第十三章计算机控.doc

1 教案正页授课日期: 化机 0531 班 2007 年4月授课班级: 化机 0531 课题: 第十三章计算机控制系统教学目的: 了解计算机控制系统的组成、原理、特点;为下次课 DCS 操作打基础。教具及参考书: 《机组控制技术》教材、多媒体课件、现场教学。讲授过程: (课程内容、教学环节) 教学环节设计: (1 )复****提问(2 )导入新课(3 )讲新课(4 )现场教学(5 )小结、作业教学内容: 计算机控制系统概述 计算机控制系统及其组成计算机控制系统的工作原理计算机控制系统的组成(1 )集散控制系统的构成特点(2) 现场总线控制系统构成特点 2 课程类型: 第一节课理论教学,第二节现场教学。重点、难点、技能培养: 重点: 计算机控制系统的组成原理。技能培养: 了解计算机控制系统的组成、原理、特点;为下次课 DCS 操作提供必备的理论基础。作业: 1 .什么是计算机控制系统?有何特点? 2 .简述计算机控制系统由哪几部分组成及各部分的作用。 3 .什么是集散控制系统? 5 .集散控制系统由哪几部分组成?各部分的作用是什么? 课后记: 在锦州炼油厂内完成教学任务。辽宁石化职业技术学院教案副页 3 13. 计算机控制系统本章主要介绍计算机控制系统的组成、结构、特点及计算机控制系统的操作技术。 计算机控制系统概述用模拟控制器等常规自动化工具实现的自动化系统称之为常规控制系统,而以计算机为主要控制装置的自动化系统称之为计算机控制系统。 计算机控制系统及其组成“计算机控制系统”就是利用计算机来实现生产过程自动控制的系统。(1 )计算机控制系统的工作原理典型的计算机控制系统,如图 13-1 。在计算机控制系统中,由于工业控制机的输入和输出是数字信号,因此需要有 A/D 转换器和 D/A 转换器。从本质上看,计算机控制系统的工作原理可归纳为以下三个步骤: a. 实时数据采集: 对来自测量变送装置的被控量的瞬时值进行检测和输入。 b. 实时控制决策: 对采集到的被控量进行分析和处理,并按已定的控制规律,决定将要采取的控制行为。 c. 实时控制输出: 根据控制决策, 适时地对执行机构发出控制信号, 完成控制任务。上述过程不断重复,使整个系统按照一定的品质指标进行工作,并对被控量和设备本身的异常现象及时作出处理。计算机输出通道 D/A 输入通道 A/D 对象被控变量 y 输入通道图 13- 1 计算机控制系统典型结构图辽宁石化职业技术学院教案副页 4 (2) 在线方式和离线方式在计算机控制系统中,生产过程和计算机直接连接,并受计算机控制的方式称为在线方式或联机方式;生产过程不和计算机相连,且不受计算机控制,而是靠人进行联系并作相应操作的方式称为离线方式或脱机方式。(3) 实时的含义“实时”指信号的输入、计算和输出都要在一定的时间范围内完成,超出了这个时间,就失去了控制的时机,控制也就失去了意义。实时的概念不能脱离具体过程,一个在线的系统不一定是一个实时系统,但一个实时控制系统必定是在线系统。计算机控制系统的组成: 典型的过程计算机控制系统组成框图如图 13-2 。以微型计算机为核心的过程控制系统的基本组成有硬件和软件两部分。(1) 硬件部分功能简介硬件部分包括: 主机、接口电路、过程输入/ 输出通道、外部设备、操作台、被控对象。 a. 主机组成:中央处理器( CPU )和内存储器(RAM 和 ROM ) 组成。作用:根据输入通道送来的被控对象的状态参数,进行信息处理、分析、计算,作出控制决策,通过输出通道发出控制命令。 b. 接口电路作用: 主机与外部设备、输入输出通道进行信息交换时, 通过接口电路的协调工作, 实现信息的传送。 c. 过程输入/ 输出通道作用:主机和被控对象实现信息传送与交换的通道。辽宁石化职业技术学院教案副页 5 输入/ 输出通道分为模拟量输入通道、模拟量输出通道、开关量输入通道、开关量输出通道。图 13-2 计算机控制系统组成框图生产过程执行机构反多路开关多路开关开关量输出时钟操作台计算机主机接口接口接口接口 A/D D/A 磁盘驱动器打印机 CRT 显示终端软件变送器传感器通用外部设备主机、操作台接口输入输出通道检测、变送执行被控对象开关量输入 d. 外部设备外部设备按功能可分成三类:输入设备、输出设备和外存储器。常用的输入设备有键盘、磁盘驱动器、纸带输入机等,输入设备主要用来输入程序和数据。常用的输出设备有显示器、打印机、绘图仪等。输出设备主要用来把各种信息和数据以曲线、字符、数字等形式提供给操作人员,以便及时了解控制过程。外存储器有磁盘、磁带等,主要用来存储程序和数据。辽宁石化职业技术学院教案副页 6 e. 操作台一般操作台有( CRT )显示器或(LED) 数码显示器