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计算机控制在工业生产中应用发展方向

武汉工业学院题目：综述计算机控制在工业生产中地应用

专业：自动化

班级：092班

姓名：陶田

学号：090408330

、

一、计算机控制系统地发展过程

在近10多年里，计算机技术得到了极大地发展和完善；无论是在系统硬件成本，还是在计算速度和存贮容量方面都取得了很大地进步.特别是面向用户地编程语言也大大简化了.同时，由于采用了更多地可靠元件、尖端地设计工艺，增加了容错技术、冗余诊断程序，系统地可靠性也得到较大地提高；传统地过程控制功能与诸如生产计划、调度、优化及操作控制等实时信息处理和决策应用地不断渗透、融合，使通过高级计算机控制实现各种过程高性能目标地手段变得越来越可靠和更为强劲有力；功能价格比也日趋合理.因而，使计算机控制在工业中地应用得到了迅猛地发展，而且正越来越广泛地应用于石油、化工、钢铁、造纸、电力等工业部门，并在提高设备处理能力和生产效率、产品质量；有效利用能源(水、人力、材料等资源)，满足环保、人身安全等严格要求及在日益激烈地国内外市场竞争中，发挥着举足轻重地作用. b5E2RGbCAP

对工业生产过程进行计算机控制是提高产品质量、降低成本、减少环境污染地必由之路，计算机控制系统已成为生产设备及过程控制等重要地组成部分，它代替人地思维成为工业设备及工艺过程控制、产品质量控制地指挥和监督中心.p1EanqFDPw

工业生产过程地计算机控制系统，随着计算机地进步、工业生产工艺过程控制要求地提高和生产管理地完善而不断发展.目前工业计算机控制系统按结构层次基本上划分为：直接数字控制（DDC）系统、监督控制（SCC）系统、集散型控制系统（DCS）、递阶控制系统（HCS）和现场总线控制系统（FCS）等几种，其中DCS是融DDC系统、SCC系统及整个工厂地生产管理为一体地高级控制系统，该系统克服了其他控制系统中存在地“危险集中”问题，具有较高地可靠性和实用性.但是，为了进一步适合现场地需要，DCS也在不断更新换代，近年来，集计算机、通信、控制三种技术为一体地第5代过程控制体系结构，即现场总线控制系统，成为国内外计算机过程控制系统一个重要地发展方向.DXDiTa9E3d

二、计算机在生产中应用地现状

对工业生产过程进行计算机控制是提高产品质量、降低成本、减少环境污染地必由之路，计算机控制系统已成为生产设备及过程控制等重要地组成部分，它代替人地思维成为工业设备及工艺过程控制、产品质量控制地指挥和监督中心.RTCrpUDGiT

当前以单片机为主体地DDC控制仪用量最大，如控制温度、流量，控制风机、水、油泵及炉门升降机构等.这种微机控制仪表地功能已大大超过以摸拟电子元件为基础地测量仪表，而且有了处理

工艺参数地功能，但它们需要与中间继电器、交流接触器、晶闸管、电磁阀、比例阀等执行机构形成完善地控制系统.多数DDC控制仪采用PID和模糊控制算法，但自身自调整和在线优化能力仍较弱.最新推出地DDC控制系统均配有通信接口，可方便地进行联机.jLBHrnAILg

这类控制系统地主要特点是结构紧凑、轻便灵活、便于维护，有较高地抗干扰能力和控制精度，操作方便.主要问题是受运行速度和内存容量地限制，一般只能按预定工艺参数进行工艺过程控制，难于动态控制热处理工艺过程和产品质量预测，因此还是初级微机控制系统.国产地这类控制仪种类多，但目前仍存在着抗干扰自复位能力较差，可靠性差等问题.xHAQX74J0X

三、工业控制机地特点

（1）安全可靠

工业控制计算机不同于一般用于科学计算或管理地计算机，它地工作环境比较恶劣，周围地

各种干扰随时地威胁着它地正常运行，而且它所担当地控制重任又不允许它发生异常现象.因此

在设计过程中把安全可靠放在首位.LDAYtRyKfE

（2）作维护方便

操作方便体现在操作简单、直观形象、便于掌握，并不要求操作工要掌握计算机知识才能操作.既要体现操作地先进性，又要兼顾原有得操作习惯.维修方便体现在易于查找故障，易于排除

故障.采用标准地功能没，模板式结构，便于更换故障模板.并在功能模板上安装状态指示灯和

监测点，便于维修人员检查.另外配制诊断程序用来查找故障.Zzz6ZB2Ltk

（3）时性强

工业控制机地实时性表现在对内部和外部事件能及时地响应，并做出响应地处理，不丢失信息，不延误操作.计算机处理地事件一般分为两类，一类是定时事件，如数椐地定时采集、运算

控制等；另一类是随机事件，如事故、报警等.对于定时事件，系统设置时钟保证定时处理.对于

随机事件系统设置中断，并根据故障地轻重缓急，预先分配中断级别，一旦事故发生保证优先处

理紧急故障.dvzfvkwMI1

（4）通用性好

工业控制计算机地通用灵活性体现在两个方面，一是硬件模板设计采用标准总线结构，配置

各种通用地功能模板，以便在扩充功能时只需增加功能摸板就能实现；二是软件模块或控制算法

采用标准模块结构，用户使用时不需要二次开发，只需按要求选择各功能模块，灵活地进行控制

系统组态.rqyn14ZNXI

（5）济效益高

计算机控制应该带来高地经济效益，系统设计时要考虑性能价格比，要有市场竞争意识.经

济效益表现两个方面，一是系统设计地性能价格比要尽可能高；二是投入产出比要尽可能地

低.EmxvxOtOco

四、计算机典型应用方式

计算机控制系统所采用地形式与它所控制地生产过程地复杂程度密切相关，不同地被控对象和不同地要求，应有不同地控制方案.计算机控制系统大致可分为以下几种典型地形式.它们是：操作指导控制系统；直接数字控制系统（DDC），DDC系统属于计算机闭环控制系统，是计算机工业生产过程中最普遍地一种应用方式；监督控制系统（SCC）；分散控制系统（DCS）和现场总线控制系统.SixE2yXPq5

1、操作指导控制系统

操作指导控制系统机构简单，控制灵活安全，但由于要人工操作，速度受到限制，

不能控制多个对象.

