組態(tài)控制技術(shù).ppt

1、組態(tài)控制技術(shù),第1章 組態(tài)技術(shù)概述,1.1 組態(tài)技術(shù)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(shù)是一種計算機控制技術(shù)。 由被控對象、傳感器、IO接口、計算機和執(zhí)行機構(gòu)幾部分組成,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(gòu)一般置于生產(chǎn)現(xiàn)場，和被控對象在一起，也叫現(xiàn)場設(shè)備。采用組態(tài)技術(shù)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(dāng)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IO接口設(shè)備來進行信號的轉(zhuǎn)換與聯(lián)系，因此IO設(shè)備是溝通計算機和現(xiàn)場設(shè)備的橋梁。,1.1.2 計算機控制系統(tǒng)的分類

2、,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),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(guān)量輸入(DI),直接數(shù)字控制(DDC),DDC系統(tǒng)的IO通道除了AI和DI外，還有模擬量輸出(AO)通道和開關(guān)量輸出(DO)通道,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(jié)構(gòu)為過程控制級、控制管理級

3、和生產(chǎn)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(chǎn)的前沿檢測與控制?？刂乒芾砑売晒こ處熣?、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(diào)試和操作員進行生產(chǎn)監(jiān)控、手動操作、報表打印、數(shù)據(jù)查詢等。生產(chǎn)管理級由生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)組成，可進行全廠生產(chǎn)情況匯總與調(diào)度。,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。,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(chǎn)

4、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(chǎn)管理級計算機，甚至企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)、因特網(wǎng)相連，要求現(xiàn)場總線具有開放和統(tǒng)一的通信協(xié)議。,1.1.2 計算機控制系統(tǒng)的分類,2按照設(shè)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(shù)構(gòu)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(chǔ)上發(fā)展起來的,以單片機為核心的計算機測控系統(tǒng)的突出優(yōu)點是結(jié)構(gòu)小型、價格低廉，因此廣泛應(yīng)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

5、單獨設(shè)計，不能充分利用通用PC機提供的各種軟硬件資源，對設(shè)計人員的要求較高，產(chǎn)品常不具有通用性。目前在工控(即工業(yè)控制)領(lǐng)域應(yīng)用最多的是各種智能顯示調(diào)節(jié)儀表和智能變送器。,PLC是由繼電器控制系統(tǒng)發(fā)展而來的?，F(xiàn)已廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的各個領(lǐng)域，特別在以開關(guān)量為主的系統(tǒng)中，已成為控制的主要手段。隨著技術(shù)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(chǎn)的監(jiān)控管理。,PC機用于測控的缺點： （1）普通PC機不適應(yīng)工業(yè)現(xiàn)場電磁干擾嚴(yán)重、高粉塵、震動等惡

6、劣環(huán)境，也不針對那么多的工業(yè)I0設(shè)計。 （2）需要單獨設(shè)計I0接口電路，獨立開發(fā)系統(tǒng)軟件,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、DA板卡及模塊 、專門用于工控的簡單易學(xué)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(shù)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(gòu)成集散式計算機控制系統(tǒng)。,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(chǎn)的I)CS產(chǎn)品，都基于這種技術(shù)?？梢哉f，基于組態(tài)控制技術(shù)的計算機測控系

7、統(tǒng)是計算機控制技術(shù)發(fā)展的結(jié)果，其基本內(nèi)涵在于其硬件設(shè)計和軟件開發(fā)都具有“組態(tài)”性。,1.1.3 組態(tài)控制技術(shù)相對于傳統(tǒng)計算機控制技術(shù)的優(yōu)點,硬件設(shè)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I0接口設(shè)備和現(xiàn)場設(shè)備，基本不再需要單獨進行具體電路設(shè)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(shè)計上 ：采用成熟的工控專用組態(tài)軟件進行系統(tǒng)設(shè)計，軟件開發(fā)周期大大縮短了,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(shù)(甚至不需要編程技術(shù))，就能很好地完成一個復(fù)雜工程所要求的所有功能。系統(tǒng)設(shè)計人員可以把更多的注意力集中在如

8、何選擇最優(yōu)的控制方法，設(shè)計合理的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，選擇合適的控制算法等這些提高控制品質(zhì)的關(guān)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(chǎn)的組織與管理。 組態(tài)技術(shù)是計算機控制技術(shù)綜合發(fā)展的結(jié)果，是技術(shù)成熟化的標(biāo)志。由于組態(tài)技術(shù)的介入，計算機控制系統(tǒng)的應(yīng)用速度大大加快了。,1.2 常用基于組態(tài)控制技術(shù)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(gòu)成的系統(tǒng)都是基于組態(tài)控制技術(shù)的。國內(nèi)外許多自動化設(shè)備生產(chǎn)廠家生產(chǎn)了許多基于這種技術(shù)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、I0板卡、模塊和專門針對自己系統(tǒng)的組態(tài)軟件，供自動化系統(tǒng)設(shè)計人員組態(tài)選