工業(yè)控制計算機應(yīng)用-高等過程控制第三篇課件

1、 工業(yè)控制計算機及其應(yīng)用IPC（industrial personal computer） 工業(yè)控制計算機及其應(yīng)用IPC（industrial 第一章工業(yè)控制計算機的發(fā)展歷 (見參考書三) 1.1 概述 工業(yè)控制計算機的發(fā)展大致可分為以下幾個階段： 1.工控機的開創(chuàng)階段 50-60年代 2.小型工控機的發(fā)展時期 60-70年代 3. 工業(yè)微型計算機測量、控制系統(tǒng)和分散型工業(yè)控制系統(tǒng)發(fā)展時期 70年代中期 4. 工業(yè)控制總線發(fā)展時期 80年代中期 如：STD總線； S-100總線 5.一體化的智能控制發(fā)展時期 機-電一體化 計控一體化 人-機一體化 第一章工業(yè)控制計算機的發(fā)展歷 (見參考書三)

2、1.2 計算機與工業(yè)自動化一、電子技術(shù)、計算機技術(shù)、通訊技術(shù)、控制技術(shù)的發(fā)展和完善，促進了 1.工廠自動化（FA） 2.農(nóng)業(yè)自動化（BA） 3.辦公自動化（OA） 4.住宅自動化（HA） “4A”技術(shù)已經(jīng)成為國際上的熱門話題 1.2 計算機與工業(yè)自動化一、電子技術(shù)、計算機技術(shù)、通訊技二、工業(yè)控制計算機的應(yīng)用領(lǐng)域 工業(yè)過程的測、控自動化 工業(yè)過程控制是計算機的一個重要的應(yīng)用領(lǐng)域，也是一種不同于一般計算機應(yīng)用的領(lǐng)域。工控機正是為了滿足這一 特定的應(yīng)用領(lǐng)域而發(fā)展起來的。 工控機現(xiàn)代工業(yè)實現(xiàn)自動化不可缺少的工具。 包括：航空、航天、核能、電力、煤炭、石油、化工、冶金、機械、電子、交通、輕工、紡織等 舉

3、例：1、電力生產(chǎn) 2、化工過程 3、航空航天 4、樓宇綜合自動化系統(tǒng) 5、其他二、工業(yè)控制計算機的應(yīng)用領(lǐng)域三、工業(yè)控制計算機的關(guān)鍵技術(shù)（9個方面） 環(huán)境考慮過程 I/O總線性能應(yīng)用接口可靠性/可用性遷移策略多供應(yīng)商計算機聯(lián)用網(wǎng)絡(luò)支持和管理安全性工業(yè)控制計算機的關(guān)鍵技術(shù)三、工業(yè)控制計算機的關(guān)鍵技術(shù)（9個方面） 1.3 我國工控機的研制與發(fā)展對策一、我國工控機的發(fā)展概況 我國工控機有30多年的發(fā)展歷史，可分如下四個階段： 巡回檢測與數(shù)據(jù)采集階段集中型（單機）控制階段分散型（分布式）控制階段計算機集成控制與管理階段第一階段第二階段第三階段第四階段1.3 我國工控機的研制與發(fā)展對策一、我國工控機的發(fā)展

4、概況二、工控機的發(fā)展對策我國工控機的發(fā)展對策為： （1）建立產(chǎn)業(yè) （2）發(fā)展階段性原則 （3）以應(yīng)用促發(fā)展 （4）技術(shù)上要突出 開放系統(tǒng)設(shè)計技術(shù) 可靠性技術(shù) 硬件工程 工程化技術(shù) 軟件工程 測試工藝 （5）確定發(fā)展重點功能模板、系統(tǒng)產(chǎn)品、實時軟件、配套 外圍產(chǎn)品a、分散型網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)、中小型用戶同時發(fā)展b、實時軟件的發(fā)展軟件工程是是今后的重要任務(wù) c、外部設(shè)備是工控機的人-機聯(lián)系設(shè)備，要突出重點的發(fā)展。 （6）加快引進技術(shù)的消化吸收，做好國產(chǎn)化工作二、工控機的發(fā)展對策我國工控機的發(fā)展對策為： 1.4 工控機系統(tǒng)的基本組成. 測 控 對 象 傳感器 執(zhí)行機構(gòu)信號預(yù)處理 信號轉(zhuǎn)換DIA/DDOD

