組態(tài)控制技術(shù)

關(guān)于組態(tài)控制技術(shù)第1頁，講稿共20頁，2023年5月2日，星期三1.1組態(tài)技術(shù)簡介

1.1.1一般計(jì)算機(jī)測控系統(tǒng)的組成組態(tài)控制技術(shù)是一種計(jì)算機(jī)控制技術(shù)。由被控對象、傳感器、I／O接口、計(jì)算機(jī)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)幾部分組成

第2頁，講稿共20頁，2023年5月2日，星期三1.1.1一般計(jì)算機(jī)測控系統(tǒng)的組成傳感器的作用是對被控對象的各種參數(shù)進(jìn)行檢測。傳感器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)一般置于生產(chǎn)現(xiàn)場，和被控對象在一起，也叫現(xiàn)場設(shè)備。采用組態(tài)技術(shù)的系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)一般都置于控制室。如果把計(jì)算機(jī)比喻成系統(tǒng)的大腦，傳感器就相當(dāng)于它的眼睛，執(zhí)行器就是手和腳。計(jì)算機(jī)和傳感器及執(zhí)行器之間需要I／O接口設(shè)備來進(jìn)行信號的轉(zhuǎn)換與聯(lián)系，因此．I／O設(shè)備是溝通計(jì)算機(jī)和現(xiàn)場設(shè)備的橋梁。第3頁，講稿共20頁，2023年5月2日，星期三1.1.2計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的分類1．按照系統(tǒng)的功能分類數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(DAS)直接數(shù)字控制(DDC)集散式控制系統(tǒng)(DCS)和現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)(FCS)第4頁，講稿共20頁，2023年5月2日，星期三數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(DAS)系統(tǒng)只進(jìn)行參數(shù)的檢測，不對參數(shù)進(jìn)行控制。I/O通道只有模擬量輸入(AI)和開關(guān)量輸入(DI)第5頁，講稿共20頁，2023年5月2日，星期三直接數(shù)字控制(DDC)DDC系統(tǒng)的I／O通道除了AI和DI外，還有模擬量輸出(AO)通道和開關(guān)量輸出(DO)通道第6頁，講稿共20頁，2023年5月2日，星期三集散式控制系統(tǒng)(DCS)和現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)(FCS)集散式控制系統(tǒng)也稱為分布式控制系統(tǒng)，總體思想是分散控制，集中管理，即用幾臺(tái)DDC計(jì)算機(jī)分別控制若干個(gè)回路，再用監(jiān)督控制計(jì)算機(jī)對各DDC進(jìn)行集中管理。典型的三級結(jié)構(gòu)為過程控制級、控制管理級和生產(chǎn)管理級過程控制級由各控制站組成，控制站可以是DAS，也可以是DDC，用來進(jìn)行生產(chǎn)的前沿檢測與控制?？刂乒芾砑売晒こ處熣?、操作員站、數(shù)據(jù)記錄檢索站等組成，供工程師進(jìn)行程序調(diào)試和操作員進(jìn)行生產(chǎn)監(jiān)控、手動(dòng)操作、報(bào)表打印、數(shù)據(jù)查詢等。生產(chǎn)管理級由生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)組成，可進(jìn)行全廠生產(chǎn)情況匯總與調(diào)度。第7頁，講稿共20頁，2023年5月2日，星期三第8頁，講稿共20頁，2023年5月2日，星期三DCS系統(tǒng)的缺點(diǎn)一是不同系統(tǒng)問互不兼容，二是現(xiàn)場傳感器、變送器、執(zhí)行器與計(jì)算機(jī)之間傳輸?shù)氖悄M信號，接線多，抗干擾能力差。第9頁，講稿共20頁，2023年5月2日，星期三FCS系統(tǒng)是繼DCS之后的新一代計(jì)算機(jī)分布式控制系統(tǒng)。系統(tǒng)首先要求現(xiàn)場變送器和執(zhí)行器采用智能部件，直接輸出數(shù)字信號，再通過現(xiàn)場總線以串行通信方式與計(jì)算機(jī)相連。為使不同廠家生產(chǎn)的智能變送器、執(zhí)行器和過程控制級、控制管理級計(jì)算機(jī)之間相互兼容，彼此相連，同時(shí)還可與生產(chǎn)管理級計(jì)算機(jī)，甚至企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)、因特網(wǎng)相連，要求現(xiàn)場總線具有開放和統(tǒng)一的通信協(xié)議。第10頁，講稿共20頁，2023年5月2日，星期三1.1.2計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的分類2．按照設(shè)計(jì)方法的不同分類單片機(jī)為核心的計(jì)算機(jī)測控系統(tǒng)以PLC(可編程控制器)為核心的計(jì)算機(jī)測控系統(tǒng)以IPC(工業(yè)PC機(jī)或稱工業(yè)控制計(jì)算機(jī))為核心的計(jì)算機(jī)測控系統(tǒng)*利用組態(tài)技術(shù)構(gòu)成的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)是在以上三者特別是以IPC為核心的系統(tǒng)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的第11頁，講稿共20頁，2023年5月2日，星期三以單片機(jī)為核心的計(jì)算機(jī)測控系統(tǒng)的突出優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)小型、價(jià)格低廉，因此廣泛應(yīng)用于智能儀器、儀表和小規(guī)模測控系統(tǒng)上。