计算机过程控制系统 ppt课件
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• ① 主机 • ② 测量元件和执行机构。 • ③ 输入输出通道又称过程通道。 • ④ 接口电路。 • ⑤ 控制台。
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图10.2计算机控制系统一般硬件组成
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9
(2) 软件组成
• ① 系统软件 • ② 应用软件
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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。
10.1计算机过程控制系统组成与分类 10.2数据通信技术 10.3工业网络技术 10.4可编程序控制器(PLC)系统 10.5集散控制系统(DCS) 10.6现场总线控制系统(FCS)
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10.1计算机过程控制系统组成与分类
• 10.1.1计算机过程控制系统简介 • 10.1.2计算机过程控制系统的组成 • 10.1.3计算机过程控制系统的类型
• (1) 巡回检测和数据处理系统 • (2) 直接数字控制系统(DDC) • (3) 监督控制系统(SCC) • (4) 集散控制系统(DCS) • (5) 现场总线(Fieldbus)控制系统 • (6) 现场总线集散控制型控制系统
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(1) 巡回检测和数据处理系统
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14
(2) 直接数字控制系统(DDC)
10计算机过程控制系统
• 随着计算机技术的迅速发展，将计算机用 于过程控制系统，称为计算机过程控制系 统。计算机过程控制系统综合了计算机生 产过程和自动控制理论等方面的知识。数 据通信技术是工业网络的关键技术。
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1
源自文库 简介
• 在一个大规模的计算机过程控制系统中， 常常会有很多的测量和控制对象，即使速
• ① 在线实时控制 • ② 分时方式控制 • ③ 灵活和多功能控制
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图10.4直接数字控制系统结构图
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(3) 监督控制系统(SCC)
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(4) 集散控制系统(DCS)
• 集散控制系统(Distributed Control Systems)简称DCS，也称分布式控制系统 ，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。
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4
主要特点
• 控制器的核心器件； • 控制规律的实现方法； • 控制功能的灵活性与先进性。
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5
10.1.1计算机过程控制系统简介
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6
10.1.2计算机过程控制系统的组成
• 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。
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(1) 硬件组成
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应用软件
• 应用软件是针对某一生产过程，依照控制 系统设计人员的设计思想，为达到控制目 的而设计的程序。应用软件一般包括基本 运算、逻辑运算、数据采集、数据处理、 控制运算、控制输出、打印输出、数据存 储、操作处理、显示管理等程序。
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10.1.3计算机过程控制系统的类型
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10.2.1异步传送与同步传送
• 在异步通信中，发送的每一个数据字符均 带有起始位、停止位和可选择的奇偶位。
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27
同步传送
• 同步通信需要与数据一起传送时钟信息。
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28
图10.12同步通信格式
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10.2.2面向字符和面向位的传送
• 在异步传送中通常采用ASCII编码。
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生产过程控制系统的发展
• 模拟控制系统 • 直接数字控制系统 • 计算机监督控制系统 • 多级控制系统 • 集散控制系统
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10.2数据通信技术
• 10.2.1异步传送与同步传送 • 10.2.2面向字符和面向位的传送 • 10.2.3平衡与不平衡传输技术 • 10.2.4RS-422/RS-485接口及应用
度很高的计算机也难以满足要求，因此必
须将任务分给多个计算机（或可编程序控 制器，PLC）来协调运行，这就形成了分散 控制系统（DCS）与现场总线控制系统 （FCS），不同地点和不同功能的计算机 （PLC）之间需要交换信息，把它们按照一
定的协议连接起来就构成了计算机网络以 及现场总线。
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2
本章内容
• 集散控制系统通常具有二层结构模式、三 层结构模式和四层结构模式。
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图10.7二层结构模式的集散控制系 统
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(5) 现场总线(Fieldbus)控制系统
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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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23
通讯方式
• 并行通信：数据的各位同时传送，可以用 字并行传送，也可以用字节并行传送
• 串行通信：数据一位一位顺序传送
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24
波特率
• 每秒钟传递二进制数据的位数
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图10.9数据编码
• 不归零码NRZ • 归零码RZ
• 曼彻斯特 (Manchester) 编码
• 差动曼彻斯特 编码
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10.2.3平衡与不平衡传输技术
• 不平衡方式是用单线传输信号，以地线作 为信号的回路，接收器是用单线输入信号 的；
• 平衡方式是用双绞线传输信号，信号在双 绞线中自成回路不通过地线，接收器是用 双端差动方式输入信号的。
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10.2.4RS-422/RS-485接口及应用
• RS-232C的电气接口是单端的、双极性电 源供电电路。然而，RS-232C有一系列的 不足，主要有：数据传输速率局限于 20kbps；传输距离局限于15m；该标准没 有规定连接器，因而产生了25插针等设计 方案
• RS-422A和RS-423A是RS-449标准的一个 子集
• RS-485是RS-422A的变形
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10.3工业网络技术
