计算机控制系统基本知识.doc

第一部分 DCS系统介绍第一章 计算机控制系统简介第一节 概述计算机控制系统是指以计算机为控制设备所组成的自动控制系统。计算机具有实现各种数学运算和逻辑判断的能力。其主要特点是：1、 运算速度快，能存储大量的数据，具有很强的信息处理能力；2、 容易实现各种控制规律（PID控制、串级控制、复合控制等）；3、 将显示、打印、报警、给定参数等功能集中在控制台上，方便运行人员操作与监视；4、 指导运行人员正确地进行操作和控制。计算机在电厂生产过程自动化中的应用，主要有以下三个方面。1、数据采集和处理计算机数据采集和处理系统的功能是：定时采集生产过程中大量的，经过一次测量仪表发送、统一信号、模/数转换后的过程参数信号，并按预定的要求对它们进行分析、计算和处理，最后进行CRT显示、报警、打印或储存。计算机数据采集处理系统的结构示意图如下图实线部分所示。数据处理的另一种应用形式是操作指导。计算机根据生产过程提出的数学模型进行计算，寻找出生产过程的最优操作条件和数值，并CRT显示屏上显示出来或通过打印机打印给操作人员。由操作人员去改变模拟调节器的给定值或直接操纵执行机构，从而把生产过程控制在最佳状态。操作指导属于计算机开环监控方式。 测 生 。 量 过程输入通道 计算机 。 仪 CPU 产 表 过 控或 显示 。 制执 运行 打印 程 。 器行 人员 制表 器 简图：计算机数据处理与操作指导系统2、直接数字控制（DDC）生产过程的被调参数通过模拟量输入计算机，由计算机按预定的控制规律进行运算，并运算的结果由输出通道去直接控制执行机构，从而把被调参数保持在给定值上。这样的控制方式称为直接数字控制。 测 生 。 量 过程输入通道 计算机 。 仪 CPU 产 表 过 执 。 行 过程输出通道 程 。 机 构 简图：直接数字控制系统3、监督计算机控制（SPC）监督计算机控制是指计算机根据生产过程的信息，按照过程的数学模型，求出生产过程最优运转的操作条件和数值，并直接去改变模拟调节器的给定值，由模拟调节器或DDC控制机实行对生产过程的控制，从而使生产过程处于最优化状态。 测 生 。 量 过程输入通道 计算机 。 仪 CPU 产 表 给定 执 模拟 过 行 调节器 器 程 执 DDC 过程输出通道 行 控制器 器 简图：监督计算机控制系统第二节 分布式计算机控制系统（DCS）分布式计算机控制系统是一种以微处理器为基础，应用通信技术、显示技术，特别是软件技术而形成的一种新型自动控制系统，是现今对大、中规模生产过程进行集中监视、管理和控制的最完善的控制系统。DCS基本组成思想：控制分散，信息集中。它以CRT操作台为中心，借助于通信系统把各个分散的控制器连接起来。CRT操作台 集中 控制器 控制器 控制器 控制器 分散 生产过程简图：分布式控制系统结构示意一、 分布式控制系统的结构及工作原理 DCS系统包括以下几个基本部分：能完成各种控制的功能站（过程控制单元）；具有显示、管理、操作功能的CRT操作站；连接各个站的数据通道及过程接口等。1、 过程接口（I/O）过程接口是直接与生产过程连接的硬件设备（或模件），实现信号的转换与处理。生产过程中的信号种类有：420mA，直流电流信号；010V直流电压信号；热电偶；热电阻信号；脉冲信号；气动信号以及接点和开关量信号。从功能上分成两大类：一类叫信号模件，仅作为控制计算机与生产过程之间的输入输出接口和信号转换（A/D或D/A）；另一类叫功能模件，是带有PLC的智能I/O模件，除了作输入输出接口之外，还具有控制、调节的功能，在开展站故障的情况下，起后备调节器的作用。2、 控制功能站 控制功能站是DCS的现场控制装置，是整个系统中最重要部分。能够实现信号采集、计算处理、连续控制、逻辑控制等具体的自动化任务。3、 显示操作站4、 数据通讯系统DCS是一种分散控制系统，把微处理器分散以后，就需要有某种技术手段把他们有效地联结起来，以实现各个控制回路之间的信息交换，相互协调，共同完成生产过程的总体控制目标。数据通讯在分散设置的控制站、CRT操作台、工程师组态工作站等装置之间起着传递信息的作用。不仅能够使系统快速地周期地更新信息，使运行操作人员及时看到生产过程的最新状态，并且还会使运行人员对CRT操作台（或工程师工作站）提出的随机性质的通讯要求（如修改报警限值、某些常数，或显示某个信息的全部属性等）作出响应。5、 冗余化结构二、分布式控制系统的特点1、 控制功能丰富，能容易地实现最佳控制2、 系统具有很高的安全可靠性3、 操作简单、方便4、 分布式控制系统的应用技术可以方便地掌握三、分布式控制系统的应用1、 1U/2U的OVATION系统介绍（另附）