5、/ACPU存儲器人-機接口系統(tǒng)支持功能終端 計算機基本系統(tǒng)過程I/O系統(tǒng)總線現(xiàn)場部分 工 控 機 系 統(tǒng) 部 分 1.4 工控機系統(tǒng)的基本組成. 第二章 工控機的體系結(jié)構(gòu) （ 參考書二） 2.1 工控機的特點 工控機工業(yè)控制機工業(yè)計算機IPC 用于工業(yè)過程檢測、過程控制、數(shù)據(jù)采集處理 （1）可靠性高 要求： 平均無故障時間（MTBF）達到幾萬小時 平均故障修復(fù)時間（MTTR）盡可能低 （2）實時性好 工控機需要配有實時多任務(wù)操作系統(tǒng)（RTDOS） （3）環(huán)境適應(yīng)性強 工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境惡劣，表現(xiàn)在： 電磁干擾 供電系統(tǒng)波動接“地”系統(tǒng)復(fù)雜共模、串模干擾溫度/濕度變化大另外要求：防塵、防腐蝕、防震動、

6、耐沖擊 第二章 工控機的體系結(jié)構(gòu) （ （4）過程輸入和輸出配套較好 具有豐富的多種功能的I/O配套模板 如： 模擬量、開關(guān)量、脈沖量、頻率量的I/O模板具有多種類型的信號調(diào)理功能 如： 隔離型、非隔離型信號調(diào)理 各類熱電偶、熱電阻信號輸入調(diào)理 電流、電壓信號輸入/輸出信號調(diào)理 （5）系統(tǒng)的可擴展性好 （6）系統(tǒng)開放性好 便于：主機接口、網(wǎng)絡(luò)通訊、軟件兼容 、升級等方面遵守開放性原則， 便于:系統(tǒng)擴充、異機種連接、軟件的可移植和互換等 （7）控制軟件包功能強 要求： 工控軟件包 人機交互方便 畫面豐富 具有系統(tǒng)組態(tài)和系統(tǒng)生成功能 實時和歷史趨勢記錄功能 實時報警及事故追憶功能 具有豐富的控制算法

7、：如： 經(jīng)典PID、 模糊控制、 神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)、 優(yōu)化、 自適應(yīng)、 自整定、 在線自診斷等 （7）控制軟件包功能強 要求： （9）后備措施齊全 包括： 供電后備 存儲器信息保護 手動/自動操作后備 緊急事故切換裝置等 （10）具有冗余性 例如： 雙機工作（雙CPU） 雙機系統(tǒng) 雙控制站 雙操作站 雙網(wǎng)通信 雙供電系統(tǒng) 雙電源 雙機切換功能 雙機監(jiān)視軟件 （9）后備措施齊全 包括： 工 控 機 圖 片. 工 控 機 圖 片.CONTEC公司產(chǎn)品CONTEC公司產(chǎn)品第三章 PC總線工業(yè)控制機 （參考書二） 3.1 PC總線工控機的機械結(jié)構(gòu) PC總線 ISA總線、VESA總線、PCI總線的統(tǒng)稱工業(yè)PC

8、 （ IPC ） 是以PC總線為基礎(chǔ)構(gòu)成的工業(yè)計算機第三章 PC總線工業(yè)控制機 工控機機械結(jié)構(gòu)圖工控機機械結(jié)構(gòu)圖 3.2 工控機的底板 例:14槽PC/AT總線底板. 3.2 工控機的底板 例:14槽PC/AT總線底 3.3 PC總線標準規(guī)范一、概述1.ISA總線就是AT總線，是在XT總線基礎(chǔ)上擴充設(shè)計的16位總線，尋址空間最大16MB，數(shù)據(jù)傳輸率16Mbps2.EISA（extend industrial standard architecture） 總線是32位總線，數(shù)據(jù)傳輸率32Mbps3.VL-BUSVESA也稱VESA總線，是ISA總線的簡單擴充，可以與ISA、EISA同時使用4.P

9、CI總線是1993年Intel公司主導推出的，它支持并發(fā)CPU和總線主控部件操作，支持64位奔騰（Pentium）處理器。這是目前普遍應(yīng)用的總線。 3.3 PC總線標準規(guī)范一、概述5.比較結(jié)論：目前在市場上，最成熟的總線ISA總線 發(fā)展主流總線PCI總線 理由：ISA總線結(jié)構(gòu)的I/O接口卡種類多、品種全，已經(jīng)發(fā)展了很多年。ISA總線已被絕大多數(shù)的工控機工作人員接受和掌握。ISA總線基本能夠滿足多數(shù)工業(yè)控制領(lǐng)域的要求。ISA總線產(chǎn)品價格便宜。在要求速度高的外設(shè)使用中，可采用PCI總線，一般的總線底板有45個PCI插槽。 結(jié)論：總之，目前市場上還是以ISA總線、PCI總線為主。5.比較結(jié)論：目前在

