业务处理的智能，而不是象传统上边缘设备处理业务很少，都集中在核心设备上。理业务很少，都集中在核心设备上。）方向发展方向发展 系统功能系统功能向综合化方向发展向综合化方向发展系统设备系统设备向多样化方向发展向多样化方向发展2525河南城建学院电气系周焱课件河南城建学院电气系周焱课件河南城建学院电气系周焱课
38、件河南城建学院电气系周焱课件化工自动化及仪表（工艺类专业适用）化工自动化及仪表（工艺类专业适用）化工自动化及仪表（工艺类专业适用）化工自动化及仪表（工艺类专业适用）5.2可编程控制器可编程控制器PLC5.2.15.2.1概概概概 述述述述 5.2.2PLC5.2.2PLC基本组成基本组成基本组成基本组成 5.2.3PLC5.2.3PLC的基本工作原理思想的基本工作原理思想的基本工作原理思想的基本工作原理思想5.2.4PLC5.2.4PLC的程序设计简介及应用示例的程序设计简介及应用示例的程序设计简介及应用示例的程序设计简介及应用示例2626河南城建学院电气系周焱课件河南城建学院电气系周焱课件河
39、南城建学院电气系周焱课件河南城建学院电气系周焱课件化工自动化及仪表（工艺类专业适用）化工自动化及仪表（工艺类专业适用）化工自动化及仪表（工艺类专业适用）化工自动化及仪表（工艺类专业适用）5.2.1PLC5.2.1PLC概述概述概述概述可编程逻辑控制器可编程逻辑控制器可编程逻辑控制器可编程逻辑控制器 早期早期 逻辑控制为主逻辑控制为主 ProgrammableLogicalControllerPLCPLC可编程序控制器可编程序控制器可编程序控制器可编程序控制器 (可编程控制器可编程控制器可编程控制器可编程控制器)ProgrammableControllerPCPC本义本义 现代现代现代现代PLC
40、PLCPLCPLC绝不意味着只有逻辑控制的功能，它是一种绝不意味着只有逻辑控制的功能，它是一种绝不意味着只有逻辑控制的功能，它是一种绝不意味着只有逻辑控制的功能，它是一种以微处理器为基础以微处理器为基础以微处理器为基础以微处理器为基础，综合，综合，综合，综合了了了了计算机技术，自动控制技术和通信技术计算机技术，自动控制技术和通信技术计算机技术，自动控制技术和通信技术计算机技术，自动控制技术和通信技术发展起来的一种通用的工业自动控发展起来的一种通用的工业自动控发展起来的一种通用的工业自动控发展起来的一种通用的工业自动控制装置；具有体积小，功能强，程序设计简单，灵活通用，维护方便等一系制装置；具有
41、体积小，功能强，程序设计简单，灵活通用，维护方便等一系制装置；具有体积小，功能强，程序设计简单，灵活通用，维护方便等一系制装置；具有体积小，功能强，程序设计简单，灵活通用，维护方便等一系列的优点，特别是它的列的优点，特别是它的列的优点，特别是它的列的优点，特别是它的高可靠性和较强的适应恶劣工业环境的能力高可靠性和较强的适应恶劣工业环境的能力高可靠性和较强的适应恶劣工业环境的能力高可靠性和较强的适应恶劣工业环境的能力，使，使，使，使PLCPLCPLCPLC广广广广泛应用于各种工业领域。泛应用于各种工业领域。泛应用于各种工业领域。泛应用于各种工业领域。2727河南城建学院电气系周焱课件河南城建学院
42、电气系周焱课件河南城建学院电气系周焱课件河南城建学院电气系周焱课件化工自动化及仪表（工艺类专业适用）化工自动化及仪表（工艺类专业适用）化工自动化及仪表（工艺类专业适用）化工自动化及仪表（工艺类专业适用）2828河南城建学院电气系周焱课件河南城建学院电气系周焱课件河南城建学院电气系周焱课件河南城建学院电气系周焱课件化工自动化及仪表（工艺类专业适用）化工自动化及仪表（工艺类专业适用）化工自动化及仪表（工艺类专业适用）化工自动化及仪表（工艺类专业适用）早期的早期的PLCPLC虽然采用了计算机的设计思想，但实际上它只能完成顺序虽然采用了计算机的设计思想，但实际上它只能完成顺序控制，仅有逻辑运算、定时、
43、计数等顺序控制功能控制，仅有逻辑运算、定时、计数等顺序控制功能在经历了在经历了3030年的发展，现代年的发展，现代PLCPLC产品已经成为了名符其实的多功能控产品已经成为了名符其实的多功能控制器，如逻辑控制、过程控制、运动控制、数据处理等功能都得到制器，如逻辑控制、过程控制、运动控制、数据处理等功能都得到了很大的加强和完善。了很大的加强和完善。与此同时，与此同时，PLCPLC的网络通信功能也得到飞速发展，的网络通信功能也得到飞速发展，PLCPLC及及PLCPLC网络成网络成为了工厂企业中不可或缺的一类工业控制装置。为了工厂企业中不可或缺的一类工业控制装置。2929河南城建学院电气系周焱课件河南
