過程控制

ProcessControl下篇計算機控制技術第1章計算機控制系統(tǒng)概論內(nèi)蒙古科技大學信息工程學院測控技術與儀器專業(yè)本章要求基本要求：

理解計算機控制系統(tǒng)的分類、原理和組成；了解計算機控制系統(tǒng)的性能指標和發(fā)展趨勢。本章提要計算機控制系統(tǒng)是自動控制理論、自動化技術與計算機技術緊密結合的產(chǎn)物?？刂评碚摰陌l(fā)展，尤其是現(xiàn)代控制理論的發(fā)展，與計算機技術息息相關。本章主要介紹計算機控制系統(tǒng)的一般概念、系統(tǒng)分類、評價性能及其指標、工業(yè)控制機的特點、計算機控制系統(tǒng)的發(fā)展概況和趨勢。第1章計算機控制系統(tǒng)概論1.1計算機控制系統(tǒng)分類

1.2計算機控制系統(tǒng)的原理和組成

1.3計算機控制系統(tǒng)的性能及其指標

1.4計算機控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢

第1章計算機控制系統(tǒng)概論隨著現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)過程復雜性與集成度的提高，計算機控制技術得到了迅速的發(fā)展。計算機控制系統(tǒng)是自動控制系統(tǒng)發(fā)展中的高級階段，是自動控制系統(tǒng)中非常重要的一個分支。計算機控制系統(tǒng)利用計算機的軟件和硬件代替自動控制系統(tǒng)中的控制器，它以自動控制理論和計算機技術為基礎，綜合了計算機、自動控制和生產(chǎn)過程等多方面的知識。當前，計算機控制系統(tǒng)已成為許多大型自動化生產(chǎn)線不可缺少的重要組成部分。生產(chǎn)過程自動化的程度以及計算機在自動化中的應用程度已成為衡量工業(yè)企業(yè)現(xiàn)代化水平的一個重要標志。計算機控制技術的發(fā)展歷程第1章計算機控制系統(tǒng)概論20世紀50年代以前的人工控制階段（基地式儀表控制系統(tǒng)）20世紀60年代的模擬式儀表控制階段（電動單元組合式儀表控制系統(tǒng)）20世紀70年代的計算機集中控制階段20世紀80年代的集散式控制階段（分布式控制系統(tǒng)）某熱電廠鍋爐儀表集中控制室

某熱電廠鍋爐計算機控制室

第1章計算機控制系統(tǒng)概論1.1計算機控制系統(tǒng)分類1.1.1典型的計算機控制系統(tǒng)1.1計算機控制系統(tǒng)分類啤酒罐計算機溫度控制系統(tǒng)計算機檢測系統(tǒng)氣燒石灰窯計算機控制系統(tǒng)企業(yè)綜合計算機控制系統(tǒng)見教材P1-4第1章計算機控制系統(tǒng)概論1.1計算機控制系統(tǒng)分類1.1.2計算機控制系統(tǒng)分類按控制系統(tǒng)的功能及結構特點分類

操作指導控制系統(tǒng)

直接數(shù)字控制系統(tǒng)

監(jiān)督控制系統(tǒng)

集散控制系統(tǒng)

