DCS及現(xiàn)場總線技術(shù)_第1章

1、安徽工程大學(xué)機電學(xué)院DCS及現(xiàn)場總線及現(xiàn)場總線上午3時16分2015-2016（1） 1DCS及現(xiàn)場總線及現(xiàn)場總線 DCSDistributed Control SystemFCSFieldbus Control System安徽工程大學(xué)機電學(xué)院上午3時16分2015-2016（1） 21 1、先進性：、先進性：DCSDCS最最流行流行的工業(yè)控制系統(tǒng)的工業(yè)控制系統(tǒng) FCSFCS最最前沿前沿的全數(shù)字工控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的全數(shù)字工控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)2、綜合性：、綜合性：集散集散型型控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)（4C技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物) 現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)(工業(yè)控制工業(yè)控制)3、實用性、實用性：此課是本

2、專業(yè)生產(chǎn)實習(xí)、畢業(yè)設(shè)計以及此課是本專業(yè)生產(chǎn)實習(xí)、畢業(yè)設(shè)計以及 從事本專業(yè)工作聯(lián)系極為緊密的專業(yè)課。從事本專業(yè)工作聯(lián)系極為緊密的專業(yè)課。4、實踐性：、實踐性：本課不僅是專業(yè)理論知識，還是工程應(yīng)用技術(shù)本課不僅是專業(yè)理論知識，還是工程應(yīng)用技術(shù) ； 更是一種多學(xué)科交叉形成的先進工業(yè)控制技術(shù)。更是一種多學(xué)科交叉形成的先進工業(yè)控制技術(shù)。安徽工程大學(xué)機電學(xué)院上午3時16分2015-2016（1） 3安徽工程大學(xué)機電學(xué)院上午3時16分2015-2016（1） 4v計算機技術(shù)計算機技術(shù)（DCSDCS硬件構(gòu)成、軟件平臺的應(yīng)用等）硬件構(gòu)成、軟件平臺的應(yīng)用等）v自動控制技術(shù)自動控制技術(shù)（實現(xiàn)（實現(xiàn)DCSDCS控制策略

3、及算法的技術(shù)方法）控制策略及算法的技術(shù)方法）v人機接口技術(shù)人機接口技術(shù) （DCSDCS組態(tài)技術(shù)和操作技術(shù)等）組態(tài)技術(shù)和操作技術(shù)等）v通信技術(shù)通信技術(shù) （DCSDCS數(shù)據(jù)通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等）數(shù)據(jù)通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等）v現(xiàn)場總線技術(shù)現(xiàn)場總線技術(shù)安徽工程大學(xué)機電學(xué)院上午3時16分2015-2016（1） 5安徽工程大學(xué)機電學(xué)院上午3時16分2015-2016（1） 6模擬調(diào)節(jié)器模擬調(diào)節(jié)器執(zhí)行機構(gòu)執(zhí)行機構(gòu)被控對象被控對象測量變送器測量變送器設(shè)定值設(shè)定值reu被調(diào)參數(shù)被調(diào)參數(shù) y圖圖a 單回路常規(guī)控制系統(tǒng)示意圖單回路常規(guī)控制系統(tǒng)示意圖ym安徽工程大學(xué)機電學(xué)院上午3時16分2015-2016（1） 7u

4、計算機計算機保持器保持器廣義對象廣義對象測量變送器測量變送器e(kT)u(kT)被調(diào)參數(shù)被調(diào)參數(shù) y圖圖b 單回路計算機控制系統(tǒng)示意圖單回路計算機控制系統(tǒng)示意圖ym采樣器采樣器A/DD/A計算機系統(tǒng)計算機系統(tǒng)設(shè)定值設(shè)定值r安徽工程大學(xué)機電學(xué)院上午3時16分2015-2016（1） 8v顯然：要改變顯然：要改變控制策略及算法控制策略及算法，只要改變計算，只要改變計算機的機的程序程序就可以（軟）實現(xiàn)相應(yīng)功能。就可以（軟）實現(xiàn)相應(yīng)功能。計 算 機給 定 值被 控 量數(shù) 字控 制 器模 /數(shù)轉(zhuǎn) 換數(shù) /模轉(zhuǎn) 換執(zhí) 行機 構(gòu)被 控對 象檢 測裝 置安徽工程大學(xué)機電學(xué)院上午3時16分2015-2016（1

