河北工業(yè)大學計算機控制系統(tǒng)復習資料-列出重點知識點

朽木易折，金石可鏤。千里之行，始于足下。第頁/共頁第一章概論，講述計算機控制系統(tǒng)的發(fā)展過程；計算機控制系統(tǒng)在日常生活和科學研究中的意義；計算機控制系統(tǒng)的組成及工作原理；計算機控制的特點、優(yōu)點和問題；與模擬控制系統(tǒng)的不同之處；計算機控制系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)問題以及計算機控制系統(tǒng)的性能指標。1.計算機控制系統(tǒng)與延續(xù)模擬系統(tǒng)類似，主要的差別是用計算機系統(tǒng)取代了模擬控制器。2.計算機系統(tǒng)主要包括：．A／D轉(zhuǎn)換器，將延續(xù)模擬信號轉(zhuǎn)換為斷續(xù)的數(shù)字二進制信號，送入計算機；．D／A轉(zhuǎn)換器，將計算機產(chǎn)生的數(shù)字指令信號轉(zhuǎn)換為延續(xù)模擬信號(直流電壓)并送給直流電機的放大部件；．數(shù)字計算機(包括硬件及相應軟件)，實現(xiàn)信號的轉(zhuǎn)換處理以及工作狀態(tài)的邏輯管理，按給定的算法程序產(chǎn)生相應的控制指令。3.計算機控制系統(tǒng)的控制過程可以歸結(jié)為：．實時數(shù)據(jù)采集，即A/D變換器對反饋信號及指令信號的瞬時值舉行檢測和輸入；．實時決策，即計算機按給定算法，依采集的信息舉行控制行為的決策，生成控制指令；．實時控制，即D/A變換器按照決策結(jié)果，適時地向被控對象輸出控制信號。4.計算機控制系統(tǒng)就是利用計算機來實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動控制的系統(tǒng)。5.自動控制，是在沒有人直接參加的情況下，通過控制器使生產(chǎn)過程自動地按照預定的邏輯運行。6.計算機控制系統(tǒng)的特性系統(tǒng)規(guī)模有大有小系統(tǒng)類型多種多樣系統(tǒng)造價有高有低計算機控制系統(tǒng)不斷推陳出新7.8.計算機控制系統(tǒng)的分類按功能分類數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)直接數(shù)字控制（DDC）監(jiān)督控制（SCC）凝聚型控制現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)按控制邏輯分類程序和順序控制比例積分微分控制（PID）有限拍控制復雜控制智能控制按控制方式分類開環(huán)控制閉環(huán)控制9.計算機控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和組成10.計算機控制系統(tǒng)的組成控制算法軟件網(wǎng)絡(luò)硬件11.硬件平臺運算處理與存儲部分：CPU，存儲器（RAM，ROM，EPROM，F(xiàn)LASH-ROM，EEPROM以及磁盤等），時鐘，中斷，譯碼，總線驅(qū)動等。輸入輸出接口部分：各種信號（模擬量，開關(guān)量，脈沖量等）的鎖存、轉(zhuǎn)換、濾波，調(diào)理和接線，以及串行通訊等。人機對話部分：包括顯示（CRT，數(shù)碼管，液晶等），鍵入（鍵盤，鼠標，觸摸屏等），打印記錄等。12.硬件平臺的設(shè)計、開辟或應用選型應著重考慮的幾個方面可靠性可維護性成本精度與外觀13.軟件組成測控軟件網(wǎng)絡(luò)軟件管理軟件14.常用的編程工具匯編語言高級語言組態(tài)語言15.控制算法控制算法是閉環(huán)控制的核心，是各種控制理論最后應用到工業(yè)現(xiàn)場的詳細體現(xiàn)。不同的算法往往適應不同的控制對象，好的算法穩(wěn)定性好，適用面寬，參數(shù)整定方便。16.