• 10.3.1工业网络概述 • 10.3.2网络协议及其层次结构 • 10.3.3IEEE802标准 • 10.3.4工业网络的性能评价和选型
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图10.2计算机控制系统一般硬件组成
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(2) 软件组成
• ① 系统软件 • ② 应用软件
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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。
10.1计算机过程控制系统组成与分类 10.2数据通信技术 10.3工业网络技术 10.4可编程序控制器(PLC)系统 10.5集散控制系统(DCS) 10.6现场总线控制系统(FCS)
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10.1计算机过程控制系统组成与分类
• 10.1.1计算机过程控制系统简介 • 10.1.2计算机过程控制系统的组成 • 10.1.3计算机过程控制系统的类型
• (1) 巡回检测和数据处理系统 • (2) 直接数字控制系统(DDC) • (3) 监督控制系统(SCC) • (4) 集散控制系统(DCS) • (5) 现场总线(Fieldbus)控制系统 • (6) 现场总线集散控制型控制系统
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(1) 巡回检测和数据处理系统
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(2) 直接数字控制系统(DDC)
10计算机过程控制系统
• 随着计算机技术的迅速发展，将计算机用 于过程控制系统，称为计算机过程控制系 统。计算机过程控制系统综合了计算机生 产过程和自动控制理论等方面的知识。数 据通信技术是工业网络的关键技术。
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源自文库 简介
• 在一个大规模的计算机过程控制系统中， 常常会有很多的测量和控制对象，即使速
• ① 在线实时控制 • ② 分时方式控制 • ③ 灵活和多功能控制
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图10.4直接数字控制系统结构图
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(3) 监督控制系统(SCC)
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(4) 集散控制系统(DCS)
• 集散控制系统(Distributed Control Systems)简称DCS，也称分布式控制系统 ，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。
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主要特点
• 控制器的核心器件； • 控制规律的实现方法； • 控制功能的灵活性与先进性。
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10.1.1计算机过程控制系统简介
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10.1.2计算机过程控制系统的组成
• 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。
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(1) 硬件组成
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应用软件
• 应用软件是针对某一生产过程，依照控制 系统设计人员的设计思想，为达到控制目 的而设计的程序。应用软件一般包括基本 运算、逻辑运算、数据采集、数据处理、 控制运算、控制输出、打印输出、数据存 储、操作处理、显示管理等程序。
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10.1.3计算机过程控制系统的类型
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10.2.1异步传送与同步传送
• 在异步通信中，发送的每一个数据字符均 带有起始位、停止位和可选择的奇偶位。
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同步传送
• 同步通信需要与数据一起传送时钟信息。
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图10.12同步通信格式
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10.2.2面向字符和面向位的传送
• 在异步传送中通常采用ASCII编码。
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生产过程控制系统的发展
• 模拟控制系统 • 直接数字控制系统 • 计算机监督控制系统 • 多级控制系统 • 集散控制系统
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10.2数据通信技术
• 10.2.1异步传送与同步传送 • 10.2.2面向字符和面向位的传送 • 10.2.3平衡与不平衡传输技术 • 10.2.4RS-422/RS-485接口及应用
度很高的计算机也难以满足要求，因此必
须将任务分给多个计算机（或可编程序控 制器，PLC）来协调运行，这就形成了分散 控制系统（DCS）与现场总线控制系统 （FCS），不同地点和不同功能的计算机 （PLC）之间需要交换信息，把它们按照一
定的协议连接起来就构成了计算机网络以 及现场总线。
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本章内容
• 集散控制系统通常具有二层结构模式、三 层结构模式和四层结构模式。
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图10.7二层结构模式的集散控制系 统
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(5) 现场总线(Fieldbus)控制系统
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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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23
通讯方式
• 并行通信：数据的各位同时传送，可以用 字并行传送，也可以用字节并行传送
• 串行通信：数据一位一位顺序传送
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波特率
• 每秒钟传递二进制数据的位数
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图10.9数据编码
• 不归零码NRZ • 归零码RZ
• 曼彻斯特 (Manchester) 编码
• 差动曼彻斯特 编码
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10.2.3平衡与不平衡传输技术
• 不平衡方式是用单线传输信号，以地线作 为信号的回路，接收器是用单线输入信号 的；
• 平衡方式是用双绞线传输信号，信号在双 绞线中自成回路不通过地线，接收器是用 双端差动方式输入信号的。
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10.2.4RS-422/RS-485接口及应用
• RS-232C的电气接口是单端的、双极性电 源供电电路。然而，RS-232C有一系列的 不足，主要有：数据传输速率局限于 20kbps；传输距离局限于15m；该标准没 有规定连接器，因而产生了25插针等设计 方案
• RS-422A和RS-423A是RS-449标准的一个 子集
• RS-485是RS-422A的变形
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10.3工业网络技术
• 10.3.1工业网络概述 • 10.3.2网络协议及其层次结构 • 10.3.3IEEE802标准 • 10.3.4工业网络的性能评价和选型