计算机过程控制系统
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计算机控制系统的硬件一般由被控对象（生产过 程）、过程通道、计算机、人机联系设备、控制操 作台等几部分组成，如图10-2所示。
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2．软件组成 计算机控制装置配置了必要的软件，才能针对生
产过程的运行状态，按照人的思维和知识进行自动控 制，完成预定控制功能。计算机控制装置的软件通常 分为两大类：系统软件和应用软件。
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ຫໍສະໝຸດ Baidu
4 先进过程控制方法
随着计算机在过程控制系统的广泛应用，从20世 纪80年代开始针对工业过程本身的特点，控制界提出 了一系列行之有效的先进过程控制方法。先进过程控 制通常在计算机过程控制系统中用于处理复杂的多变 量过程控制问题，如大迟延、多变量耦合、被控变量 与控制变量存在着各种约束的时变系统等。先进控制 是建立在常规控制之上的动态协调约束控制，可使控 制系统适应实际工业生产过程动态特性和操作要求。 目前应用得比较成功的先进过程控制方法有自适应控 制、预测控制、模糊控制、神经网络控制和鲁棒控制
9
4．集散控制系统（DCS） 集散控制系统( DCS)，也称分布式控制系统，是
70年代中期发展起来的新型计算机控制系统。集散控 制系统是由多台计算机分别控制生产过程中多个控制 回路，同时又可集中获取数据和集中管理的自动控制 系统。它是计算机技术（Computer）、控制技术 （Control）、通信技术（Communication）和图形显 示（CRT）等技术的综合应用，通常也将集散控制称 为4C技术。它不仅具有传统的控制能力和集中化的信 息管理和操作显示功能，而且还有大规模数据采集、 处理的功能以及较强的数据通讯能力，为实现高等过
等等。
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1. 自适应控制 自适应控制是一种利用辨识器将对象参数进行在
线估计，用控制器实现参数自动整定的一种控制技术， 它可用于结构已知而参数未知但恒定的随机系统，也 可用于结构已知而参数缓慢变化的随机系统。自适应 控制系统在对象结构参数、初始条件发生变化或目标 函数的极值点发生漂移的时候，能够自动地维持在最 优工作状态。
计算机过程控制系统
目录
1 计算机过程控制系统简介 2 计算机过程控制系统的组成 3 计算机过程控制系统的类型 4 先进过程控制方法 5 小结
1
现代过程工业向着大型化和连续化的方向发展，生 产过程也随之日趋复杂，对生态环境的影响也日益突 出，这些都对控制提出了越来越高的要求。不仅如此， 生产的安全性和可靠性，生产企业的经济效益都成为 衡量当今自动控制水平的重要指标。因此，仅用常规 仪表已不能满足现代化企业的控制要求。随着计算机 技术的迅速发展，计算机具有运算速度快、精度高、 存储量大、编程灵活以及有很强的通信能力等特点， 已在过程控制中得到十分广泛的应用。
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2．直接数字控制系统（DDC） 直接数字控制系统( DDC)，就是用一台计算机取代
模拟控制器直接控制调节阀等执行器，使被控变量保 持在给定值。其基本组成如图 10-4所示。直接数字控 制系统是利用计算机的分时处理功能直接对多个控制 回路实现多种形式控制的多回功能的数字控制系统。
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3．监督控制系统（SCC） 监督控制系统( SCC)，它是利用计算机对工业生产
过程进行监督管理和控制的计算机控制系统。监督控 制是一个二级控制系统，监督控制系统可以通过对外 部信息的检测，根据当时的工艺条件和控制状态，按 照一定的数学模型和优化准则，在线计算最优设定值， 并及时送至下一级DDC计算机，实现自适应控制，使 控制过程始终处于最优状态。监督控制系统结构图如 图10-5所示。
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1 计算机过程控制系统简介
将计算机用于过程控制系统，就称之为计算机过 程控制系统。它由被控对象、测量变送器、计算机和 执行器组成，如图10-1所示。其中控制器的核心可以 是微处理器、单片机、PLC或微型计算机。
图10-l 计算机过程控制系统基本结构
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2 计算机过程控制系统的组成
计算机控制系统已广泛应用到国防和工业领域， 由于被控对象、控制功能及控制设备不同，因而计 算机控制系统是千变万化的。计算机控制系统的最 基本特征是一个实时系统，它由硬件和软件两大部 分组成。 1．硬件组成
