第一章-工控机介绍PPT课件
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优点：
与SCC+模拟控制器相比，其控制规律可以改 变，用起来更加灵活，而且一台DDC可以控制多 个回路，提高了系统的工作效率，而起简化了系 统。
11
SCC系统相较DDC系统的优势：
一方面SCC可以更接近生产的实际情况；另一 方面，当系统中模拟调节器或DDC计算机控制器出 了故障时，可用SCC系统代替模拟调节器或者DDC 计算机进行调节。
系统进行数据交换。
15
至其他工厂
企业级经营 管理计算机
工厂级集中 控制计算机
至其他工厂
车间级监控 计算机SCC 1
…
装置控制 级DDC A
…
装置控制 级DDC B
…
工厂对象A 工厂对象B
车间级监控 计算机SCC 2
…
装置控制 级DDC C
…
装置控制 级DDC D
…
工厂对象C 工厂对象D
图1-5 分级计算机控制系统
16
该系统的特点是将控制系统分散，用多台计 算机分别执行不同的控制功能，用一两台计算机 进行统一的控制与管理。
装置控制级（DDC级）
它对生产过程或单机进行直接控制，如进行 PID控制或前馈控制，使所控制的生产过程处于最 优化的状态下工作。
前馈控制：通常的反馈控制系统中，只有干扰造成 一定的后果，才能反馈过来产生抑制干扰的控 制作用，因而产生滞后控制的不良后果，为了 克服这种滞后的不良控制，用计算机接受干扰 信号，在还没有产生后果之前插入一个补偿作 用，让其刚好在干扰点上抑制对控制变量的影 响，因而也叫做扰动补偿控制。
17
车间监督级（SCC级）
它根据厂级下达的命令和通过装置控制级获得 的生产过程的数据，进行最优化控制。它还担负着 车间内各工段间的工作协调及对DDC级的控制。 工厂集中控制级（MIS级）
优点：
可以根据生产情况的变化，不断的改变给定 值，以达到实现最优控制的目的。而没有SCC的 模拟系统是不能及时根据监测信号改变给定值的。
9
D/A 反多路开关
管理命令
报告
计算机监管 给定值 测量值
DDC微型机
A/D
多路开关
检测元件
生产过程
图1-4 SCC+DDC控制系统原理图
10
工作原理：
本系统为两级计算机控制系统，一级为监督 控制级SCC，用来计算最佳给定值。直接数字控 制计算机（DDC）用来把给定值与测量值进行比 较，其偏差由DDC进行直接数字计算，然后经D/A 转换器和反多路开关分别控制各个执行机构进行 调节。
顺序控制：
程序控制时被控变量按照预规定的时间函数 变化，被控变量是时间的函数；顺序控制可以看 程序控制的扩展，在各个时期所给定的设定值可 以是不同的物理量，而每次设定值的给出不仅取 决于时间，还取决于对以前控制结果的判断。
12
3.对执行机构的驱动 定义：阀门，伺服机构，泵，马达。 方法: （1）产生一系列的脉冲使执行机构达到 所需要的位置。 （2）通过继电器的闭合或产生某个电平 的跳变启动或者停止某个马达。 （3）通过数模转换产生正比于某设定值 的电压或者电流去驱动执行机构。 条件：执行机构要反馈一个信号给计算机，以 便检验控制命令是否被执行。
1
所谓自动控制， 就是在没有人直接参 与的情况下利用控制 装置，对生产过程、 工艺参数、目标要求 进行调节与控制，使 方案按照预定的方案 达到要求的指标。
什么是 自动控制
？？？
2
一、计算机测控系统的任务 外部设备（屏幕、打印机、控制台）
计算机 数据分析、监督控制、
管理员
控制 顺序控制、直接数字控制 工程师和
优点：比DDC控制系统更接近生产实际情况， 不仅可以进行顺序控制，还可以进行最 优控制和自适应控制等。
7
管理命令
报告
计算机监管 给定值 测量值
T T
A/D 多路开关
检测元件
生产过程
图1-3 SCC+模拟调节器原理图
8
ห้องสมุดไป่ตู้ 工作原理：
在此系统中，SCC监督计算机的作用是收集检 测信号及管理命令，然后，按照一定的数学模型 计算后，输出给定值到模拟调节器。此给定值在 模拟调节器中与检测值进行比较后，其偏差值及 模拟调节器调解后输出到执行机构，以达到控制 生产过程的目的。
13
4.人机交互
计算机控制系统必须为操作员提供关于被控 过程和控制系统本身运行情况的全部信息，为操 作员直观的进行操作提供各种手段。
电脑：先是各种控制信息和画面，打印各种纪录， 位工程师和管理人员提供各种信息（生产 装置每天的工作纪录及历史情况的的纪录， 各种分析报表等），以便掌握生产过程的 情况和做出改善生产情况的决策等。
系统
测量和执行
操作员接口
传感器 …
执行机构 …
生产过程
图1-1 一般生产过程系统示意图 3
