计算机在过程控制中的应用.ppt

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1、第六章第六章 过程控制中的计算机应用过程控制中的计算机应用6-1 6-1 控制机的特点控制机的特点6-2 6-2 计算机过程控制系统的组成计算机过程控制系统的组成6-3 6-3 微机过程控制系统典型的应用方式微机过程控制系统典型的应用方式 专用工业控制机与一般的计算机相比较，具有以下特点；专用工业控制机与一般的计算机相比较，具有以下特点；1 1、可靠性高、可靠性高：一般要求连续无故障运行时间达几千小时以上，：一般要求连续无故障运行时间达几千小时以上，同时平均故障时间要短同时平均故障时间要短(一次故障时间不超过几分钟一次故障时间不超过几分钟)。2 2、对计算机的速度和精度要求较低、对计算机的速度

2、和精度要求较低(相对而言相对而言)：因为工业生：因为工业生产过程往往是一个慢过程，而且提高速度的主要矛盾在于输入、产过程往往是一个慢过程，而且提高速度的主要矛盾在于输入、输出设备。每秒几十万次的运算速度一般均能满足过程控制的输出设备。每秒几十万次的运算速度一般均能满足过程控制的要求。要求。3 3、输入、输出等外围设备较完善、输入、输出等外围设备较完善：除了常用的外围设备，还：除了常用的外围设备，还要有包括不同数度的要有包括不同数度的I/OI/O部件、记录、显示等设备。部件、记录、显示等设备。4 4、实时响应性要好实时响应性要好：在某一限定时间内必须完成规定的处理：在某一限定时间内必须完成规定的

3、处理任务。任务。5 5、中断系统比较完善中断系统比较完善：一旦出现中断请求，就暂停执行现行：一旦出现中断请求，就暂停执行现行的程序，而去执行中断请求的相应程序。的程序，而去执行中断请求的相应程序。6 6、具有丰富的指令系统具有丰富的指令系统：尤其是逻辑判断指令和外围设备的：尤其是逻辑判断指令和外围设备的控制指令。控制指令。6-1 6-1 控制机的特点控制机的特点7 7、有正确反映生产过程的数学模型有正确反映生产过程的数学模型(控制算法控制算法)：为了寻：为了寻求生产过程中的最优工况，实现最优控制，必须建立正求生产过程中的最优工况，实现最优控制，必须建立正确反映生产过程规律的数学模型。确反映生产

4、过程规律的数学模型。(实现高级控制的前实现高级控制的前提。提。)8 8、有比较完善的软件系统有比较完善的软件系统：操作系统、应用软件。：操作系统、应用软件。计算机过程控制系统的典型构成如下图所示。计算机过程控制系统的典型构成如下图所示。6-2 6-2 计算机过程控制系统的组成计算机过程控制系统的组成 其基本硬件组成如下图所示。其基本硬件组成如下图所示。1 1、主机、主机2 2、过程接口、过程接口:输入、输出；模拟量、开关量。输入、输出；模拟量、开关量。3 3、外围设备：输入设备、输出设备、外存储器。、外围设备：输入设备、输出设备、外存储器。4 4、自动化仪表：过程通道必须通过自动化仪表才能和、

5、自动化仪表：过程通道必须通过自动化仪表才能和 被控过程发生联系。被控过程发生联系。5 5、软件系统：程序设计系统、操作系统、监控系统和诊断、软件系统：程序设计系统、操作系统、监控系统和诊断 系统等，通常由计算机制造厂家提供。系统等，通常由计算机制造厂家提供。6 6、应用软件：是用户根据具体的生产工艺要求完成某种控、应用软件：是用户根据具体的生产工艺要求完成某种控 制功能所必须的软件，由用户自编。制功能所必须的软件，由用户自编。上图包括：上图包括：上图包括：上图包括：对于不同的被控过程和生产工艺，其控制方案是不同的。对于不同的被控过程和生产工艺，其控制方案是不同的。6-3 6-3 微机过程控制系

6、统典型的应用方式微机过程控制系统典型的应用方式 由图可见，微型计算机取代了模拟调节器，对生产过程直由图可见，微型计算机取代了模拟调节器，对生产过程直接进行控制。直接数字控制系统是最普遍的一种应用形式。接进行控制。直接数字控制系统是最普遍的一种应用形式。1 1、直接数字控制、直接数字控制(DDC)DDC)系统：系统：2 2、监督控制、监督控制(SCC)SCC)系统：系统：或根据最优化数学模型，计算出各被控参数的最佳给定或根据最优化数学模型，计算出各被控参数的最佳给定值，利用计算机自动调整模拟调节器的给定值；值，利用计算机自动调整模拟调节器的给定值；或可调参数值，或由第二或可调参数值，或由第二级级

7、计算机监控第一级计算机监控第一级DDCDDC系统，系统，使生产处于最优工况。使生产处于最优工况。计算机监督控制系统是针对某一种生产过程计算机监督控制系统是针对某一种生产过程,依据生产过依据生产过程的各种状态程的各种状态,按生产过程的数学模型计算出生产设备应按生产过程的数学模型计算出生产设备应运行的最佳给定值运行的最佳给定值,并将最佳值自动地或人工对并将最佳值自动地或人工对DDC执执行级的计算机或对模拟调节仪表进行调正或设定控制的行级的计算机或对模拟调节仪表进行调正或设定控制的目标值目标值.直接影响直接影响SCC效果优劣的首先是它的数学模型效果优劣的首先是它的数学模型,为此要经为此要经常在运行过

8、程中改进数学模型常在运行过程中改进数学模型,并相应修改控制算法和应并相应修改控制算法和应用控制程序用控制程序.在上图中，第二级计算机根据最优化数学模型，计算出在上图中，第二级计算机根据最优化数学模型，计算出被控参数的给定值，以监督第一级被控参数的给定值，以监督第一级DDCDDC系统的工作。系统的工作。监督计算机控制系统监督计算机控制系统 不仅要完成生不仅要完成生产过程的在线控产过程的在线控制任务，还要进制任务，还要进行现代化的集中行现代化的集中管理。管理。利用小型或微利用小型或微型计算机进行型计算机进行DDCDDC控制，再用中型控制，再用中型或大型计算机完或大型计算机完成现代化企业管成现代化企业管理。理。通过高速通信通过高速通信线路线路-网络，使网络，使各部门协调地进各部门协调地进行工作。行工作。3 3、集散控制系统、集散控制系统(分散控制系统分散控制系统DCS)DCS)：