工控機(jī)自動(dòng)化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案
發(fā)布者：管理員 發(fā)布時(shí)間：2013-02-24 19:38:31 瀏覽次數(shù)：
工業(yè)控制用計(jì)算機(jī)的構(gòu)成：用于工業(yè)自動(dòng)化控制的計(jì)算機(jī)稱為工業(yè)控制計(jì)算機(jī)。簡(jiǎn)稱工控機(jī)。它由計(jì)算機(jī)和過程輸入輸出（ I/O）通過兩大部分組成 。計(jì)算機(jī)是由主機(jī) 、輸入輸出設(shè)備和外部磁盤機(jī) 、磁帶機(jī)等組成 。在計(jì)算機(jī)外部又 增加一部分過程輸入 /輸出通道 ，用來完成工業(yè)生產(chǎn)過程的檢測(cè)數(shù)據(jù)送入計(jì)算機(jī)進(jìn)行處 理 ；另一方面將計(jì)算機(jī)要行使對(duì)生產(chǎn)過程控制的命令 、信息轉(zhuǎn)換成工業(yè)控制對(duì)象的控制變量的信號(hào) ，再送往工業(yè)控制對(duì)象的控制器去 。由控制器行使對(duì)生產(chǎn)設(shè)備運(yùn)行控制 。
工業(yè)控制用計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)：控制機(jī)與一般通用計(jì)算機(jī)相比較 ，有如下特點(diǎn)：
（一）具有較完善的過程通道 ，便于將各種形式的信息變換, 并完成檢測(cè)數(shù)據(jù)輸入 和控制信息輸出。
輸入生產(chǎn)過程檢測(cè)信號(hào)有兩大類：一類是電壓或電流模擬信號(hào):另一類是開關(guān)量或 數(shù)字脈沖量 。開關(guān)量 、脈沖量都屬于數(shù)字信號(hào)。通常檢測(cè)出的生產(chǎn)過程信號(hào)若是模擬量的話 ,已由一次檢測(cè)信號(hào)經(jīng)放大、變換后(二次儀表)變?yōu)殡妷?～10伏或變?yōu)殡?0-10mA.這些模擬量必須經(jīng)過模/數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC:Analog-Digital Cnverter)轉(zhuǎn)換成數(shù)字量, 才能被計(jì)算機(jī)所接受。
同樣輸出控制量是數(shù)字信號(hào),也得經(jīng)過數(shù)/模轉(zhuǎn)換器(DAC digital-Analog Cnverter),將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)0-10伏或(0-+5伏)或變?yōu)殡娏?0-10mA, 再送入到控制器去控制生產(chǎn)設(shè)備的運(yùn)行。
通道中設(shè)置模/數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）和數(shù)/模轉(zhuǎn)換器（DAC）完成模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量和數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量。
如果檢測(cè)生產(chǎn)過程的狀態(tài)信號(hào)是數(shù)字量時(shí)進(jìn)入通道一般采用隔離（光電、變壓器、開關(guān)）的數(shù)字量信號(hào)，只要藕合電位合適，就能被計(jì)算機(jī)接受。
（二）要有比較完善的中段系統(tǒng)和高速數(shù)據(jù)通道，以使其能迅速響應(yīng)生產(chǎn)過程發(fā)出的中段請(qǐng)求，并能與生產(chǎn)過程實(shí)時(shí)交換信息。
對(duì)來自過程輸入/輸出通道的中段請(qǐng)求，分成中段優(yōu)先級(jí)別（有的復(fù)雜系統(tǒng)分成0…3型，其中3型為過程通道中段，又把它分題0…7級(jí)），使來自生產(chǎn)過程的信息處理分輕重緩急，對(duì)那些現(xiàn)場(chǎng)保存時(shí)間短的信號(hào)，優(yōu)先級(jí)別就高，以便先進(jìn)行處理。如：煉鋼過程中測(cè)鋼水溫度的信號(hào)，在請(qǐng)求輸入（請(qǐng)求中段）后，兩秒鐘之內(nèi)得將測(cè)溫的熱電偶信號(hào)取進(jìn)，并轉(zhuǎn)換成數(shù)字量送入計(jì)算機(jī)，這樣急于處理的信號(hào)走高速通道。并把中段級(jí)別定高，使之在兩秒之內(nèi)能將信號(hào)取進(jìn)計(jì)算機(jī)。又如由大型光電光譜儀測(cè)得鋼的成分，每種成分（如Mn、P、S、C等）在向計(jì)算機(jī)送出時(shí)，請(qǐng)求計(jì)算機(jī)接受，限定計(jì)算機(jī)必須在此330ms之內(nèi)取走，不然就送下一種成分了。這要求將光譜儀送計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)的中段級(jí)別定高，便于優(yōu)先處理，免得在規(guī)定時(shí)間內(nèi)沒有取到該取到的數(shù)據(jù)。來自生產(chǎn)過程檢測(cè)信號(hào)按著要求響應(yīng)時(shí)間的長(zhǎng)短來定出優(yōu)先級(jí)別。又由完善的中段功能保證控制機(jī)能協(xié)調(diào)工作。