其缺點(diǎn)是硬件電路和軟件都要單獨(dú)設(shè)計(jì)，不能充分利用通用PC機(jī)提供的各種軟硬件資源，對設(shè)計(jì)人員的要求較高，產(chǎn)品常不具有通用性。目前在工控(即工業(yè)控制)領(lǐng)域應(yīng)用最多的是各種智能顯示調(diào)節(jié)儀表和智能變送器。第12頁，講稿共20頁，2023年5月2日，星期三PLC是由繼電器控制系統(tǒng)發(fā)展而來的?，F(xiàn)已廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域，特別在以開關(guān)量為主的系統(tǒng)中，已成為控制的主要手段。隨著技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在的PLC也具有了模擬量控制功能。以IPC為核心的計(jì)算機(jī)測控系統(tǒng)，最大的優(yōu)點(diǎn)是可充分利用一般計(jì)算機(jī)提供的各種軟件和硬件資源，不僅開發(fā)方便，更可利用Windows或其他操作系統(tǒng)，方便地進(jìn)行生產(chǎn)的監(jiān)控管理。第13頁，講稿共20頁，2023年5月2日，星期三PC機(jī)用于測控的缺點(diǎn)：（1）普通PC機(jī)不適應(yīng)工業(yè)現(xiàn)場電磁干擾嚴(yán)重、高粉塵、震動(dòng)等惡劣環(huán)境，也不針對那么多的工業(yè)I／0設(shè)計(jì)。（2）需要單獨(dú)設(shè)計(jì)I／0接口電路，獨(dú)立開發(fā)系統(tǒng)軟件第14頁，講稿共20頁，2023年5月2日，星期三解決傳統(tǒng)測控方法的缺點(diǎn)工業(yè)PC機(jī)(IPC)、專門的各種通用接口電路如A/D、D／A板卡及模塊、專門用于工控的簡單易學(xué)的開發(fā)工具——組態(tài)軟件更重要的是，為了使三種控制技術(shù)發(fā)揮各自所長，許多智能儀表和PLC都開發(fā)了與IPC的通信功能這樣，IPC、基于單片機(jī)的智能儀表和PLC可共存于一個(gè)系統(tǒng)中，構(gòu)成集散式計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。第15頁，講稿共20頁，2023年5月2日，星期三在這樣的系統(tǒng)中，智能儀表和PLC完成信號的前沿鹼測與控制功能，IPC和組態(tài)軟件則用于系統(tǒng)的監(jiān)控。前面提到的許多廠家生產(chǎn)的I)CS產(chǎn)品，都基于這種技術(shù)?？梢哉f，基于組態(tài)控制技術(shù)的計(jì)算機(jī)測控系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)控制技術(shù)發(fā)展的結(jié)果，其基本內(nèi)涵在于其硬件設(shè)計(jì)和軟件開發(fā)都具有“組態(tài)”性。第16頁，講稿共20頁，2023年5月2日，星期三1.1.3組態(tài)控制技術(shù)相對于傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)硬件設(shè)計(jì)上：除采用工業(yè)PC機(jī)外，系統(tǒng)大量采用各種成熟通用的I／0接口設(shè)備和現(xiàn)場設(shè)備，基本不再需要單獨(dú)進(jìn)行具體電路設(shè)計(jì)。這不僅節(jié)約了硬件開發(fā)時(shí)間，更提高了工控系統(tǒng)的可靠性軟件設(shè)計(jì)上：采用成熟的工控專用組態(tài)軟件進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)，軟件開發(fā)周期大大縮短了第17頁，講稿共20頁，2023年5月2日，星期三組態(tài)軟件實(shí)際上是一個(gè)專為工控開發(fā)的工具軟件。它為用戶提供了多種通用工具模塊，用戶不需要掌握太多的編程語言技術(shù)(甚至不需要編程技術(shù))，就能很好地完成一個(gè)復(fù)雜工程所要求的所有功能。系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員可以把更多的注意力集中在如何選擇最優(yōu)的控制方法，設(shè)計(jì)合理的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，選擇合適的控制算法等這些提高控制品質(zhì)的關(guān)鍵問題上。另一方面，從管理的角度來看，用組態(tài)軟件開發(fā)的系統(tǒng)具有與Windows一致的圖形化操作界面，非常便于生產(chǎn)的組織與管理。組態(tài)技術(shù)是計(jì)算機(jī)控制技術(shù)綜合發(fā)展的結(jié)果，是技術(shù)成熟化的標(biāo)志。由于組態(tài)技術(shù)的介入，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的應(yīng)用速度大大加快了。第18頁，講稿共20頁，2023年5月2日，星期三1.2常用基于組態(tài)控制技術(shù)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和組態(tài)軟件一般來說，只要采用IPC，選擇通用接口部件和組態(tài)軟件，這樣構(gòu)成的系統(tǒng)都是基于組態(tài)控制技術(shù)的。國內(nèi)外許多自動(dòng)化設(shè)備生產(chǎn)廠家生產(chǎn)了許多基于這種技術(shù)的DCS計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，如德國西門子公司、日本三菱、臺(tái)灣研華、中國時(shí)利和等。這些系