第89章系统实现发展

2023/3/18第八章计算机控制系统的实现与发展1第八章计算机控制系统的实现TheImplementationofComputerControlSystem2023/3/18第八章计算机控制系统的实现与发展2本节内容以水槽模拟装置为例，设计一计算机控制系统，了解计算机控制的实施过程，掌握计算机控制系统的设计方法。学习计算机控制系统的调试方法，并为综合性实验做准备。2023/3/18第八章计算机控制系统的实现与发展38-1实例介绍—水槽模拟装置

二阶对象（具有自衡性）

液位高200mm

有2个工艺点

1个执行机构

水槽1

通过调整控制水槽2的液位高度进入水槽1

水槽2

的进水量，即阀的开度

2023/3/18第八章计算机控制系统的实现与发展48-1实例介绍—水槽模拟装置（

2）

需要至少1路A/D通道，采集水槽2的液位高度，水槽1的液位高度可以作为辅助显示或构成其它控制系统用。1路D/A通道，输出计算机控制算法的决策当构成一个计算机控制系统，首先要根据工艺情况进行分析，有多少被控变量（测量点）和控制变量（执行机构）组成，由此决定采用多少A/D与D/A通道，进而决定数据采集的硬件是采用板、模块或其它设备。

2023/3/18第八章计算机控制系统的实现与发展58-1实例介绍—水槽模拟装置（

3）例如：一个工厂的一个工艺过程要上计算机控制系统，具有40个测量点，8个回路，12个报警点，要求你给出设计方案及具体实施过程。2023/3/18第八章计算机控制系统的实现与发展68-2系统实现

硬件组成

选用研华PCL—818L采集板（16回路A/D通道和1路D/A通道），以及工业控制计算机。

软件设计

用C语言开发

1.数据采集与控制输出，用中断

2.控制界面设计2023/3/18第八章计算机控制系统的实现与发展7

提示信息标题时间动态曲线8-2系统实现

提示信息

2023/3/18第八章计算机控制系统的实现与发展8第八章结束TheEnd2023/3/18第八章计算机控制系统的实现与发展99计算机控制技术新发展的介绍

现场总线技术

计算机、微电子、通信、网络、自动控制等技术的发展，计算机控制系统中的信息交换逐渐扩大，从设备、工段、车间、工厂到企业集团及至国内外市场，自动化系统的含义也在拓展，面向企业综合自动化方向发展，变革为一网络集成信息为基础的分布式结构，现场总线（FieldBus）应运而生,它是现场通信网络与控制系统的集成。

2023/3/18第八章计算机控制系统的实现与发展109计算机控制技术新发展的介绍现场总线是用于过程自动化和制造自动化等领域中最底层的通信网络，以实现微机化的现场测量控制仪表或设备之间的双向串行多节点数字通信.

作为网络系统，它具有开放统一的通信协议，可构成现场总线控制系统FCS（FieldBusControlSystem），一种新型的自动化系统和底层控制网络，还可以与因特网Internet）、企业内部网（Intranet）相连，使自动控制系统与现场设备成为企业信息系统和综合自动化系统中的一个组成部分。2023/3/18第八章计算机控制系统的实现与发展119计算机控制技术新发展的介绍适应工业控制系统向分散化、网络化、智能化反站的方向。现场总线关键在于使自动控制系统与现场设备之间具有通信能力，连成网络，形成现场通信网络与控制系统的集成，构成新型的网络集成式全分布控制系统。现场总线技术是计算机技术、通信技术和控制技术的综合与集成。现场总线具有开放性、数字化、多点通信等功能。2023/3/18第八章计算机控制系统的实现与发展129计算机控制技术新发展的介绍现场总线的技术特点系统的开放性；互可操作性与互换性；现场设备的智能化与功能自治性；系统结构的高度分散性；对现场环境的适应性。

