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過程控制計算機本身的工作原理和常規的計算機有啥區別?


- 2018年11月09日12時53分
- 科學文摘 / 科技大曝光

科技大曝光

過程控制又稱實時控制,是利用計算機及時採集檢測數據,按最優值迅速地對控制對象進行自動調節或自動控制。控制對象包括產品的原料下料、加工、組裝、成品質量檢測,工藝過程的溫度、壓力、流量、成分、電壓、幾何尺寸等。

在工業上,由於計算機的高速、精確的運算,採用計算機進行過程控制,不僅可以大大提高控制的自動化水平,而且可以提高控制的及時性和準確性,從而改善勞動條件、提高產品質量及合格率。過程控制是實現工業生產過程自動化的一個重要手段。

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過程控制計算機是指接受來自受控過程的信息,按一定的控制算法進行處理,及時地作用於過程,使過程得以正常進行的計算機。這裡,受控過程主要指的是諸如煉油、化工、造紙、水泥、電力、冶金、紡織等連續性生產過程以及船舶、飛機的航行過程等。

對於大型工業生產,過程控制計算機是實現安全、高效、優質、低耗的大規模生產的重要保證。過程控制計算機的任務已從測量和控制工藝流程的參數發展到產品質量在線監測與控制,設備運行狀態的監測、診斷和事故處理,設備之間的協調控制和連鎖保護,生產狀態的監控,廠級生產管理決策等。

過程控制計算機本身的工作原理和常規的計算機沒有根本的區別。但針對過程控制的特殊要求,過程控制計算機也有其區別於常規通用計算機的特點,主要有以下幾個方面。

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1.總線結構

過程控制計算機面向不同行業的受控過程,為滿足多方面用戶的控制要求,所用的計算機模塊和設備應具有良好的兼容性,經不同的組合可配置成各種用途的計算機系統,為此,需要採用標準總線。STD總線是一種工業標準總線,可支持8位、16位微處理器。RS-232-C總線定義了機械特性標準和電氣特性標準。計算機各部件採用模板化結構,通過總線把各模板連接起來。


2.過程輸入/輸出通道

為了實現對過程的控制,按要求的方式,將過程的各種物理參數送入計算機,計算機經過處理後,將控制命令作用於過程。所以,在計算機和受控對象之間必須設置過程輸入/輸出通道,如模擬量輸入/輸出通道、開關量輸入/輸出通道等。對於實時採集、實時處理和實時控制的系統,還要求在保證精度的條件下,具有有效的實時多路處理功能。

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3.適合於工業生產過程環境的通信網絡技術標準

隨著現代化工業生產規模不斷擴大和控制管理的要求日益提高,在工業生產環境中使用了計算機通信網絡。通過它把不同地理位置、不同功能的多台計算機或設備連接起來,達到高可靠性和快速實時響應的目的。為適應工業生產環境,制定了生產過程控制計算機區域網協議,主要有製造自動化協議MAP和過程數據高速公路PROWAY兩種。


4.人機接口技術

操作人員和計算機是通過人機接口互通信息的,儘管是在計算機控制下運行,操作人員仍需根據受控過程的狀況及時地向計算機發出各種指令,而計算機也應當能實時地顯示受控過程狀況和操作結果等信息。為此,需要有各種特定用途的外圍設備,例如迴路操作和顯示、鍵盤和可編程鍵盤、發光二極體顯示器、指示報警裝置和螢光屏顯示器等。

5.可靠性技術

在過程控制計算機工作的現場,通常總是存在多種形式的干擾源,例如高溫、潮濕、粉塵、振動、化學腐蝕等。因此,過程控制計算機必須強化抗干擾措施,以保證在現場環境中能正常運行。除採用抗震、抗惡劣環境的機箱外,為確保受控過程的安全和可靠運行,故障診斷和容錯技術在控制中的應用越來越廣泛。信號報警系統是故障診斷的初級形式。容錯技術是當系統中某一環節出現故障時,系統仍能維持一定的功能,使系統性能指標保持在一定的範圍內。

過程控制計算機將沿著微型化、模塊化和組合化、開放化、網絡化、智能化等方向繼續發展。由於過程控制計算機涉及多門學科、綜合了多種技術,因此也必將隨著相關學科技術的發展而發展。


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