2. 操作指导控制系统( Direct Digital Control－DDC系统）
3. 直接数字控制( Direct Digital Control－DDC系统） 4. 集中型计算机控制系统(Concentric Control system-CCS) 5. 分布式控制系统（Distributed Control System－DCS系统 6. 现场总线控制系统（Fieldbus Control System－FCS系统）
2018年10月22日星期一
14
DDC控制系统的存在的问题

一台DDC计算机可以控制几百个回路，以及上千个过程 变量的显示、操作，控制集中在单一计算机上实现。

DDC机上所实现的功能有：过程监视、数据收集、数据 处理、数据存储、报警、过程控制、生产调度、工厂管 理等。
局部的小故障造成整个系统的崩溃。
2018年10月22日星期一 17
3．监督控制系统（Supervisory Computer Control —SCC ）
IO通道 调节 测量 通讯RS232
SSC
生 产 过 程
模拟 调节器
(a)
设定值
工艺数据
记录 显示 打印
计 算 机 通讯RS232 SSC
IO通道 生 产 过 程 调节 测量 DDC 计算机
监测仪表
2018年10月22日星期一
执行设备
16
4.监督计算机控制系统 Supervisory Computer Control System,SCC
SCC计算机：根据反映生产过程工况的数据和数学模型， 进行必要的计算，给DDC计算机提供各种控制信号，如最 佳给定值、最优控制量等。一般选用高档微型机或小型机 作为SCC用计算机。

2018年10月22日星期一
15
集中型计算机控制系统出发点：用一台计算机来控制尽可能多的控制回路 (几百个回路)，实现尽可能多的功能。
终端显示器
控制计算机
现场操作台
数据处理、上下限报 警、过程控制、显示 输出、生产调度…
I/O设备 数字调节器
优点： 信息集中，便于实 现优化控制和优化生产。
问题：一方面容易出现负荷 过载，另一方面控制的集中 也直接导致危险的集中。
轧制数据表
道次 厚度 轧制力 辊缝 实测厚度 实测压力 实测辊缝 0 2.728 2.728 1.150 1 2.300 74.42 2.190 2.315 80.76 2.192 2 1.900 77.83 1.780 1.925 81.22 1.782 3 1.600 71.18 1.499 1.590 77.09 1.497 输入测量厚度 h(1)=2.315 h(2)=1.925 h(3)=1.590 反算压力 自适应参数 73.10 75.90 72.04 1.215 1.259 1.302
设定值
工艺数据
记录 显示 打印
计 算 机
(b)
2018年10月22日星期一 18
实例：武钢热轧厂计算机监督控制系统
2018年10月22日星期一
19
实例：武钢热轧厂计算机监督控制系统
过程自动化级
1.初始数据输入； 5.数据采集和处理 2.跟踪； 3.设定计算； 4.模型自适应 6.人机界面 7.报告和纪录 8.数据通信
4.除鳞控制；
5.速度控制； 6.宽度控制；
4.活套控制；
5.除鳞和机架间喷水控 制； 6.穿带自适应控制。
4.卷取机温度控制；
5.钢卷运输控制。
卷取机 粗轧机 2# DDC 飞剪、精轧机 3# DDC 20 4# DDC
加热炉 1# DDC
2018年10月22日星期一



SCC系统通常采用两级计算机，其中DDC计算机(称为下位 机)完成直接数字控制功能；SCC计算机(称为上位机)则根 据反映生产过程工况的数据和数学模型进行必要的计 算．给DDC计算机提供各种控制信号，比如最佳给定值和 最优控制量。 DDC用计算机与生产过程连接，并直接承担控制任务。因 此，要求其可靠性高，抗干扰性强．并能独立工作。一般 选用单板机式微型机作为DDC计算机。 SCC计算机承担高级控制与管理的任务，它的信息存储量 大、计算任务繁重。一般选用高档微型机或小型机作为 SCC用计算机。
土霉素生产车间20只发酵缸每个缸 有2-4个参数，共需60个参数进行 实时控制
È ¶ ý ¼ ¸ × þ ¼ ¶ ¶ × ¸ » ¼ Ò ¶ ¸ × Î ¶ Â È 10 5 5 È Ñ Ü õ 10 5 5 pH 10 / / Ï Ä û ­ 10 / /
Τ=40ms×60=2.4s
0~10mA
系统完成的功能： 对20只缸共50个参数（温度、溶氧、pH)实现 PID控制； 对10只三级缸实行消沫控制（开关量控制）； 对20只缸的温度、溶样、pH进行巡回检测； 对以上60个参数定时制表； 对上限、下限、实时钟停等故障实现故障报 警； 土霉素车间的DDC控制框图
信号指示灯、音响报警、继电器的接通与断开、电磁阀的 打开与关闭；电机的启动与停止；计数器的预定数值计满； 定时器的预定时间已到达。
2018年10月22日星期一
4
实例：冷轧带钢平整机的计算机数据收集系统
模拟量输入通道 脉冲输入计数器板
光电编码器
压力传感器
光电编码器
控制目的：给予带钢小压下量改善板型平直度，使之达到国家标准； 被控量：平整延伸率
3
2018年10月22日星期一
数据收集系统
工业 对象
参数：压力、流量、温度的输入信号； 数据收集 计算机 装置
模拟量： 脉冲量： 开关量：
电机控制系统中的速度给定、电流给定的输入信号； 控制伺服阀、比例阀的输出信号。 通过光电编码器测量的速度、位移 信号。 操作台上的开关、按钮；行程开关、极限开关；
2018年10月22日星期一
22
五、多级控制系统



