被 控 生 产 过 程
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第1章 概述 监督控制系统的两种结构形式
管理命令 管理命令 报告 人工监管 人工监管 给定值 给定值 测量值 测量值 报告
—计算机控制技术—
.
.
DDC A/D D/A 多路开关
A/D
多路开关
..
检测元件 生产过程
反多路开关 检测元件
..
生产过程
..
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（a）SCC+模拟调节器系统
—计算机控制技术—
1-1-4 根据计算机的硬件不同分类
– 基于单片机的简单系统 – 基于IPC – 基于PLC – 基于各种类型DCS – 基于现场总线仪表的FCS
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第1章 概述
—计算机控制技术—
1-1-5 按照控制规律分类
– 程序和顺序控制 – PID控制 – 最少拍控制 – 复杂规律的控制 – 智能控制
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第1章 概述
—计算机控制技术—
1-1-2 计算机控制系统的组成
硬件部分
实时时钟 r(t) e(t) 采样 开关 e*(t) A/D u*(t) 数字 控制器 D/A
A-Analogue D-digital
产生脉冲序列 作采样信号
u(t) 对象 或过程 y(t)
保持器
[e(kT)] 模拟输入通道
可计算效益部分
– 增加产量或可处理量 – 改善产品的质量 – 降低能源消耗与原料消耗, 减少成本 – 提高设备的利用率, 维修要求降低 – 节省劳动力
投资的回收周期：1~2年或几个月
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第1章 概述
—计算机控制技术—
1-1-7 经济效益（2）
不可计算效益部分
– – – – – – 企业的知名度和操作人员的整体素质得到提高 操作人员的安全得到更有效的保障 生产和管理的有关信息能及时获得并加以利用 对工况改变的适应性增强 能及时地预报与较好地处理过程与设备的事故 减少对环境产生的污染
42
第1章 概述
—计算机控制技术—
1-2-1 信号的采样过程（1）
典型的计算机控制系统的结构：
* A/ e (t) e(kT) e(t) 采 D
r(t)
样 器
转 换
D/ * 被 数字 u(kT) u (t) 保 u(t) A 控 控制器 持 转 对 (计算机) 器 换 象
y(t)
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ym 测量变送器
图a 单回路常规控制系统示意图
按偏差e进行控制，目的是减少或消除偏差。
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第1章 概述
—计算机控制技术—
1-1-1 计算机控制系统的一般概念（2）
计算机控制系统的工作原理
设定值r e(kT) u(kT) 被调参数 y
计算机
D/A
保持器
u
广义对象
ym
A/D
采样器
测量变送器
车间级监控计算机（SCC） 企业级 经营管理计算机
至其它工厂
工厂级 集中控制计算机
车间级监控计算机（SCC）
装置控制级（DDC）
装置控制级（DDC）
装置控制级（DDC）
装置控制级（DDC）
工厂对象A
工厂对象B
工厂对象C
工厂对象D
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第1章 概述
Internet
镜像 服务器 应用 服务器
第1章 概述
—计算机控制技术—
第一章 绪论 Introduction
王爽心: shxwang1@ School of Mechanical, Electronic and Control Engineering, BJTU
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第1章 概述
—计算机控制技术—
本章主要内容
采样周期T (单位s) 闭合时间τ (s) 采样角频率ω s ( rad / s ) 采样频率 f s ( Hz ) 理想单位 脉冲函数
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1 fs = T 2π = 2π f s ωs = T
δ (t ) = ∞, 当t = 0时 δ (t ) = 0, 当t≠ 0时
∫
+∞
−∞
δ (t )dt = 1
计算机集成控制系统（CIMS/CIPS）
经营决策 企业管理 生产调度 过程优化 过程控制 第五层：企业决策，生产规划 第四层：供销，财务，计划，管理等 第三层：生产调度，系统优化 第二层：先进控制，过程优化 第一层：单元自动化，简单控制
生产过程
流程CIMS的递阶控制示意图
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第1章 概述
－连续信号f(t)通过采样开关后，转变为脉冲序列f*(t)的过程。
f(t) f(t) t 原始过程信号 T 2T 信号通过采样器 4T 采样后的信号
采样开关
f*(t)
f*(t)
τ
t
过程连续信号采样过程示意图
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第1章 概述
—计算机控制技术—
1-2-1 信号的采样过程（4）
时域描述:
工作站1 — 现场智能仪表-变送器智能部件