網(wǎng)絡(luò)大型控制系統(tǒng)必然是計算機網(wǎng)絡(luò)組成的，而計算機網(wǎng)絡(luò)的高速發(fā)展又為大型控制系統(tǒng)的構(gòu)成提供了更好的支持。因為現(xiàn)場總線技術(shù)的發(fā)展，小型控制系統(tǒng)也逐步網(wǎng)絡(luò)化，其優(yōu)點是系統(tǒng)更可靠、更經(jīng)濟、維護跟方便。17.計算機控制系統(tǒng)的性能指標系統(tǒng)的穩(wěn)定性能控性和能觀測性動態(tài)指標穩(wěn)態(tài)指標綜合指標18.計算機控制研究的課題數(shù)學描述和分析主意離散系統(tǒng)的性能分析計算機控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計計算機控制系統(tǒng)的算法設(shè)計控制系統(tǒng)的計算機輔助計算和設(shè)計19.計算機控制的發(fā)展方向最優(yōu)控制自適應、自學習和自組織系統(tǒng)系統(tǒng)辨識分級控制集散型控制現(xiàn)場總線型控制20.計算機控制系統(tǒng)優(yōu)點易實現(xiàn)復雜控制邏輯計算機運算速度快、精度高、豐盛的邏輯判斷和存儲能力，容易實現(xiàn)復雜的控制邏輯，如各種智能控制等，可以極大地提高系統(tǒng)性能。計算機控制系統(tǒng)的性價比高一臺計算機可以實現(xiàn)復雜控制邏輯并可同時控制多個控制回路，因此，它的功能/價格比值較高。適應性強靈便性高控制算法是由軟程序?qū)崿F(xiàn)，通過修改或執(zhí)行不同的軟件可使系統(tǒng)具有不同性能，適應性強，靈便性高。計算機是一種可編程的智能元件。一套硬件設(shè)計用于不同產(chǎn)品生產(chǎn)過程和對象的控制。系統(tǒng)測量靈巧度高數(shù)字式傳感器，可以敏感微弱信號，提高測量靈巧度。軟件可以對傳感器特性舉行修正與補償，提高了精度。控制與管理容易結(jié)合實現(xiàn)更高層次的自動化利用網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)構(gòu)成計算機控制與管理系統(tǒng)，實現(xiàn)生產(chǎn)過程與經(jīng)營的管理控制一體化。系統(tǒng)可靠性和容錯能力高計算機控制系統(tǒng)實現(xiàn)自動檢測和故障診斷較方便，提高了系統(tǒng)的可靠性和容錯及維修能力。21.計算機控制系統(tǒng)一些缺點與不足抗干擾能力較低；插入數(shù)字部件，信號復雜，設(shè)計實現(xiàn)有一定艱難。22.計算機控制系統(tǒng)的國外市場概況可編程序控制器（PLC）分布式控制系統(tǒng)（DCS）工業(yè)PC機PID調(diào)節(jié)器現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（FCS）23.注重以下幾點：計算機控制系統(tǒng)中的控制器是用數(shù)字計算機和A/D及D/A轉(zhuǎn)換器來實現(xiàn)的。計算機控制系統(tǒng)重要的特點.注重計算機控制系統(tǒng)是一個混合信號系統(tǒng)。計算機控制系統(tǒng)具有許多優(yōu)點．是一種柔性和智能化的系統(tǒng)。廣泛用于國防、國民經(jīng)濟各個領(lǐng)域中不可替代的各種系統(tǒng)。計算機控制系統(tǒng)的理論分析和設(shè)計具有許多不同的特點。第二章計算機控制系統(tǒng)的數(shù)學描述和分析主意，信號的采樣及采樣定理；差分方程與z變換的關(guān)系與互相變換；脈沖傳遞函數(shù)及其應用；頻率域描述；計算機控制系統(tǒng)的狀態(tài)空間描述；時光域特性與頻率域特性分析主意。1.采樣過程采樣器就是不同形式的“開關(guān)”2.采樣定理（香農(nóng)定理）倘若一個延續(xù)信號不包含高于頻率max的頻率分量（延續(xù)信號中所含頻率分量的最高頻率為max)，那么就徹低可以用周期T</max的勻稱采樣值來描述?