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計(jì)算機(jī)分布式控制技術(shù)范文第1篇

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)；控制理論與技術(shù)；課程內(nèi)容；課程設(shè)置

1、背景

隨著自動(dòng)控制理論的發(fā)展和計(jì)算機(jī)技術(shù)的興起，在工程實(shí)踐中采用計(jì)算機(jī)并行、分布式處理設(shè)備來控制各類系統(tǒng)正常工作的生產(chǎn)方式已經(jīng)越來越普遍。根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的課程設(shè)置和培養(yǎng)目標(biāo)，控制理論與技術(shù)是其重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，通過學(xué)習(xí)該課程，學(xué)生應(yīng)掌握控制理論與技術(shù)的基本概念、原理和方法，并具備一定的工程應(yīng)用能力。

由于物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的課程設(shè)置和培養(yǎng)目標(biāo)與自動(dòng)化等專業(yè)不同，因此不能開設(shè)大量控制類課程。如何在有限的學(xué)時(shí)內(nèi)使學(xué)生掌握較全面、實(shí)用的控制理論與技術(shù)，是物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)控制理論與技術(shù)課程設(shè)置中亟待解決的問題。

自動(dòng)控制原理是自動(dòng)化等專業(yè)的重要基礎(chǔ)課程，該課程理論性強(qiáng)，需要學(xué)生具有較好的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，而物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)偏重實(shí)踐能力，若采用原有自動(dòng)控制原理的教學(xué)內(nèi)容，無法使學(xué)生真正領(lǐng)會(huì)該課程的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，自動(dòng)化等專業(yè)普遍開設(shè)了計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)和分布式控制技術(shù)等應(yīng)用性較強(qiáng)的課程，但如果對(duì)物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的學(xué)生僅講授計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)或者分布式控制技術(shù)的內(nèi)容，則缺乏基本控制理論的支撐，基礎(chǔ)知識(shí)單薄，難以達(dá)到好的人才培養(yǎng)效果。

針對(duì)這一問題，筆者提出把自動(dòng)控制原理、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)、分布式控制技術(shù)等內(nèi)容結(jié)合起來作為教學(xué)內(nèi)容，并把理論教學(xué)、實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)結(jié)合起來，使學(xué)生既具有一定的理論基礎(chǔ)，也具備一定的工程實(shí)踐能力。

2、課程結(jié)合形式和授課方式

物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)控制理論與技術(shù)課程所涵蓋的基礎(chǔ)內(nèi)容包含物聯(lián)網(wǎng)控制技術(shù)概述、自動(dòng)控制原理、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)和分布式控制技術(shù)4部分（見圖1）。

物聯(lián)網(wǎng)控制技術(shù)概述部分簡(jiǎn)要介紹控制理論與技術(shù)的主要內(nèi)容、基本概念、發(fā)展簡(jiǎn)史、基本控制方式、控制系統(tǒng)的組成及分類、控制系統(tǒng)的性能要求、控制研究的課題與發(fā)展方向等，使學(xué)生初步了解課程內(nèi)容，理解控制理論與技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)之間的關(guān)系，掌握該課程的特點(diǎn)和學(xué)習(xí)方法。

2.1 自動(dòng)控制原理內(nèi)容

物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)控制理論與技術(shù)中的自動(dòng)控制原理部分理論性強(qiáng)，對(duì)學(xué)生的數(shù)學(xué)要求較高，不易理解，需要學(xué)生具備工程數(shù)學(xué)、電工電子技術(shù)等課程基礎(chǔ)，同時(shí)還要開設(shè)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)、過程控制工程、運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)等后繼課程，使學(xué)生充分理解整個(gè)課程體系。

然而，對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的學(xué)生來說，由于培養(yǎng)目標(biāo)的不同，該專業(yè)多數(shù)沒有開設(shè)工程數(shù)學(xué)作為先修課程，也沒有開設(shè)相應(yīng)的后繼課程，這增加了自動(dòng)控制原理部分的教學(xué)難度。結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的實(shí)際情況，可以適當(dāng)降低該課程的理論難度和深度，簡(jiǎn)化復(fù)雜的知識(shí)點(diǎn)講解，增加實(shí)例，同時(shí)根據(jù)教學(xué)需要輔以相應(yīng)數(shù)學(xué)知識(shí)的講解。

自動(dòng)控制原理部分可以分為5大模塊：控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型、時(shí)域分析法、復(fù)域分析法、頻域分析法和自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與校正。