多级控制系统的产生是由于生产规模越来越大，信息来源 越来越多，对计划管理信息收集的及时性要求越来越高， 因此要求管理计算机系统能直接指挥过程计算机系统，过 程计算机也能直接向管理计算机系统进行汇报。 在现代化大型企业中，生产的原料、产品、能源调度已成 为企业获得最好经济效益的关键因素，因此设有能源调度 中心、生产调度中心等大型计算机中心。它会带来较监控 层更大的经济效益。最高一层是企业管理层，它包括生产 计划、财务会计、销售、人事工资和经营决策，属于现代 管理科学范畴，通常由计算机网络系统实现。 多级控制系统也称信息管理级控制系统MIS。(Managment Information System）
问题 —— 当时的计算机系统的价格昂贵，计算机运算速度不能满足快速 过程实时控制的需求。
2018年10月22日星期一
9
CRT 打印机
计 算 机
输入通道 (AI.DI）
报
警
操作台
输出通道 (AO.DO)
生 产 过 程
★ 要求：实时性好、可靠性高和适应性强 ★ 一台计算机通常要控制几个或几十个回路
2018年10月22日星期一 10
vout vin vin
、轧辊辊缝
S0 h
P P0 Cp
巡回检测数据：轧制力、轧制速度、辊缝。
应用特点：数据收集系统纪录和显示轧制过程中的各种不同情况，分 析和研究轧制过程，建立和改善数学模型。 2018年10月22日星期一
5
2．操作指导控制系统 P17
操作指导系统直接从现场输入实洲 参数，由计算机进行分析和计算并 给出操作指导，故称其为“在线” 操作指导系统。
+24V 0~10mA
计算机：对各路信号按PID调节规律进行运算，并对生产过程进行实时控制、巡回检测、实时制表、 越限报警、事故报警。 中央控制台：在操作台显示各路参数值；设置和改变参数的给定值和上下限；打印。( 人机接口） 路 给定值 2018年10月22日星期一 01 30.00 偏差值 +0.06 单位 C 12
2018年10月22日星期一
2
1 数据收集系统 （Date Acquired System-DAS）


轧制过程中的各种过程变量，计算机可以通过检测仪器检 测到，转换成数字量送入计算机内存,这种检测叫做计算 机采样。计算机还可以再将这些数据经过适当的计算，量 纲换算将它换成所需要的数值，或者进行其他的数学分析 或数据加工。 在这类系统中，计算机只对工业过程的各种参数进行巡回 检测、报警、结果处理，并在给定的时间间隔时，通过显 示、打印等方式向操作人员提供各种数据，即不参加对过 程的控制。这种巡回检测数据收集系统，现已成为各种计 算机控制系统的重要组成部分，它的连接形式如下图所示。
第一章
1.1 1.2
绪论
过程计算机控制系统的组成 过程计算机控制系统的发展概述
1.3
1.4
2018年10月22日星期一
轧制过程计算机控制概述
过程计算机控制系统的基本类型
1
1.4 计算机控制系统的主要类型
控制是作为一个系统与生产过程结合在一起的。根据应用特 点、控制目的、控制方法和系统的构成，过程计算机控制系 统大体上可分成以下几种基本类型： 1. 数据收集系统（Date Acquired System-DAS）
3.直接数字控制系统Direct Digital Control System，DDC
被测变量
操作变量
控制规律：基于经典控制理论和现代控制理论的程序算法。
DDC 特点： 信号转换 控制功能强大 控制方法灵活
2018年10月22日星期一
要求实时性好、可靠性高、适应性强。
… …
11
实例：制药厂的DDC控制
直接数字控制系统系统中，信号的传送不需要数字化，而数字系统 中由于采用计算机，因此在信号的传送过程中就需要采 用数模和模数转换。 另外，DDC是用程序进行控制运算，这就比模拟量控制 与控制对象一一对应的控制方式灵活而又经济。只要改 变计算机程序就可以对控制对象实现不同控制功能，因 此可以控制几百个回路，并可以对上下限进行监视和报 警。 此外，因为计算机有较强的计算能力，所以控制方法的 改变很方便，只要改变程序就可以实现。就一般的模拟 控制而言，要改变控制方法，必须改变硬件，这不是轻 而易举的事。