第一章计算机控制系统概述

四、分布式计算机控制系统 分布式计算机控制系统简称DCS(Distributed Control System),又称集散式控制系统，是现代社会经常采用的计算机控制系统。 ?(一)为什么采用分布式计算机控制系统 随着生产方式的不断发展，现代工业企业中需要测控的对象种类多、数量大；并且被测点位置不集中，往往分散在生产现场的各个地方。除需要对生产过程进行自动控制外，有些部门希望在更高的层次上实现对生产过程的调度和管理的自动化。 为了实现上述目标，需要采用分布式计算机控制系统。分布式计算机控制系统的特点是“控制分散，管理集中”，往往要采用两级或两级以上的计算机系统。如图1-7所示为一个铁路信号检测系统，是一个分布式计算机控制系统，该系统有三级计算机 铁路信号检测系统，是一个分布式计算机控制系统，该系统有三级计算机。 ①采集机。它的任务是通过I/O接口板采集现场的信号，用单片机实现。 ②站机。它的任务是接收采集机发来的信息并进行实时的处理，采用工控机IPC-610。 ③监控计算机。用于信号的调度管理和网络服务，采用高档服务器+终端。 该分布式计算机控制系统的硬件可配置各种不同类型的I/O采集板、声光报警设备、大屏幕显示器、操作台等，软件平台采用WINDOWS/NT，各级计算机之间采用现场总线CAN或485连接。 (二)分布式计算机系统的结构和特点 分布式计算机控制系统的结构主要考虑信息的存储方法、网络的扩展性、系统的可靠性。常用的系统结构有分级结构、网状结构、星型结构、总线式结构。分布式计算机控制系统有以下特点： 1、可靠性高 由于分布式计算机控制系统的控制功能分散，每台计算机的任务减少，功能明确，因此系统的可靠性大大提高。 2、速度快 分布式计算机控制系统中，各级计算机并行工作，数据采集、处理和控制功能分散到各子系统中去执行，减少了数据集中处理的时间，提高了系统的运算、处理和控制速度。 3、系统模块化 由于控制分散和功能的重复，可以更好地采用模块化结构，使系统便于操作，方便组装，易于维修。 4、成本较低 由于在不同场合可以选用不同档次的计算机和外设，因此成本较集中式控制系统低。 图1-7 铁路信号检测系统 监控 计算 机 站机 站机 站机 站机 采集机 采集机 采集机 第四节 计算机控制系统的发展概况 计算机控制系统是在自动控制理论和计算机技术飞速发展的基础上产生并发展起来的，其发展过程大致可分为三个阶段： ?1、开创阶段 20世纪50年代中期，美国的一些计算机制造商和化工企业合作，在炼油、工业酒精、聚丁橡胶、乙烯等生产过程中使用计算机控制，取得了一定程度的成功。例如：1959年美国德克萨斯州的PORT ARTHUR炼油厂采用TRW-300计算机对炼油过程进行控制，该计算机用于对炼油装置的26个流量、3个压力、72个温度和3个成分进行分析和控制，取得了成功，提高了炼油的质量。由于早期的计算机运算速度慢、价格昂贵、体积庞大并且可靠性差，所以只能用于巡回检测、数据处理等简单的控制。 ? 2、小型计算机阶段 从60年代20世纪中期开始，控制系统开始使用小型计算机，如CDC-1700、PDP-11等机型。由于小型计算机体积小、速度快、价格相对便宜，因此得到了推广应用。此阶段开始使用DDC控制方式，计算机成为闭环控制回路的组成部分。 ?3、微型计算机阶段 20世纪70年代，微型计算机的问世，使计算机控制技术进入了飞速发展的阶段。微型计算机价格便宜、体积小、速度快，使过去不可能用计算机进行控制的任务都能用计算机来实现，实现了集散式控制(DCS)。 目前，计算机控制系统正在向深度和广度两个方向发展。计算机技术的发展给控制系统开辟了新的途径，自动控制理论的发展又给计算机控制增添了理论基础，两者的相互结合必将使计算机的控制技术推向新的发展阶段。 (本节完) 计算机控制系统 主讲：吴小进 E-mail：jorjenval@bjtu.edu.cn 前 言 计算机控制技术是高等院校自动控制、工业电气自动化、检测技术与仪器仪表，机电一体化等专业的一门主要技术课程。 该课程是自控理论与微机原理及接口技术课程的后续课程，是一门跨学科、应用性强的现代技术课程。 通过此课程的学习，使学生掌握微型计算机控制系统的结构、控制原理和设计方法，培养学生根据实际问题设计和组成微型计算机控制系统的能力。 ?本课程学时：32小时 本课程实验： 待定 ?参考书：《计算机控制系统》盛珣