程控制和生产管理提供了先进的工具和手段。
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5．现场总线控制系统（FCS） 随着数字通信技术的发展极大地推进着现场级信
息网络技术的发展，在国际上出现了现场总线技术。 近几年现场总线技术一直是国际自动化领域的热点。
现场总线的概念包含两方面内容。首先，现场总 线是一种通信标准，是全数字化、双向、多信息、多 主站通信规程的可应用之技术。把控制功能分散到现 场装置中，并能实现以数字形式宽范围的通信。其次， 现场总线的通信标准是开放的，控制系统中的现场仪 表装置，用户可自由选择不同厂商的符合标准的产品， 利用现场总线构成所需控制系统。开放性是现场总线 的主要标志之一。
① 系统软件 系统软件是主机基本配置的软件，一般包括操作系 统、监视程序、诊断程序、程序设计系统、数据库系 统、通信网络软件等。 ② 应用软件 应用软件是针对某一生产过程，依据设计人员对控
制系统的设计思想，为达到控制目的而设计的程序。
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3 计算机过程控制系统的类型
1．巡回检测和数据处理系统 最初，计算机只用于生产数据的处理和巡回检测。 巡回检测和数据处理系统的结构图如图10-3所示，这 是一个开环控制系统，计算机不直接参与过程控制， 对生产过程不会直接产生影响。
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6．现场总线集散控制型控制系统 随着计算机技术的发展，通用PC机及其系统软件、
工具软件的性能迅速提高，而价格直趋下跌，这促使 技术人员舍弃DCS的专用计算机体系结构及其独家自 成体系的系统软件，而采用通过PC机及商品化系统软 件，并将先进的现场总线技术融于系统之中，淘汰 DCS的输入输出结构，从而推出一种面貌全新的现场 总线集散控制型控制系统。
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自从 20世纪 50年代末期由美国麻省理工学院提出 第一个自适应控制系统以来，先后出现过许多不同形 式的自适应控制系统。发展到现阶段，无论是从理论 研究还是从实际应用的角度来看，比较成熟的自适应 控制系统有下述两大类。模型参考自适应控制系统 （Model Reference Adaptive System，MRAS）和自 校正控制系统（Self-tuning Regulator，STR）。
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2．软件组成 计算机控制装置配置了必要的软件，才能针对生
产过程的运行状态，按照人的思维和知识进行自动控 制，完成预定控制功能。计算机控制装置的软件通常 分为两大类：系统软件和应用软件。
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ຫໍສະໝຸດ Baidu
4 先进过程控制方法
随着计算机在过程控制系统的广泛应用，从20世 纪80年代开始针对工业过程本身的特点，控制界提出 了一系列行之有效的先进过程控制方法。先进过程控 制通常在计算机过程控制系统中用于处理复杂的多变 量过程控制问题，如大迟延、多变量耦合、被控变量 与控制变量存在着各种约束的时变系统等。先进控制 是建立在常规控制之上的动态协调约束控制，可使控 制系统适应实际工业生产过程动态特性和操作要求。 目前应用得比较成功的先进过程控制方法有自适应控 制、预测控制、模糊控制、神经网络控制和鲁棒控制
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4．集散控制系统（DCS） 集散控制系统( DCS)，也称分布式控制系统，是
70年代中期发展起来的新型计算机控制系统。集散控 制系统是由多台计算机分别控制生产过程中多个控制 回路，同时又可集中获取数据和集中管理的自动控制 系统。它是计算机技术（Computer）、控制技术 （Control）、通信技术（Communication）和图形显 示（CRT）等技术的综合应用，通常也将集散控制称 为4C技术。它不仅具有传统的控制能力和集中化的信 息管理和操作显示功能，而且还有大规模数据采集、 处理的功能以及较强的数据通讯能力，为实现高等过
等等。
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1. 自适应控制 自适应控制是一种利用辨识器将对象参数进行在
线估计，用控制器实现参数自动整定的一种控制技术， 它可用于结构已知而参数未知但恒定的随机系统，也 可用于结构已知而参数缓慢变化的随机系统。自适应 控制系统在对象结构参数、初始条件发生变化或目标 函数的极值点发生漂移的时候，能够自动地维持在最 优工作状态。
计算机过程控制系统
目录
