2019年化工本科教案课件.ppt

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1、第十二课第十章计算机控制系统一、计算机控制系统的组成计算机控制系统组成与典型连续控制系统组成相类似，由被控对象、测量变送、控制器和执行器组成。不同点是计算机控制系统的控制器用数字控制器实现，此外为了信号匹配，数字计算机输入侧带有多路开关、采样保持器和A/D，输出侧带有D/A和保持器。微型机控制系统硬件结构系统硬件主要由以下部分构成1、主机作用：系统核心，完成检测、数据处理、判断、计算、控制、报警等功能。选型：STD总线机、工业PC机、单片机等。2、I/O接口并行接口8255或8155串行接口8251等直接数据传输控制器8237中断控制器8259定时器/计数器8253A/D转换器ADC08

2、09等D/A转换器DAC0832等3、通用外部设备作用：显示、打印、存储、传输数据。4、检测元件作用：对各种信息进行采集，将非电信号、非标准信号转换成标准电信号（0---5V或4---20mA）。器件：各种传感器5、执行机构作用：根据控制信号进行动作，改变各个环节的参数。设备：电动的、气动的、液压传动的等。6、操作台作用：根据实现人---机对话组成：功能键、数字键、开关、LED数码管或CRT显示器。微型机控制系统软件这里所说的微型机控制系统软件，指的是应用软件。其功能结构为：1、过程监控包括的程序有：巡回检测、数据处理、报警、操作面板服务、数字滤波、标度变换、判断、过程分析等。2、过程控

3、制计算包括的程序有：控制算法（PID算法、最优控制、串级调节、比值调节、前馈调节、系统辩识等）、事故处理、信息管理（信息生成调度、文件管理、输出、打印、显示等）3、公共服务包括的程序有：基本运算、函数运算、数码转换、格式编辑等。二、计算机控制系统的发展20世纪50年代末期，第一台计算机用于控制DDCDCS现场总线系统直接数字控制系统（DDC）DDC（DirectDigitalControl）控制是用一台微机对多个被控参数进行巡回检测，检测结果与设定值进行比较，再按PID规律或直接数字控制方法进行控制运算，然后输出到执行机构，使被控参数稳定在给定值上。如右图所示。DDC控制的特点：可一机多

4、控而经济、灵活、可靠。可实现各种复杂控制，如串级、前馈、自选控制、大滞后控制等。集散控制系统集散控制系统的组成：1、现场控制站（过程控制单元）由基本控制器、多功能控制器和可编程控制器构成，是DCS系统的核心部分。作用：实现对现场输入输出信号的变换，对现场数据的采集和各种控制功能。2、人机接口（操作管理站）包括具有彩色图形显示器（CRT）的操作员接口和工程师接口。作用：实现对整个工艺过程、整个工厂的系统组态和运行状态的监视及操作等人机交互功能。3、通讯网络（通信系统）不同的系统，差别较大作用：实现系统设备间的信息通信。4、通用计算机接口及通用计算机为了完成更高层次的管理和控制功能，常常需要

5、外接功能更强大的通用计算机，因此通过硬件接口和软件接口实现通用计算机与现场控制站和人机接口(操作站)的信息交换。集散控制系统的特点1、采用分级递阶结构第一级为过程控制，根据上层决策直接控制过程或对象的状态；第二级为优化控制，根据上层给定的目标函数、约束条件以及数学模型得出优化控制策略，对过程进行设定点控制；第三级为自适应控制层，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；第四层为工厂管理，其任务是决策、计划、管理、调度与协调，根据系统总任务或总目标，规定各级任务并决策协调各级的任务。2、采用微机智能技术集散控制系统中的现场控制站，过程输入输出接口，显示操作站和数据

6、通信装置等均采用微处理器。有记忆、逻辑判断和数据运算功能，可以实现自适应、自诊断和自检测等“智能”。3、采用局部网络通讯技术集散控制系统的数据通信网络是典型的局部网络。它采用工业局部网络技术进行通信。传输实时控制信息、进行全系统信息综合管理，并对分散的现场控制站、人机接口进行控制和操作管理。4、丰富的功能软件包5、友善的人机接口6、高可靠性集散控制系统的硬件集散控制系统的硬件是通过网络系统将不同数目的现场控制站、操作站和工程师站连接起来，共同完成各种采集、控制、显示、操作和管理功能。1．现场控制站(1)机柜(2)供电电源(3)主机插板主机插板是现场控制站的核心，它包括CPU、存储器和寄存

7、器等。(4)信号输入输出I／0插板过程的被测信号进入输入插板引入现场控制站，经过主机板CPU按某一控制算法处理后，再通过输出插板输出控制信号或报警信息等。2．操作站操作站设置在控制室里，实现过程状态的显示、报警、记录和操作。(1)主机系统主要实现集中监视、对现场直接操作、系统生成和诊断等功能。(2)操作台(3)信息存储设备(4)显示设备(5)操作员站键盘和工程师键盘(6)打印输出设备3．通讯系统集散控制系统的软件1、现场控制站软件采