10、市場上，最成熟的總線ISA總線 3.3 PC總線工控機主要類型 （參考書一 第11頁）一、工控機的主要類型及功能 PC總線工控機 1.國內(nèi)主要工控機產(chǎn)品 STD總線工控機 VME總線工控機 其中： PC總線工控機發(fā)展最快，所以在此介紹PC總線工控機。 影響較大的三家工控機公司：臺灣研華公司（ADVANDECH） 日本康泰克公司（CONTEC） 北京康拓公司 http:/www. 深圳研祥 http:/www. E北京中泰 http:/www. . 臺灣威達 大眾等 3.3 PC總線工控機主要類型 二、工控機主要類型BOX-PC（盒式工業(yè)控制機）PANEL（盤式工業(yè)控制機）ISA總線IPC機VE

11、SA總線IPC機PCI總線IPC機工業(yè)級工作站新型工業(yè)控制計算機PC-104總線工控機二、工控機主要類型BOX-PC（盒式工業(yè)控制機）二、工控機主要類型二、工控機主要類型二、工控機主要類型二、工控機主要類型二、工控機主要類型一體化工控機二、工控機主要類型一體化工控機二、工控機主要類型 。二、工控機主要類型 二、工控機主要類型二、工控機主要類型二、工控機主要類型二、工控機主要類型 新型結(jié)構(gòu)工業(yè)控制計算機特點： （1） WINDOWS監(jiān)控畫面與實時性相結(jié)合 問題： WINDOWS操作系統(tǒng)的人機界面是十分友好的，但是實時性較差。 方法：為了提高實時性，在體系結(jié)構(gòu)上采用多處理機結(jié)構(gòu)，這些處理機均掛接在

12、PC總線上。 主處理機運行WINDOWS操作系統(tǒng)，用于支持人機界面，多個從處理機分別執(zhí)行是市、實時數(shù)據(jù)采集、順序控制功能。IPC-90可支持6個從處理機并行工作，極大的提高了整機的實時性。 （2）VEM工業(yè)結(jié)構(gòu)（直插式結(jié)構(gòu)）與PC總線相結(jié)合 每一個模塊均帶有小型的指示面板，便于運行維護及部件的維修更換。 （3）標準化的模塊式體系結(jié)構(gòu) 便于故障模塊的更換，特別是能夠進行模塊的帶電插拔。 例如：主控模塊、顯示模塊、網(wǎng)絡(luò)模塊、軟盤模塊、硬盤模塊、模擬量、數(shù)字量輸入/輸出模塊、通用智能I/O模塊等 （4）IPC與PLC接線方式結(jié)合 （5）標準的通信網(wǎng)絡(luò)，便于構(gòu)成DCS系統(tǒng)。 總線型網(wǎng)絡(luò)的DCS系統(tǒng).總

13、線型網(wǎng)絡(luò)的DCS系統(tǒng).環(huán)型網(wǎng)絡(luò)的DCS系統(tǒng).環(huán)型網(wǎng)絡(luò)的DCS系統(tǒng).工業(yè)控制計算機應(yīng)用-高等過程控制第三篇課件工業(yè)控制計算機應(yīng)用-高等過程控制第三篇課件工業(yè)控制計算機應(yīng)用-高等過程控制第三篇課件工業(yè)控制計算機應(yīng)用-高等過程控制第三篇課件工業(yè)控制計算機應(yīng)用-高等過程控制第三篇課件 3.4 外圍接口產(chǎn)品 （參考書一，P18）一、概述 1、應(yīng)用計算機對生產(chǎn)現(xiàn)場的設(shè)備進行檢測，首先要把各種測量參數(shù)送入計算機，計算機對這些采樣數(shù)據(jù)進行一系列的計算機處理后將結(jié)果數(shù)據(jù)輸出。 計算機的輸出結(jié)果是以數(shù)字量的形式輸出的，還必須轉(zhuǎn)換成可對生產(chǎn)過程進行控制的量。 因此，構(gòu)成一個工業(yè)控制系統(tǒng)，除了IPC主機外，還需要配備