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第1章 概述
—计算机控制技术—
工作站2 — 现场智能仪表-智能电磁流量计
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第1章 概述
企业管理层 （数据网络） Internet 1-2-5 计算机控制系统的分类
—计算机控制技术—
NT 服务器
现场总线控制系统
过程监控层 （数据网络） 监控工作站 现场总线接口 现场控制层 （控制网络）
计算机控制系统
系统软件 软件部分 应用软件
操作系统 汇编或高级语言、过程控制语言 通信网络软件、诊断程序等 过程输入/输出程序、过程控制程序 人机接口程序、打印显示程序 各种公共子程序 历史数据库、实时数据库
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第1章 概述
—计算机控制技术—
1-1-3 计算机控制系统的分类（1）
计算机控制系统概述 信号的采样与恢复 计算机控制系统的设计与实现 计算机控制系统的发展概况与趋势
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第1章 概述
—计算机控制技术—
第一节 Unit 1 计算机控制系统概述 Introduction of Computer Control System
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第1章 概述
装置控制级（DDC）
装置控制级（DDC）
装置控制级（DDC）
装置控制级（DDC）
工厂对象A
工厂对象B
工厂对象C
工厂对象D
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第1章 概述
—计算机控制技术—
分散控制系统组成框图
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第1章 概述
—计算机控制技术—
1-1-3 计算机控制系统的分类（5）
现场总线控制系统（FCS）
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第1章 概述
—计算机控制技术—
1-1-6 特点
计算机控制系统的主要优点
能实现复杂的控制规律 性价比高 组成方式灵活性 获取更大的经济效益 有很强的可靠性和可维护性 为实现企业综合自动化打下了良好的基础
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第1章 概述
—计算机控制技术—
1-1-7 经济效益（1）
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第1章 概述
—计算机控制技术—
Fig 2.
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第1章 概述
—计算机控制技术—
Fig 3
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8
第1章 概述
—计算机控制技术—
Fig 4
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第1章 概述
—计算机控制技术—
高速列车网络控制系统
列车网 (WTB) 诊断系统 (TDS) 网关
静态配置 网关 诊断系统 (TDS)
—计算机控制技术—
本节主要内容
计算机控制系统的一般概念 计算机控制系统的组成 计算机控制系统的分类 计算机控制系统的特点 计算机控制系统的经济效益
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第1章 概述
—计算机控制技术—
直观的计算机控制系统图片
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第1章 概述
—计算机控制技术—
Fig 1.
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—计算机控制技术—
“一些自动化实验装置图片”
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第1章 概述
—计算机控制技术—
实验 装置 -1
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第1章 概述
—计算机控制技术—
实验装置- 2
技术参数：
有效控制行程：400mm 小球直径：30mm 控制精度：±1mm 电机额定功率：35W 同步带减速比：4 电源：AC220V50HZ 重量：＜10Kg 长*宽*高：600*300*400（mm)
计算机操作指导控制系统
A/D 转 换 器 采 样 器 测 量 元 件
工 业 对
微 型 机
显示终端
调节器
象
打印机
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第1章 概述
—计算机控制技术—
1-1-3 计算机控制系统的分类（2）
计算机直接数字控制（DDC）系统
管理命令 报告 人工监管 给定值 测量值
D/A
DDC微型机 A/D
反多路开关 多路开关
检测元件
生产过程
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第1章 概述
—计算机控制技术—
1-1-3 计算机控制系统的分类（3）
计算机监督控制（SCC）系统