2023/3/18第八章计算机控制系统的实现与发展139计算机控制技术新发展的介绍计算机集成制造系统CIMS简介通过计算机网络，能够将原来孤立的各个计算机系统（包括生产过程计算自动控制系统）连在一起，实现它们之间的信息交互、数据共享，使企业各部门、各层次的信息能及时沟通并充分利用，从而使企业各项资料得到最佳调配和使用，产生出最好的经济效益和社会效益，这是现代企业的重要标志之一。计算机集成制造系统—CIMS（ComputerIntegratedManufacturingSystem）正是反映了工业、企业计算机应用的这种趋势。2023/3/18第八章计算机控制系统的实现与发展149计算机控制技术新发展的介绍CIMS的概念和发展概念CIM：企业生产的各个环节，即从市场分析、产品设计、加工制造、经营管理到售后服务的全部生产活动，是一个不可分割的整体，应该在企业整体框架下统一考虑各个环节的生产活动，整个生产过程实质上是一个数据的采集、传递和加工处理的过程，最终形成的产品可以看作是“数据”的物质表现。2023/3/18第八章计算机控制系统的实现与发展159计算机控制技术新发展的介绍CIM内涵：①CIM是一种组织、管理与运行企业生产的哲理；②企业生产的各个环节，即时常分析、经营决策、管理、产品设计、工艺规则、加工制造、销售、售后服务等全部生产过程的一个整体；③企业生产过程的要素包括人、组织、技术及经营管理；④企业生产活动中包括信息流、物流及价值流三部分；⑤CIM技术是基于传统制造技术、信息技术、管理技术、自动化技术、系统工程技术的一门综合性技术；⑥CIMS的重要特征为“四化”—

即计算机化、信息化、智能化和集成化。2023/3/18第八章计算机控制系统的实现与发展169计算机控制技术新发展的介绍发展数控机床

CAD计算机辅助设计

CAM计算机辅助制造2023/3/18第八章计算机控制系统的实现与发展179计算机控制技术新发展的介绍控制系统与控制网络计算机控制系统1.DDC控制方式控制单—DDC到分层控制信息管理计算机应用于控制，通信要求，使通信复杂DCS系统

上位机与下位机数据传输采用计算机网络实现。上位机在网络中的物理地位和逻辑地位与普通站点一样，只是完成的功能不同。另外，上位机增加了系统组态功能，即网络的配置功能。DCS系统是计算机网络技术在控制系统中的应用。2023/3/18第八章计算机控制系统的实现与发展189计算机控制技术新发展的介绍问题：DCS系统使用普通商业网络的通信协议和网络结构，在解决工业控制系统的自身可靠性方面没有任何实质性改进，为加强抗干扰和可靠性采用了冗余技术，从而提高了控制系统成本；另外DCS不具备开放性，布线复杂，费用高。现场总线在DCS基础上开发一种适用于工业环境的网络结构和网络协议，并实现传感器、控制器层的通信。它从根本上解决了网络控制系统的饿自身可靠性问题。现场总线技术逐渐成为了计算机控制系统的发展方向。现场总线标准和相关产品众多。2023/3/18第八章计算机控制系统的实现与发展199计算机控制技术新发展的介绍控制系统的网络化应用背景根据工厂管理、生产过程及功能要求，CIMS（计算机集成制造系统）体系结构可分为5层：即工厂层、车间级、单元级、工作站级和现场级现代化工厂中，工业数据结构同样分为3个层次，与网络层次相对应。2023/3/18第八章计算机控制系统的实现与发展20工厂管理级车间监控级9计算机控制技术新发展的介绍

车间级监控网现场级监控网

现场设备级（PLC，摄像监视，传感变送单元）2023/3/18第八章计算机控制系统的实现与发展219计算机控制技术新发展的介绍计算机控制系统工程实施框图一些术语工业控制机（IPC）PLC（可编程逻辑控制器）（可编程序控制器）SIEMENS、SIMATIC控制模块