14、各種用途的I/O接口產(chǎn)品。這類產(chǎn)品的性能優(yōu)劣同樣對整個系統(tǒng)具有舉足輕重的影響，選購時應(yīng)該考慮的問題：質(zhì)量 軟件支持能力 價格 后繼開發(fā)和服務(wù)能力 不能選擇：過渡性質(zhì)的試驗產(chǎn)品 3.4 外圍接口產(chǎn)品 輸入信號： 被測參數(shù)（壓力、溫度、液面高度等）測量一次元件 變送器電信號（電流或電壓）信號轉(zhuǎn)換（如0-5V的電壓信號）模擬量輸入模板（模/數(shù)轉(zhuǎn)換）數(shù)字量輸入模板（整形）計算機 輸出信號： 計算機處理后的輸出（數(shù)字量）數(shù)字量輸出模（標準的電壓信號）模擬量輸出模板（數(shù)/模轉(zhuǎn)換） 執(zhí)行機構(gòu) 輸入信號： 二、模擬量輸入模板1、模/數(shù)轉(zhuǎn)換技術(shù)簡述在當前的數(shù)據(jù)采集/轉(zhuǎn)換系統(tǒng)中，多采用專用的A/D轉(zhuǎn)換芯片。對應(yīng)的

15、常用轉(zhuǎn)換方式為： 計數(shù)比較式線路簡單，轉(zhuǎn)換速度慢； 雙斜率積分式精度高，也常被采用；逐次逼近式模/數(shù)轉(zhuǎn)換技術(shù)兼顧速度和精度，應(yīng)用最為普遍。 逐次逼近式模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路組成： 逐次逼近寄存器 數(shù)字/電壓轉(zhuǎn)換器 比較器 時序 控制電路等 二、模擬量輸入模板1、模/數(shù)轉(zhuǎn)換技術(shù)簡述舉例：.A/D轉(zhuǎn)換板 PC-6330舉例：.A/D轉(zhuǎn)換板 PC-6330 三、模擬量輸出模板 三、模擬量輸出模板四、數(shù)字量通道板和其它配套模板 1、數(shù)字量輸入/輸出模板 開關(guān)量信號生產(chǎn)現(xiàn)場的各種兩態(tài)開關(guān)信號，即高低電平信號。數(shù)字量模板完成工業(yè)現(xiàn)場的各類開關(guān)信號的輸入/輸出控制。是進行順序控制所必須的。數(shù)字量模板 非隔離型TTL

16、電平 ， 抗干擾能力差 隔離型 光電隔離 、 磁電隔離 數(shù)字量輸入板數(shù)字量模板 數(shù)字量輸出板 數(shù)字量雙向通道板 （用于系統(tǒng)中的輸入點和輸出 點較少時）使用注意：“輸入共陰”信號源的一端與光隔離的某一點相連，另一端接電源的負極“輸出共陽”將輸出的一端與電源的正極相連，另一端與負載相連。四、數(shù)字量通道板和其它配套模板 1、數(shù)字量輸入/輸出模板舉例：開關(guān)量輸入卡6405舉例：開關(guān)量輸入卡64052、信號調(diào)理（Signal conditioning）板 作用：（1）將現(xiàn)場來的輸入信號經(jīng)過隔離、放大，成為工控機所能接受的統(tǒng)一信號電平（2）將計算機的輸出信號經(jīng)過放大、隔離，轉(zhuǎn)換成工業(yè)現(xiàn)場所需的信號電平。

17、進行電平的移位。 例如： 開關(guān)型測量信號 頻率脈沖型測量信號 調(diào)理成標準信號0-5V、0-1V 連續(xù)型信號 計算機的數(shù)據(jù)端口2、信號調(diào)理（Signal conditioning）板 。3、通信模板屬于外圍模板作用：溝通PC與PC之間、PC與其它設(shè)備之間的數(shù)據(jù)通信分為：智能型、非智能型兩種通信方式 484/232方式或兩種方式兼而有之通信口 416通道不等 可供選擇通信波特率 7556000bps不等3、通信模板屬于外圍模板5、遠程I/O模塊 遠程I/O模塊是近年來新發(fā)展起來的新型模板，它可以直接被放置在現(xiàn)場，將現(xiàn)場信號轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)信號，然后經(jīng)遠程通信線路傳送給計算機作進一步的處理。 由于各模塊均

