【文章內(nèi)容簡介】 質(zhì)量。計算機控制系統(tǒng)實現(xiàn)了常規(guī)系統(tǒng)難以實現(xiàn)的多變量控制、智能控制、參數(shù)自整定等。 2．實時性強 計算機控制系統(tǒng)是一個實時計算機系統(tǒng)，可以根據(jù)采集到的數(shù)據(jù)，立即采取相應(yīng)的動作。例如，檢測到化學反應(yīng)罐的壓力超限，可以立即打開減壓閥，這樣就避免了爆炸的危險。實時性是區(qū)別于普通計算機系統(tǒng)的關(guān)鍵特點，也是衡量計算機控制系統(tǒng)性能的一個重要指標。 3．可靠性高和可維修性好 這兩個因素決定系統(tǒng)的可用程度。由于采取有效的抗干擾、冗余、可靠性技術(shù)和系統(tǒng)的自診斷功能，計算機控制系統(tǒng)的可靠性高且可維修性好。如有的工控機一旦出現(xiàn)故障，能迅速指出故障點和處理辦法，便于立即修復。 4．環(huán)境適應(yīng)性強 工業(yè)環(huán)境惡劣，要求工業(yè)控制機能適應(yīng)高溫、高濕、腐蝕、振動、沖擊、灰塵等工業(yè)環(huán)境。一般的工業(yè)控制機有較高的電磁兼容性。 5．控制的多功能性 計算機控制系統(tǒng)具有集中操作、實時控制、控制管理、生產(chǎn)管理等多功能。 6. 應(yīng)用的靈活性 由于軟件功能豐富 、 編程方便和硬件體積小 、重量輕以及結(jié)構(gòu)設(shè)計上的模塊化 、 標準化 、 使系統(tǒng)配置上有很強的靈活性 。 如一些工控機有操作簡易的結(jié)構(gòu)化 、 組態(tài)化控制軟件 ， 硬件的可裝配性 、 可擴充性也很好 。 另外，技術(shù)更新快，信息綜合性強，內(nèi)涵豐富，操作便利等也都是計算機控制系統(tǒng)的一些特點。 計算機控制系統(tǒng)的基本要求 1．具有良好的實時性 2．具有高可靠性和較強的環(huán)境適應(yīng)性 3．采用標準化部件，便于擴充、升級和維護 4．具有良好的人機界面和豐富的監(jiān)視畫面 5．具有良好的系統(tǒng)組態(tài)和可選的各種控制策略 6．具有網(wǎng)絡(luò)通訊功能，便于實現(xiàn)工廠自動化和信息化 計算機測控系統(tǒng)的組成 計算機測控系統(tǒng)由 2大部分組成： 計算機測控系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu) 硬件 主要由輸人輸出裝置、檢測變送 裝置、計算機和執(zhí)行機構(gòu) 4大部分組成。 軟件 主要分為系統(tǒng)軟件、開發(fā)軟件 和應(yīng)用軟件 3大部分。 計算機測控系統(tǒng)的硬件組成 由微處理器、內(nèi)存儲器及系統(tǒng)總線組成的計算機主機是整個計算機測控系統(tǒng)的核心，它的功能、性能直接影響到系統(tǒng)的優(yōu)劣。主機的任務(wù)主要是進行數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、邏輯判斷、控制量計算、越限報警等，還通過接口電路向系統(tǒng)的各個部分發(fā)出各種控制命令，指揮整個計算機測控系統(tǒng)有條不紊地協(xié)調(diào)工作。 1．計算機主機 一般地 ， 計算機主機在測控系統(tǒng)中至少起到以下三個作用： 1） 實時數(shù)據(jù)處理： 對來自測量變送裝置的被控變量數(shù)據(jù)的瞬時值進行巡回采集 、 分析處理 、 計算以及顯示 、記錄 、 制表等 。 2） 實時監(jiān)督?jīng)Q策： 對系統(tǒng)中的各種數(shù)據(jù)進行越限報警 、 事故預(yù)報和處理 ， 根據(jù)需要進行設(shè)備自動啟停 ， 對整個系統(tǒng)進行診斷與管理等 。 3）實時控制及輸出： 根據(jù)被控生產(chǎn)過程的特點和控制要求，選擇合適的控制規(guī)律，包括復雜的先進控制策略，然后按照給定的控制策略和實時的生產(chǎn)情況，實現(xiàn)在線、實時控制。 在實際應(yīng)用中，應(yīng)根據(jù)應(yīng)用規(guī)模、控制目的和控制需要等選用性能價格比高的計算機，如：對于小型控制系統(tǒng)、智能儀表及智能化接口，盡量采用單片機模式；對于新產(chǎn)品開發(fā)或用量較大，為降低成本，也可采用單片機模式；對于中等規(guī)模的控制系統(tǒng)，為加快系統(tǒng)的開發(fā)速度，可以選用 PLC或工控機，應(yīng)用軟件可自行開發(fā)；對于大型的生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)，最好選用工控機、專用 DCS或 FCS，軟件可自行開發(fā)或購買現(xiàn)成的組態(tài)軟件。 2．過程通道 過程通道是計算機主機與生產(chǎn)過程被控對象之間進行信息傳遞和變換的連接裝置。 根據(jù)信號傳送方向，分為輸入通道和輸出通道； 根據(jù)傳送信號的形式，又可分為模擬量通道和開關(guān)量通道。 目前工業(yè)上使用最多的是板卡式過程通道，其次是遠程 I/O模塊。 