組態(tài)控制技術

關于組態(tài)控制技術1.1組態(tài)技術簡介

1.1.1一般計算機測控系統(tǒng)的組成組態(tài)控制技術是一種計算機控制技術。由被控對象、傳感器、I／O接口、計算機和執(zhí)行機構幾部分組成

第2頁,共20頁，2024年2月25日，星期天1.1.1一般計算機測控系統(tǒng)的組成傳感器的作用是對被控對象的各種參數(shù)進行檢測。傳感器、執(zhí)行機構一般置于生產現(xiàn)場，和被控對象在一起，也叫現(xiàn)場設備。采用組態(tài)技術的系統(tǒng)，計算機一般都置于控制室。如果把計算機比喻成系統(tǒng)的大腦，傳感器就相當于它的眼睛，執(zhí)行器就是手和腳。計算機和傳感器及執(zhí)行器之間需要I／O接口設備來進行信號的轉換與聯(lián)系，因此．I／O設備是溝通計算機和現(xiàn)場設備的橋梁。第3頁,共20頁，2024年2月25日，星期天1.1.2計算機控制系統(tǒng)的分類1．按照系統(tǒng)的功能分類數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(DAS)直接數(shù)字控制(DDC)集散式控制系統(tǒng)(DCS)和現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)(FCS)第4頁,共20頁，2024年2月25日，星期天數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(DAS)系統(tǒng)只進行參數(shù)的檢測，不對參數(shù)進行控制。I/O通道只有模擬量輸入(AI)和開關量輸入(DI)第5頁,共20頁，2024年2月25日，星期天直接數(shù)字控制(DDC)DDC系統(tǒng)的I／O通道除了AI和DI外，還有模擬量輸出(AO)通道和開關量輸出(DO)通道第6頁,共20頁，2024年2月25日，星期天集散式控制系統(tǒng)(DCS)和現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)(FCS)集散式控制系統(tǒng)也稱為分布式控制系統(tǒng)，總體思想是分散控制，集中管理，即用幾臺DDC計算機分別控制若干個回路，再用監(jiān)督控制計算機對各DDC進行集中管理。典型的三級結構為過程控制級、控制管理級和生產管理級過程控制級由各控制站組成，控制站可以是DAS，也可以是DDC，用來進行生產的前沿檢測與控制。控制管理級由工程師站、操作員站、數(shù)據(jù)記錄檢索站等組成，供工程師進行程序調試和操作員進行生產監(jiān)控、手動操作、報表打印、數(shù)據(jù)查詢等。生產管理級由生產管理信息系統(tǒng)組成，可進行全廠生產情況匯總與調度。第7頁,共20頁，2024年2月25日，星期天第8頁,共20頁，2024年2月25日，星期天DCS系統(tǒng)的缺點一是不同系統(tǒng)問互不兼容，二是現(xiàn)場傳感器、變送器、執(zhí)行器與計算機之間傳輸?shù)氖悄M信號，接線多，抗干擾能力差。第9頁,共20頁，2024年2月25日，星期天FCS系統(tǒng)是繼DCS之后的新一代計算機分布式控制系統(tǒng)。系統(tǒng)首先要求現(xiàn)場變送器和執(zhí)行器采用智能部件，直接輸出數(shù)字信號，再通過現(xiàn)場總線以串行通信方式與計算機相連。為使不同廠家生產的智能變送器、執(zhí)行器和過程控制級、控制管理級計算機之間相互兼容，彼此相連，同時還可與生產管理級計算機，甚至企業(yè)內部網、因特網相連，要求現(xiàn)場總線具有開放和統(tǒng)一的通信協(xié)議。第10頁,共20頁，2024年2月25日，星期天1.1.2計算機控制系統(tǒng)的分類2．按照設計方法的不同分類單片機為核心的計算機測控系統(tǒng)以PLC(可編程控制器)為核心的計算機測控系統(tǒng)以IPC(工業(yè)PC機或稱工業(yè)控制計算機)為核心的計算機測控系統(tǒng)*利用組態(tài)技術構成的計算機控制系統(tǒng)是在以上三者特別是以IPC為核心的系統(tǒng)的基礎上發(fā)展起來的第11頁,共20頁，2024年2月25日，星期天以單片機為核心的計算機測控系統(tǒng)的突出優(yōu)點是結構小型、價格低廉，因此廣泛應用于智能儀器、儀表和小規(guī)模測控系統(tǒng)上。