18、是隔離的，因此，可將這些來自不同模塊的信號成組地與通信網(wǎng)絡(luò)連接，大大減少了現(xiàn)場接線的成本。 目前，遠程I/O模塊的通信網(wǎng)絡(luò)采用RS-485標準總線，今后將向現(xiàn)場總線（Field BUS）方向發(fā)展。5、遠程I/O模塊 遠程I/O模塊是近年來新發(fā)展起。5、遠程I/O模塊。5、遠程I/O模塊工業(yè)控制計算機應(yīng)用-高等過程控制第三篇課件。 遠程I/O模塊連接圖 遠程I/O模塊連工業(yè)控制計算機應(yīng)用-高等過程控制第三篇課件工業(yè)控制計算機應(yīng)用-高等過程控制第三篇課件工業(yè)控制計算機應(yīng)用-高等過程控制第三篇課件工業(yè)控制計算機應(yīng)用-高等過程控制第三篇課件第四章 控制系統(tǒng)中的采集控制軟件 4.1 概述（參考書一） 在

19、實時工業(yè)控制系統(tǒng)中，高質(zhì)量的硬件體系固然是十分重要的，但是，要完成控制任務(wù)，最終還要靠控制軟件的執(zhí)行來完成。 因此，應(yīng)用軟件的性能優(yōu)劣與整個系統(tǒng)關(guān)系是極大的，并在很大程度上決定了整個控制系統(tǒng)的運行效率和各項性能指標的最終實現(xiàn)。 也就是說，為了實現(xiàn)特定的目標，需要進行應(yīng)用程序的設(shè)計和開發(fā)。 過去 現(xiàn)在的做法 第四章 控制系統(tǒng)中的采集控制軟件 工業(yè)控制計算機應(yīng)用-高等過程控制第三篇課件3、控制軟件包 (ONSPEC control pack) 控制軟件包用來在電腦里直接數(shù)字控制（DIRECT DIQITAL CONTROL）。（1）算法包括：人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制 1 FOR 3 ANN標準PID St

20、andard PID誤差平方 Error-squared PID積分分離 Integral-tracking PID斜波 Ramp積分 Integrator超前滯后 Lead-Lag二階濾波 Second order filter純滯后 Dead time線性 Linear比率 Ratio3、控制軟件包 (ONSPEC control pack)高選 （High Slect）低選 （ Low Slect）中選 （Middle Slect）限制 （Limit）輸入 （ Loader） （2）控制結(jié)構(gòu)包括：反饋控制 （Feedback Control)前饋控制 (Feedforward Contr

21、ol)串級控制 (Cascade Control)史密斯濾波 (Smith Predictor)比率控制 (Ratio Control)監(jiān)督控制 (Supervisory Control)設(shè)定值控制 (Setpoint Control)工業(yè)控制計算機應(yīng)用-高等過程控制第三篇課件4、PID自適應(yīng)調(diào)節(jié)包 （ONSPEC PID Self-Tuner）該軟件包括以下功能：在線閉環(huán)調(diào)節(jié) (Online Close-LOOP Tuning)在線開環(huán)調(diào)節(jié) (Online Open-LOOP Tuning)批量觸發(fā)調(diào)節(jié) (Batch Based Tuning)過程模型分析 (Process Model An

22、alysis)用戶調(diào)節(jié)指導 (Advisory MODE)自動熱啟動 (Automatic Startup Warm Start)工業(yè)控制計算機應(yīng)用-高等過程控制第三篇課件4.4 實時工業(yè)控制軟件包FIX FIX DMACS 控制軟件由美國Intettution公司推出，是一種執(zhí)行數(shù)據(jù)采集和控制、報警圖形數(shù)據(jù)顯示等功能的完整的工業(yè)自動化軟件。有單機及分布式版本，可對生產(chǎn)過程進行全面的控制。 FIX DMACS Windows是在Windows環(huán)境中運行的版本。 1、主要功能（1） 數(shù)據(jù)采集和控制功能：FIX DMACS提供了一個幫助監(jiān)控生產(chǎn)過程的實時數(shù)據(jù)庫。 數(shù)據(jù)可以以文本、模擬量或數(shù)字量的形

23、式從控制現(xiàn)場采集到，通過對實時數(shù)據(jù)的操作實現(xiàn)監(jiān)視或控制功能。4.4 實時工業(yè)控制軟件包FIX FIX（2） 統(tǒng)計過程控制：統(tǒng)計選項提供圖表和基于實時處理數(shù)據(jù)的報警功能，操作員可以監(jiān)視和調(diào)整生產(chǎn)過程。（3）圖象化組態(tài)：FIX DMACS允許使用圖象化的組態(tài)方式進行系統(tǒng)控制配置而不需編程，容易開發(fā)和維護應(yīng)用系統(tǒng)。（4） 報警和報警管理：FIX DMACS 對生產(chǎn)過程進行持續(xù)的監(jiān)視并對潛在的問題環(huán)節(jié)進行及時報警。 使用者可通過報警組態(tài)定義所需的報警上下限值。報警信息可由畫面或打印機輸出，并形成報警文件予以存儲，并自動記錄操作信息。 FIX DMACS 的操作員畫面為生產(chǎn)過程提供了快速的、直觀的分析工

