微机配料控制系统的现状

微机配料控制系统的现状 专业班级：电子信息工程04-2班 姓名：席辉 学号：204401030246

微机配料控制系统的现状

１ 前言

在冶金、玻璃、水泥、陶瓷、化工等部门的生产过程中，原料配料环节是生产的关键，运行的优劣直接影响到产品质量和经济效益，决定了产品的质量、能耗、成本和熔炉寿命等各项经济指标。原料成分稳定、配料组成均匀是冶金、玻璃、水泥、陶瓷、化工等生产厂优质高产的基础，特别是对于一个大型企业，每昼夜要投入上百吨至数百吨混合料，而且在生产过程中各个工序之间是连续作业，环环相扣，彼此影响很大，尤其是原料的配合，一旦出现事故就会造成后道工序重大质量事故，甚至会造成数百万元的损失。由此可见原料配料对冶金、玻璃、水泥、陶瓷、化工等部门的生产效益起着重要作用。

目前，在自动化配料系统研究方面，从配料自动控制思想的初见端倪发展到今天，无论是控制理论研究还是实际应用，都得到了长足发展。

２ 微机配料系统普遍存在的问题

配料系统普遍存在的问题是配料精度低机电控制部分的可靠性差缺少数据库管理生产以及对生产过程的实时动态监视配料精度低主要原因是电子秤系统的动态性范围小而可靠性差主要是中间继电器和微机控制系统的可靠性低所致针对实际问题采用FX2N型可编程序控制器来代替中间继电器和过程控制的微型机为了实现生产过程的动态监视使用微型系统机与FX2N通信在彩色屏幕上显示出动态生产和数据。

可靠性是重要的质量指标由于机械工艺电子元件等基础工业发展的滞后国内的电脑配料系统可靠性与国外产品相比尚有一定差距

３ 微机配料控制系统的现状

在配料生产过程中，一般应该能够实现全自动、半自动和手动配料，并且可以在不同工作模式之间进行切换。配料控制系统必须有很高的可靠性来保证系统连续正常

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工作，出现故障时能及时报警并能够紧急停车，防止系统出现事故。目前，我国配料领域选用的控制系统种类很多，归结起来有以下几种：

3.1 直接数字控制系统

利用计算机的分时处理功能直接对多个控制回路实现多种形式控制的多功能数字控制系统。在这类系统中，计算机的输出直接作用于控制对象，故称直接数字控制(Direct Digital Control，简称DDC)。直接数字控制系统是一种闭环控制系统，其系统结构组成如图3-1所示。

图3-1 直接数字控制系统组成框图

系统中安排了一台中心计算机，由这台计算机通过多点巡回检测装置对过程参数进行采样，并将采样值与存于存储器中的设定值进行比较，再根据两者的差值和相应于指定控制规律的控制算法进行分析和计算，以形成所要求的控制信息，然后将其传送给执行机构去控制生产过程，用分时处理方式完成对多个单回路的各种控制，如比例积分微分、前馈、非线性、适应等控制。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。

直接数字控制系统具有在线实时控制、分时方式控制和灵活性、多功能性三个特点，并且其结构紧凑、轻便灵活、便于维护，有较高的抗干扰能力和控制精度，操作方便。主要问题是在这种控制系统中，一切信息的交换均通过中心计算机，一旦该计算机出错，排查起来非常困难，并且将导致整个系统的瘫痪。这种“风险集中”的结构体系导致了DDC系统在大中型过程控制系统中的低可靠性，影响了计算机技术在过程控制系统中的推广。因此这种控制系统在现代玻璃配料生产企业中己很少应用。

3.2 监督控制系统

监督控制(Supervisory Computer Control，简称SCC)系统又称设定值控制系统。计算机监督控制系统是在操作指导系统的基础上发展起来的。操作指导系统是一种开

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环控制结构，系统中计算机的作用是定时采集生产过程参数，按照工艺要求或指定的控制算法求出输入输出关系和控制量，并通过打印、显示和报警提供现场信息，以便管理人员对生产过程进行分析或以手动方式相应地调节控制量(给定值)去控制生产过程。

计算机监督控制系统具有闭环形式的结构，而且监控计算机具有较复杂的控制功能。它可以根据生产过程的状态、环境、条件等因素，按事先规定的控制模型计算出生产过程的最优给定值，并据此对模拟式调节仪表或下一级直接数字控制系统进行自动整定，也可以进行顺序控制、最优控制以及适应控制计算，使生产过程始终处在最优工作状态。SCC系统改进了DDC系统在实时控制时采样周期不能太长的缺点，能完成较为复杂的计算，可实时实现优化控制。

