1.1 计算机控制系统的组成

沈阳工程学院动力系崔长春《计算机控制系统》第一章概述计算机控制系统ComputerControlSystem授课教师：崔长春办公室：实训A422电话：31975542邮箱：[e-mail]沈阳工程学院动力系崔长春《计算机控制系统》第一章概述课程简介一、教学安排二、课程选用教材三、本课程与其它课的联系四、开课目的和任务五、本课程的主要内容沈阳工程学院动力系崔长春《计算机控制系统》第一章概述一、教学安排课程性质：专业必修课理论课时：5*12考核方式：考试成绩：期末考试平时：作业、出勤（无故缺勤一次扣2分）沈阳工程学院动力系崔长春《计算机控制系统》第一章概述二、本课程与其它课的联系热工基础锅炉设备及系统汽轮机设备及系统电工基础电气设备及系统热工仪表与测量技术热工控制系统计算机控制系统热工保护自动控制基础微机原理全能值班员热控部分计算机控制系统沈阳工程学院动力系崔长春《计算机控制系统》第一章概述二、开课目的和任务《计算机控制系统》是火电厂集控运行专业的专业技术课，涉及的面较广，它包括计算机实时控制系统的硬件、系统软件和生产过程有关的应用软件，以及计算机控制系统在电厂中的应用技术等。通过本课程的学习，应使同学们：1、了解、掌握计算机计算机控制系统的基本概念、组成、分类等基础知识；2、了解、掌握计算机控制系统的硬件连接、控制算法的实现等专业知识，以及总线、通信网络和接口技术、过程计算机的常规控制技术；3、了解、掌握目前工程实际中广泛应用的分散控制系统的结构、功能等知识；工业控制是计算机的一个重要应用领域，计算机控制正是为了适应这一领域的需要而发展起来的一门专业技术。主要研究如何将计算机技术和自动控制理论应用于工业生产过程，并设计出所需要的计算机控制系统。学完本课程后，你应具有以下能力：了解和掌握以微型机为核心组成的控制系统的硬件、软件基础知识了解和掌握计算机控制系统在火电厂的基本应用。沈阳工程学院动力系崔长春《计算机控制系统》第一章概述四、课程选用教材1．教材《火电厂计算机控制》刘志远中国电力出版社2．参考书目《计算机控制技术与系统》白焰中国电力出版社《计算机控制技术》吕震中中国电力出版社《火电厂计算机控制系统》牛玉广中国电力出版社《电厂分散控制系统》印江中国电力出版社沈阳工程学院动力系崔长春《计算机控制系统》第一章概述五、本课程的主要内容一、计算机控制的基础知识第一章（概念、结构、现状等）二、计算机控制技术第二、三、四、五章（硬件、软件、控制策略、网络）三、计算机控制系统第六、七、八章（DCS系统、FCS系统）沈阳工程学院动力系崔长春《计算机控制系统》第一章概述第一章概述第一节计算机控制系统的组成第二节计算机控制系统的结构形式第三节计算机控制系统在火电厂中的应用和发展本章主要内容沈阳工程学院动力系崔长春《计算机控制系统》第一章概述第一节计算机控制系统的组成内容提要：1、计算机控制系统的组成；2、过程控制计算机的特点；3、过程控制计算机的硬件；4、过程控制计算机的软件；沈阳工程学院动力系崔长春《计算机控制系统》第一章概述例：单冲量给水自动控制系统被控对象：被调量：控制量：执行机构：测量机构：云母水位计电接点水位计差压式水位计给水流量汽包水位汽包水位变送器给水自动控制的任务是使锅炉的给水量适应锅炉的蒸发量，维持汽包水位在规定的范围内。阀门沈阳工程学院动力系崔长春《计算机控制系统》第一章概述连续控制系统——采用常规控制仪表做调节器以线性集成电路为基本元件的电动单元组合仪表(DDZⅢ)；采用4～20mADC(或1—5VDC)标准信号；常规控制仪表沈阳工程学院动力系崔长春《计算机控制系统》第一章概述计算机控制系统——采用计算机做调节器由数字计算机全部或部分取代常规的控制设备和监控仪表检测机构与执行机构可保持常规。数字计算机沈阳工程学院动力系崔长春《计算机控制系统》第一章概述数字计算机数字信号0，1模拟信号（电流、电压）A/D：模拟量→数字量D/A：数字量→模拟量计算机控制系统由过程控制计算机、执行机构、被控对象、测量部件组成沈阳工程学院动力系崔长春《计算机控制系统》第一章概述工控机外围设备（生产过程通道）通用计算机外部设备主机外存储器输出设备输入设备内存储器总线处理器用于一般数值计算和信息处理的计算机。只同人交流信息工业过程控制计算机生产过程计算机计算机生产过程A/DD/A用于工业生产过程控制的计算机，它除了同人交流信息外，还要自动地控制生产过程，与被控制的对象直接交流信息。