《工控組態(tài)技術(shù)及應(yīng)用-MCGS》課件kj11v

項(xiàng)目一計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的組成及類型模塊一計(jì)算機(jī)控制基礎(chǔ)知識及部分組態(tài)設(shè)備概述

學(xué)習(xí)目標(biāo)●掌握計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的組成

?知識目標(biāo)：●掌握計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的分類

●掌握數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的組成與特點(diǎn)

●掌握直接數(shù)字控制系統(tǒng)的組成與特點(diǎn)

●掌握計(jì)算機(jī)監(jiān)督控制系統(tǒng)的組成與特點(diǎn)

●掌握現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的組成與特點(diǎn)

?能力目標(biāo)：利用計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)裝置，培養(yǎng)以下技能●初步具備構(gòu)建直接數(shù)字控制系統(tǒng)框架的能力

●初步具備構(gòu)建數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)系統(tǒng)框架的能力

●初步具備構(gòu)建計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)框架的能力

⑴檢測儀表及調(diào)節(jié)儀表的基本知識。⑵計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的基本組成。⑶A/D轉(zhuǎn)換的基本知識。⑷D/A轉(zhuǎn)換的基本知識。二、要求學(xué)生必備的知識與技能1.必備知識2.必備技能⑴常規(guī)儀表控制系統(tǒng)的構(gòu)建能力。⑵計(jì)算機(jī)I/O擴(kuò)展的基本技能。三、理實(shí)一體化教學(xué)任務(wù)1.計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的組成?計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)是用計(jì)算機(jī)(通常稱為工業(yè)控制計(jì)算機(jī))來實(shí)現(xiàn)工業(yè)過程自動控制的系統(tǒng)。什么是自動控制?自動控制系統(tǒng)由哪些部分組成?1）基本概念四、理實(shí)一體化教學(xué)步驟設(shè)定值控制器D/A執(zhí)行機(jī)構(gòu)被控對象A/D計(jì)算機(jī)被控變量+圖1.1計(jì)算機(jī)閉環(huán)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖執(zhí)行機(jī)構(gòu)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的工作原理(1)實(shí)時數(shù)據(jù)采集對測量變送裝置輸出的信號經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后進(jìn)行處理。(2)實(shí)時控制決策

對被控變量的測量值進(jìn)行分析、運(yùn)算和處理，并按預(yù)定的控制規(guī)律進(jìn)行運(yùn)算。(3)實(shí)時控制輸出實(shí)時地輸出運(yùn)算后的控制信號，經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換后驅(qū)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)，完成控制任務(wù)。上述過程不斷重復(fù)，使被控變量穩(wěn)定在設(shè)定值上?？蓺w納為以下三個步驟：什么是實(shí)時控制?生產(chǎn)過程工業(yè)控制機(jī)圖1.2計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的組成框圖生產(chǎn)過程指按生產(chǎn)過程控制的特點(diǎn)和要求而設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)它包括硬件和軟件兩部分。包括被控對象，測量變送、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、電氣開關(guān)等裝置。2）硬件系統(tǒng)接收輸入的指令和工業(yè)對象的信息，向系統(tǒng)各部分發(fā)送命令和數(shù)據(jù)。包括顯示操作臺、屏幕顯示器(CRT)或數(shù)碼顯示器、鍵盤、打印機(jī)、記錄儀等。從被控對象采集的模擬量或數(shù)字量信號轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)能夠接收的數(shù)字量生產(chǎn)過程包括被控對象，測量變送、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、電氣開關(guān)等裝置。圖1.3計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的組成框圖包括磁盤、光盤、磁帶，主要用于存儲大量的程序和數(shù)據(jù)。將計(jì)算機(jī)的處理結(jié)果轉(zhuǎn)換成可以對被控對象進(jìn)行控制的信號。