24、具。工業(yè)控制計算機應(yīng)用-高等過程控制第三篇課件 據(jù)此，操作員可以很快進行確認，分析和判斷報警，進行需要的過程調(diào)整操作，并可直接從計算機上根據(jù)圖象監(jiān)視調(diào)整結(jié)果。（5）歷史趨勢： FIX DMACS 提供的歷史數(shù)據(jù)和趨勢顯示功能可供進行離線分析過程數(shù)據(jù)之用。 歷史趨勢顯示功能可用曲線方式表示各種趨勢，并可表現(xiàn)不同變量之間動態(tài)關(guān)系。 由歷史數(shù)據(jù)形成的歷史文件也可被輸出到其他的管理程序中，以便進行進一步的詳細分析。（6）安全保護：FIX DMACS 提供了用戶操作的安全功能，使之能夠控制對系統(tǒng)應(yīng)用和數(shù)據(jù)的訪問。用戶可被定義為獨立特權(quán)和組特權(quán)，系統(tǒng)同時自動生成跟蹤文件。 （7）交叉平臺集成功能：FIX

25、DMACS For Windows可以很容易地與FIX DMACS的DOS，OS/2，VMS版本連接在一起，由FIX DMACS采集的實時數(shù)據(jù)可被連接到同一網(wǎng)絡(luò)中的所有平臺共享 這種靈活性使用戶可兼顧考慮不同的操作系統(tǒng)的成本和相應(yīng)的功能，選擇其中所需功能進行最優(yōu)化混合組態(tài)，取得最佳效果。 FIX DMACS GUI上生成的數(shù)據(jù)庫、操作員畫面和歷史文件能夠在不同的操作平臺（Windows，OS/2，VMS）之間實現(xiàn)傳遞和共享，從而大大簡化了多個操作系統(tǒng)共存時的網(wǎng)絡(luò)設(shè)置。（8）分布式數(shù)據(jù)庫管理：FIX DMACS可根據(jù)應(yīng)用需要將數(shù)據(jù)發(fā)送到需要這些數(shù)據(jù)的節(jié)點機上。 這樣，在網(wǎng)絡(luò)的每一個節(jié)點上，不需要

26、數(shù)據(jù)庫的拷貝，使網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流量減至最少，并確保當前數(shù)據(jù)就是用于決策分析的所需數(shù)據(jù)。 FIX DMACS的分布式結(jié)構(gòu)還允許在不停機的情況下方便地擴充系統(tǒng)配置。工業(yè)控制計算機應(yīng)用-高等過程控制第三篇課件4.5 實時工業(yè)控制軟件包_組態(tài)王制作一個工程的一般過程 建立新組態(tài)王工程的一般過程是：1.設(shè)計圖形界面（定義畫面）2.定義設(shè)備3.構(gòu)造數(shù)據(jù)庫（定義變量）4.建立動畫連接5.運行和調(diào)試需要說明的是，這五個步驟并不是完全獨立的，事實上，這四個部分常常是交錯進行的。在用組態(tài)王畫面開發(fā)系統(tǒng)編制工程時，要依照此過程考慮三個方面：圖形 用戶希望怎樣的圖形畫面？也就是怎樣用抽象的圖形畫面來模擬實際的工業(yè)現(xiàn)場和相應(yīng)

27、的工控設(shè)備。數(shù)據(jù) 怎樣用數(shù)據(jù)來描述工控對象的各種屬性？也就是創(chuàng)建一個具體的數(shù)據(jù)庫，此數(shù)據(jù)庫中的變量反映了工控對象的各種屬性，比如溫度，壓力等。連接 數(shù)據(jù)和圖形畫面中的圖素的連接關(guān)系是什么？也就是畫面上的圖素以怎樣的動畫來模擬現(xiàn)場設(shè)備的運行，以及怎樣讓操作者輸入控制設(shè)備的指令。4.5 實時工業(yè)控制軟件包_組態(tài)王制作一個工程的一般過程5.5 工業(yè)控制系統(tǒng)設(shè)計的一般步驟一、 確定系統(tǒng)任務(wù)必須針對控制對象的工作過程和工藝流程進行分析歸納，明確具體要求，確定系統(tǒng)所要完成的任務(wù). 形成說明書。二、選擇工控機主機和外圍設(shè)備主機考慮運算速度、尋址范圍、環(huán)境適應(yīng)性等都滿足要求；外形：涉及到安裝方式。三、確定總體