5、） 9計算機控制系統(tǒng)工作過程計算機控制系統(tǒng)工作過程(1)實時數(shù)據(jù)采集實時數(shù)據(jù)采集:檢測被控量的瞬時值，將采樣結(jié)果輸?shù)綑z測被控量的瞬時值，將采樣結(jié)果輸?shù)接嬎銠C中。計算機中。(2)實時決策實時決策: 給定值與被控量的數(shù)值處理后，按照預(yù)定給定值與被控量的數(shù)值處理后，按照預(yù)定的控制規(guī)律進行控制運算的控制規(guī)律進行控制運算實時決策。實時決策。(3)實時控制實時控制: 將實時決策結(jié)果轉(zhuǎn)化為控制信號適時地送將實時決策結(jié)果轉(zhuǎn)化為控制信號適時地送給執(zhí)行裝置給執(zhí)行裝置實現(xiàn)過程控制。實現(xiàn)過程控制。(4)信息管理信息管理: 隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和控制策略的發(fā)展，信息共隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和控制策略的發(fā)展，信息共享及管理在控制系統(tǒng)得到了

6、充分的應(yīng)用。享及管理在控制系統(tǒng)得到了充分的應(yīng)用。安徽工程大學(xué)機電學(xué)院上午3時16分2015-2016（1） 10v上述上述測、算、控、管測、算、控、管的過程不斷重復(fù)，使系統(tǒng)按一定的過程不斷重復(fù)，使系統(tǒng)按一定的動態(tài)的動態(tài)(過渡過程過渡過程)指標(biāo)進行工作。并同時可對被控制量和指標(biāo)進行工作。并同時可對被控制量和設(shè)備本身所出現(xiàn)的異常狀態(tài)及時進行監(jiān)督并迅速做出處設(shè)備本身所出現(xiàn)的異常狀態(tài)及時進行監(jiān)督并迅速做出處理理計算機控制系統(tǒng)最基本的功能。計算機控制系統(tǒng)最基本的功能。v實時實時控制控制指信號的輸入、計算和輸出都要在一定的指信號的輸入、計算和輸出都要在一定的時間時間(采樣采樣控制間隔控制間隔)內(nèi)完成。內(nèi)完

7、成。v分時分時控制控制因計算機運算處理速度遠(yuǎn)高于控制回路的因計算機運算處理速度遠(yuǎn)高于控制回路的速度要求，故可使計算機速度要求，故可使計算機依次依次的完成多個通道（回路）的的完成多個通道（回路）的實時控制實時控制。安徽工程大學(xué)機電學(xué)院上午3時16分2015-2016（1） 11v計算機硬件設(shè)備計算機硬件設(shè)備指微機本身及其外圍設(shè)備，指微機本身及其外圍設(shè)備，是計算機控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)；是計算機控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)；v計算機控制軟件計算機控制軟件指管理計算機的程序以及過指管理計算機的程序以及過程控制的應(yīng)用程序，是計算機控制系統(tǒng)的靈魂；程控制的應(yīng)用程序，是計算機控制系統(tǒng)的靈魂；v計算機通信網(wǎng)絡(luò)計算機通信網(wǎng)絡(luò)指各數(shù)

8、據(jù)采集節(jié)點和控制單指各數(shù)據(jù)采集節(jié)點和控制單元之間的通信設(shè)備及網(wǎng)絡(luò)，是進行系統(tǒng)數(shù)據(jù)信元之間的通信設(shè)備及網(wǎng)絡(luò)，是進行系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息交換的通道。息交換的通道。安徽工程大學(xué)機電學(xué)院DCS及現(xiàn)場總線及現(xiàn)場總線上午3時16分2015-2016（1） 12檢測及變送檢測及變送控制對象控制對象執(zhí)行機構(gòu)執(zhí)行機構(gòu)多路開關(guān)多路開關(guān)接口接口外部通道外部通道變送器變送器接口接口接口接口接口接口接口接口A/DA/DD/AD/A反多路開關(guān)反多路開關(guān)開關(guān)量輸入開關(guān)量輸入開關(guān)量輸出開關(guān)量輸出傳感器傳感器主機及操作臺主機及操作臺通用外部設(shè)備通用外部設(shè)備顯示終端顯示終端磁盤驅(qū)動器磁盤驅(qū)動器打印機打印機軟件軟件微微型型計計算算機機生生

9、產(chǎn)產(chǎn)對對象象操作操作臺臺實時實時時鐘時鐘安徽工程大學(xué)機電學(xué)院上午3時16分2015-2016（1） 13 軟件部分軟件部分計算機控制系統(tǒng)計算機控制系統(tǒng) 硬件部分硬件部分控制計算機控制計算機主機、外設(shè)、系統(tǒng)總線主機、外設(shè)、系統(tǒng)總線生產(chǎn)過程輸入輸出通道生產(chǎn)過程輸入輸出通道人人機聯(lián)系設(shè)備、通信設(shè)備機聯(lián)系設(shè)備、通信設(shè)備 現(xiàn)場儀表（測量傳感器、執(zhí)行機構(gòu)等）現(xiàn)場儀表（測量傳感器、執(zhí)行機構(gòu)等） 操作系統(tǒng)操作系統(tǒng) 匯編或高級語言、過程控制語言匯編或高級語言、過程控制語言 通信網(wǎng)絡(luò)軟件、診斷程序等通信網(wǎng)絡(luò)軟件、診斷程序等 系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件 應(yīng)用軟件應(yīng)用軟件 過程輸入過程輸入/輸出程序、過程控制程序輸出程序、過程