1.测量 生产装置的工作情况是由传感器监视的，
传感器把被测物理量（如温度、压力、流量、 液位等）转换成正比的直流电信号。
模拟量：传感器信号被接收到计算机系统以 后，首先是把传感器0~100%的量程 转换成标准的直流电压信号（0~5v、 1~5v）或者直流电流信号（0~20ma、 4~20ma）。
优点：不仅能在硬件上完全取代模拟调节器， 实现多回路的PID控制，而且不需要 改变硬件，只改变程序就 能有效的实较复杂的控制。
5
D/A 反多路开关
管理命令
报告
人工监管 给定值 测量值
DDC微型机
A/D
多路开关
检测元件
生产过程
图1-2 DDC控制系统原理图
6
（2）监督控制和顺序控制
定义：计算机监控系统简称SCC系统，在DDC 系统中，是使用计算机代替模拟调节器 进行控制的，而计算机监控系统中，则 由计算机按照描述生产过程的数学模型， 计算出最终给定值给模拟调节器或者 DDC计算机，最终由模拟调节器或DDC 计算机控制生产过程，从而使生产过程 处于最优工作情况。
人 ：通过电脑给出的信息，利用专用键盘将进 行操作（改变设定值，手动调节 各种执行 机构，在发生报警的 时候进行处理等。
14
5.通信 现在的工业过程控制系统都采用分级分
散式结构（DCS），即由多台计算机组成计 算机网络，共同完成任务。 任务：
（1）各台计算机之间要进行数据交换。 （2）生产过程的控制系统还应与其它的控制
数字量：这一类测量值是关于被控过程的状 态信息。
4
2.控制 （1）直接数字控制（DDC）
定义：所谓DDC就是通过一台微型机对多个 被控参数进行巡回检测，检测结果与 设定值进行比较，在按PID规律或者 直接数字控制方法进行控制运算，然 后输出到执行机构对生产过程进行控 制，是被控参数稳定在给定值上。
与SCC+模拟控制器相比，其控制规律可以改 变，用起来更加灵活，而且一台DDC可以控制多 个回路，提高了系统的工作效率，而起简化了系 统。
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SCC系统相较DDC系统的优势：
一方面SCC可以更接近生产的实际情况；另一 方面，当系统中模拟调节器或DDC计算机控制器出 了故障时，可用SCC系统代替模拟调节器或者DDC 计算机进行调节。
系统进行数据交换。
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至其他工厂
企业级经营 管理计算机
工厂级集中 控制计算机
至其他工厂
车间级监控 计算机SCC 1
…
装置控制 级DDC A
…
装置控制 级DDC B
…
工厂对象A 工厂对象B
车间级监控 计算机SCC 2
…
装置控制 级DDC C
…
装置控制 级DDC D
…
工厂对象C 工厂对象D
图1-5 分级计算机控制系统
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该系统的特点是将控制系统分散，用多台计 算机分别执行不同的控制功能，用一两台计算机 进行统一的控制与管理。
装置控制级（DDC级）
它对生产过程或单机进行直接控制，如进行 PID控制或前馈控制，使所控制的生产过程处于最 优化的状态下工作。
前馈控制：通常的反馈控制系统中，只有干扰造成 一定的后果，才能反馈过来产生抑制干扰的控 制作用，因而产生滞后控制的不良后果，为了 克服这种滞后的不良控制，用计算机接受干扰 信号，在还没有产生后果之前插入一个补偿作 用，让其刚好在干扰点上抑制对控制变量的影 响，因而也叫做扰动补偿控制。
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车间监督级（SCC级）
它根据厂级下达的命令和通过装置控制级获得 的生产过程的数据，进行最优化控制。它还担负着 车间内各工段间的工作协调及对DDC级的控制。 工厂集中控制级（MIS级）
优点：
可以根据生产情况的变化，不断的改变给定 值，以达到实现最优控制的目的。而没有SCC的 模拟系统是不能及时根据监测信号改变给定值的。
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D/A 反多路开关
管理命令
报告
计算机监管 给定值 测量值
DDC微型机
A/D
多路开关
检测元件
生产过程
图1-4 SCC+DDC控制系统原理图
10
工作原理：
本系统为两级计算机控制系统，一级为监督 控制级SCC，用来计算最佳给定值。直接数字控 制计算机（DDC）用来把给定值与测量值进行比 较，其偏差由DDC进行直接数字计算，然后经D/A 转换器和反多路开关分别控制各个执行机构进行 调节。
