第4章 计算机控制技术的应用 本章主要教学内容 >微机控制系统的组成、分类和设计方法 >报警程序的设计 常用数字滤波技术 数字PID控制算法分析及参数整定 >直接数字控制系统和达林算法的原理及应用
1 本章主要教学内容 ➢微机控制系统的组成、分类和设计方法 ➢报警程序的设计 ➢常用数字滤波技术 ➢数字PID控制算法分析及参数整定 ➢直接数字控制系统和达林算法的原理及应用 第4章 计算机控制技术的应用
第4章 计算机控制技术的应用 本章教学目的及要求 理解微机控制系统的基本组成和功能特点 熟悉典型程序的设计方法 掌握数字滤波技术的应用 掌握数字PD控制算法分析及参数整定 了解DDC系统和达林算法的原理及应用
2 本章教学目的及要求 ➢理解微机控制系统的基本组成和功能特点 ➢熟悉典型程序的设计方法 ➢掌握数字滤波技术的应用 ➢掌握数字PID控制算法分析及参数整定 ➢了解DDC系统和达林算法的原理及应用 第4章 计算机控制技术的应用
第4章 计算机控制技术的应用 41微机控制系统概述 4.1.1微机控制系统的组成 微机控制系统通常由微型计算机和工业控制对象两大部分 组成,包括计算机本身及其外部设备等,管理计算机的各种 系统程序和过程控制的应用程序等软件。 微机控制系统的硬件一般是由微型计算机、接口电路、外 部设备、输入输出通道和操作控制台等组成。典型的系统组 成框图如图4-1所示
3 4.1 微机控制系统概述 4.1.1 微机控制系统的组成 微机控制系统通常由微型计算机和工业控制对象两大部分 组成，包括计算机本身及其外部设备等，管理计算机的各种 系统程序和过程控制的应用程序等软件。 微机控制系统的硬件一般是由微型计算机、接口电路、外 部设备、输入输出通道和操作控制台等组成。典型的系统组 成框图如图4-1所示。。 第4章 计算机控制技术的应用
第4章 十 显示器 接口 AD转换 样及多路 转换开关日 微型计算机 接口 DA转换 执行机构 外存储器 接 开关量输入 工业生产现场 打印机 接口 开关量输出 控制台 hbbthh 通用外部设备主机及控制台接口}外部输入输出通道 测量与变送'控制对象 图4-1微机控制系统的基本组成
4 图4-1微机控制系统的基本组成 第4章 微 型 计 算 机 控制台 接口 接口 接口 接口 D/A转换 A/D转换 采样及多路 转换开关 开关量输入 开关量输出 执行机构 工 业 生 产 现 场 通用外部设备 主机及控制台 接口 外部输入输出通道 测量与变送 控制对象 外存储器 打印机 显示器
第4章 计算机控制技术的应用 4.1.2微机控制系统的分类 1.数据采集与处理系统 实现对生产过程的工作状况和现场数据进行巡回检测, 可完成数据采集,接受操作人员的控制指令,进行信息预 处理,存储和显示数据,输出打印结果以及故障报警等。 2.直接数字控制系统(DDC) 采用数字控制器取代传统的模拟调节器,配以适当的 部装置来实现工业过程的控制。典型原理如图4-2所示
5 4.1.2 微机控制系统的分类 1. 数据采集与处理系统 实现对生产过程的工作状况和现场数据进行巡回检测, 可完成数据采集，接受操作人员的控制指令，进行信息预 处理，存储和显示数据，输出打印结果以及故障报警等。 2. 直接数字控制系统（DDC） 采用数字控制器取代传统的模拟调节器，配以适当的外 部装置来实现工业过程的控制。典型原理如图4-2所示。 第4章 计算机控制技术的应用
第4章 管理命令现场报告 给定值 测量值 D/A转换 微机主机 A/D转换 转换开关 多路开关 传感器 生产过程 图4-2DDC控制系统的原理图
6 管理命令 微机主机 现场 报告 给定值 测量值 A/D转换 多路开关 传感器 D/A转换 转换开关 生产过程 图4-2 DDC控制系统的原理图 第4章
第4章 计算机控制技术的应用 3.计算机监督控制系统(SCC) 计算机监督控制系统SCC能够根据描述生产过程 的数学模型,自动地改变调节器或系统的给定值, 从而使生产过程处于最优状态和实现自适应控制。 4.分级控制系统 分级控制系统是一种综合的多机系统,整个系统 根据需要可以分成若干级,各级之间利用通信网络 进行信息传递。如图43所示的分级计算机控制系统 是一个四级系统
7 3. 计算机监督控制系统（SCC） 计算机监督控制系统SCC能够根据描述生产过程 的数学模型，自动地改变调节器或系统的给定值， 从而使生产过程处于最优状态和实现自适应控制。 4. 分级控制系统 分级控制系统是一种综合的多机系统，整个系统 根据需要可以分成若干级，各级之间利用通信网络 进行信息传递。如图4-3所示的分级计算机控制系统 是一个四级系统。 第4章 计算机控制技术的应用
第4章 企业级 经营管理计算机 其他工厂 其他工厂 工厂级 集中控制计算机 车间级 车间级 监控计算机(SCC) 监控计算机(SCC) 装置控制级 装置控制级 装置控制级 装置控制级 (DDC) (DDC) (DDC) (DDC) 控制对象A 控制对象B 控制对象C 控制对象D 图4-3分级控制系统的原理图 8
8 企业级 经营管理计算机 工厂级 集中控制计算机 车间级 监控计算机（SCC） 车间级 监控计算机（SCC） 装置控制级 （DDC） 装置控制级 （DDC） 装置控制级 （DDC） 控制对象A 控制对象B 控制对象C 控制对象D 至其它工厂 装置控制级 （DDC） 其他工厂 其他工厂 图4-3 分级控制系统的原理图 第4章
第4章 计算机控制技术的应用 4.1.3徼机控制系统的设计 (1)系统设计基本思路 首先要根据生产现场的实际工作情况和系统的 性能要求,从系统构成上进行综合设计,合理地采用 模块化结构设计方法;其次要考虑将系统要执行的任 务和应具备的功能合理地分配给硬件和软件来实现; 第三要考虑该系统是否有特殊的控制要求,如最优参 数,最大效率,高可靠性,通用性等
9 第4章 4.1.3 微机控制系统的设计 （1）系统设计基本思路 首先要根据生产现场的实际工作情况和系统的 性能要求，从系统构成上进行综合设计，合理地采用 模块化结构设计方法；其次要考虑将系统要执行的任 务和应具备的功能合理地分配给硬件和软件来实现； 第三要考虑该系统是否有特殊的控制要求，如最优参 数，最大效率，高可靠性，通用性等。 计算机控制技术的应用
第4章 计算机控制技术的应用 (2)系统总体设计 要合理选择微机主机和外围设备,具备较完善的 中断系统、输入输出通道和实时时钟等;要考虑控制 方案和执行机构的驱动方式;要佔计所占用的内存容 量并进行内存分配;要确定系统的过程通道和中断处 理方式;要选择合适的系统总线和接口方式;要设计 人性化的操作控制台等
10 （2）系统总体设计 要合理选择微机主机和外围设备 ，具备较完善的 中断系统、输入输出通道和实时时钟等；要考虑控制 方案和执行机构的驱动方式；要估计所占用的内存容 量并进行内存分配；要确定系统的过程通道和中断处 理方式；要选择合适的系统总线和接口方式；要设计 人性化的操作控制台等。 第4章 计算机控制技术的应用