；蛘哒f，倘若采樣頻率s>2max，那么就可以從采樣信號中不失真地恢復原延續(xù)信號。3.離散系統(tǒng)脈沖傳遞函數(shù)(z傳遞函數(shù))定義為：在初始條件為零時，系統(tǒng)輸出量z變換與輸入量z變換之比4.離散系統(tǒng)頻率特性定義頻率特性：在正弦信號作用下，系統(tǒng)或環(huán)節(jié)的穩(wěn)態(tài)輸出與輸入的復數(shù)之比隨輸入正弦信號頻率變化的特性。5.由脈沖傳遞函數(shù)建立離散狀態(tài)方程串行法（又稱迭代法）并行法（又稱部分分式法）直接法6.離散系統(tǒng)狀態(tài)方程的求解迭代法z變換法7.計算機控制系統(tǒng)閉環(huán)狀態(tài)方程閉環(huán)系統(tǒng)的狀態(tài)方程，可通過求取系統(tǒng)數(shù)字部分、廣義被控對象及反饋部分的狀態(tài)方程，收拾后得到。8.系統(tǒng)穩(wěn)定的充要條件延續(xù)系統(tǒng)特征根全在s左半平面,如有特征根在虛軸上，稱作臨界穩(wěn)定，因為響應不會根據(jù)需要收斂，因此，系統(tǒng)也是不穩(wěn)定的。離散系統(tǒng)特征根所有位于z平面單位圓內(nèi),即每一特征根的模值應小于1：9.離散系統(tǒng)穩(wěn)定性檢測直接求取特征方程根朱利代數(shù)穩(wěn)定判據(jù)10.采樣周期與系統(tǒng)穩(wěn)定性離散系統(tǒng)的穩(wěn)定性比延續(xù)系統(tǒng)差。采樣周期也是影響穩(wěn)定性的重要參數(shù)，普通來說，減小采樣周期，穩(wěn)定性增強。11.關(guān)于穩(wěn)態(tài)誤差，應注重以下幾個概念：系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差只能在系統(tǒng)穩(wěn)定的前提下求得。穩(wěn)態(tài)誤差為無限大并不等于系統(tǒng)不穩(wěn)定，它只表明該系統(tǒng)不能跟蹤所輸入的信號，或者說，跟蹤該信號時將產(chǎn)生無限大的跟蹤誤差。上述穩(wěn)態(tài)誤差是由系統(tǒng)的構(gòu)造（如放大系數(shù)和積分環(huán)節(jié)等）及外界輸入作用所決定的原理誤差。系統(tǒng)元部件精度仍可能引入穩(wěn)態(tài)誤差，計算機控制系統(tǒng)，因為A/D及D/A字長有限，會帶來附加的穩(wěn)態(tài)誤差。第三章計算機控制系統(tǒng)的經(jīng)典設(shè)計，延續(xù)域離散化的數(shù)字化設(shè)計基本原理及步驟；延續(xù)控制器的離散化主意：一階前向、后向差分近似法、Tustin變換法、匹配z變換法；數(shù)字PID控制、時滯補償控制等。1.延續(xù)域—離散化設(shè)計的步驟如下：第1步：按照系統(tǒng)的性能挑選采樣頻率，設(shè)計抗混疊前置濾波器。第2步：考慮ZOH的相位滯后，按照性能指標和延續(xù)域設(shè)計主意，設(shè)計數(shù)字控制算法的等效傳遞函數(shù)Ddc(s)。如所取采樣頻率較高，可略去ZOH的影響。第3步：挑選合適的離散化主意，將Ddc(s)離散化，獲得脈沖傳遞函數(shù)D(z)，使兩者性能盡量等效。第4步：檢驗計算機控制系統(tǒng)的閉環(huán)性能。如滿意指標要求，舉行下一步；否則，重新設(shè)計。改進設(shè)計的途徑有：挑選更合適的離散化主意。提高采樣頻率。修正延續(xù)域設(shè)計，如增強穩(wěn)定裕度指標等。第5步：將D(z)變?yōu)閿?shù)字算法，在計算機上編程實現(xiàn)。2.離散化主意無數(shù)數(shù)值積分法（置換法）一階向后差法一階向前差法雙線性變換法修正雙線性變換法零極點匹配法保持器等價法z變換法(脈沖響應不變法)3.數(shù)字PID的增量式算法1)較為安全。