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《自动控制系统》课程论文  PAGE 7 过程计算机控制系统 作者***专业电气自动化技术班级学号指导教师张琦 焦作大学机电工程系 二零壹叁年陆月 过程计算机控制系统 摘要：依据目前国内外工业生产过程计算机控制系统的模型，通过对直接控制（DDC）系统、监督控制(SCC)系统、集散控制系统(DCS)和现场总线控制系统（FCS）的分析，概括了计算机系统的应用现状和发展方向。……………… ………………………… 关键词：过程计算机控制系统 应用现状 发展方向 引 言 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、减少环境污染的必由之路，计算机控制系统已成为生产设备及过程控制等重要的组成部分，它代替人的思维成为工业设备及工艺过程控制、产品质量控制的指挥和监督中心。 工业生产过程的计算机控制系统，随着计算机的进步、工业生产工艺过程控制要求的提高和生产管理的完善而不断发展。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系统及整个工厂的生产管理为一体的高级控制系统，该系统克服了其他控制系统中存在的“危险集中”问题，具有较高的可靠性和实用性。但是，为了进一步适合现场的需要，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的第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的发展方向。本文对各种工业控制计算机系统的结构层次和特点以及发展方向作一分析研究。 1 直接数字控制（DDC）系统 　　 “直接数字控制”这个名字是为了强调计算机直接控制生产过程这一特征。计算机控制系统中首先是把反映过程状态的参数经过采样，并经过模数转换装置转换为相应的数字量。计算机根据一定的控制算法进行计算，将控制作用经数模转换装置转换为相应的模拟量，通过执行机构去控制生产过程，以达到预期的目的。同时，也可根据需要将必要的信息在终端机的屏幕上显示或用打印机打印出来。 当前以单片机为主体的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。这种微机控制仪表的功能已大大超过以摸拟电子元件为基础的测量仪表，而且有了处理工艺参数的功能，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的控制系统。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。必威体育精装版推出的DDC控制系统均配有通信接口，可方便地进行联机。 ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………… 监督控制（SCC）系统 监督控制（SCC）系统又称设定值控制系统（SPC），它是将操作指导和DDC综合起来的一种较高级形式的控制系统。它和DDC一样属于闭环控制。在这类系统中，生产过程的闭环自动调节是依靠模拟调节器或DDC计算机来完成的。SCC计算机对生产过程的工艺参数进行巡检，并根据生产过程的数学模型，计算出最佳给定值，直接对模拟调节器或DDC计算机进行设定，使生产过程在最优工况下运行。此外，它还可以通过在线的模型辩识，随时对现有模型进行修改，实现最优控制和自适应控制。 　　模拟调节器或DDC计算机直接面向生产过程，SCC计算机则面向模拟调节器或DDC计算机，也就是说，含有SCC的系统至少是一个两级控制系统。一台SCC计算机可监督控制多台DDC或模拟调节器。SCC系统具有较高的运行性能和可靠性。目前较高水平的热处理设备计算机控制已基本上达到SCC级。我国引进的不少热处理设备，如济南柴油机厂引进德国IPSEN公司的SUPER CARB多用炉，陕西齿轮厂引进奥地利艾协林渗碳自动生产线，均带有SCC系统。目前，国内也开始开发这类控制系统。生产中的主要问题在于基础工作不完善，如工艺过程控制及产品质量预测、工艺参数影响因素及过程精确控制数学模型的建立等。 …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 集散控制系统（DCS） 集散控制系统（DCS）又称为分散控制系统或分布式控制系统。它是融DDC、SCC及整个工厂的生产管理为一体的高级控制系统。目前所使用的集散控制系统有环形、总线形和分级式几种。现以分级式为例介绍该系统的组成。分级式控制系统通常由分散过程控制级（DDC级）、监督控制（SCC级）和生产管理级（MIC级）等3级组成。 分散过程控制级是DCS的基础，用于直接控制生产过程。它由各工作站组成，每一工作