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第一章WDPF系统概述

第一节计算机控制系统及DCS

计算机控制，就是由数字计算机全部或部分地代替自动控制系统中的常规控制设备和

监控仪表（如模拟调节器、指示器等），对动态系统进行监视、调节或控制。这种由计算

机控制生产过程的自动控制系统称之为计算机控制系统。

一、计算机控制系统的组成和特点

典型的连续控制系统的原理结构图如图1－1（a）所示。它由被控对象、测量部件、调

节器、执行器等构成反馈控制系统。调节器的作用是使被控参数跟随给定值。

各种计算机控制系统在结构上虽然不尽相同，但它们的基本组成是大致相同的。在图1

－1（a）所示的连续控制系统中，由数字计算机代替模拟调节器，同时为了使信号的匹配，

在计算机的输入输出配备相应的设备，就构成了计算机控制系统，如图1－1（b）。

图1－1典型的连续控制系统和计算机控制系统原理结构图

因此计算机控制系统由被控对象、执行器、测量部件和计算机部分等组成。前三部分

在热工自动化课程中已有讲述，这里从略。

计算机部分部分包括硬件和软件两个组成部分。

（一）硬件部分

硬件部分包括数字计算机和外部设备，它们是实现计算机控制系统的主要设备。

1．数字计算机

数字计算机是计算机控制系统的核心部件，它主要包括运算器，控制器和存储器等。

数字计算机能完成：程序的存储、执行和数据的运算、处理和存储，以及逻辑判断等工作。

2．外部设备

1

外部设备主要包括人－机联系设备，如键盘、屏幕显示器（阴极射线管CRT）、打印

机、外存储器、控制器等和过程输入输出通道。

人－机联系设备主要进行显示、打印、存储及数据传送。在控制台上还可以向计算机

输入和修改程序、修改内存中的数据及发出各种操作命令等。过程输入、输出通道是计算

机和被控对象进行信息传递的纽带，现场的模拟量、开关量、脉冲量等信号通过过程输入

通道变成数字信号送入计算机。计算机产生的控制信号通过过程输出通道传送到相应的控

制对象。

图1－2为硬件部分的原理结构图。

图1－2硬件部分的原理结构图

（二）软件部分

表1－1：

一个计算机控制系统所需要的软件包括系统软件和应用软件。表1－1为软件部分

2

分类表。

1．系统软件

系统软件包括程序设计系统、诊断程序、操作系统等。程序设计系统是为用户进行程

序编制而提供的软件，它包括各种语言（例如汇编语言、BASIC、FORTRAN、ALGOL、PASCAL、

COBOL、C语言等）的汇编、解释和编译程序。诊断程序是为计算机调试、查错和故障修复

而提供的工具性程序。操作系统是对计算机控制系统进行管理、调度的程序，它是系统协

调工作的组织者和指挥者，其主要任务是安排控制程序的执行、数据处理和硬件管理等。

操作系统是计算机控制系统的基本软件，要求其实时响应性好和多任务处理能力较强。系

统软件是计算机的配套产品。

2．应用软件

应用软件主要包括过程监视程序（例如巡回检测、数据处理、上下限检查和越限报警

以及操作台服务程序等）、过程控制程序（主要是指描述生产过程和控制规律以及控制动

作的一整套程序）和公共服务程序（如服务子程序库、数据库、制表、打印、显示等）。

在整个软件系统中，应用软件所占的比例最大，也是最复杂的部分。

计算机控制系统具有如下一些特点：

1．对可靠性要求高

由于计算机控制系统是与生产过程密切联系的，计算机发生任何故障都会对生产过程

产生严重影响；在电厂中，若由于计算机控制系统可靠性不高，而造成运行事故，对电业

生产和用电单位都会带来严重后果，因此，要求计算机控制系统具有较高的可靠性。随着

微型机和微处理机的出现，其价格的降低，使得人们有可能在关键部位采取冗余措施（例

如双机并用，其中一台为热备用），从而提高了可靠性；采用分散结构的控制系统也是提

高系统可靠性的方法之一，因为在分散系统中，每只微处理机只负责一个局部的工作，缩

小了事故影响范围，也便于更换；此外，计算机技术的发展，使得计算机本身的可靠性也