一旦計算機浮上故障，輸出控制指令為零，執(zhí)行機構(gòu)的位置（如閥門的開度）仍可保持前一步的位置，不會給被控對象帶來較大的擾動。2)計算時不需舉行累加，僅需最近幾次誤差的采樣值。增量式算法的實質(zhì)，就是按照誤差三個時刻采樣值，適當加權(quán)計算求得的，調(diào)節(jié)加權(quán)值A(chǔ)、B、C即可獲得不同的控制品質(zhì)和精度。4.數(shù)字PID控制算法改進①積分分離法②遇限削弱積分法③飽和停止積分法④反饋抑制積分飽和法5.微分算法的改進不徹低微分的PID算式微分先行PID第四章計算機控制系統(tǒng)的狀態(tài)空間設(shè)計，離散系統(tǒng)的可控性與可達性；可觀性與可重構(gòu)性；采樣系統(tǒng)的可控可觀性與采樣周期的關(guān)系；狀態(tài)反饋設(shè)計；狀態(tài)觀測器設(shè)計；調(diào)節(jié)器設(shè)計。第五章計算機控制系統(tǒng)的構(gòu)建，計算機控制系統(tǒng)的硬件組成與輸入/輸出接口；測試信號處理與實時軟件編程；控制器算法的結(jié)構(gòu)編排；控制器算法的程序?qū)崿F(xiàn)。1.單板機、單片機、STD工控機、PC工控機和PLC構(gòu)成的計算機控制系統(tǒng)，稱它們?yōu)閱螜C控制系統(tǒng)并不表示它們不能連成網(wǎng)絡(luò)，而是因為它們最初的應用都是以單機方式對生產(chǎn)過程實施控制，并且作為單機控制系統(tǒng)更能體現(xiàn)它們在計算機控制領(lǐng)域的優(yōu)勢。2.什么是總線式計算機控制系統(tǒng)將各功能部分分離制做成自立的模板，通過總線完成CPU對各模板的控制，這就是現(xiàn)今計算機控制系統(tǒng)廣泛采用的總線計劃。3.計算機控制系統(tǒng)使用標準總線后有如下益處（1）使用標準總線的計算機控制系統(tǒng)必然是模板結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)構(gòu)成靈便，可以按照工藝要求方便地組成所需的控制系統(tǒng)。且維護十分方便。（2）各生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的產(chǎn)品100%互相兼容，這樣在一個系統(tǒng)中可以將同一總線標準的不同廠家的模板安裝在一個機箱中（一個母槽中）,同樣可以在眾多廠家的產(chǎn)品中挑選最經(jīng)濟的、最合適的模板。（3）基于某種標準總線的模板總是類型繁多，用戶的挑選余地很大4.控制系統(tǒng)總線標準STD總線標準、PC總線標準、VME總線標準等5.一種總線標準包含四部分內(nèi)容電氣特性、機械特性、功能特性、規(guī)程特性。6.STD工控機系統(tǒng)的構(gòu)成7.·數(shù)據(jù)格式：數(shù)據(jù)傳送的常用格式有兩種：二進制碼和ASCII碼。8.數(shù)據(jù)長度的決定：數(shù)據(jù)長度決定大致有三種主意：其一，按固定數(shù)據(jù)長度舉行通訊，通訊時接收方和發(fā)送方各自自立計數(shù)，此主意最容易，但靈便性太差。其二，發(fā)送方在數(shù)據(jù)發(fā)送的結(jié)尾處發(fā)送特定字符，接收方受到該字符后，得知數(shù)據(jù)已發(fā)送完畢。其三，發(fā)送方在數(shù)據(jù)發(fā)送前先發(fā)送數(shù)據(jù)長度給接收方，接收方按照這一長度接收相應長度的數(shù)據(jù)。9.·數(shù)據(jù)校驗：盡管幾乎所有的串行通訊通道都有奇偶校驗功能，但僅靠字節(jié)的奇偶校驗通訊的可靠性是不能保證的，普通還加上異或校驗或和校驗，異或校驗就是發(fā)送方在發(fā)送數(shù)據(jù)的同時將所有數(shù)據(jù)舉行異或處理，并將異或結(jié)果在通訊結(jié)束前發(fā)送給接收方，接收方將所收到的數(shù)據(jù)也做異或處理，然后與發(fā)送方送來的異或結(jié)果比較，決定通訊是否準確。