現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)FCS

計算機集成制造系統(tǒng)CIMS（1）

操作指導控制系統(tǒng)（計算機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)）

第1章計算機控制系統(tǒng)概論1.1計算機控制系統(tǒng)分類（2）直接數(shù)字控制系統(tǒng)（DirectDigitalControl—DDC）第1章計算機控制系統(tǒng)概論1.1計算機控制系統(tǒng)分類（3）監(jiān)督控制系統(tǒng)（SupervisoryComputerControl—SCC）第1章計算機控制系統(tǒng)概論1.1計算機控制系統(tǒng)分類SCC+模擬調(diào)節(jié)器SCC+DDC（3）監(jiān)督控制系統(tǒng)（SupervisoryComputerControl—SCC）第1章計算機控制系統(tǒng)概論1.1計算機控制系統(tǒng)分類①SCC+模擬調(diào)節(jié)器系統(tǒng)②SCC+DDC系統(tǒng)工藝數(shù)據(jù)設定值調(diào)節(jié)測量記錄顯示打印SCC計算機模擬調(diào)節(jié)器工業(yè)對象工藝數(shù)據(jù)設定值測量控制記錄顯示打印SCC計算機DDC工業(yè)對象（4）集散控制系統(tǒng)（DistributedControlSystem—DCS）第1章計算機控制系統(tǒng)概論1.1計算機控制系統(tǒng)分類……管理計算機工業(yè)對象基本控制器CRT操作站監(jiān)督計算機……工業(yè)對象基本控制器

高速數(shù)據(jù)通道（4）集散控制系統(tǒng)（DistributedControlSystem—DCS）第1章計算機控制系統(tǒng)概論1.1計算機控制系統(tǒng)分類（5）現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（FieldbusControlSystem—FCS）第1章計算機控制系統(tǒng)概論1.1計算機控制系統(tǒng)分類（6）計算機集成制造系統(tǒng)（ComputerIntegratedManufacturingSystem—CIMS）第1章計算機控制系統(tǒng)概論1.1計算機控制系統(tǒng)分類（7）網(wǎng)絡控制系統(tǒng)（NetworkControlSystem—NCS）第1章計算機控制系統(tǒng)概論1.1計算機控制系統(tǒng)分類通過網(wǎng)絡形成的反饋控制系統(tǒng)稱為網(wǎng)絡控制系統(tǒng)。該類系統(tǒng)中，被控制對象與控制器以及控制器與驅(qū)動器之間是通過一個公共的網(wǎng)絡平臺連接的。這種網(wǎng)絡化的控制模式具有信息資源能夠共享、連接線數(shù)大大減少、易于擴展、易于維護、高效率、高可靠性及靈活等優(yōu)點，是未來控制系統(tǒng)的發(fā)展模式。根據(jù)網(wǎng)絡傳輸媒介的不同，網(wǎng)絡環(huán)境可以是有線、無線或混合網(wǎng)絡。第1章計算機控制系統(tǒng)概論1.1計算機控制系統(tǒng)分類1.1.2計算機控制系統(tǒng)分類按照控制規(guī)律分類順序和程序控制比例積分微分控制（PID控制）最少拍控制復雜規(guī)律的控制智能控制課堂自學,見教材P8-9第1章計算機控制系統(tǒng)概論1.1計算機控制系統(tǒng)分類1.1.3計算機控制系統(tǒng)的特點模擬數(shù)字混合系統(tǒng)控制規(guī)律由計算機程序?qū)崿F(xiàn)，靈活性、適應性強能實現(xiàn)復雜的控制規(guī)律不是連續(xù)控制而是離散控制可采用分時控制的方式同時控制多個回路便于實現(xiàn)控制與管理一體化，提高自動化水平課堂自學,見教材P9第1章計算機控制系統(tǒng)概論1.2計算機控制系統(tǒng)原理和組成1.2計算機控制系統(tǒng)原理和組成1.2.1計算機控制系統(tǒng)基本原理

從本質(zhì)上講，計算機控制系統(tǒng)的工作過程可歸納為以下三步：（1）實時數(shù)據(jù)采集：對來自測量變送器的被控量的瞬時值進行采集和輸入；（2）實時控制決策：對采集到的被控量進行分析、比較和處理，按預定的控制規(guī)律運算，進行控制決策；（3）實時輸出控制：根據(jù)控制決策，實時地向執(zhí)行機構發(fā)出控制信號，完成系統(tǒng)控制任務或輸出其它有關信號，如報警信號等。第1章計算機控制系統(tǒng)概論1.2計算機控制系統(tǒng)原理和組成工作原理：工作方式：（1）在線方式與離線方式（2）實時性第1章計算機控制系統(tǒng)概論1.2計算機控制系統(tǒng)原理和組成計算機控制系統(tǒng)的組成可以分為硬件和軟件兩大部分

