第 8 章 计算机控制系统

8.1 计算机控制系统组成

8.2 直接数字控制系统

8.3 集散控制系统

8.4 现场总线控制系统

8.5 实例分析

8.1 计算机控制系统组成

计算机把通过测量元件 ( 传感器 ) 、变送单元 ( 变送器 ) 和模 / 数转换器送来的数字信号，直接反馈到输入端与设定值进行比较，然后根据要求按偏差进行运算，所得到数字量输出信号经过数/ 模转换器送到执行机构 ( 执行器 ) ，对被控对象进行控制，框图如图 8-1 所示。简单说，计算机控制系统就是由各种计算机参与控制的控制系统。

图 8-1 计算机控制系统框图

8.2 直接数字控制系统

直接数字控制系统 (DDC) ，就是用一台计算机取代模拟控制器直接控制调节阀等执行器，使被控变量保持在给定值。

直接数字控制系统 DDC

特点： （ 1 ）在线实时控制

（ 2 ）分时方式控制

（ 3 ）灵活和多功能控制

图 8-2 DDC 系统示意图

8.3 集散控制系统

集散控制系统 (DCS) 是以微处理器为基础的集中分散型控制系统

图 8-3 集散控制系统原理框图

8.3 集散控制系统集散控制系统的特点：

1 ．分散控制，集中管理2 ．采用局域网通信技术3 ．完善的控制功能4 ．采用模块化和开放性结构，系统扩展方便5 ．管理能力强6 ．安全可靠性高7 ．高性能 / 价格比

8.4 现场控制系统

现场总线控制系统 (FCS) 作为新一代控制系统，一方面突破了 DCS系统采用通信专用网络的局限，采用了基于公开化、标准化的解决方案，克服了封闭系统所造成的缺陷 ；另一方面把 DCS的集中与分散相结合的集散系统结构，变成了新型全分布式结构，把控制功能彻底下放到现场。可以说，开放性、分散性与数字通信是现场总线控制系统最显著的特征。

现场总线是将自动化最底层的现场控制器和现场智能仪表、设备互连的实时控制通信网络，遵循 ISO 的 OSI 开放系统互连参考模型的全部或部分通信协议。

现场总线控制是工业设备自动化控制的一种计算机局域网络。它是依靠具有检测、控制、通信能力的微处理芯片，数字化仪表（设备）在现场实现彻底分散控制，并以这些现场分散的测量、控制设备单个点作为网络节点，将这些点以总线形式连接起来，形成一个现场总线控制系统。

现场总线控制系统 FCS 概述：

8.4 现场控制系统

现场总线控制系统的一般结构

8.4 现场控制系统

现场总线控制系统的特点：

1. 实时性强2. 具有互操作性3. 具有高可靠性4. 节省投资5. 系统的开放性6. 精确度高7. 现场环境适应性强8. 互用性和功能自治性9. 维护方便

8.5 实例分析

一、工业水处理 pH 值智能控制

酸洗废水处理系统

8.5 实例分析

PH 值专家智能控制系统

二、 DCS 在火力发电厂中的应用实例

发电厂四级 DCS 控制系统框图

8.5 实例分析

三、化工生产过程现场总线控制系统

基于 SMAR 现场总线的某工厂 FCS 框图

8.5 实例分析

基于 Profibus-DP 现场总线的某工厂 FCS 框图

8.5 实例分析

四、基于企业网的现场总线控制系统

基于企业网的 FCS 框图

8.5 实例分析