工業(yè)控制機(jī)硬件：硬件是指計(jì)算機(jī)本身及外圍設(shè)備。

計(jì)算機(jī)硬件過程輸出接口計(jì)算機(jī)過程輸入接口存儲器人機(jī)接口軟件是指能完成各種功能的計(jì)算機(jī)程序的總和.軟件系統(tǒng)軟件應(yīng)用軟件是專門用來使用和管理計(jì)算機(jī)的程序，包括操作系統(tǒng)、監(jiān)控管理程序、語言處理程序和故障診斷程序等。應(yīng)用軟件是用戶根據(jù)要解決的實(shí)際問題而編寫的各種程序。3）軟件系統(tǒng)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)分級控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)直接數(shù)字控制系統(tǒng)現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)集散型控制系統(tǒng)2.計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的應(yīng)用類型計(jì)算機(jī)監(jiān)督控制系統(tǒng)根據(jù)應(yīng)用特點(diǎn)、控制功能和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)主要分為六種類型1）數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)計(jì)算機(jī)承擔(dān)數(shù)據(jù)的采集和處理工作。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)對生產(chǎn)過程各種工藝變量進(jìn)行巡回檢測、處理、記錄以及變量的超限報(bào)警。同時對變量進(jìn)行累計(jì)和實(shí)時分析。計(jì)算機(jī)通過過程輸入通道對變量作巡回檢測2）直接數(shù)字控制系統(tǒng)（DDC）根據(jù)變量，按照一定的控制規(guī)律進(jìn)行運(yùn)算其結(jié)果經(jīng)過輸出通道，作用到控制對象。模擬量輸入微型計(jì)算機(jī)模擬量輸出生產(chǎn)過程數(shù)字量輸入數(shù)字量輸出顯示打印磁盤磁盤3）計(jì)算機(jī)監(jiān)督控制系統(tǒng)(SCC)DDC級微機(jī)完成生產(chǎn)過程的直接數(shù)字控制；SCC級微機(jī)進(jìn)行優(yōu)化分析計(jì)算，產(chǎn)生最優(yōu)化設(shè)定值。用數(shù)字控制儀器代替，再配以輸入采樣器、A/D轉(zhuǎn)換器和D/A轉(zhuǎn)換器、輸出掃描器，便是SCC加數(shù)字控制器的SCC系統(tǒng)。當(dāng)SCC計(jì)算機(jī)出現(xiàn)故障時，由數(shù)字控制器獨(dú)立完成控制任務(wù)，比較安全可靠。4）分級控制系統(tǒng)

生產(chǎn)過程中既存在控制問題，也存在大量的管理問題。

由若干臺微處理器或微機(jī)分別承擔(dān)部分控制任務(wù)，代替了集中控制的計(jì)算機(jī)。

這種系統(tǒng)的特點(diǎn)是將控制功能分散，用多臺計(jì)算機(jī)分別完成不同的控制功能，管理則采用集中管理。(3)工廠集中控制級它可根據(jù)上級下達(dá)的任務(wù)和本廠情況，制定生產(chǎn)計(jì)劃、安排本廠工作、進(jìn)行人員調(diào)配及各車間的協(xié)調(diào)，并及時向上級報(bào)告。(4)企業(yè)管理級制定長期發(fā)展現(xiàn)劃、生產(chǎn)銷計(jì)劃，發(fā)命令至各工廠，并接受反饋信息，實(shí)現(xiàn)全企業(yè)的總調(diào)度。

（2)車間監(jiān)督級(SCC級)它根據(jù)廠級計(jì)算機(jī)下達(dá)的命令和通過裝置控制級獲得的生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)，進(jìn)行最優(yōu)化控制。

(1)裝置控制級(DDC級)對生產(chǎn)過程進(jìn)行直接控制，使所控制的生產(chǎn)過程在最優(yōu)工作狀況下工作。5）集散控制系統(tǒng)

協(xié)調(diào)各控制站的工作達(dá)到過程的動態(tài)最優(yōu)化人機(jī)接口裝置，完成操作、顯示和監(jiān)視任務(wù)集散控制系統(tǒng)是分布式結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。完成過程的現(xiàn)場控制任務(wù)實(shí)現(xiàn)了地理上和功能上分散的控制，將各個分散的信息集中起來，進(jìn)行集中的監(jiān)視和操作。采集非控制過程信息?集散控制系統(tǒng)是一種典型的分級分布式控制結(jié)構(gòu)。?集散控制系統(tǒng)有計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)控制算法先進(jìn)、精度高、響應(yīng)速度快的優(yōu)點(diǎn)．又有儀表控制系統(tǒng)安全可靠、維護(hù)方便的優(yōu)點(diǎn)。?集散控制系統(tǒng)容易實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制規(guī)律，系統(tǒng)是積木式結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)靈活，可大可小，易于擴(kuò)展。6）現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)(FCS)，是新一代分布式控制結(jié)構(gòu)，采用工作站-現(xiàn)場總線智能儀表的二層結(jié)構(gòu)模式?，F(xiàn)場數(shù)字執(zhí)行器現(xiàn)場數(shù)字控制功能模塊服務(wù)器工作站現(xiàn)場數(shù)字傳感器五、項(xiàng)目考核項(xiàng)目考核采用步進(jìn)式考核方式，考核內(nèi)容如下表1-1-2