第1章計算機控制系統(tǒng)概論1.2計算機控制系統(tǒng)原理和組成1.2.2計算機控制系統(tǒng)的硬件組成1.5.1計算機控制系統(tǒng)的硬件組成

1．計算機主機

2．過程通道

3．操作控制臺

1.2.2計算機控制系統(tǒng)的硬件組成第1章計算機控制系統(tǒng)概論1.2計算機控制系統(tǒng)原理和組成計算機操作控制臺

第1章計算機控制系統(tǒng)概論1.2計算機控制系統(tǒng)原理和組成1.5.1計算機控制系統(tǒng)的硬件組成

2．應用軟件

由用戶自行編制的控制和管理程序。數(shù)據(jù)采集和處理程序過程控制程序巡回檢測和報警程序人機接口程序顯示打印程序其他公共子程序1.2.3計算機控制系統(tǒng)的軟件組成第1章計算機控制系統(tǒng)概論1.2計算機控制系統(tǒng)原理和組成1．系統(tǒng)軟件

為提高計算機使用效率，擴大功能，為用戶使用、維護和管理計算機提供方便的程序的總稱。操作系統(tǒng)語言加工系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)通訊網(wǎng)絡軟件和診斷系統(tǒng)1.5.1計算機控制系統(tǒng)的硬件組成

（1)穩(wěn)定性（2）能控性與能觀性（3）動態(tài)指標（4）穩(wěn)態(tài)指標（5）積分型指標1.3計算機控制系統(tǒng)的性能及其指標第1章計算機控制系統(tǒng)概論1.3計算機控制系統(tǒng)的性能及指標1.3.1計算機控制系統(tǒng)的性能指標1.5.1計算機控制系統(tǒng)的硬件組成

（1)放大系數(shù)對控制性能的影響（2）慣性時間常數(shù)對控制性能的影響（3）純滯后時間對控制性能的影響1.3計算機控制系統(tǒng)的性能及其指標第1章計算機控制系統(tǒng)概論1.3計算機控制系統(tǒng)的性能及指標1.3.2控制對象對控制性能的影響與上篇過程控制部分內(nèi)容相同1.5.1計算機控制系統(tǒng)的硬件組成

（1)高可靠性和可維護性好（2）環(huán)境適應性強（3）控制的實時性好（4）完善的輸入輸出通道（5）豐富的軟件（6）適當?shù)挠嬎憔群瓦\算速度1.3計算機控制系統(tǒng)的性能及其指標第1章計算機控制系統(tǒng)概論1.3計算機控制系統(tǒng)的性能及指標1.3.3控制系統(tǒng)工業(yè)控制機特點1.5.1計算機控制系統(tǒng)的硬件組成

1.4計算機控制的發(fā)展與展望第1章計算機控制系統(tǒng)概論1.4計算機控制的發(fā)展與展望1.4.1現(xiàn)代計算機控制系統(tǒng)概論20世紀50年代初，計算機開始用于工業(yè)生產(chǎn)過程控制1965~1969年計算機控制進入實用普及階段1970年以后，進入大量推廣和分級控制階段1990年以后，計算機網(wǎng)絡技術應用于控制系統(tǒng)（DCS）20世紀80年代后期，現(xiàn)場總線技術逐漸成為計算機控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢（FCS）1.5.1計算機控制系統(tǒng)的硬件組成

第1章計算機控制系統(tǒng)概論1.4計算機控制的發(fā)展與展望1.4.2新型控制策略與計算機控制系統(tǒng)現(xiàn)代控制策略自適應控制變結構控制魯棒控制預測控制智能控制策略模糊控制專家控制神經(jīng)控制遺傳算法1.5.1計算機