顺序控制：
程序控制时被控变量按照预规定的时间函数 变化，被控变量是时间的函数；顺序控制可以看 程序控制的扩展，在各个时期所给定的设定值可 以是不同的物理量，而每次设定值的给出不仅取 决于时间，还取决于对以前控制结果的判断。
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3.对执行机构的驱动 定义：阀门，伺服机构，泵，马达。 方法: （1）产生一系列的脉冲使执行机构达到 所需要的位置。 （2）通过继电器的闭合或产生某个电平 的跳变启动或者停止某个马达。 （3）通过数模转换产生正比于某设定值 的电压或者电流去驱动执行机构。 条件：执行机构要反馈一个信号给计算机，以 便检验控制命令是否被执行。
1
所谓自动控制， 就是在没有人直接参 与的情况下利用控制 装置，对生产过程、 工艺参数、目标要求 进行调节与控制，使 方案按照预定的方案 达到要求的指标。
什么是 自动控制
？？？
2
一、计算机测控系统的任务 外部设备（屏幕、打印机、控制台）
计算机 数据分析、监督控制、
管理员
控制 顺序控制、直接数字控制 工程师和
优点：比DDC控制系统更接近生产实际情况， 不仅可以进行顺序控制，还可以进行最 优控制和自适应控制等。
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管理命令
报告
计算机监管 给定值 测量值
T T
A/D 多路开关
检测元件
生产过程
图1-3 SCC+模拟调节器原理图
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ห้องสมุดไป่ตู้ 工作原理：
在此系统中，SCC监督计算机的作用是收集检 测信号及管理命令，然后，按照一定的数学模型 计算后，输出给定值到模拟调节器。此给定值在 模拟调节器中与检测值进行比较后，其偏差值及 模拟调节器调解后输出到执行机构，以达到控制 生产过程的目的。
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4.人机交互
计算机控制系统必须为操作员提供关于被控 过程和控制系统本身运行情况的全部信息，为操 作员直观的进行操作提供各种手段。
电脑：先是各种控制信息和画面，打印各种纪录， 位工程师和管理人员提供各种信息（生产 装置每天的工作纪录及历史情况的的纪录， 各种分析报表等），以便掌握生产过程的 情况和做出改善生产情况的决策等。
系统
测量和执行
操作员接口
传感器 …
执行机构 …
生产过程
图1-1 一般生产过程系统示意图 3
1.测量 生产装置的工作情况是由传感器监视的，
传感器把被测物理量（如温度、压力、流量、 液位等）转换成正比的直流电信号。
模拟量：传感器信号被接收到计算机系统以 后，首先是把传感器0~100%的量程 转换成标准的直流电压信号（0~5v、 1~5v）或者直流电流信号（0~20ma、 4~20ma）。
优点：不仅能在硬件上完全取代模拟调节器， 实现多回路的PID控制，而且不需要 改变硬件，只改变程序就 能有效的实较复杂的控制。
5
D/A 反多路开关
管理命令
报告
人工监管 给定值 测量值
DDC微型机
A/D
多路开关
检测元件
生产过程
图1-2 DDC控制系统原理图
6
（2）监督控制和顺序控制
定义：计算机监控系统简称SCC系统，在DDC 系统中，是使用计算机代替模拟调节器 进行控制的，而计算机监控系统中，则 由计算机按照描述生产过程的数学模型， 计算出最终给定值给模拟调节器或者 DDC计算机，最终由模拟调节器或DDC 计算机控制生产过程，从而使生产过程 处于最优工作情况。
人 ：通过电脑给出的信息，利用专用键盘将进 行操作（改变设定值，手动调节 各种执行 机构，在发生报警的 时候进行处理等。
14
5.通信 现在的工业过程控制系统都采用分级分
散式结构（DCS），即由多台计算机组成计 算机网络，共同完成任务。 任务：
（1）各台计算机之间要进行数据交换。 （2）生产过程的控制系统还应与其它的控制
数字量：这一类测量值是关于被控过程的状 态信息。
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2.控制 （1）直接数字控制（DDC）
定义：所谓DDC就是通过一台微型机对多个 被控参数进行巡回检测，检测结果与 设定值进行比较，在按PID规律或者 直接数字控制方法进行控制运算，然 后输出到执行机构对生产过程进行控 制，是被控参数稳定在给定值上。