1、第五章计算机控制技术 计算机控制技术 5 1概述 1 计算机控制系统的组成及特点在控制系统中根据系统中信号相对于时间的连续性 通常分为连续时间系统和离散时间系统 简称连续系统和离散系统 在采用计算机进行信号处理的控制系统中 计算机处理的信号是以数码形式存在的 也称为数字信号 在时间上是离散的 离散控制理论是研究计算机控制系统的理论基础 计算机控制技术 5 1概述 1 计算机控制系统的组成及特点模拟量是指变量在一定范围连续变化的量也就是在一定范围 定义域 内可以取任意值 如位移 速度 压力 流量 温度等 数字量是分立量不是连续变化量只能取几个分立值 二进制数字变量只能取两个值 计算机控制技术 5
2、 1概述 1 计算机控制系统的组成及特点 计算机控制技术 5 1概述计算机控制系统中信号变换与传输的过程 原理 计算机控制技术 1 采样过程是用采样开关 或采样单元 将模拟信号按一定时间间隔抽样成离散模拟信号的过程 因采样后得到的离散模拟信号本质上还是模拟信号 未数量化 不能直接送入计算机 故还需经数量化 变成数字信号才能被计算机接受和处理 2 量化过程 简称量化 就是用一组数码 如二进制码 来逼近离散模拟信号的幅值 将其转换成数字信号 由于计算机的数值信号是有限的 因此用数码来逼近模拟信号是近似的处理方法 信号进入计算机后经其处理经D A转换后输出 计算机控制技术 3 D A转换器是将数字量
3、转换成模拟量的装置 模拟量输出主要由D A转换器和输出保持器组成 它们的任务是把微机输出的数字量转换成模拟量 多路模拟量输出通道的结构形式 主要取决于输出保持器的结构形式 保持器一般有数字保持方案和模拟保持方案两种 这就决定了模拟量输出通道的两种基本结构形式 计算机控制技术 5 1概述 1 计算机控制系统的组成及特点计算机控制系统由硬件和软件两部分组成硬件组成计算机控制系统的硬件主要是由主机 外围设备 过程输入输出设备 人机联系设备和通信设备等组成 软件组成软件是各种程序的统称 1 系统软件2 应用软件 计算机控制技术 5 1概述 2 计算机控制系统的类型操作指导控制系统 计算机控制技术 5
4、1概述操作指导控制系统如下图所示 在操作指导控制系统中 计算机的输出不直接用来控制生产对象 图5 3计算机操作指导控制系统示意图 计算机控制技术 5 1概述 2 计算机控制系统的类型直接数字控制系统 计算机控制技术 5 1概述直接数字控制系统此类系统中计算机的运算和处理结果直接输出作用于被控对象 直接数字控制DDC DirectDigitalControl 系统是计算机用于工业过程控制最普遍的一种方式 图5 4直接数字控制系统的结构 计算机控制技术 5 1概述 2 计算机控制系统的类型监督控制系统 计算机控制技术 5 1概述监督控制系统在监督计算机控制SCC SupervisoryComput
5、erControl 系统中 计算机根据工艺参数和过程参量检测值 并按照所设计的控制算法进行计算 计算出最佳设定值后直接传送给常规模拟调节器或者DDC计算机 最后由模拟调节器或DDC计算机控制生产过程 SCC系统有两种类型 一种是SCC 模拟调节器 另一种是SCC DDC控制系统 监督计算机控制系统的构成示意图如图5 5所示 1 SCC 模拟调节器的控制系统 2 SCC DDC的控制系统 图5 5监督计算机控制系统的构成示意图 a SCC 模拟调节器系统 b SCC DDC系统4 计算机控制技术 5 1概述 2 计算机控制系统的类型分布式控制系统 DCS 分布式控制系统综合了计算机技术 通信技术
6、和控制技术 采用多层分级的结构形式 从上而下分为控制级 控制管理级 生产管理级和经营管理级 计算机控制技术 5 1概述分布式控制系统 DCS 图5 6是一个四级计算机控制系统 其中 过程控制级为最底层 对生产设备进行直接数字控制 车间管理级负责本车间各设备间的协调管理 工厂管理级负责全厂各车间的生产协调 包括安排生产计划 备品备件等 企业 公司 管理级负责总的协调 安排总生产计划 进行企业 公司 经营方向的决策等 图5 6计算机分级控制系统 计算机控制技术 5 1概述 2 计算机控制系统的类型计算机控制技术的发展方向近年来 计算机技术出现了惊人的飞跃 计算机的性能不断完善 可靠性不断提高 成本不断降低 从而推动了计算机控制系统的发展 计算机控制技术 5 1概述计算机控制系统的组成将模拟式自动控制系统中的控制器的功能用计算机来实现 就组成了一个典型的计算机控制系统 如图所示 计算机控制技术 5 1概述典型的机电一体化控制系统结构可分为硬件和软件两大部分 硬件是指计算机本身及其外围设备 一般包括中央处理器 内存储器 磁盘驱动器 各种接口电路 以A D转换和D A转换为核心的模拟量I O通道 数字量I O通道 以及各种显示 记录设备 运行操作台等