沈阳工程学院动力系崔长春《计算机控制系统》第一章概述功能：计算、控制组成：硬件、软件特点：在线、实时工业过程控制计算机沈阳工程学院动力系崔长春《计算机控制系统》第一章概述实时（Realtime）所谓实时，是指信号的输入、计算和输出都要在一定的时间范围内完成。在线（Online）所谓在线，是指计算机控制系统与生产设备直接相连。离线（Offline）：计算机控制系统与生产设备断开。实时与在线的关系一个在线系统不一定是实时系统；一个实时系统必定是在线系统。过程控制计算机沈阳工程学院动力系崔长春《计算机控制系统》第一章概述一、过程控制计算机硬件主机通用外部设备通信设备人机联系设备过程输入/输出设备过程控制计算机沈阳工程学院动力系崔长春《计算机控制系统》第一章概述可以由单台计算机或多台计算机组成中央处理器单元(CPU)根据数据进行处理、分析、运算和判断，输出所需的控制作用内存储器（RAM/ROM）提供实现信号输入、运算控制和命令输出的程序及相关数据的存储总线实现信息传递的数据链路：外部总线、内部总线分为：数据总线、地址总线、控制总线、电源总线输入/输出接口（I/O接口）外部设备与计算机总线的交接部件分为：串行接口、并行接口、管理接口、标准接口1．主机沈阳工程学院动力系崔长春《计算机控制系统》第一章概述输入设备输入程序、数据和操作命令标准键盘、专用键盘输出设备反映生产过程的工况和控制信息CRT显示器、打印机、绘图仪等外存储器存放程序和数据，作为内存储器的后备存储设备磁盘、磁带和光盘2．通用外部设备过程控制计算机沈阳工程学院动力系崔长春《计算机控制系统》第一章概述在过程控制计算机与生产过程之间进行数据转换和传送的设备输入设备：生产过程→计算机模拟量输入AI(Analoglnput)通道：模拟信号→数字信号数字量输入DI(Digitallnput)通道:直接输入输出设备：计算机→生产过程模拟量输出AO(AnalogOutput)通道：数→模数字量输出DO(DigitalOutput)通道：直接输出3．过程输入／输出设备沈阳工程学院动力系崔长春《计算机控制系统》第一章概述在操作员和过程控制计算机之间交换信息的设备显示生产过程的状况，供生产操作人员操作，显示操作结果CRT显示器和键盘、专用的操作显示面板、操作显示台等工程师站——系统操作员，建立控制系统操作员站——生产操作员，保证生产过程正常运行4．人机联系设备(人机接口)沈阳工程学院动力系崔长春《计算机控制系统》第一章概述把多台计算机或设备连接起来，构成计算机通信网络，进行信息交换的设备5．通信设备沈阳工程学院动力系崔长春《计算机控制系统》第一章概述一、过程控制计算机硬件主机通用外部设备通信设备人机联系设备过程输入/输出设备硬件是物质基础，软件是思想智能沈阳工程学院动力系崔长春《计算机控制系统》第一章概述二、过程控制计算机软件软件是各种程序的统称，通常分为系统软件计算机厂商提供的提供计算机运行和管理的基本环境操作软件、支援性软件应用软件沈阳工程学院动力系崔长春《计算机控制系统》第一章概述实时多任务操作系统实时：要求计算机控制系统有足够快的速度，能够及时响应随机发生的外部事件，并在严格的时间范围内完成对该事件的处理多任务：通过优先级的确定，保证在异常情况下及时处理最重要的任务；执行控制程序的过程：实时数据采集实时计算实时控制信息管理特点：及时响应和高可靠性。沈阳工程学院动力系崔长春《计算机控制系统》第一章概述二、过程控制计算机软件系统软件应用软件根据用户要求设计的针对某个生产过程而编制的控制和管理程序沈阳工程学院动力系崔长春《计算机控制系统》第一章概述标准机柜结构示意图屏蔽条SAE机柜接线单元（按需安装）总线电缆槽机柜灯带自动断路器及抑制二极管的输电模件FUM子机架电源条带有接入端子的二极管，用于冗余的24VDC供电双AP子机架屏蔽接线板过程电缆槽II&C监视分配模件过程控制计算机硬件：模件化软件：模块化沈阳工程学院动力系崔长春《计算机控制系统》第一章概述1、计算机控制系统的原理方框图；2、过程控制计算机的特点，与普通计算机有何异同；3、实时与在线；4、过程控制计算机的硬件及软件。本节重点及难点沈阳工程学院动力系崔长春《计算机控制系统》第一章概述集控屏DASCCSMCSSCSFSSSDEHBP锅炉汽轮机旁路单元机组控制系统概貌（CAMP）