1 计算机过程控制系统简介 2 计算机过程控制系统的组成 3 计算机过程控制系统的类型 4 先进过程控制方法 5 小结
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现代过程工业向着大型化和连续化的方向发展，生 产过程也随之日趋复杂，对生态环境的影响也日益突 出，这些都对控制提出了越来越高的要求。不仅如此， 生产的安全性和可靠性，生产企业的经济效益都成为 衡量当今自动控制水平的重要指标。因此，仅用常规 仪表已不能满足现代化企业的控制要求。随着计算机 技术的迅速发展，计算机具有运算速度快、精度高、 存储量大、编程灵活以及有很强的通信能力等特点， 已在过程控制中得到十分广泛的应用。
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2．直接数字控制系统（DDC） 直接数字控制系统( DDC)，就是用一台计算机取代
模拟控制器直接控制调节阀等执行器，使被控变量保 持在给定值。其基本组成如图 10-4所示。直接数字控 制系统是利用计算机的分时处理功能直接对多个控制 回路实现多种形式控制的多回功能的数字控制系统。
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3．监督控制系统（SCC） 监督控制系统( SCC)，它是利用计算机对工业生产
过程进行监督管理和控制的计算机控制系统。监督控 制是一个二级控制系统，监督控制系统可以通过对外 部信息的检测，根据当时的工艺条件和控制状态，按 照一定的数学模型和优化准则，在线计算最优设定值， 并及时送至下一级DDC计算机，实现自适应控制，使 控制过程始终处于最优状态。监督控制系统结构图如 图10-5所示。
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1 计算机过程控制系统简介
将计算机用于过程控制系统，就称之为计算机过 程控制系统。它由被控对象、测量变送器、计算机和 执行器组成，如图10-1所示。其中控制器的核心可以 是微处理器、单片机、PLC或微型计算机。
图10-l 计算机过程控制系统基本结构
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2 计算机过程控制系统的组成
计算机控制系统已广泛应用到国防和工业领域， 由于被控对象、控制功能及控制设备不同，因而计 算机控制系统是千变万化的。计算机控制系统的最 基本特征是一个实时系统，它由硬件和软件两大部 分组成。 1．硬件组成
程控制和生产管理提供了先进的工具和手段。
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5．现场总线控制系统（FCS） 随着数字通信技术的发展极大地推进着现场级信
息网络技术的发展，在国际上出现了现场总线技术。 近几年现场总线技术一直是国际自动化领域的热点。
现场总线的概念包含两方面内容。首先，现场总 线是一种通信标准，是全数字化、双向、多信息、多 主站通信规程的可应用之技术。把控制功能分散到现 场装置中，并能实现以数字形式宽范围的通信。其次， 现场总线的通信标准是开放的，控制系统中的现场仪 表装置，用户可自由选择不同厂商的符合标准的产品， 利用现场总线构成所需控制系统。开放性是现场总线 的主要标志之一。
① 系统软件 系统软件是主机基本配置的软件，一般包括操作系 统、监视程序、诊断程序、程序设计系统、数据库系 统、通信网络软件等。 ② 应用软件 应用软件是针对某一生产过程，依据设计人员对控
制系统的设计思想，为达到控制目的而设计的程序。
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3 计算机过程控制系统的类型
1．巡回检测和数据处理系统 最初，计算机只用于生产数据的处理和巡回检测。 巡回检测和数据处理系统的结构图如图10-3所示，这 是一个开环控制系统，计算机不直接参与过程控制， 对生产过程不会直接产生影响。
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6．现场总线集散控制型控制系统 随着计算机技术的发展，通用PC机及其系统软件、
工具软件的性能迅速提高，而价格直趋下跌，这促使 技术人员舍弃DCS的专用计算机体系结构及其独家自 成体系的系统软件，而采用通过PC机及商品化系统软 件，并将先进的现场总线技术融于系统之中，淘汰 DCS的输入输出结构，从而推出一种面貌全新的现场 总线集散控制型控制系统。
15
自从 20世纪 50年代末期由美国麻省理工学院提出 第一个自适应控制系统以来，先后出现过许多不同形 式的自适应控制系统。发展到现阶段，无论是从理论 研究还是从实际应用的角度来看，比较成熟的自适应 控制系统有下述两大类。模型参考自适应控制系统 （Model Reference Adaptive System，MRAS）和自 校正控制系统（Self-tuning Regulator，STR）。