10、控制程序 人機接口程序、打印顯示程序人機接口程序、打印顯示程序 各種公共子程序各種公共子程序 歷史數(shù)據(jù)庫、實時數(shù)據(jù)庫歷史數(shù)據(jù)庫、實時數(shù)據(jù)庫安徽工程大學(xué)機電學(xué)院上午3時16分2015-2016（1） 14計算機控制系統(tǒng)計算機控制系統(tǒng)各部分功能各部分功能 由主機、接口電路及外圍設(shè)備組成。由主機、接口電路及外圍設(shè)備組成。不同的系統(tǒng)，所需硬件也不同，一般可根據(jù)不同的系統(tǒng)，所需硬件也不同，一般可根據(jù)控制系統(tǒng)的需要進行擴展?？刂葡到y(tǒng)的需要進行擴展。 具有各種功能的插件板或功能模塊，可用標(biāo)準(zhǔn)總線具有各種功能的插件板或功能模塊，可用標(biāo)準(zhǔn)總線連接起來，如連接起來，如PCPC總線構(gòu)成的各種工業(yè)控制計算機、總線構(gòu)成

11、的各種工業(yè)控制計算機、PLCPLC、DCSDCS等。等。 1.硬件硬件安徽工程大學(xué)機電學(xué)院上午3時16分2015-2016（1） 15v由由CPU和存儲器構(gòu)成，是整個控制系統(tǒng)的指揮和存儲器構(gòu)成，是整個控制系統(tǒng)的指揮部。部。v它自動地對過程輸入通道發(fā)送來的工業(yè)參數(shù)進它自動地對過程輸入通道發(fā)送來的工業(yè)參數(shù)進行巡回檢測，按照人們預(yù)先安排的程序，進行行巡回檢測，按照人們預(yù)先安排的程序，進行信息處理、分析和計算，并作出相應(yīng)的控制決信息處理、分析和計算，并作出相應(yīng)的控制決策，通過輸出通道及時發(fā)出有關(guān)的控制命令。策，通過輸出通道及時發(fā)出有關(guān)的控制命令。安徽工程大學(xué)機電學(xué)院上午3時16分2015-2016（1

12、） 16v計算機和生產(chǎn)過程之間設(shè)置信息的傳遞和交換計算機和生產(chǎn)過程之間設(shè)置信息的傳遞和交換的連接通道的連接通道輸入輸入/輸出通道輸出通道，(過程通道過程通道)v過程通道一般可分為模擬量輸入通道（過程通道一般可分為模擬量輸入通道（A/D）、模擬）、模擬量輸出通道量輸出通道(D/A)、開關(guān)量輸入通道和開關(guān)量輸出通道、開關(guān)量輸入通道和開關(guān)量輸出通道等。等。 v過程通道是不能直接由主機控制的，必須由過程通道是不能直接由主機控制的，必須由“接口接口”來傳送相應(yīng)的信息和命令。來傳送相應(yīng)的信息和命令。安徽工程大學(xué)機電學(xué)院上午3時16分2015-2016（1） 17v通用外圍設(shè)備主要是為了擴大主機的功通用外圍

13、設(shè)備主要是為了擴大主機的功能而設(shè)置的，能而設(shè)置的，v通用外圍設(shè)備可分為輸入設(shè)備、輸出設(shè)通用外圍設(shè)備可分為輸入設(shè)備、輸出設(shè)備和存儲設(shè)備，并根據(jù)控制系統(tǒng)的規(guī)模備和存儲設(shè)備，并根據(jù)控制系統(tǒng)的規(guī)模和要求來配置。和要求來配置。安徽工程大學(xué)機電學(xué)院上午3時16分2015-2016（1） 18v工業(yè)過程參數(shù)一般是非電物理量，必須經(jīng)過傳工業(yè)過程參數(shù)一般是非電物理量，必須經(jīng)過傳感器變換為等效的電信號。因此，感器變換為等效的電信號。因此，檢測檢測元件精元件精度的高低直接影響微機控制系統(tǒng)的精度。度的高低直接影響微機控制系統(tǒng)的精度。v 為了控制生產(chǎn)過程，還需要有為了控制生產(chǎn)過程，還需要有執(zhí)行執(zhí)行機構(gòu)。常用機構(gòu)。常用的