44、城建学院电气系周焱课件河南城建学院电气系周焱课件河南城建学院电气系周焱课件化工自动化及仪表（工艺类专业适用）化工自动化及仪表（工艺类专业适用）化工自动化及仪表（工艺类专业适用）化工自动化及仪表（工艺类专业适用）PLCPLC的特点的特点的特点的特点 可靠性高、抗干扰能力强可靠性高、抗干扰能力强 功能完善，通用灵活功能完善，通用灵活 编程简单、使用方便编程简单、使用方便 此外，此外，PLCPLC还具有接线简单、系统设计周期短、体积小、重量轻、易于还具有接线简单、系统设计周期短、体积小、重量轻、易于实现机电一体化等特点，使得实现机电一体化等特点，使得PLCPLC在设计、结构上具有其它许多控制器在设计
45、、结构上具有其它许多控制器所无法相比的优越性。所无法相比的优越性。3030河南城建学院电气系周焱课件河南城建学院电气系周焱课件河南城建学院电气系周焱课件河南城建学院电气系周焱课件化工自动化及仪表（工艺类专业适用）化工自动化及仪表（工艺类专业适用）化工自动化及仪表（工艺类专业适用）化工自动化及仪表（工艺类专业适用）3131河南城建学院电气系周焱课件河南城建学院电气系周焱课件河南城建学院电气系周焱课件河南城建学院电气系周焱课件化工自动化及仪表（工艺类专业适用）化工自动化及仪表（工艺类专业适用）化工自动化及仪表（工艺类专业适用）化工自动化及仪表（工艺类专业适用）按厂家分类按厂家分类按厂家分类按厂家分
46、类在我国占有较大市场份额、较有影响的公司和在我国占有较大市场份额、较有影响的公司和PLCPLC有：有：1.SIEMENS1.SIEMENS1.SIEMENS1.SIEMENS公司公司公司公司 80 80 80 80年代年代年代年代S5S5S5S5系列系列系列系列PLCPLCPLCPLC，主要有（更早还有，主要有（更早还有，主要有（更早还有，主要有（更早还有S3S3S3S3系列系列系列系列PLCPLCPLCPLC）S5 S5 S5 S590U90U90U90U、95U95U95U95U：微型：微型：微型：微型PLCPLCPLCPLC，整体式，整体式，整体式，整体式 S5 S5 S5 S5100U
47、100U100U100U：小型：小型：小型：小型PLCPLCPLCPLC，模块式（提供，模块式（提供，模块式（提供，模块式（提供3 3 3 3种型号的种型号的种型号的种型号的CPUCPUCPUCPU）S5 S5 S5 S5115U115U115U115U：中型：中型：中型：中型PLCPLCPLCPLC，模块式（提供，模块式（提供，模块式（提供，模块式（提供5 5 5 5种型号的种型号的种型号的种型号的CPUCPUCPUCPU）S5 S5 S5 S5115H115H115H115H：中型：中型：中型：中型PLCPLCPLCPLC，是由，是由，是由，是由S5S5S5S5115U115U115U11
48、5U组成的双冗余系统，高可靠性组成的双冗余系统，高可靠性组成的双冗余系统，高可靠性组成的双冗余系统，高可靠性 S5 S5 S5 S5135U135U135U135U、S5S5S5S5155U155U155U155U：大型：大型：大型：大型PLCPLCPLCPLC，控制点数可达，控制点数可达，控制点数可达，控制点数可达6000600060006000多点多点多点多点 S5 S5 S5 S5155H155H155H155H：大型：大型：大型：大型PLCPLCPLCPLC，是由，是由，是由，是由S5S5S5S5155U155U155U155U组成的双冗余系统，高可靠性组成的双冗余系统，高可靠性组成的
49、双冗余系统，高可靠性组成的双冗余系统，高可靠性 90 90 90 90年代年代年代年代S7S7S7S7系列系列系列系列PLCPLCPLCPLC，主要有，主要有，主要有，主要有 S7 S7 S7 S7200200200200系列：小型系列：小型系列：小型系列：小型PLCPLCPLCPLC，模块式，模块式，模块式，模块式 S7 S7 S7 S7300300300300系列：中型系列：中型系列：中型系列：中型PLCPLCPLCPLC，（事实上，这类，（事实上，这类，（事实上，这类，（事实上，这类PLCPLCPLCPLC也可以构成规模很大的系统）也可以构成规模很大的系统）也可以构成规模很大的系统）也可
50、以构成规模很大的系统）S7 S7 S7 S7400400400400系列：大型系列：大型系列：大型系列：大型PLCPLCPLCPLC3232河南城建学院电气系周焱课件河南城建学院电气系周焱课件河南城建学院电气系周焱课件河南城建学院电气系周焱课件化工自动化及仪表（工艺类专业适用）化工自动化及仪表（工艺类专业适用）化工自动化及仪表（工艺类专业适用）化工自动化及仪表（工艺类专业适用）2.OMRON公司公司80年代初，主要有年代初，主要有C系列系列PLC，如，如C2000、C1000、C500、C20随后出现随后出现C系列系列P型机，如型机，如C20P，普通型号尾部加字母，普通型号尾部加字母“P”80