东北大学自动化复习课件2计算机控制系统概述.ppt

24 25 26 27 （2）直接数字控制系统（DDC系统，产生于20世纪60年代初） 计 算 机 生产过程 模拟输入通道 数字输入通道 信息采集 模拟输出通道 数字输出通道 控制 外围设备 操作控制台 基本工作原理：计算机首先通过模拟量和数字量输入通道采实时集生产过程参数，然后各个回路的控制算法计算相应的控制量，并通过模拟量和数字量输出通道输出到个回路的执行机构，实现各回路被控对象的控制。 （3）计算机监督控制系统（SCC，产生于20世纪60年代） SCC 计 算 机 生产过程 信息采集 输入通道 外围设备 操作控制台 输入输出通道 DDC 计算机 输入输出通道 DDC 计算机 … … 信息采集 控制 设定值 信息交换 这是一个二级计算机控制系统，SCC计算机根据不断变化的生产和工艺条件及环境条件等信息，按照生产过程的数学模型，计算出各控制回路的最优设定值，输出给对应的DDC系统，从而使DDC系统能适应生产过程情况的变化，始终工作在最优工作状态（最优质量、最低成本…）。 （4）集中式计算机控制系统（ICS）（1967~1975年） 控 制 计 算 机 生产过程 外围设备 操作控制台 输出通道 … 控制2 设备1 输出通道 设备2 输出通道 设备n 输入通道 … 控制1 控制n 信息采集 高度集中的控制结构，功能过于集中，计算机的负荷过重，计算机出现的任何故障都会产生非常严重的后果，所以该系统非常脆弱，安全可抗性得不到保障。而且系统结构越庞大，系统开发周期越长，现场调试、布线施工等费时费力，很难满足用户的要求。 （5）集散控制系统（DCS，产生于20世纪70年代中期） 第一级为直接控制单元，也称下位机，它直接控制被控对象，完成实时控制。 第二级为中央处理机，又称为上位机，完成管理、监控等功能，实现最优控制。 监控计算机 控制单元1 控制单元2 控制单元n … … 生产过程 二级结构模式下的DCS 高速数据通道 设备1 传感 器 执行 机构 设备2 传感 器 执行 机构 设备n 传感 器 执行 机构 DCS充分体现了“分散控制，集中管理的原则”。控制功能分散以后，不仅使得系统运行的危险得以分散，也给技术上的处理带来很大方便。 由于上位机不直接控制现场设备，所以即使上位机出现故障，也不会直接影响下位机对现场设备的控制功能。 集散控制系统（DCS）的特点： （6）总线控制系统（FCS，产生于20世纪80年代末、90年代初） FCS把原来DCS系统中处于控制室的控制单元、I/O模块置入现场设备中，现场设备具有通信能力，实现了彻底的分散控制。 FCS中用数字信号代替了模拟信号，大大简化了系统结构，节约了硬件设备和连接电缆，系统的开放性、互用性、可靠性等得到提高。 监控计算机 控制单元1 …… 生产过程 现场总线 设备1 传感 器 执行 机构 设备2 传感 器 执行 机构 控制单元2 控制单元n 设备n 传感 器 执行 机构 （7）网络控制系统（NCS，产生于21世纪初） 互联网 控制计 算机1 控制计 算机2 控制计 算机n …… 设备2 传感 器 执行 机构 设备1 传感 器 执行 机构 设备n 传感 器 执行 机构 …… 随着嵌入式微处理机技术的发展，嵌入了智能芯片的传感器和执行机构等现场设备具有网络接口功能，可以作为独立的节点直接连入网络，加之采样数据和给定或控制信号可以在网络上传输，构成闭环控制回路。 优点：由于控制网络属于一种彻底的分布式控制结构，因此它具有连线少、可靠性高，易于系统扩展以及能够实现信息资源共享等。 缺点：存在信息传输的延时，网络的拥塞等。一旦主干网发生信息拥塞或受到损害，则整个NCS系统会完全陷入瘫痪，所以NCS也是一个风险高度集中的控制系统。相关的理论和技术问题已经成为计算机控制系统的研究热点，我们期待这些研究取得突破性进展！ 网络控制系统（NCS）的特点： ·教学单元2结束· 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 教学模块1 计算机控制系统导学与概述 东北大学· 教学单元2计算机控制系统概述 主要内容： 计算机控制系统的基本概念 计算机控制系统的基本结构 计算机控制系统的性能指标 计算机控制系统的发展历程 计算机控制系统的基本类型 教学单元2计算机控制系统概述 （1）什么是计算机控制系统 定义：计算机控制系统就是利用计算机来实现自动控制的系统，即应用计算机参与控制并借助一些辅助部件与被控对象相联系，以获得一定控制目的而构成的系统。 计算机：指各种规模的数字计算机，如从微型到大型的通用或专用计算机； 控制：使事物按照一定的规律运行(变化)。 辅助部件：主要指输入输出接口、检测装置和执行机构