14、執(zhí)行機構(gòu)有電動、液動和氣動等形式。另有的執(zhí)行機構(gòu)有電動、液動和氣動等形式。另有動力電機和控制電機等。動力電機和控制電機等。安徽工程大學(xué)機電學(xué)院上午3時16分2015-2016（1） 19v操作臺是操作臺是人機對話（接口）人機對話（接口）的聯(lián)系紐帶。程序的聯(lián)系紐帶。程序員使用該人機設(shè)備員使用該人機設(shè)備(運行操作臺運行操作臺)來輸入、修改來輸入、修改和檢查程序。和檢查程序。v生產(chǎn)過程的操作人員必須了解控制臺的使用細(xì)生產(chǎn)過程的操作人員必須了解控制臺的使用細(xì)節(jié)，否則會引起嚴(yán)重后果。節(jié)，否則會引起嚴(yán)重后果。安徽工程大學(xué)機電學(xué)院上午3時16分2015-2016（1） 202.軟件軟件v軟件軟件各種功能程序

15、的總和各種功能程序的總和操作系統(tǒng)、監(jiān)控程序、操作系統(tǒng)、監(jiān)控程序、管理程序、控制程序、計算和自診斷程序等。管理程序、控制程序、計算和自診斷程序等。v軟件是微機系統(tǒng)的神經(jīng)中樞，整個系統(tǒng)的動作都是在軟件是微機系統(tǒng)的神經(jīng)中樞，整個系統(tǒng)的動作都是在軟件指揮下協(xié)調(diào)工作的。軟件指揮下協(xié)調(diào)工作的。v軟件質(zhì)量關(guān)系到計算機運行和控制效果的好壞，及硬軟件質(zhì)量關(guān)系到計算機運行和控制效果的好壞，及硬件功能是否能夠充分發(fā)揮和推廣應(yīng)用。件功能是否能夠充分發(fā)揮和推廣應(yīng)用。軟件通常分兩類：軟件通常分兩類：v系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件v應(yīng)用軟件和數(shù)據(jù)庫。應(yīng)用軟件和數(shù)據(jù)庫。 安徽工程大學(xué)機電學(xué)院上午3時16分2015-2016（1） 213

16、.計算機控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)計算機控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò) 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在計算機控制系統(tǒng)中的比重越來越大。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在計算機控制系統(tǒng)中的比重越來越大。 計算機控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)一般分為兩大類：計算機控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)一般分為兩大類：v對等式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)對等式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)Peer to peer；v客戶機客戶機/服務(wù)器結(jié)構(gòu)服務(wù)器結(jié)構(gòu)Client/Server。v自動化領(lǐng)域的計算機局域網(wǎng)自動化領(lǐng)域的計算機局域網(wǎng)安徽工程大學(xué)機電學(xué)院上午3時16分2015-2016（1） 22計算機控制的優(yōu)點計算機控制的優(yōu)點v(1)(1)消除模擬調(diào)節(jié)器難以克服的缺點消除模擬調(diào)節(jié)器難以克服的缺點: :漂移問題，漂移問題，參數(shù)整定范圍窄，比例、積分和微分

17、系數(shù)不能單參數(shù)整定范圍窄，比例、積分和微分系數(shù)不能單獨調(diào)整。獨調(diào)整。v(2) (2) 可在整個控制范圍內(nèi)實行多參數(shù)調(diào)節(jié)?？稍谡麄€控制范圍內(nèi)實行多參數(shù)調(diào)節(jié)。v(3) (3) 當(dāng)信號噪聲大時，數(shù)字低通濾波器與模擬濾當(dāng)信號噪聲大時，數(shù)字低通濾波器與模擬濾波器相配合，對高頻的脈沖噪聲有較好的濾波效波器相配合，對高頻的脈沖噪聲有較好的濾波效果，特別是數(shù)字濾波可抑制甚低頻的周期干擾。果，特別是數(shù)字濾波可抑制甚低頻的周期干擾。 安徽工程大學(xué)機電學(xué)院上午3時16分2015-2016（1） 23v(4) (4) 使用靈活，便于實現(xiàn)特殊的控制規(guī)律，如使用靈活，便于實現(xiàn)特殊的控制規(guī)律，如修改部分程序就能改變調(diào)節(jié)規(guī)律

