x1計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)概論

過(guò)程控制

ProcessControl下篇計(jì)算機(jī)控制技術(shù)第1章計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)概論內(nèi)蒙古科技大學(xué)信息工程學(xué)院測(cè)控技術(shù)與儀器專業(yè)本章要求基本要求：

理解計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的分類、原理和組成；了解計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的性能指標(biāo)和發(fā)展趨勢(shì)。本章提要計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)是自動(dòng)控制理論、自動(dòng)化技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)緊密結(jié)合的產(chǎn)物?？刂评碚摰陌l(fā)展，尤其是現(xiàn)代控制理論的發(fā)展，與計(jì)算機(jī)技術(shù)息息相關(guān)。本章主要介紹計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的一般概念、系統(tǒng)分類、評(píng)價(jià)性能及其指標(biāo)、工業(yè)控制機(jī)的特點(diǎn)、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展概況和趨勢(shì)。第1章計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)概論1.1計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)分類

1.2計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的原理和組成

1.3計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的性能及其指標(biāo)

1.4計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)

第1章計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)概論隨著現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程復(fù)雜性與集成度的提高，計(jì)算機(jī)控制技術(shù)得到了迅速的發(fā)展。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)是自動(dòng)控制系統(tǒng)發(fā)展中的高級(jí)階段，是自動(dòng)控制系統(tǒng)中非常重要的一個(gè)分支。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)利用計(jì)算機(jī)的軟件和硬件代替自動(dòng)控制系統(tǒng)中的控制器，它以自動(dòng)控制理論和計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，綜合了計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制和生產(chǎn)過(guò)程等多方面的知識(shí)。當(dāng)前，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)已成為許多大型自動(dòng)化生產(chǎn)線不可缺少的重要組成部分。生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化的程度以及計(jì)算機(jī)在自動(dòng)化中的應(yīng)用程度已成為衡量工業(yè)企業(yè)現(xiàn)代化水平的一個(gè)重要標(biāo)志。計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展歷程第1章計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)概論20世紀(jì)50年代以前的人工控制階段（基地式儀表控制系統(tǒng)）20世紀(jì)60年代的模擬式儀表控制階段（電動(dòng)單元組合式儀表控制系統(tǒng)）20世紀(jì)70年代的計(jì)算機(jī)集中控制階段20世紀(jì)80年代的集散式控制階段（分布式控制系統(tǒng)）某熱電廠鍋爐儀表集中控制室

某熱電廠鍋爐計(jì)算機(jī)控制室

第1章計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)概論1.1計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)分類1.1.1典型的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)1.1計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)分類啤酒罐計(jì)算機(jī)溫度控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)檢測(cè)系統(tǒng)氣燒石灰窯計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)企業(yè)綜合計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)見(jiàn)教材P1-4第1章計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)概論1.1計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)分類1.1.2計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)分類按控制系統(tǒng)的功能及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分類

操作指導(dǎo)控制系統(tǒng)

直接數(shù)字控制系統(tǒng)

監(jiān)督控制系統(tǒng)

集散控制系統(tǒng)

現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)FCS

計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)CIMS（1）

操作指導(dǎo)控制系統(tǒng)（計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)）

第1章計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)概論1.1計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)分類（2）直接數(shù)字控制系統(tǒng)（DirectDigitalControl—DDC）第1章計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)概論1.1計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)分類（3）監(jiān)督控制系統(tǒng)（SupervisoryComputerControl—SCC）第1章計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)概論1.1計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)分類SCC+模擬調(diào)節(jié)器SCC+DDC（3）監(jiān)督控制系統(tǒng)（SupervisoryComputerControl—SCC）第1章計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)概論1.1計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)分類①SCC+模擬調(diào)節(jié)器系統(tǒng)②SCC+DDC系統(tǒng)工藝數(shù)據(jù)設(shè)定值調(diào)節(jié)測(cè)量記錄顯示打印SCC計(jì)算機(jī)模擬調(diào)節(jié)器工業(yè)對(duì)象工藝數(shù)據(jù)設(shè)定值測(cè)量控制記錄顯示打印SCC計(jì)算機(jī)DDC工業(yè)對(duì)象（4）集散控制系統(tǒng)（DistributedControlSystem—DCS）第1章計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)概論1.1計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)分類……管理計(jì)算機(jī)工業(yè)對(duì)象基本控制器CRT操作站監(jiān)督計(jì)算機(jī)……工業(yè)對(duì)象基本控制器