和校驗與異或校驗相似，只是數(shù)據(jù)做累加處理。這兩種校驗方式的益處就是編程容易，倘若要追求更可靠的校驗方式，可挑選CRC，普通在電廠控制系統(tǒng)和某些危險的化工控制場合中應用10.通訊中斷處理：因為串行通訊的速度較慢，倘若在通訊過程中每向發(fā)送寄存器發(fā)送一個字節(jié)的數(shù)據(jù)，CPU都循環(huán)等待該字節(jié)數(shù)據(jù)發(fā)送完畢，再發(fā)送下一字節(jié)，直到所有數(shù)據(jù)發(fā)送完畢，那么串行通訊就會占用大量的CPU時光，CPU將無法完成實時控制的工作。因此，通常下位機向上位機的定時通訊采用中斷方式，即每次發(fā)送寄存器中的數(shù)據(jù)發(fā)送完后，都向CPU發(fā)出中斷哀求，CPU在串行中斷服務程序中將下一字節(jié)的數(shù)據(jù)送到發(fā)送寄存器。此外，下位機CPU也可以采用一種查詢方式，CPU在舉行完一輪控制運算后，查詢一下發(fā)送寄存器是否空，如空，向發(fā)送寄存器送下一字節(jié)數(shù)據(jù)，如不空，則舉行下一輪控制運算。這種查詢方式的缺點是上位機將花費大量的等待時光，或者上位機使用硬中斷，加大上位機的編程難度。因為上位機向下位機的隨機通訊不是常常舉行，為了降低串行中斷服務程序設(shè)計的復雜程度，在工藝要求允許的情況下，此類通訊通常采用查詢方式11.通訊緩沖區(qū)一定要建立專門的接收緩沖區(qū)和發(fā)送緩沖區(qū)，不要把接收的數(shù)據(jù)直接送到目標單元。再內(nèi)存允許的情況下，緩沖區(qū)盡量大一些。12.工業(yè)PC機的基本結(jié)構(gòu)13.工業(yè)PC機用于工業(yè)控制的優(yōu)點可抗沖擊、振動，耐高溫。軟件編程方便。控制與管理充足擴散。成本低廉、維護方便。模板種類眾多。操作容易、易學。展開性好。14.工業(yè)PC機的缺點和問題難于構(gòu)成大型控制系統(tǒng)?，F(xiàn)場接線不方便。擴展性不好?？煽啃圆皇呛芨摺Ｓ脖P和電源易發(fā)生故障。通常需要系統(tǒng)集成商支持。15.工業(yè)PC機與STD工業(yè)控制機相比不同之處在于·工業(yè)PC機用硬盤存放程序，STD工業(yè)控制機普通使用EPROM存儲器?！すI(yè)PC機應用時普通都使用彩色顯示器，STD工業(yè)控制機應用時普通不使用顯示器。·工業(yè)PC機采用最通用的、功能很強的DOS操作系統(tǒng)和Windows環(huán)境，STD工業(yè)控制機使用的監(jiān)控程序隨CPU的不同而不同。16.怎樣建立一個PC控制系統(tǒng)？決定系統(tǒng)任務提出系統(tǒng)的功能描述在系統(tǒng)的功能描述中，應明確規(guī)定目標系統(tǒng)要干些什么，普通應包括如下內(nèi)容：(1)信號的處理功能。信號的等級、類別、性質(zhì)等。(2)控制功能。各個控制回路的組成、品質(zhì)、參數(shù)。(3)管理功能。明確采用何種輸出方式、格式。(4)報警功能。信號越限報警（聲、光）。設(shè)備選型及安裝設(shè)計開辟用戶控制程序系統(tǒng)測試功能修改和優(yōu)化17.單片機的特點[1]單片機片內(nèi)存儲器容量較小。普通ROM小于4/8K字節(jié)，RAM小于256字節(jié)。[2]因為單片機是按工業(yè)標準來設(shè)計的，所以具有較高的可靠性。[3]系統(tǒng)易于擴展。[4]控制功能強。如轉(zhuǎn)移指令，I/O口的邏輯操作指令，位處理操作指令等。[5]普通單片機內(nèi)無監(jiān)控程序或操作系統(tǒng)，只存放用戶調(diào)試好的用戶程序，但近年來開始浮上了在片內(nèi)固化有BASIC，解釋程序及FORTH操作系統(tǒng)的單片機。