18、，而無需改變修改部分程序就能改變調(diào)節(jié)規(guī)律，而無需改變硬件設(shè)備，硬件設(shè)備， 計算機控制系統(tǒng)可以在線改變控制方案。因計算機控制系統(tǒng)可以在線改變控制方案。因而可以在不增加硬件設(shè)備的情況下逐步提高控而可以在不增加硬件設(shè)備的情況下逐步提高控制水平。制水平。v(5)(5)具有增加控制回路而不會顯著地增加費用具有增加控制回路而不會顯著地增加費用的特點，還可實現(xiàn)打印、制表、報警、顯示等的特點，還可實現(xiàn)打印、制表、報警、顯示等附加功能。附加功能。安徽工程大學(xué)機電學(xué)院上午3時16分2015-2016（1） 24v強調(diào)強調(diào) 安徽工程大學(xué)機電學(xué)院上午3時16分2015-2016（1） 25按照系統(tǒng)的功能分類按照系統(tǒng)的

19、功能分類安徽工程大學(xué)機電學(xué)院上午3時16分2015-2016（1） 26 主要對過程參數(shù)進行定時巡回檢測、數(shù)據(jù)主要對過程參數(shù)進行定時巡回檢測、數(shù)據(jù)記錄、數(shù)據(jù)計算、數(shù)據(jù)統(tǒng)計和處理、參數(shù)的越限報記錄、數(shù)據(jù)計算、數(shù)據(jù)統(tǒng)計和處理、參數(shù)的越限報警以及對數(shù)據(jù)進行積累和實時分析。警以及對數(shù)據(jù)進行積累和實時分析。v計算機計算機不不直接參與生產(chǎn)過程的直接參與生產(chǎn)過程的控制控制。v代替大量的常規(guī)顯示和記錄儀表，對整個生產(chǎn)過程代替大量的常規(guī)顯示和記錄儀表，對整個生產(chǎn)過程進行進行集中監(jiān)視集中監(jiān)視。安徽工程大學(xué)機電學(xué)院上午3時16分2015-2016（1） 27 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)示意圖數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)示意圖 數(shù)數(shù) 字字 計計

20、算算 機機CRT打印機打印機報報 警警過程輸入通道過程輸入通道 測量變送測量變送 測量變送測量變送被被 控控 生生 產(chǎn)產(chǎn) 過過 程程執(zhí)行機構(gòu)執(zhí)行機構(gòu) 人人 安徽工程大學(xué)機電學(xué)院上午3時16分2015-2016（1） 28 DDCDDC系統(tǒng)中用一臺微機對多個被控參數(shù)進行巡回系統(tǒng)中用一臺微機對多個被控參數(shù)進行巡回檢測，再根據(jù)規(guī)定的控制規(guī)律、進行控制運算，檢測，再根據(jù)規(guī)定的控制規(guī)律、進行控制運算，并輸出到執(zhí)行機構(gòu)對生產(chǎn)過程進行控制。并輸出到執(zhí)行機構(gòu)對生產(chǎn)過程進行控制。vDDCDDC系統(tǒng)中，計算機不僅完全取代模擬調(diào)節(jié)器，系統(tǒng)中，計算機不僅完全取代模擬調(diào)節(jié)器，實現(xiàn)實現(xiàn)多回路多回路的的PIDPID調(diào)節(jié)，而

21、且不改變硬件，只通調(diào)節(jié)，而且不改變硬件，只通過過改變改變軟件就可以實現(xiàn)較復(fù)雜的軟件就可以實現(xiàn)較復(fù)雜的控制算法控制算法。 )安徽工程大學(xué)機電學(xué)院上午3時16分2015-2016（1） 29圖圖 DDC系統(tǒng)框圖系統(tǒng)框圖直接數(shù)字控制直接數(shù)字控制(DDC)計算機計算機CRT打印機打印機報報 警警操作臺操作臺過程輸入通道過程輸入通道 測量變送測量變送 測量變送測量變送被被 控控 生生 產(chǎn)產(chǎn) 過過 程程過程輸出通道過程輸出通道 執(zhí)行機構(gòu)執(zhí)行機構(gòu) 執(zhí)行機構(gòu)執(zhí)行機構(gòu) 安徽工程大學(xué)機電學(xué)院上午3時16分2015-2016（1） 303、 計算機監(jiān)督控制系統(tǒng)計算機監(jiān)督控制系統(tǒng)(Supervisory Comput

22、er Control）兩級控制兩級控制v第第1 1級用級用DDCDDC計算機或調(diào)節(jié)器，完成直接控制；計算機或調(diào)節(jié)器，完成直接控制；v第第2 2級用級用SCCSCC計算機根據(jù)工藝信息和其他參數(shù)計算機根據(jù)工藝信息和其他參數(shù)即即按照一定算法進行優(yōu)化計算，按照一定算法進行優(yōu)化計算，自動地改變自動地改變DDCDDC系統(tǒng)系統(tǒng)的的給定給定值，從而使生產(chǎn)過程始終處于最優(yōu)工況值，從而使生產(chǎn)過程始終處于最優(yōu)工況( (最最低消耗、最低成本、最高產(chǎn)量等低消耗、最低成本、最高產(chǎn)量等) )。v又稱給定值控制又稱給定值控制SPC(Set Point Computer Control)SPC(Set Point Comput

