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计算机控制系统的组成与分类

计算机控制系统与常规模拟控制系统 基本结构相同， 调节原理和调节过程也相同：检测偏差、纠正偏差。 不同之处： 计算机控制系统中，控制器对信息的检测及结果的输出在时间上是离散的，对信号的分析计算是数字化的。 步骤： 实时采样 测量被控量的当前值，为断续的数字化信号； 实时判断 判断被控量当前值与给定值的偏差； 实时控制 根据偏差，作为控制决策。 用于过程控制的微型计算机特点： 可靠性高，平均无故障时间长达几千小时至几万小时以上； 集成度高； 实时性好； 灵活性高，指令系统丰富。 一、组成 (1)硬件组成 主机：整个系统的核心装置，由微处理器、内存贮器和系统总线等部分构成。 过程输入输出通道：在微机和生产过程之间起信息传递和变换作用。 操作设备：显示器、键盘、开关和指示灯组成。 外部设备：键盘终端、打印机、绘图仪、磁盘等计算机输入输出设备。 通信设备：规模较大的工业生产过程，其控制和管理常常非常复杂，需要 几台或几十台微型计算机才能分级完成控制与管理任务。 (2)软件组成 系统软件：操作系统、数据库系统、通讯网络软件、调试、诊断程序等。 应用软件：根据生产要求而编制的程序。包括过程输入、输出程序，过程控制程序、 打印显示程序、人机接口程序等。 二、分类 在一般的计算机控制系统中，现场检测变送器与微机之间要通过模数转换器(A/D)来连接； 而现场执行器通常采用模拟量参数，在计算机与控制器件之间需要通过数模转换器(D/A)进行连接。 A/D转换器(ADC)：能够在规定的精度和分辨率之内，把接收的摸拟信号转换成与之成正比的数字信号的器件。 主要性能指标：分辨率和转换时间。 分辨率指量化单位，有时也简单的用位数表示。转换时间指从启动转换命令施加时刻到转换命令结束的有效时间间隔，其倒数称为转换速率或最高采样频率。 D/A转换器(DAC)：产生正比于输入的并行数字信号的输出电压。 一、DDC系统概述 优点：实现了几十个甚至更多的单回路PID控制；而且还能比较容易地实现其它新型控制规律控制。它把显示、记录、报警、给定值设定等功能都集中在操作控制台上，给操作人员带来了很大方便。只要改变程序即可实现各种形式的控制规律。 缺点：要求工业控制计算机的可靠性很高，否则会直接影响生产的正常运行。 应用场合： 过程回路很多的大规模生产过程； 被控参数需要进行一些计算的生产过程； 各参数间相互关联的生产过程； 原料、产品和产量经常变更的生产过程； 具有较大滞后时间的工业对象。 二、DDC的基本算法 数字PID调节器取代模拟PID调节器：把PID调节规律数字化，用数字运算实现；编制PID算法的程序。 数字化PID的突出优势表现在： a)可用一台微型计算机控制几十个回路，大量节省设备和费用，提高了系统的可靠性； b)编程灵活，可以很方便地对PID规律进行各种改进，衍生多种形式的PID算法。PID参数的调整只需改变程序的数据，十分方便。 一、集散控制系统 1.1 DCS的组成 1.2 DCS的特点 二、现场总线控制系统 一、系统的设计原则 二、系统的设计步骤 * Techniques and Application of Process Equipment Control 计算机控制系统 第五章 本章主要内容 (1) 计算机控制系统的组成与分类； (2) A/D转换器与D/A转换器； (3) DDC与DCS； (4) 计算机控制系统的设计。 5.1 概 述 优点： 可实现分时对多个对象、多个回路的控制； 便于对系统功能的扩充修改；程序 可完成很多在模拟控制系统中由硬件难以完成的功能。 5.2 组成及分类 数据采集和数据处理系统 直接数字控制系统(DDC) 监督控制系统(SCC) 分级计算机控制系统 集散型控制系统(TDCS) 5.3 A/D与D/A转换器 A——analog D——digital 5.5 直接数字控制系统 控制规律是反映计算机控制系统性能的核心。 DDC系统中，微机的主要任务是执行控制算法，实现控制规律。 分时地对被控对象进行测试，根据测试结果与给定值的差，按照预先制定的控制算法进行数字分析运算，控制量输出以一定的形式送到执行器和(或)显示报警装置，实现对被控对象的闭环自动调节。它实现了操作人员—控制台—微型计算机系统之间的联系。 Direct Digital Control 5.7 集散控制系统与现场总线控制系统 DCS：以微处理器为基础，综合3C技术、应用于过程控制工程的分布式计算机控制系统。 Distributed Contr