1） 模擬量輸入通道 在微機測控系統(tǒng)中，為了實現(xiàn)對生產(chǎn)過程或其他設(shè)備或周圍環(huán)境的測量和控制，首先必須對各種模擬量參數(shù)如溫度、壓力、流量、成份、液位、速度、距離等進行采集，為此，要用傳感器和變送器將采集量變成標準的電信號，通過濾波放大、經(jīng) A/D轉(zhuǎn)換器變換成計算機能接受的數(shù)字量。 2） 模擬量輸出通道 目前工業(yè)生產(chǎn)中使用的執(zhí)行機構(gòu)，其控制信號基本上是模擬的電壓或電流信號。因此計算機輸出的數(shù)字信號必須經(jīng) D/A轉(zhuǎn)換器變?yōu)槟M量后，方能去控制執(zhí)行機構(gòu)。對于氣動或液動的執(zhí)行機構(gòu)，尚需經(jīng)過電一氣或電一液轉(zhuǎn)換裝置。當控制多個回路時，還需要使用多路開關(guān)進行切換?？紤]到每個回路的輸出信號在時間上是離散的，而執(zhí)行機構(gòu)要求的是連續(xù)的模擬量信號，所以多路輸出的信號都應(yīng)采用輸出保持器加以保持后再去控制執(zhí)行機構(gòu)。 3） 開關(guān)量輸入通道 開關(guān)量輸入通道的任務(wù)主要是將現(xiàn)場輸入的開關(guān)信號經(jīng)轉(zhuǎn)換 、 保護 、 濾波 、 隔離等措施轉(zhuǎn)換成計算機能夠接收的邏輯信號 。 開關(guān)量輸入通道在測控系統(tǒng)中主要起以下作用：定時記錄生產(chǎn)過程中某些設(shè)備的狀態(tài)，例如電動機是否在運轉(zhuǎn)、閥門是否開啟等；對生產(chǎn)過程中某些設(shè)備的狀態(tài)進行檢查，以便發(fā)現(xiàn)問題進行處理。若有異常，及時向主機發(fā)出中斷請求信號，申請故障處理，保證生產(chǎn)過程的正常運轉(zhuǎn)。 4） 開關(guān)量輸出通道 對于只有 “ 0”和 “ 1”兩種工作狀態(tài)的執(zhí)行機構(gòu)或器件，用計算機控制系統(tǒng)輸出開關(guān)量來控制它們，例如控制馬達的啟動和停止，信號指示燈的亮和滅，電磁閥的打開與關(guān)閉，繼電器的接通與斷開，步進電機的運行等。開關(guān)量輸出通道的任務(wù)就是把計算機輸出的開關(guān)信號傳送給這些執(zhí)行機構(gòu)或器件。 5） 執(zhí)行機構(gòu) 在計算機測控系統(tǒng)中，必須將經(jīng)過采集、轉(zhuǎn)換、處理的被控參量（或狀態(tài)）與給定值（或事先安排好的動作順序）進行比較，然后根據(jù)偏差來控制有關(guān)輸出部件，達到自動調(diào)節(jié)被控量（或狀態(tài)）的目的。 6） I/O接口 由于外部設(shè)備和被控對象是不能直接由計算機主機控制的，必須由 “ 接口 ” 來傳送相應(yīng)的信息和命令。 I/O接口是主機和通道、外部設(shè)備進行信息交換的紐帶。接口電路有并行接口、串行接口、脈沖接口和直接數(shù)據(jù)傳送接口等。絕大多數(shù) I/O接口都是可編程的，它們的工作方式可以通過編程設(shè)置。各種 CPU都有配套的接口芯片。 由上可知，過程通道由各種硬件設(shè)備組成，它們起著信息變換和傳遞的作用，配合相應(yīng)的輸入、輸出控制程序，使計算機和被控對象間能進行信息交換，從而實現(xiàn)對生產(chǎn)機械、過程的控制。 3．操作控制臺 操作控制臺是操作員與計算機測控系統(tǒng)之間進行聯(lián)系的紐帶，如圖 15所示。通過操作控制臺，操作人員可及時了解被控過程的運行狀態(tài)、運行參數(shù)、報警信號等，進行必要的人為干預(yù)，發(fā)出各種控制命令或緊急處理某些事件，實現(xiàn)相應(yīng)的控制目標，還能通過它輸入程序和修改有關(guān)參數(shù)。 計算機操作控制臺 為實現(xiàn)上述功能，操作控制臺一般應(yīng)包括以下幾部分： 1）信息顯示 采用狀態(tài)指示和報警指示的指示燈和聲光報警器、LED、 LCD或 CRT顯示屏，顯示所需內(nèi)容和報警信號。在顯示數(shù)據(jù)較少，系統(tǒng)功耗小的簡易系統(tǒng)中，更多的是采用LCD顯示器；而在規(guī)模比較大，要求比較高的復雜系統(tǒng)中，可以選用 CRT顯示器。因為 CRT顯示器不僅可以顯示數(shù)據(jù)表格，而且可以顯示各種圖形，如控制系統(tǒng)流程圖、參數(shù)變化趨勢圖、調(diào)節(jié)回路指示圖等。清晰美觀的顯示，不是簡單地為了改善控制系統(tǒng)外觀，而是為了便于操作人員工作，提高系統(tǒng)的性能。 2）信息記憶 主要采用打印機、記錄儀、存儲設(shè)備等輸出設(shè)備。存儲設(shè)備有磁盤驅(qū)動器、光盤驅(qū)動器、優(yōu)盤、磁帶機等，主要用于存儲程序和數(shù)據(jù)。 3）工作方式選擇 采用各種開關(guān)，如按鈕、扳鍵等，實現(xiàn)工作方式的選擇，例如電源開關(guān)、數(shù)據(jù)及地址選擇開關(guān)、操作