23、er Control)。vSCCSCC系統(tǒng)不僅可以進行給定值控制，同時還可以進系統(tǒng)不僅可以進行給定值控制，同時還可以進行順序控制、最優(yōu)控制以及自適應(yīng)控制等。行順序控制、最優(yōu)控制以及自適應(yīng)控制等。安徽工程大學(xué)機電學(xué)院上午3時16分2015-2016（1） 31監(jiān)督控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖監(jiān)督控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖監(jiān)督控制計算機監(jiān)督控制計算機(SCC)CRT打印機打印機報警報警DDC計算機或調(diào)節(jié)器計算機或調(diào)節(jié)器輸入通道輸入通道 輸出通道輸出通道被被 控控 生生 產(chǎn)產(chǎn) 過過 程程操作臺操作臺輸入通道輸入通道安徽工程大學(xué)機電學(xué)院上午3時16分2015-2016（1） 32 監(jiān)控計算機監(jiān)控計算機CRT操作站操作站

24、現(xiàn)場控制站現(xiàn)場控制站現(xiàn)場控制站現(xiàn)場控制站 被控對象被控對象被控對象被控對象.高高 速速 數(shù)數(shù) 據(jù)據(jù) 通通 道道.集散控制系統(tǒng)（集散控制系統(tǒng)（DCS）組成框圖）組成框圖DCSDCS采用采用和和的控制理念與網(wǎng)絡(luò)化的控制結(jié)構(gòu)，靈的控制理念與網(wǎng)絡(luò)化的控制結(jié)構(gòu)，靈活地將控制設(shè)備、服務(wù)器、基礎(chǔ)自動化單元等聯(lián)系在一起?；畹貙⒖刂圃O(shè)備、服務(wù)器、基礎(chǔ)自動化單元等聯(lián)系在一起。按功能分散、危險分散、管理集中和應(yīng)用靈活等原則進行設(shè)計，按功能分散、危險分散、管理集中和應(yīng)用靈活等原則進行設(shè)計，具有高可靠性能，便于維修與更新。具有高可靠性能，便于維修與更新。安徽工程大學(xué)機電學(xué)院上午3時16分2015-2016（1） 33v

25、它以系統(tǒng)最優(yōu)化為目標(biāo)，以計算機為核心并與數(shù)據(jù)通信技術(shù)、控制技它以系統(tǒng)最優(yōu)化為目標(biāo)，以計算機為核心并與數(shù)據(jù)通信技術(shù)、控制技術(shù)、顯示技術(shù)、人機接口技術(shù)、術(shù)、顯示技術(shù)、人機接口技術(shù)、I/OI/O接口等技術(shù)相結(jié)合接口等技術(shù)相結(jié)合用于過程控用于過程控制和生產(chǎn)管理的工控主流控制系統(tǒng)。制和生產(chǎn)管理的工控主流控制系統(tǒng)。分 析 儀傳統(tǒng)儀表LANPLC控制站操 作 站G安徽工程大學(xué)機電學(xué)院上午3時16分2015-2016（1） 34安徽工程大學(xué)機電學(xué)院上午3時16分2015-2016（1） 35現(xiàn)場總線現(xiàn)場總線連接智能現(xiàn)場設(shè)備和自動化系統(tǒng)的全數(shù)字連接智能現(xiàn)場設(shè)備和自動化系統(tǒng)的全數(shù)字、雙向傳輸、多分支結(jié)構(gòu)的通信網(wǎng)絡(luò)

26、。、雙向傳輸、多分支結(jié)構(gòu)的通信網(wǎng)絡(luò)。服 務(wù) 器32現(xiàn) 場 設(shè) 備H1 現(xiàn) 場 總 線H1 現(xiàn) 場 總 線LAN32現(xiàn) 場 設(shè) 備124現(xiàn) 場 設(shè) 備H1H1H1網(wǎng) 橋H2 現(xiàn) 場 總 線操 作 站安徽工程大學(xué)機電學(xué)院上午3時16分2015-2016（1） 36安徽工程大學(xué)機電學(xué)院上午3時16分2015-2016（1） 37 ASASEthernet, TCP/IP監(jiān)控計算機顯示操作站現(xiàn)場總線網(wǎng)間連接器H2 或高速Ethernet 現(xiàn)場總線橋 低速現(xiàn)場總線(H1)小型PLC過程控制 生產(chǎn)制造裝置級網(wǎng)絡(luò)安徽工程大學(xué)機電學(xué)院上午3時16分2015-2016（1） 38安徽工程大學(xué)機電學(xué)院上午3時16