（三)具有高可靠性。
工業(yè)生產(chǎn)常常是連續(xù)（晝夜）生產(chǎn)，這就要求控制計(jì)算機(jī)具有高度可靠性。不能中途停機(jī)，不能發(fā)生故障。目前的計(jì)算機(jī)都能作到幾千小時(shí)不出一次故障。就是出了故障由于檢查故障程序比較完善也能在幾分鐘之內(nèi)修復(fù)。為了使控制機(jī)防止外界干擾除了供電系統(tǒng)采用隔離變壓器以外，在生產(chǎn)過程與過程通道之間也采取隔離方法，使其計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與外界的過程控制器和檢查儀表之間沒有公共地線。用如下三種方法：
（1）用繼電器隔離。
（2）用變壓器隔離。
（3）用光電管隔離。
（四） 具有人機(jī)聯(lián)系功能，以便實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話，及時(shí)地對(duì)生產(chǎn)過程進(jìn)行必要的干預(yù)。生產(chǎn)過程常常會(huì)發(fā)生意外事故，或生產(chǎn)設(shè)備出現(xiàn)問題，控制失靈等，都需要人工停止計(jì)算機(jī)控制，或發(fā)現(xiàn)控制發(fā)生偏差，人工可修正控制。
（五） 具有能正確反映生產(chǎn)規(guī)律的數(shù)學(xué)模型，其數(shù)學(xué)模型只能近似反映出生產(chǎn)規(guī)律，其近似誤差愈小，或者說近似程度愈接近，就愈容易實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程最佳控制，達(dá)到增加產(chǎn)量提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低消耗、降低成本的目的。因此，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)控制以后，要不斷的改善、修正數(shù)學(xué)模型，提高數(shù)學(xué)模型近似程度是一項(xiàng)不可缺少的工作。
（六） 具有適于控制用的軟件系統(tǒng)。包括操作系統(tǒng)的系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件，用以提高控制質(zhì)量，如適用于生產(chǎn)在線控制的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng) ，各種過程輸入/輸出通道的中斷處理程序，過程I/O數(shù)據(jù)傳輸過程出現(xiàn)錯(cuò)誤的處理程序和實(shí)現(xiàn)過程控制應(yīng)用程序。
應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)過程的各種生產(chǎn)設(shè)備必須具備：
1.具有能接受控制機(jī)（過程輸入/輸出通道）送來的控制信息，并對(duì)生產(chǎn)設(shè)備行使控制的控制器或稱控制部件。如是直流電機(jī)，常采用可控硅控制器，解接受控制器送來的控制信號(hào)控制馬達(dá)的起、停和快慢。有的是用常規(guī)控制儀表（PID儀表），由計(jì)算機(jī)給PID儀表設(shè)定或修正調(diào)正值，由PID儀表按給定的調(diào)正值行使控制。
2.能有檢測(cè)生產(chǎn)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)的一次儀表（部件）或二次轉(zhuǎn)換儀表部件。檢測(cè)儀表輸出信息能被控制機(jī)過程輸入/輸出通道所接受的模擬量和數(shù)字量。
3. 能有反映生產(chǎn)規(guī)律的數(shù)學(xué)模型。
這是實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)控制生產(chǎn)的三個(gè)前提條件，只有具備這三個(gè)條件才談得上計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制生產(chǎn)過程。
|
|
