计算机控制系统的类型

2015-3-21 20:57| 编辑:电工学习网| 查看: 15156| 评论: 0

　　根据计算机在控制系统中的控制功能和控制目的，可将计算机控制系统分为以下几种类型。
　　1. 操作指导控制系统
　　　　　　　　

　　　　　　　　　　　　　　图1 操作指导控制系统
　　操作指导控制系统的结构如图1所示。所谓操作指导是指计算机的输出不直接用来控制被控对象，只是每隔一定时间，计算机进行一次数据采集，将系统的一些参数经A/D转换后送入计算机进行计算及处理，然后进行报警、打印和显示。操作人员根据这些结果去改变调节器的给定值或直接操作执行机构。操作指导控制系统是一种开环控制结构。该系统的优点是结构简单，控制灵活和安全。缺点是要人工操作，速度受到限制，故不适合用于快速过程的控制和多个对象的控制。它主要用于计算机控制系统研制的初级阶段，或用于试验新的数学模型和调试新的程序。
　　2. 直接数字控制系统
　　直接数字控制DDC(Direct Digital Control）系统是计算机用于工业过程控制最普遍的一种方式，其结构如图2所示。计算机通过检测元件对一个或多个系统参数进行巡回检测，并经过输入通道送入计算机。计算机根据规定的控制规律进行运算，然后发出控制信号直接去控制执行机构，使系统的被控参数达到预定的要求。
　　　　

　　　　　　　　　　　　　　　图2 直接数字控制系统
　　在DDC系统中的计算机参与闭环控制过程，它不仅能取代模拟调节器，实现多回路的PID（比例、积分、微分）调节，而且，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。
　　3. 监督计算机控制系统
　　监督计算机控制SCC(Supervisory Computer Control）结构如图3所示。在DDC系统中，是用计算机代替模拟调节器进行控制的。而在SCC系统中，则是由计算机按着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者DDC计算机，最后由模拟调节器或者DDC计算机控制生产过程，从而使生产过程始终处于最佳工作。
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　　　　　　　　　　　　　　图3 监督计算机控制系统
　　监督计算机控制系统有两种不同的结构形式。一种是SCC+模拟调节器系统；另一种是SCC+DDC系统。
　　⑴ SCC加上模拟调节器的控制系统
　　该系统原理图如图3(a)所示。在此系统中，计算机对系统的被控参数进行巡回检测，并按一定的数学模型对生产工况进行分析，计算出被控对象各参数的最优给定值送给模拟调节器。此给定值在模拟调节器中与检测值进行比较，其偏差值经模拟调节器计算后输出给执行机构，以达到调节被控参数的目的。当SCC计算机出现故障时，可由模拟调节器独立完成操作。
　　⑵ SCC加上DDC的控制系统
　　该系统原理图如图3(b)所示。在此系统中，SCC与DDC组成了二级控制系统，一级为监督控制级SCC，其作用与SCC+模拟调节器系统中的SCC一样，完成车间或工段等高一级的最优化分析和计算，给出最佳给定值，送给DDC级计算机直接控制生产过程。SCC级计算机与DDC级计算机之间通过接口进行信息传送，当DDC级计算机出现故障时，可由SCC级计算机代替，因此，大大提高了系统的可靠性。
　　4. 分级计算机控制系统
　　生产过程中既存在控制问题，也存在大量的管理问题。同时，设备一般分布在不同的区域，其中各工序，各设备同时并行地工作，基本相互独立，故整个系统比较复杂。过去，由于计算机价格高，复杂的生产过程控制系统往往采取集中控制方式，以便对计算机充分利用。这种控制方式任务过于集中，一旦计算机出现故障，将会影响全局。价格低廉而功能完善的微型计算机的出现，可以做到由若干台微处理器或微型计算机分别承担部分任务，这种分级（或分布式）计算机控制系统有代替集中控制系统的趋势。该系统的特点是将控制任务分散，用多台计算机分别执行不同的任务，既能进行控制又能实现管理。图4所示的分级计算机控制系统是一个四级系统，各级计算机的任务如下：
　　装置控制级（DDC级），对生产过程或单机直接进行控制，如进行PID控制或前馈控制等，使所控制的生产过程在最优的工况下工作。
　　车间监督级（SCC级），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个工段的协调控制及担负着对DDC级的监督。
　　工厂集中控制级，根据上级下达的任务和本厂情况，制定生产计划、安排本厂工作、进行人员调配及各车间的协调。并及时将SCC级和DDC级的情况向上级反映。
　　企业管理级，制定长期发展规划、生产计划、销售计划，发命令至各工厂，并接受各工厂、各部门发回来的信息，实行全企业的总调度。
　　　　　　　