图3-2 监督控制系统组成框图

如图3-2所示，此控制系统由监督控制计算机和数字控制计算机实现两级控制，SCC计算机根据原始的配料生产工艺信息和其它信息，监控管理整个配料过程、改变DDC级计算机配料给定值；DDC级计算机根据SCC计算机设定的配料给定值，实时控制称量配料。DDC级计算机既可以是单片机，也可以是可编程控制器(PLC)。DDC系统和SCC系统都属于集中控制型系统，当这种系统集中了很多的控制回路时，就必然会带来“危险高度集中”的问题，从而使系统的可靠性大为降低。这就要求直接数字控制由集中型向分散型转移，于是出现了“控制分散，信息集中”的集散型控制系统。

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3.3 集散型控制系统

集散控制系统又称分散型综合控制系统(Distributed Control System，简称DCS)系统，是对生产过程进行集中监视、操作、管理和分散控制的一种全新的分布式计算机控制系统。该系统将若干台微机分散应用于过程控制全部信息通过通信网络由上位管理计算机监控，实现最优化控制，通过CRT装置、通信总线、键盘、打印机等，进行集中操作、显示和报警。如图1-所示，集散控制系统按照分散控制、集中操作、分级管理、分而自治和综合协调的设计原则，把系统从上到下分为分散过程控制级、集中操作监控级、综合信息管理级，形成分级分布式控制结构。

图3-3 集散控制系统组成框图

DCS通常采用若干个控制器(过程站)对一个生产过程中的众多控制点进行控制，各控制器间通过网络连接并可进行数据交换。操作采用计算机操作站，通过网络与控制器连接，收集生产数据，传达操作指令。过程级主要由过程控制站、I/O单元和现场仪表组成，是系统控制功能的主要实施部分。DCS的控制决策由过程控制站完成，所以控制程序是由过程控制站执行的。DCS的过程控制站是一个完整的计算机系统，主要由电源、CPU(中央处理器)、网络接口和I/O组构成。DCS中的I/O一般是模块化的一个I/O模块上有一个或多个I/O通道，用来连接传感器和执行器(调节阀)。操作站、现场控制器、I/O组件间的连接是通过现场总线连接的，在这一层次内形成开

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放的、双向的、数字通信系统。

在集散控制系统中，分布式控制思想的实现正是基于网络技术的发展和应用。但是，不同的DCS厂家为了达到垄断经营的目的而对其控制通讯网络采用各自专用的封闭形式。不同厂家DCS系统之间以及DCS与上层Intranet、Internet信息网络之间难以实现网络互联和信息共享。因此从该角度而言，DCS实质上是一种封闭专用的、不具可互操作性的分布式控制系统且造价昂贵。

3.4 现场总线控制系统

现场总线控制系统(Fieldbus Control System，简称FCS)是工业设备自动化控制的一种计算机局域网络。它依靠现场总线技术将具有检测、控制和通信能力的微处理芯片置入传统的测量控制仪表，使它们各自具有数字计算和数字通信能力。可采用简单的双绞线作为总线，把多个测量控制仪表连接成网络系统，并按公开、规范的通信协议，在位于现场的多个数字测量控制设备之间及现场仪表与远程控制计算机之间实现数据传输与信息交换，从而形成各种适应实际需要的自动控制系统。FCS的组成结构如图3-4所示。

图3-4 现场总线控制系统组成框图

现场总线系统由于采用了智能现场设备，能够把原先DCS系统中处于控制室的控制模块、各输入输出模块置于生产现场。同时，现场设备又具有通讯能力，现场的测量变送仪表可以与阀门等执行机构直接传送信息。因而系统的控制功能能够不依赖控制室的计算机或控制仪表直接在现场完成，实现了真正意义上的分散控制。由于采用

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数字信号代替模拟信号因而可以在一对电线上传输多个信号，同时又为多个设备提供电源，并且现场设备以外不再需要模拟/数字(A/D)、数字/模拟(D/A)转换部件。

这种控制系统的优点是：节省硬件数量与投资；节省安装费用；维护简单方便；用户具有高度的系统集成主动权；提高了系统的准确性与可靠性等。但目前智能化现场测量、控制设备价格较高，只有极少数大型玻璃企业采用此控制系统。

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/jz18.html