28、方案 1、確定主要的控制算法，確定控制對象的各種控制量，并描述好與其對應(yīng)的輸出量間的數(shù)學關(guān)系，這就是控制量的數(shù)學形式，也稱為控制算法。 軟件產(chǎn)品中帶有算法庫可供調(diào)用，用戶也可以添加一些特殊的算法進去。2、根據(jù)控制要求和算法需要進行存儲器容量、主要是內(nèi)存區(qū)域分配。5.5 工業(yè)控制系統(tǒng)設(shè)計的一般步驟一、 確定系統(tǒng)任務(wù)必須3、確定過程輸入輸出通道，是總體設(shè)計的重要內(nèi)容。應(yīng)根據(jù)控制對象的要求確定I/O通道點數(shù)和類型。 包括I/O通道中的位數(shù)長度、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和傳輸速率，數(shù)據(jù)采集和傳輸所需的I/O通道的數(shù)量等。4、中斷方式和優(yōu)先級別的確定程序處理中斷靈活，但速度慢用硬件處理中斷響應(yīng)速度快，但要配備中斷控制部

29、件用中斷處理的專用模板來解決5、系統(tǒng)總線的選擇工業(yè)控制計算機應(yīng)用-高等過程控制第三篇課件第六章 其它工控機應(yīng)用 6.1 計算機集成制造系統(tǒng)一、計算機集成制造或計算機集成制造系統(tǒng)的含義 計算機集成制造和計算機綜合制造（CIMcomputer Integrated Mannufacturing）是在1973年由美國Joseph Harrington博士首先提出的。 20多年來，CIM的概念不斷豐富，但是至今尚無權(quán)威性的定義。 計算機集成制造是一種組織、管理與運行企業(yè)生產(chǎn)的新哲理。 它借助計算機硬、軟件技術(shù)，綜合運用現(xiàn)代管理技術(shù)、制造技術(shù)、信息技術(shù)、自動化技術(shù)、系統(tǒng)工程技術(shù)、將企業(yè)生產(chǎn)全過程中人、技

30、術(shù)、經(jīng)營管理三大要素及其信息與物流有機集成并優(yōu)化運行， 以實現(xiàn)產(chǎn)品的高質(zhì)量、地消耗，從而使企業(yè)在激烈的市場競爭中保持不敗。圖6-1是計算機集成制造的三要素示意圖。 第六章 其它工控機應(yīng)用 經(jīng)營 人/機機構(gòu)技術(shù)圖6.1 計算機集成制造的三要素示意圖 經(jīng)營 圖6.1 計算機集成制造的三 計算機集成制造系統(tǒng)（CIMScomputer Integrated Mannufacturing Systems）是基于CIM組成的系統(tǒng)。 它是通過計算機硬、軟件技術(shù)，并綜合運用現(xiàn)代管理技術(shù)、制造技術(shù)、信息技術(shù)、自動化技術(shù)、系統(tǒng)工程技術(shù)、將企業(yè)生產(chǎn)全過程中人、技術(shù)、經(jīng)營管理三大要素及其信息與物流有機集成并優(yōu)化運行的

31、綜合自動化系統(tǒng)。 圖6-2是計算機集成制造系統(tǒng)及其信息與物流組成的系統(tǒng)示意圖。工業(yè)控制計算機應(yīng)用-高等過程控制第三篇課件圖6-2 計算機集成制造系統(tǒng)及其信息與物流組成的系統(tǒng)示意圖戰(zhàn)略 綜合 制造 用戶和 供應(yīng)者 全面 質(zhì)量 管理雇員產(chǎn)品圖6-2 計算機集成制造系統(tǒng)及其信息與物流組成的系統(tǒng)示意 值得注意的是，根據(jù)企業(yè)實際情況，各企業(yè)中實現(xiàn)的計算機集成制造系統(tǒng)在規(guī)模、組成、實現(xiàn)途徑及運行模式等方面將各有差異。 目前，計算機集成制造系統(tǒng)有多種分類方法。 按設(shè)計時間相對產(chǎn)品發(fā)送周期可分為： 庫存生產(chǎn)型（Production Tostock）、成批生產(chǎn)型（Variant Mass Production）

