第九章 计算机控制系统 华东理工大学信息学院自动化系
第九章 计算机控制系统 华东理工大学信息学院自动化系
定义：计算机控制就是利用计算机实现工业生产 过程的自动控制。 计算机控制系统=自动化技术+计算机技术
定义：计算机控制就是利用计算机实现工业生产 过程的自动控制。 计算机控制系统=自动化技术+计算机技术
本章主要内容： 10.1 概述 10.2 集散控制系统 10.3 可编程控制器 闪 10.4 现场总线控制系统 10.5综合自动化系统 D
10.3 可编程控制器 本章主要内容： 10.1 概述 10.2 集散控制系统 10.4 现场总线控制系统 10.5 综合自动化系统
10.1 概述 10.1.1计算机控制系统的组成 数/模 给定值 数字控制器 转换器 保持器 执行器 -- 数/模 保持器 转换器 执行器 生产过程 多路 测量 模/数 采样 转换器 保持 器 测量 图10-1计算机控制系统框图
10.1 概述 10.1.1 计算机控制系统的组成 数/模 转换器 数/模 转换器 多路 采样 保持 器 ┆ 数 字 控 制 器 测量 保持器 模/数 转换器 保持器 ┆ 执行器 执行器 ┆ 测量 生 产 过 程 ┆ ━ 给定值 图10-1 计算机控制系统框图
被控变量 数字 数/模 保持器 执行器→对象 给定值 控制器 转换器 采样 模/数 保持 多路 测量变送 转换器 器 开关 数字计算机 图10-2计算机控制系统典型结构图 组成：被控对象、测量变送、控制器及执行器 连续控制系统 计算机控制系统 相似点： 组成相同 不同点： 模拟控制器 数字控制器 多路开关、采样保持器、AD、D/A
组成：被控对象、测量变送、控制器及执行器 图10-2 计算机控制系统典型结构图 数/模 转换器 采样 保持 器 数字 控制器 模/数 测量变送 转换器 保持器 执行器 ━ 给定值 多路 开关 对象 被控变量 数字计算机 连续控制系统 计算机控制系统 相似点： 组成相同 不同点： 模拟控制器 数字控制器 多路开关、采样保持器、A/D、D/A
10.1.2计算机控制系统的发展 DDC DCS FCS →CIMS=→CIPS PLC 图10-3计算机控制系统的发展 最初：DDC 直接数字控制系统（集中控制系统 20世纪70年代：DCS一集散控制系统（集中管理、分散控制） 20世纪60年代：PLC一可编程逻辑控制器 20世纪未：FCS一 现场总线控制系统 目前及未来：CIMS一 计算机集成制造系统 CPS一计算机集成过程系统 可
10.1.2 计算机控制系统的发展 DDC DCS PLC FCS CIMS CIPS 图10-3 计算机控制系统的发展 最初：DDC——直接数字控制系统（集中控制系统） 20世纪70年代：DCS——集散控制系统（集中管理、分散控制） 20世纪60年代：PLC——可编程逻辑控制器 20世纪末：FCS——现场总线控制系统 目前及未来：CIMS——计算机集成制造系统 CIPS——计算机集成过程系统
10.2 集散控制系统 10.2.0 基本概念 定义：集散控制系统又称为分散型控制系统 (Distributed Control System),简称为DCS系统 是对生产过程进行集中监视、操作、管理和分散控 制的一种全新的分布式计算机控制系统。 工作原理：该系统将若干台微机分散应用于过程控 制，全部信息通过通信网络由上位管理机监控，实 现最优化控制，通过CRT装置、通信总线、键盘、 打印机等进行集中操作、显示和报警
10.2 集散控制系统 10.2.0 基本概念 定义：集散控制系统又称为分散型控制系统 （Distributed Control System）,简称为DCS系统， 是对生产过程进行集中监视、操作、管理和分散控 制的一种全新的分布式计算机控制系统。 工作原理：该系统将若干台微机分散应用于过程控 制，全部信息通过通信网络由上位管理机监控，实 现最优化控制，通过CRT装置、通信总线、键盘、 打印机等进行集中操作、显示和报警
10.2.1 集散控制系统的特点 主要特征：集中管理和分散控制。 经营管理级 具体有以下几个方面： 生产管理级 (1)分级递阶结构 这种结构从系统工程出发，考虑 控制管理级 功能分散、危险分散、提高可靠 性、强化系统应用灵活性、减少 设备的复杂性与投资成本，并且 过程控制级 便于维修和技术更新等优化选择 而得出的。 图10-4DCS 的结构层次
10.2.1 集散控制系统的特点 主要特征：集中管理和分散控制。 具体有以下几个方面： (1)分级递阶结构 这种结构从系统工程出发，考虑 功能分散、危险分散、提高可靠 性、强化系统应用灵活性、减少 设备的复杂性与投资成本，并且 便于维修和技术更新等优化选择 而得出的。 经营管理级 生产管理级 控制管理级 过程控制级 图10-4 DCS 的结构层次
每一级由若干子系统组成，形成金字塔 结构。同一级的各决策子系统可同时对 经营管理级 下级施加作用，同时又受上级的干预 子系统可通过上级互相交换信息。 生产管理级 过程控制级：根据上层决策直接控制生 产 控制管理级 控制管理级：对生产过程实现集中操作 和统一管理。 过程控制级 生产管理级：承担最优化任务 经营管理级：全面的综合型经营管理和 图10-4DCS的 决策 结构层次
每一级由若干子系统组成，形成金字塔 结构。同一级的各决策子系统可同时对 下级施加作用，同时又受上级的干预， 子系统可通过上级互相交换信息。 过程控制级：根据上层决策直接控制生 产。 控制管理级：对生产过程实现集中操作 和统一管理。 生产管理级：承担最优化任务 经营管理级：全面的综合型经营管理和 决策 经营管理级 生产管理级 控制管理级 过程控制级 图10-4 DCS的 结构层次
(2) 采用微机智能技术DC$采用了以微处理器为基 础的“智能技术”，成为计算机应用最完善、最丰 富的领域。现场控制单元、过程输入输出接口、 数 据通信等均采用微处理器，可以实现自适应、自诊 断和自检测等“智能”控制过程 3)丰富的功能软件包DCS具有丰富的功能软件包 它能提供控制运算、过程监视、组态、 报表打印和 信息检索等功能
(2) 采用微机智能技术 DCS采用了以微处理器为基 础的“智能技术”，成为计算机应用最完善、最丰 富的领域。现场控制单元、过程输入输出接口、数 据通信等均采用微处理器，可以实现自适应、自诊 断和自检测等“智能”控制过程。 (3) 丰富的功能软件包 DCS具有丰富的功能软件包， 它能提供控制运算、过程监视、组态、报表打印和 信息检索等功能