高速數(shù)據(jù)通道（4）集散控制系統(tǒng)（DistributedControlSystem—DCS）第1章計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)概論1.1計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)分類（5）現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)（FieldbusControlSystem—FCS）第1章計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)概論1.1計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)分類（6）計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（ComputerIntegratedManufacturingSystem—CIMS）第1章計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)概論1.1計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)分類（7）網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)（NetworkControlSystem—NCS）第1章計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)概論1.1計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)分類通過(guò)網(wǎng)絡(luò)形成的反饋控制系統(tǒng)稱為網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)。該類系統(tǒng)中，被控制對(duì)象與控制器以及控制器與驅(qū)動(dòng)器之間是通過(guò)一個(gè)公共的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)連接的。這種網(wǎng)絡(luò)化的控制模式具有信息資源能夠共享、連接線數(shù)大大減少、易于擴(kuò)展、易于維護(hù)、高效率、高可靠性及靈活等優(yōu)點(diǎn)，是未來(lái)控制系統(tǒng)的發(fā)展模式。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳輸媒介的不同，網(wǎng)絡(luò)環(huán)境可以是有線、無(wú)線或混合網(wǎng)絡(luò)。第1章計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)概論1.1計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)分類1.1.2計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)分類按照控制規(guī)律分類順序和程序控制比例積分微分控制（PID控制）最少拍控制復(fù)雜規(guī)律的控制智能控制課堂自學(xué),見(jiàn)教材P8-9第1章計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)概論1.1計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)分類1.1.3計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)模擬數(shù)字混合系統(tǒng)控制規(guī)律由計(jì)算機(jī)程序?qū)崿F(xiàn)，靈活性、適應(yīng)性強(qiáng)能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制規(guī)律不是連續(xù)控制而是離散控制可采用分時(shí)控制的方式同時(shí)控制多個(gè)回路便于實(shí)現(xiàn)控制與管理一體化，提高自動(dòng)化水平課堂自學(xué),見(jiàn)教材P9第1章計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)概論1.2計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)原理和組成1.2計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)原理和組成1.2.1計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)基本原理

從本質(zhì)上講，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的工作過(guò)程可歸納為以下三步：（1）實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集：對(duì)來(lái)自測(cè)量變送器的被控量的瞬時(shí)值進(jìn)行采集和輸入；（2）實(shí)時(shí)控制決策：對(duì)采集到的被控量進(jìn)行分析、比較和處理，按預(yù)定的控制規(guī)律運(yùn)算，進(jìn)行控制決策；（3）實(shí)時(shí)輸出控制：根據(jù)控制決策，實(shí)時(shí)地向執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出控制信號(hào)，完成系統(tǒng)控制任務(wù)或輸出其它有關(guān)信號(hào)，如報(bào)警信號(hào)等。第1章計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)概論1.2計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)原理和組成工作原理：工作方式：（1）在線方式與離線方式（2）實(shí)時(shí)性第1章計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)概論1.2計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)原理和組成計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的組成可以分為硬件和軟件兩大部分

第1章計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)概論1.2計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)原理和組成1.2.2計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的硬件組成1.5.1計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的硬件組成

1．計(jì)算機(jī)主機(jī)

2．過(guò)程通道

3．操作控制臺(tái)

1.2.2計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的硬件組成第1章計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)概論1.2計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)原理和組成計(jì)算機(jī)操作控制臺(tái)

第1章計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)概論1.2計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)原理和組成1.5.1計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的硬件組成

2．應(yīng)用軟件

由用戶自行編制的控制和管理程序。數(shù)據(jù)采集和處理程序過(guò)程控制程序巡回檢測(cè)和報(bào)警程序人機(jī)接口程序顯示打印程序其他公共子程序1.2.3計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的軟件組成第1章計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)概論1.2計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)原理和組成1．系統(tǒng)軟件

為提高計(jì)算機(jī)使用效率，擴(kuò)大功能，為用戶使用、維護(hù)和管理計(jì)算機(jī)提供方便的程序的總稱。操作系統(tǒng)語(yǔ)言加工系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)通訊網(wǎng)絡(luò)軟件和診斷系統(tǒng)1.5.1計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的硬件組成

（1)穩(wěn)定性（2）能控性與能觀性（3）動(dòng)態(tài)指標(biāo)（4）穩(wěn)態(tài)指標(biāo)（5）積分型指標(biāo)1.3計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的性能及其指標(biāo)第1章計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)概論1.3計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的性能及指標(biāo)1.3.1計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的性能指標(biāo)1.5.1計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的硬件組成

（1)放大系數(shù)對(duì)控制性能的影響（2）慣性時(shí)間常數(shù)對(duì)控制性能的影響（3）純滯后時(shí)間對(duì)控制性能的影響1.3計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的性能及其指標(biāo)第1章計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)概論1.3計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的性能及指標(biāo)1.3.2控制對(duì)象對(duì)控制性能的影響與上篇過(guò)程控制部分內(nèi)容相同1.5.1計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的硬件組成

（1)高可靠性和可維護(hù)性好（2）環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)（3）控制的實(shí)時(shí)性好（4）完善的輸入輸出通道（5）豐富的軟件（6）適當(dāng)?shù)挠?jì)算精度和運(yùn)算速度1.3計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的性能及其指標(biāo)第1章計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)概論1.3計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的性能及指標(biāo)1.3.3控制系統(tǒng)工業(yè)控制機(jī)特點(diǎn)1.5.1計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的硬件組成

1.4計(jì)算機(jī)控制的發(fā)展與展望第1章計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)概論1.4計(jì)算機(jī)控制的發(fā)展與展望1.4.1現(xiàn)代計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)概論20世紀(jì)50年代初，計(jì)算機(jī)開(kāi)始用于工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程控制1965~1969年計(jì)算機(jī)控制進(jìn)入實(shí)用普及階段1970年以后，進(jìn)入大量推廣和分級(jí)控制階段1990年以后，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用于控制系統(tǒng)（DCS）20世紀(jì)80年代后期，現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)逐漸成為計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)（FCS）1.5.1計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的硬件組成

第1章計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)概論1.4計(jì)算機(jī)控制的發(fā)展與展望1.4.2新型控制策略與計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)現(xiàn)代控制策略自適應(yīng)控制變結(jié)構(gòu)控制魯棒控制預(yù)測(cè)控制智能控制策略模糊控制專家控制神經(jīng)控制遺傳算法1.5.1計(jì)算機(jī)