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1.5 计算机控制系统的分类
2012-12-01 09:39:14     我来说两句
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本文所属图书 > 计算机控制:理论与设计

本书着重介绍了计算机控制系统中控制器设计的理论与方法,涵盖了经典控制理论、现代控制理论和智能控制理论的核心内容,侧重从方法论的角度介绍基于精确模型和基于非精确模型两类系统的控制器设计方法。全书共分...  立即去当当网订购

计算机控制系统的分类方法很多,可以按照系统的功能、结构、控制律等方式进行分类。按照功能与结构分类,计算机控制系统可以分为以下几种类型。

1.操作指导系统(Operational Guidance System,OGS)

计算机根据一定的算法,依据检测元件测得的信号,其数据处理系统对生产过程中的大量参数做巡回检测、处理、分析、记录以及参数的超限报警等。通过对大量参数的积累和实时分析,可以对生产过程进行各种趋势分析,为操作人员提供参考。或者,计算出可供操作人员选择的最优操作条件及操作方案,操作人员则根据计算机输出的信息去改变调节器的给定值或直接操作执行机构。

2.直接数字控制系统(Direct Digital Control,DDC)

计算机通过测量元件对一个或多个物理量进行循环检测,经采样、A/D转换为数字量,并根据规定的规律进行运算,然后发出控制信号直接控制执行机构,使各个被控量达到预定的要求。

DDC系统中的计算机参与闭环控制过程,它不仅能完全取代模拟调节器,实现多回路的PID(比例、积分、微分)调节,而且不需要改变硬件,只通过改变程序就能有效地实现较复杂的控制,如前馈控制、非线性控制、自适应控制、最优控制等。

DDC系统是计算机用于工业生产过程控制的最典型的一种系统。在DDC系统中使用的计算机作为数字控制器,在热工、化工、机械、冶金等部门已获得广泛应用。

3.监督控制系统(Supervisory Computer Control,SCC)

它是操作指导系统和直接数字控制系统的综合与发展。计算机按照描述生产过程的数学模型,计算出最佳给定值,送给模拟调节器或DDC计算机,由模拟调节器或DDC计算机控制生产过程,使得生产过程始终处于最优工作状态。SCC系统较DDC系统更接近生产变化的实际情况,它不仅可以进行给定值控制,同时还可以进行顺序控制、最优控制等。该类系统有两种结构形式:一种是SCC+模拟调节器,另一种是SCC+DCC控制系统。

4.集散控制系统(Distributed Control System,DCS)

以计算机为核心,把工业控制计算机、数据通信系统、显示操作装置、输入输出通道等有机地结合起来,既实现地理上和功能上分散的控制,又通过高速数据通道把各个分散点的信息集中监视和操作,并实现高级复杂规律的控制。

集散控制的优点主要有:容易实现复杂的控制律,系统是积木式结构,系统结构灵活,可大可小,易于扩展;系统可靠性高;采用CRT显示技术使操作、监视十分方便;电缆和敷设电缆成本低,施工周期短;易于实现程序控制。

5.现场总线控制系统(Fieldbus Control System,FCS)

现场总线是用于现场仪表与控制室系统之间的一种开放、全数字化、双向、多站的通信系统,使系统成为具有测量、控制、执行和过程诊断的综合能力的控制网络。它实际上融合了智能化仪表、计算机网络和开放系统互连(OSI)等技术的精粹。

现场总线的优点主要有:现场总线通过一对传输线,可挂接多个设备,实现多个数字信号的双向传输;数字信号完全取代4~20mA的模拟信号,实现了全数字通信;现场总线控制系统具有良好的开放性、可互操作性与互用性;现场设备具有高度的智能与功能自治性,将基本过程控制、报警和计算等功能分布在现场完成,提高了系统的可靠性;对现场环境的高度适应性;使设备易于增加非控制信息,如自诊断信息、组态信息以及补偿信息等;易于实现现场管理和控制的统一。

6.网络控制系统(Networked Control System,NCS)

目前以太控制网络正在工业自动化和过程控制市场迅速增长。以太网具有其他网络无法比拟的优势,主要体现在:

1)开放性。采用公开的标准和协议。

2)平台无关性。具有伸缩性,可以选择不同厂家、不同类型的设备和服务。

3)提供多种信息服务。提供E-mail、WWW、FTP等多种信息服务。

4)图形用户界面。统一、友好、规范化的图形界面,操作简单,易学易用。

5)信息传递快速准确。

6)易于实现多现场总线的集成。相互包容,多种现场总线集成起来协同完成测控任务。

7)易于实现多系统集成。现场总线控制系统与传统控制系统集成、各种现场总线控制系统之间集成,以太控制网络容易与信息网络集成,组成统一的企业网络。集成主要体现在现场通信协议的相容、不同系统数据的交换以及组态、监控、操作界面的统一上。

8)易于实现多技术集成。设备互操作性技术、OPC(OLE for Process Control)技术、Ethernet技术、TCP/IP技术、Web技术、现场总线设备管理技术和无线通信技术集成。

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