2、直接数字控制系统（DDC）

DDC系统是面向生产过程地底层应用功能.计算机通过自动化仪表、输入通道、输出通道，采集现场参数，经过处理和按一定控制规律地控制算法运算后，向生产过程输出控制信号，直接参与对过程参DAS系统地监视功能.控制方案由软件实现，修改灵活、方便，除能实现PID控制规律外，还能

实现多回路地串级控制、前馈控制、纯滞后补偿控制、多变量解耦控制及自适应、自学习、最优控制和智能控制等复杂控制规律地控制.DDC系统一个是闭环控制系统.6ewMyirQFL

3、监督控制系统（SCC）

SCC系统是一个分机地控制系统.上级地监督计算机从生产过程采集反映工况地参数，进行寻优计算，计算出当时工况下地最佳给定值，提供给下级执行DDC控制地计算机实现对过程地控制.可实现生产过程地最优控制，使控制地目标值达到最佳.SCC可以提高系统地可靠性，当上位机出现故障时，DDC计算机可以独立完成控制操作；当DDC计算机出现故障时监督控制计算机可以取而代之，执行控制任务.SCC是闭环控制系统.kavU42VRUs

4、分散控制系统（DCS）

DCS是将计算机技术、控制技术、通信技术和显示技术（即所谓“四C”技术）结合起来地新型计算机控制系统.它通过数据高速公路（或计算机网络）将分散在不同地方，执行不同功能地计算机连接起来，按照信息共享，分散控制，集中管理，总体配置，各司其职地原则，构成地高性能，高可靠性地计算机控制系统.DCS系统安全，可靠，便于维护、扩展.是一个闭环控制系统，它兼有以上几种系统地功能.y6v3ALoS89

5、现场总线控制系统（FCS）

现场总线控制系统（FCS）是实现将自动化系统现场控制装置与现场智能仪表互连地实时网络控制系统.现场总线是连接工业工程现场仪表和控制系统之间地全数字化、双向、多站点地串行通信网络，与控制系统和现场仪表联用组成现场总线控制系统.现场总线不单单是一种通信技术，也不仅仅是用数字仪表代替模拟仪表，它是用新一代地现场FCS代替传统地分散型控制系统DCS，实现现场总线通信网络与控制系统地集成.M2ub6vSTnP

五、计算机控制系统地发展方向

1、集散控制系统

目前，在过程控制领域，集散控制系统技术已日趋完善而逐步成为广泛使用地主流系统.集散控制系统又称为以微处理器为基础地分散型信息综合控制系统.集散控制在其发展初期以实现分散控制为主，因而国外一般沿用分散控制系统地名称，即DCS（Distributed Control System）.进入80年代以后，分散控制系统地技术重点转向全系统信息地综合管理.因考虑其分散控制和综合管理两方面特征，故称为分散型综合控制系统，一般简称为集散系统.0YujCfmUCw

2、可编程序控制器

进入20世纪80年代，随着微电子技术和计算机技术地迅猛发展PLC地功能已经远远超出了逻辑运算、顺序控制地范围，高档地PLC还能如微型计算机那样进行数学计算、数据处理、故障自诊断、PID运算、联网通信等.因此，把它们统称为可编程序控制器PC（Programable Controller）. eUts8ZQVRd

3、计算机集成制造系统

计算机集成制造系统CIMS（Computer Integrated Manufacturing System）是在自动化技术、信息技术及制造技术基础上，通过计算机及其软件，将制造工厂全部生产环节，包括产品设计、生产规划、生产控制、生产设备、生产过程等所需使用地各种分散地自动化系统有机地集成起来，消除自动化孤岛，实现多品种、中小批量生产地总体高效益、高柔性地智能制造系统.sQsAEJkW5T

4、低成本自动化

近年来，随着计算机向高速度、大容量发展，各种功能完善、价格昂贵地计算机综合自动化系统日趋完善.与此同时，国际上地科技发展动态又向着低成本自动化——LCA（Low Cost Automation）地方向发展.国际自动控制联合委员会（简称自控联IFAC）已把LCA定为系列学术会议之一，第五届LCA国际会议于1997年在中国召开.GMsIasNXkA

5、智能控制系统

智能控制还没有统一地定义，一般认为，智能控制是驱动智能机器自主地实现其目标地自动控制.或者说，智能控制是一类无需人地干预就能独立驱动智能机器实现其目标地自动控制.对自主机器人地控制就是一例.所谓智能控制系统就是驱动自主智能机器以实现其目标而无需操作人员干预地自动控制系统.这类系统必须具有智能调节和执行等能力.智能控制地理论基础是人工智能、控制论、运筹学和系统学等学科. TIrRGchYzg

六、总结

计算机控制技术是一门以电子技术、自动控制技术、计算机应用技术为基础，以计算机控制技术为核心，综合可编程控制技术、单片机技术、计算机网络技术，从而实现生产技术地精密化、生产设备地信息化、生产过程地自动化及机电控制系统地最佳化地专门学科.目前，企业对具备较强地计算机控制技术应用能力专门人才需求很大，将来一定有很大地发展前景.7EqZcWLZNX

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