27、分2015-2016（1） 39 流程計算機集成制造系統(tǒng)流程計算機集成制造系統(tǒng) 經(jīng)營決策經(jīng)營決策企業(yè)管理企業(yè)管理生產(chǎn)調(diào)度生產(chǎn)調(diào)度過程優(yōu)化過程優(yōu)化過程控制過程控制第五層：企業(yè)決策，生產(chǎn)規(guī)劃第五層：企業(yè)決策，生產(chǎn)規(guī)劃第四層：供銷第四層：供銷,財務(wù)財務(wù),計劃計劃,管理等管理等第三層：生產(chǎn)調(diào)度，系統(tǒng)優(yōu)化第三層：生產(chǎn)調(diào)度，系統(tǒng)優(yōu)化第二層：先進控制，過程優(yōu)化第二層：先進控制，過程優(yōu)化第一層：單元自動化第一層：單元自動化,簡單控制簡單控制生生 產(chǎn)產(chǎn) 過過 程程 流程流程CIMS的遞階控制示意圖的遞階控制示意圖安徽工程大學(xué)機電學(xué)院上午3時16分2015-2016（1） 40被 控 對 象檢 測控 制設(shè) 備 級

28、DDC管 理 指 令到 主 管 部 門 數(shù) 據(jù)銷 售 訂 貨 等 數(shù) 據(jù)市 場 動 向 信 息到 其 他 工 廠 生 產(chǎn) 運 輸 指 令存 儲數(shù) 據(jù)來 自 其 他 工 廠 生 產(chǎn) 和 庫 存 信 息企 業(yè) 級 經(jīng) 營 管 理 計 算 機工 廠 級 集 中 監(jiān) 督 計 算 機車 間 級 監(jiān) 督 計 算 機車 間 級 監(jiān) 督 計 算 機檢 測被 控 對 象檢 測控 制設(shè) 備 級DDC檢 測安徽工程大學(xué)機電學(xué)院上午3時16分2015-2016（1） 41安徽工程大學(xué)機電學(xué)院上午3時16分2015-2016（1） 42安徽工程大學(xué)機電學(xué)院上午3時16分2015-2016（1） 431)1)程序控制和順

29、序控制程序控制和順序控制v 程序控制是控制被控量按照預(yù)先規(guī)定的時間函數(shù)變程序控制是控制被控量按照預(yù)先規(guī)定的時間函數(shù)變化，被控制量是時間的函數(shù)，如加熱爐的溫度控制?；豢刂屏渴菚r間的函數(shù)，如加熱爐的溫度控制。v順序控制則可以看作是程序控制的擴展，在各個時順序控制則可以看作是程序控制的擴展，在各個時期所給出的設(shè)定值可以是不同的物理量，而且每次期所給出的設(shè)定值可以是不同的物理量，而且每次設(shè)定值的給出，不僅取決于時間，還取決于對以前設(shè)定值的給出，不僅取決于時間，還取決于對以前的控制結(jié)果的邏輯判斷的控制結(jié)果的邏輯判斷。安徽工程大學(xué)機電學(xué)院上午3時16分2015-2016（1） 442)PID2)PID

30、控制控制v調(diào)節(jié)器的輸出是調(diào)節(jié)器輸入的比例、積分、微分調(diào)節(jié)器的輸出是調(diào)節(jié)器輸入的比例、積分、微分的函數(shù)。的函數(shù)。PIDPID控制結(jié)構(gòu)簡單，參數(shù)容易調(diào)整控制結(jié)構(gòu)簡單，參數(shù)容易調(diào)整, ,因此因此一直是應(yīng)用最廣、最為成熟的技術(shù)。一直是應(yīng)用最廣、最為成熟的技術(shù)。3)3)有限拍控制有限拍控制v有限拍控制的性能指標(biāo)是調(diào)節(jié)時間最短，要求設(shè)有限拍控制的性能指標(biāo)是調(diào)節(jié)時間最短，要求設(shè)計的系統(tǒng)在盡可能短的時間里完成調(diào)節(jié)過程。有計的系統(tǒng)在盡可能短的時間里完成調(diào)節(jié)過程。有限拍控制通常在數(shù)字隨動系統(tǒng)中應(yīng)用。限拍控制通常在數(shù)字隨動系統(tǒng)中應(yīng)用。安徽工程大學(xué)機電學(xué)院上午3時16分2015-2016（1） 454)4)復(fù)雜規(guī)律的