其缺點是硬件電路和軟件都要單獨設計，不能充分利用通用PC機提供的各種軟硬件資源，對設計人員的要求較高，產品常不具有通用性。目前在工控(即工業(yè)控制)領域應用最多的是各種智能顯示調節(jié)儀表和智能變送器。第12頁,共20頁，2024年2月25日，星期天PLC是由繼電器控制系統(tǒng)發(fā)展而來的?，F(xiàn)已廣泛應用于工業(yè)生產的各個領域，特別在以開關量為主的系統(tǒng)中，已成為控制的主要手段。隨著技術的發(fā)展，現(xiàn)在的PLC也具有了模擬量控制功能。以IPC為核心的計算機測控系統(tǒng)，最大的優(yōu)點是可充分利用一般計算機提供的各種軟件和硬件資源，不僅開發(fā)方便，更可利用Windows或其他操作系統(tǒng)，方便地進行生產的監(jiān)控管理。第13頁,共20頁，2024年2月25日，星期天PC機用于測控的缺點：（1）普通PC機不適應工業(yè)現(xiàn)場電磁干擾嚴重、高粉塵、震動等惡劣環(huán)境，也不針對那么多的工業(yè)I／0設計。（2）需要單獨設計I／0接口電路，獨立開發(fā)系統(tǒng)軟件第14頁,共20頁，2024年2月25日，星期天解決傳統(tǒng)測控方法的缺點工業(yè)PC機(IPC)、專門的各種通用接口電路如A/D、D／A板卡及模塊、專門用于工控的簡單易學的開發(fā)工具——組態(tài)軟件更重要的是，為了使三種控制技術發(fā)揮各自所長，許多智能儀表和PLC都開發(fā)了與IPC的通信功能這樣，IPC、基于單片機的智能儀表和PLC可共存于一個系統(tǒng)中，構成集散式計算機控制系統(tǒng)。第15頁,共20頁，2024年2月25日，星期天在這樣的系統(tǒng)中，智能儀表和PLC完成信號的前沿鹼測與控制功能，IPC和組態(tài)軟件則用于系統(tǒng)的監(jiān)控。前面提到的許多廠家生產的I)CS產品，都基于這種技術?？梢哉f，基于組態(tài)控制技術的計算機測控系統(tǒng)是計算機控制技術發(fā)展的結果，其基本內涵在于其硬件設計和軟件開發(fā)都具有“組態(tài)”性。第16頁,共20頁，2024年2月25日，星期天1.1.3組態(tài)控制技術相對于傳統(tǒng)計算機控制技術的優(yōu)點硬件設計上：除采用工業(yè)PC機外，系統(tǒng)大量采用各種成熟通用的I／0接口設備和現(xiàn)場設備，基本不再需要單獨進行具體電路設計。這不僅節(jié)約了硬件開發(fā)時間，更提高了工控系統(tǒng)的可靠性軟件設計上：采用成熟的工控專用組態(tài)軟件進行系統(tǒng)設計，軟件開發(fā)周期大大縮短了第17頁,共20頁，2024年2月25日，星期天組態(tài)軟件實際上是一個專為工控開發(fā)的工具軟件。它為用戶提供了多種通用工具模塊，用戶不需要掌握太多的編程語言技術(甚至不需要編程技術)，就能很好地完成一個復雜工程所要求的所有功能。系統(tǒng)設計人員可以把更多的注意力集中在如何選擇最優(yōu)的控制方法，設計合理的控制系統(tǒng)結構，選擇合適的控制算法等這些提高控制品質的關鍵問題上。另一方面，從管理的角度來看，用組態(tài)軟件開發(fā)的系統(tǒng)具有與Windows一致的圖形化操作界面，非常便于生產的組織與管理。組態(tài)技術是計算機控制技術綜合發(fā)展的結果，是技術成熟化的標志。由于組態(tài)技術的介入，計算機控制系統(tǒng)的應用速度大大加快了。第18頁,共20頁，2024年2月25日，星期天1.2常用基于組態(tài)控制技術的計算機系統(tǒng)和組態(tài)軟件一般來說，只要采用IPC，選擇通用接口部件和組態(tài)軟件，這樣構成的系統(tǒng)都是基于組態(tài)控制技術的。國內外許多自動化設備生產廠家生產了許多基于這種技術的DCS計算機系統(tǒng)，如德國西門子公司、日本三菱、臺灣研華、中國時利和等。這些系統(tǒng)提供各種工業(yè)PC機、