[6]普通單片機不具有自開辟的能力，要借助于開辟工具舉行用戶程序開辟和系統(tǒng)調(diào)試。18.單片機在控制領(lǐng)域的應用:〖1〗應用于智能化儀器、儀表及執(zhí)行器，這類應用普通比較容易，主要實現(xiàn)信號采集，信號處理，顯示，以及信號輸出等功能，充足利用單片機體積小和成本低的優(yōu)點。開辟此類產(chǎn)品的關(guān)鍵點是如何解決現(xiàn)場供電問題，現(xiàn)場防水、防塵、抗振、抗電磁干擾問題，以及盡可能縮小體積降低成本的問題。而硬件線路設(shè)計與軟件編程往往要容易多了?！?〗應用于中大型控制系統(tǒng)的智能接口板中。有無數(shù)集散控制系統(tǒng)，它們的I/O接口模板均通過使用單片機設(shè)計成智能I/O板，優(yōu)點是：·降低控制器主CPU的負擔?！ぬ岣呦到y(tǒng)自檢能力和故障報警能力?！そ档蛙浖_辟難度?！?〗構(gòu)成單回路或多回路控制器，此時的單片機從控制的角度來看才算是真正成為了主角。在一個回路控制器中，必然有輸入通道和輸出通道，有控制算法，這一切都是由單片機控制完成，最常見的是單回路溫度控制器。19.PLC的特點：可靠性高，抗干擾能力強。接口模塊功能強、品種多。適應性強，使用面廣。編程主意容易、直觀。體積小、分量輕、功耗低。20.PLC的功能：開關(guān)量控制——替代傳統(tǒng)的繼電器；模擬量控制——可利用各種A/D和D/A轉(zhuǎn)換模塊實現(xiàn)；定時控制與計數(shù)控制；高級控制——可實現(xiàn)各種運動控制；數(shù)據(jù)處理——具備整數(shù)運算指令，某些PLC還具備實數(shù)運算指令；自診斷功能——PLC能對電源、各模塊、程序語法、運行狀態(tài)等舉行自診斷并顯示，在發(fā)生異常時能自動終止運行；通信聯(lián)網(wǎng)功能——可將多臺PLC銜接起來，也可將PLC與其它計算機構(gòu)成多級分布式控制系統(tǒng)；其它功能——可通過相應模塊實現(xiàn)顯示和打印功能。21.PLC的應用：PLC已經(jīng)廣泛應用于汽車、鋼鐵、礦山、石油、電力、化工、建材、機械發(fā)明、輕紡工業(yè)、交通運輸、環(huán)境保護等各行各業(yè)。隨著PLC性能價格比的不斷提高，一些使用其他計算機控制的場合，也慢慢地轉(zhuǎn)向使用PLC，PLC的應用范圍在不斷擴大。22.PLC各組成部分的作用1.中央處理器模塊（簡稱CPU或CPU單元）作為囫圇PLC的核心，起著總指揮的作用。詳細功能是:(l)CPU接收從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)并送人存儲器存儲;(2)監(jiān)視電源、PLC內(nèi)部電路的工作狀態(tài)等;(3)診斷編程過程中的語法錯誤，對用戶程序指令舉行編譯;(4)PLC進入運行狀態(tài)后，從用戶程序存儲器中逐條讀取指令，并執(zhí)行該指令;(5)采集由現(xiàn)場輸入裝置送來的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存人指定的寄存器中;(6)按程序舉行處理，按照運算結(jié)果，更新有關(guān)標志值的狀態(tài)和輸出狀態(tài)或數(shù)據(jù)寄存器的內(nèi)容;(7)按照輸出狀態(tài)或數(shù)據(jù)寄存器的有關(guān)內(nèi)容，將結(jié)果送到輸出接口;(8)響應各種外圍設(shè)備(如編程器、鍵盤、顯示器、打印機等)的哀求。2.存儲器CMOS-SRAMEPROMEEPROM3.輸入/輸出模塊4.網(wǎng)絡(luò)通信接口模塊5.電源模塊6.編程器23.PLC的技術(shù)指標l．輸入/輸出點數(shù)是指PLC外接輸入/輸出的最大端子路數(shù)。因為PLC是可裝配式結(jié)構(gòu)，因此，同一型號的輸入/輸出點數(shù)可大可小，輸入點數(shù)與輸出點數(shù)可以不同。