31、控制復(fù)雜規(guī)律的控制v控制系統(tǒng)性能指標(biāo)不單是過渡過程的品質(zhì)，而且包控制系統(tǒng)性能指標(biāo)不單是過渡過程的品質(zhì)，而且包括能耗最小、產(chǎn)量最高、質(zhì)量最好等綜合性指標(biāo)。括能耗最小、產(chǎn)量最高、質(zhì)量最好等綜合性指標(biāo)。v對于存在隨機擾動、純滯后對象以及多變量耦合的對于存在隨機擾動、純滯后對象以及多變量耦合的系統(tǒng)，僅用系統(tǒng)，僅用PIDPID控制是難以達到滿意的性能指標(biāo)的，控制是難以達到滿意的性能指標(biāo)的，因此，針對實際情況采用各種復(fù)雜規(guī)律的控制因此，針對實際情況采用各種復(fù)雜規(guī)律的控制串串級控制，前饋控制，純滯后補償控制，多變量解耦級控制，前饋控制，純滯后補償控制，多變量解耦控制以及最優(yōu)、自適應(yīng)、自學(xué)習(xí)控制等?？刂埔约白?/p>

32、優(yōu)、自適應(yīng)、自學(xué)習(xí)控制等。安徽工程大學(xué)機電學(xué)院上午3時16分2015-2016（1） 46 5 5）智能控制）智能控制v智能控制理論是把先進的方法學(xué)理論與解決當(dāng)前技術(shù)智能控制理論是把先進的方法學(xué)理論與解決當(dāng)前技術(shù)問題所需要的系統(tǒng)理論結(jié)合起來的學(xué)科。問題所需要的系統(tǒng)理論結(jié)合起來的學(xué)科。v智能控制理論可以看作是三個主要理論領(lǐng)域的交叉或智能控制理論可以看作是三個主要理論領(lǐng)域的交叉或匯合匯合:人工智能、運籌學(xué)和控制理論。人工智能、運籌學(xué)和控制理論。v智能控制系統(tǒng)實質(zhì)上是一個大系統(tǒng)智能控制系統(tǒng)實質(zhì)上是一個大系統(tǒng)綜合的自動化系綜合的自動化系統(tǒng)。統(tǒng)。 v模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法、專家系統(tǒng)等均可稱模糊控制

33、、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法、專家系統(tǒng)等均可稱智能控制智能控制安徽工程大學(xué)機電學(xué)院上午3時16分2015-2016（1） 47v它是綜合了它是綜合了4 4C C技術(shù)的控制系統(tǒng)。技術(shù)的控制系統(tǒng)。v設(shè)計原則及主要特點：設(shè)計原則及主要特點：v危險、控制分散危險、控制分散 操作、管理集中操作、管理集中 分級管理、分而自治分級管理、分而自治v集散控制系統(tǒng)具有技術(shù)先進、功能完備、應(yīng)用靈活、集散控制系統(tǒng)具有技術(shù)先進、功能完備、應(yīng)用靈活、操作方便、運行可靠等多方面顯著特點，為計算機控操作方便、運行可靠等多方面顯著特點，為計算機控制開創(chuàng)了一個嶄新的應(yīng)用領(lǐng)域，并得到了廣泛的應(yīng)用。制開創(chuàng)了一個嶄新的應(yīng)用領(lǐng)域，并得到了廣泛的

34、應(yīng)用。安徽工程大學(xué)機電學(xué)院上午3時16分2015-2016（1） 48初期初期DCSDCS產(chǎn)生的基本思路：產(chǎn)生的基本思路：v1 1）分散控制分散控制：分解集中控制：分解集中控制多個專門的多個專門的過程分散控制裝置（過程分散控制裝置（FCSFCS）v2 2）集中操作：集中操作：保持操作習(xí)慣保持操作習(xí)慣良好的人良好的人/ /機機操作界面操作界面( (操作站操作站) )v數(shù)據(jù)通信數(shù)據(jù)通信：建立操作站：建立操作站 過程分散控制過程分散控制裝置的數(shù)據(jù)聯(lián)系裝置的數(shù)據(jù)聯(lián)系 安徽工程大學(xué)機電學(xué)院上午3時16分2015-2016（1） 49安徽工程大學(xué)機電學(xué)院上午3時16分2015-2016（1） 50安徽工程大學(xué)機電學(xué)院上午3時16分2015-2016（1） 51安徽工程大學(xué)機電學(xué)院上午3時16分2015-2016（1） 52 DCS的特點的特點安徽工程大學(xué)機電學(xué)院上午3時16分2015-2016（1） 53集散控制系統(tǒng)集散控制系統(tǒng)從其本質(zhì)和內(nèi)部從其本質(zhì)和內(nèi)部上講上講 它是以微處理機為核心的計算機控制系統(tǒng)；它是以微處理機為核心的計算機控制系統(tǒng)；從其外部構(gòu)成方式和應(yīng)用角度上講從其外部構(gòu)成方式和應(yīng)用角度上講 它類似于單元它類似于單元式儀表控制系統(tǒng)。式儀表控制系