32、和作業(yè)定單生產(chǎn)型（Job Order Production）。 按企業(yè)生產(chǎn)方式可分為：連續(xù)型、離散型和混合型。按包含的企業(yè)生產(chǎn)過程中環(huán)節(jié)的范圍又可分為： 局部計算機集成制造系統(tǒng)、全面計算機繼承制造系統(tǒng)等。 二、計算機集成制造系統(tǒng)的組成、功能和結(jié)構(gòu)1、計算機集成制造系統(tǒng)的功能 計算機集成制造系統(tǒng)的功能如圖6-3所示 經(jīng)營管理子系統(tǒng)人件 硬件 軟件 工程分析/設(shè)計子系統(tǒng)人件 硬件 軟件 數(shù)據(jù)/信息管理與通訊子系統(tǒng) 人件 硬件 軟件 人件 硬件 軟件 制造子系統(tǒng)倉庫 傳送 加工 裝配 檢測 發(fā)送 物流信息流信息流 經(jīng)營管理子系統(tǒng) 工程分析/設(shè)計子系統(tǒng) 一般，計算機集成制造系統(tǒng)可分為四個子系統(tǒng)： 管理

33、經(jīng)營子系統(tǒng)、工程分析/設(shè)計子系統(tǒng)、 數(shù)據(jù)信息管理、 與通訊子系統(tǒng)。 每個子系統(tǒng)皆由人、硬件、軟件組成。各子系統(tǒng)間有信息流交換與集成。在制造子系統(tǒng)中還有物料（原材料、外購器件、零部件、自制件、外購部件、半成品、產(chǎn)品）及工具的流動。經(jīng)營管理子系統(tǒng)包括 （1）經(jīng)營分析決策（企業(yè)規(guī)劃、年度生產(chǎn)經(jīng)營計劃等）； （2）銷售管理（市場、定單、合同執(zhí)行、銷售分析等）； （3）物料管理（采購、庫存、物料供應(yīng)等）； （4）生產(chǎn)管理（生產(chǎn)計劃、能力平衡、計劃執(zhí)行和評估等）； （5）人事管理（工時定額、勞資、勞資、勞動力、培訓計劃等）；工業(yè)控制計算機應(yīng)用-高等過程控制第三篇課件（6）財務(wù)管理（成本、資金、帳目、收支、

34、財務(wù)計劃等）；（7）資源管理（物資、設(shè)備等）；（8）質(zhì)量管理（質(zhì)量保證體系、質(zhì)量信息、質(zhì)量法規(guī)控制執(zhí)行）等 工程分析與設(shè)計子系統(tǒng)包括 工程分析、產(chǎn)品設(shè)計、工藝規(guī)劃、工具設(shè)計、數(shù)控編程等。 對離散型制造業(yè)，制造子系統(tǒng)包括車間、單元、工作站作業(yè)調(diào)度與監(jiān)控；工具、加工設(shè)備、倉庫、物料傳遞、測量設(shè)備等的管理與控制；物流系統(tǒng)的調(diào)度與監(jiān)控等。 數(shù)據(jù)信息管理與通訊子系統(tǒng)包括 基于計算機硬件、系統(tǒng)軟件和支撐軟件的開發(fā)環(huán)境，數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)以及網(wǎng)絡(luò)通訊調(diào)度協(xié)議與硬件等。工業(yè)控制計算機應(yīng)用-高等過程控制第三篇課件2、計算機集成制造系統(tǒng)遞階控制系統(tǒng) 計算機集成制造系統(tǒng)是一個復(fù)雜的大系統(tǒng)，通常采用遞階控制體系結(jié)構(gòu)。圖6

35、-4所示的是AMRF五層遞階控制結(jié)構(gòu)。工業(yè)控制計算機應(yīng)用-高等過程控制第三篇課件 五層遞階控制結(jié)構(gòu)示意圖 工廠 加工車間 裝配車間 1單元 N單元 銑削 工作站 銑削 工作站 物料儲運 工作站 機器人 銑床 零件存儲器 機器人 檢驗機 零件存儲器 機器人 機器人小車 傳送器 五層遞階控制結(jié)構(gòu)示意圖 工廠 6.2 智能機器人 機器人Robot是一種能夠模仿和執(zhí)行人類四肢操作與運功能動的機電計控一體化的多功能機器。 機電計控機械、電子、儀器、計算機、控制智能機器人是一種能夠在各種環(huán)境下自主地或交互地執(zhí)行各種擬人任務(wù)的機器人。一、機器人的體系結(jié)構(gòu)1、組成 任務(wù) 四部分 環(huán)境 控制器 執(zhí)行裝置 執(zhí)行機構(gòu) 高速機構(gòu) 關(guān)節(jié)機構(gòu)6.2 智能機器人 機器人Robot是一種能夠模仿和 智能機器人系統(tǒng)的典型