這是最重要的一項技術(shù)指標。2．掃描速度普通以執(zhí)行1000步所需時光作為一個單位，記ms/kstep，偶爾也以執(zhí)行一步的時光來計算，記μs/step。3．內(nèi)存容量這是PLC能存放多少用戶程序的一項指標。在PLC中，用戶程序是按“步”(普通一條指令會包含若干步)來存放的，一“步”占用一個地址單元，而一個地址單元為兩個字節(jié)。如一個內(nèi)存容量為30k步的PLC，那么其內(nèi)存容量為60KB。4．內(nèi)部寄存器配置及容量PLC的內(nèi)部有大量普通的和異常的寄存器，用以分離存放變量狀態(tài)、中間結(jié)果、定時計數(shù)、、索引等數(shù)據(jù)。它可給用戶提供許多異常功能，以簡化囫圇系統(tǒng)的設(shè)計。因此，內(nèi)部寄存器的配置及容量也是衡量PLC硬件功能的一個指標。5.指令種類及條數(shù)這是衡量PLC軟件功能強弱的主要指標。PLC具有的指令種類及條數(shù)越多，則其軟件功能越強，詳細編程越靈便、越方便。24.PLC的分類PLC普通可按I/O點數(shù)和結(jié)構(gòu)形式來分類。按I/O總點數(shù)可分為超小型、小型、中型、大型、超大型五類。普通超小型PLC僅含幾十個I/O點，小型的含256點以下，如FX2，F(xiàn)P1，GE-1，S5-100U等，中型的I/O點數(shù)在256~2048之間，F(xiàn)P3，GE-Ⅲ，S5-115U等，大型的I/O點數(shù)在2028~4096之間，如FP5，GE-Ⅵ，S5-135U/150U等，超大型的I/O點數(shù)則在4096點以上，如FP10/10SH。按結(jié)構(gòu)形式可分為： 整體式 模塊式 疊裝式第六章集散控制系統(tǒng)（DCS），內(nèi)容包括集散系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)，分布式系統(tǒng)的特點與遞階層次。推薦幾種典型的集散控制系統(tǒng)產(chǎn)品，TDC-3000，S9000，CENTUM-XL系統(tǒng)以及國產(chǎn)HS-2000系統(tǒng)。以一種典型系統(tǒng)為例推薦組態(tài)軟件的功能和使用主意。1.計算機控制系統(tǒng)擴散式控制計算機系統(tǒng)凝聚式計算機控制系統(tǒng)遞階控制系統(tǒng)分布式計算機控制系統(tǒng)集散控制系統(tǒng)2.DCS的產(chǎn)生過程★1.儀表凝聚控制★2.儀表擴散控制★3.計算機擴散控制★4.計算機集散控制3.控制三要素 ◆傳感器 ◆控制器 ◆執(zhí)行器4.儀表凝聚控制★特點： ●凝聚于生產(chǎn)現(xiàn)場，自成體系， 實現(xiàn)自治式的徹底凝聚控制。★優(yōu)點： ●危險凝聚， ●一臺儀表故障只影響一個控制點。★缺點： ●容易的單回路控制； ●操作工奔走于生產(chǎn)現(xiàn)場巡回檢查， 不便于擴散操作管理； ●只適用于幾個控制回路的小型系統(tǒng)。5.儀表類型◆氣動單元組合儀表 ◆電動單元組合儀表 ●Ⅱ型儀表信號：0~10mADC ●Ⅲ型儀表信號：4~20mADC ◆組件組裝式儀表6.儀表擴散控制的★優(yōu)點： ◆便于擴散控制、監(jiān)視、操作和管理， ◆危險凝聚， ◆一臺儀表故障 只影響一個控制回路?！锶秉c： ◆安裝成本高，消耗大量的管線和電線， ◆調(diào)試棘手， ◆維護艱難， ◆只適用于中、小型系統(tǒng)。7.計算機擴散控制★優(yōu)點： ◆便于擴散監(jiān)視、操作和管理， ◆既可以實現(xiàn)容易控制和復雜控制， 也可以實現(xiàn)優(yōu)化控制， ◆適用于現(xiàn)代化生產(chǎn)過程的控制?！锶秉c： ◆危險擴散，一旦計算機發(fā)生故障，影響面比較廣， 輕者波及1臺或幾臺生產(chǎn)設(shè)備， 重者使全廠癱瘓。 ◆倘若采用雙機冗余，則可提高可靠性， 但成本太高，難以推廣應用。8.DCS的產(chǎn)生過程①凝聚型控制的危險凝聚，安全性好， 不便于擴散監(jiān)視、操作和管理；②擴散型控制的危險擴散，安全性差， 便于擴散監(jiān)視、操作和管理；③模擬儀表僅實現(xiàn)容易控制， 各控制回路之間無法協(xié)調(diào)，難以實現(xiàn)中、大型系統(tǒng)的擴散監(jiān)視、操作和管理；④計算機可實現(xiàn)容易及復雜控制， 各控制回路之間統(tǒng)一協(xié)調(diào)， 便于擴散監(jiān)視、操作和管理。9.設(shè)計思想 ◆凝聚控制 ◆擴散管理10.設(shè)計原則 ◆分而自治 ◆綜合協(xié)調(diào)11.DCS構(gòu)成 ◆CS:控制站 ◆OS:操作員站 ◆ES:工程師站 ◆CNET：控制網(wǎng)絡(luò) ◆SCS:監(jiān)控計算機站 ◆CG:計算機網(wǎng)關(guān)12.4C技術(shù)：●計算機(Computer)●通信(Communication) ●屏幕顯示(CRT)●控制(Control)13.DCS功能 ◆控制站： ●信號輸入輸出 ●運算控制 ●實現(xiàn)DDC功能 ◆操作員站： ●供工藝操作員 對生產(chǎn)過程舉行 監(jiān)視、操作和管理， ●實現(xiàn)MMI功能。 ◆工程師站： ●供控制工程師舉行組態(tài)， ●構(gòu)成DCS系統(tǒng)， ●生成控制回路和人機界面， ●對DCS硬件和軟件 舉行維護和管理。 ◆監(jiān)控計算機站： ●實現(xiàn)優(yōu)化控制 ●實現(xiàn)自適應控制 ●實現(xiàn)預測控制 ●…… ●等等，先進控制算法 ●完成SCC功能。 ◆計算機網(wǎng)關(guān)： ●實現(xiàn)DCS網(wǎng)絡(luò) 與其它網(wǎng)絡(luò)的銜接， ●實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)互連與展開。14.集散控制系統(tǒng)集散控制系統(tǒng)(TotalDistributedControlSystem)是分布控制系統(tǒng)的一種類型，是綜合“集”中監(jiān)控、操作管理和分“散”測量控制系統(tǒng)的簡稱，在體系結(jié)構(gòu)上與分布控制系統(tǒng)類似。1975年Honeywell公司首推的系統(tǒng)TDC-2000，因其擴散監(jiān)視與凝聚控制相結(jié)合的特點而采用集散控制系統(tǒng)這個名稱，因此在多數(shù)商品化的分布控制系統(tǒng)也常統(tǒng)稱集散控制系統(tǒng)。集散控制系統(tǒng)是專門為大型過程控制系統(tǒng)設(shè)計的，功能強、造價高，十分可靠。其主要特征是擴散管理和凝聚控制。15.集散控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)控制網(wǎng)絡(luò)管理16.集散系統(tǒng)最基本的結(jié)構(gòu)形式17.集散系統(tǒng)的特點與遞階層次(1)集散控制系統(tǒng)都是由操作站、控制站和數(shù)據(jù)通信總線等構(gòu)成的，用戶可根據(jù)被控系統(tǒng)的大小和需要，選用或配置不同規(guī)模的集散控制系統(tǒng)。(2)集散控制系統(tǒng)都采用分布式結(jié)構(gòu)形式，控制和故障相對凝聚，從根本上提高了系統(tǒng)持久延續(xù)運行的能力和抗故障的能力。(3)通過高速數(shù)據(jù)通信總線或局域網(wǎng)絡(luò)，把檢測、操作、監(jiān)視、管理等部分，有機地銜接成一個整體，可以舉行擴散顯示和操作，從而使系統(tǒng)組態(tài)和操作更為方便，并且大大提高了排除系統(tǒng)故障及調(diào)節(jié)操作的速度。(4)集散