1）控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。

該模塊介紹自動(dòng)控制原理的基礎(chǔ)知識(shí)，主要講解拉氏變換、傳遞函數(shù)、動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖及其等效變換、典型環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)和自動(dòng)控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)等內(nèi)容，使學(xué)生對(duì)自動(dòng)控制原理的學(xué)習(xí)內(nèi)容具有整體的把握，同時(shí)了解相應(yīng)的課程重點(diǎn)、難點(diǎn)和學(xué)習(xí)方法。

2）時(shí)域分析法。

該模塊主要講解典型輸入信號(hào)及性能指標(biāo)、一階系統(tǒng)分析、二階系統(tǒng)分析、高階系統(tǒng)分析、系統(tǒng)穩(wěn)定性分析、系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)精度分析等知識(shí)點(diǎn)，同時(shí)，輔以相關(guān)例題，作為課堂和課后作業(yè)，加深學(xué)生的理解。

3）復(fù)域分析法。

該模塊主要講解根軌跡法，包括根軌跡的基本概念、繪制根軌跡圖的基本法則、利用根軌跡分析系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能和廣義根軌跡等。在講解的同時(shí)，以課堂講解例題和課后作業(yè)的形式，使學(xué)生切實(shí)掌握根軌跡法。

4）頻域分析法。

該模塊主要講解頻率法，包括頻率特性、典型環(huán)節(jié)的頻率特性、控制系統(tǒng)開環(huán)頻率特性、穩(wěn)定判據(jù)及穩(wěn)定裕度、閉環(huán)頻域性能指標(biāo)及時(shí)域性能指標(biāo)的估算和系統(tǒng)開環(huán)頻率特性三頻段概念等。在講解的同時(shí)，通過大量的實(shí)例，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的應(yīng)用能力。

5）自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與校正。

該部分的知識(shí)點(diǎn)較多，主要講解控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟、性能指標(biāo)與系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本思路、基本控制規(guī)律、常用串聯(lián)校正網(wǎng)絡(luò)、常用的串聯(lián)校正方法、反饋校正、復(fù)合校正和控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例等內(nèi)容。在講解的同時(shí)與實(shí)際系統(tǒng)相結(jié)合，加深學(xué)生的理解。

在這5個(gè)模塊中，第1模塊是學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)；第2、3、4模塊是核心內(nèi)容，是授課的重點(diǎn)內(nèi)容，也是難點(diǎn)，需要詳細(xì)講解每個(gè)知識(shí)點(diǎn)，并輔以實(shí)例；第5模塊起到承上啟下的作用，既要對(duì)前面幾個(gè)模塊向應(yīng)用的層面進(jìn)行擴(kuò)展，也要為后面計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)和分布式控制技術(shù)的內(nèi)容做好鋪墊。

2.2 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)內(nèi)容

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的普及，現(xiàn)代工、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的大多數(shù)控制是在計(jì)算機(jī)的輔助下實(shí)現(xiàn)的。在學(xué)生日后的實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用中，要想充分發(fā)揮所學(xué)的控制理論與技術(shù)相關(guān)知識(shí)，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的學(xué)習(xí)是必不可少的。

物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)控制理論與技術(shù)中的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)部分的學(xué)習(xí)，可以安排在自動(dòng)控制原理部分之后。通過自動(dòng)控制原理部分的學(xué)習(xí)，學(xué)生能掌握自動(dòng)控制原理的基礎(chǔ)知識(shí)和分析方法。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)部分的內(nèi)容更加貼近實(shí)際，具有較強(qiáng)的實(shí)踐性和較高的實(shí)用價(jià)值。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)部分主要包括以下內(nèi)容：檢測(cè)設(shè)備和執(zhí)行機(jī)構(gòu)、總線技術(shù)、過程通道與人機(jī)接口、數(shù)據(jù)處理與控制策略和抗干擾技術(shù)。

檢測(cè)設(shè)備和執(zhí)行機(jī)構(gòu)部分主要講解常用的傳感器、變送器以及執(zhí)行機(jī)構(gòu)；計(jì)算機(jī)總線技術(shù)部分重點(diǎn)講解總線的基本概念、內(nèi)部和外部總線等知識(shí)點(diǎn)；過程通道與人機(jī)接口部分重點(diǎn)介紹數(shù)字量輸入輸出通道、模擬量輸出輸入通道以及人機(jī)接口的相關(guān)內(nèi)容。這些內(nèi)容是計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)，教師一般以講解為主，并輔以實(shí)例，使學(xué)生把常用的設(shè)備、元件和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)聯(lián)系起來。

數(shù)據(jù)處理與控制策略是授課的重點(diǎn)內(nèi)容，通過這部分的學(xué)習(xí)，學(xué)生能掌握數(shù)字控制器的設(shè)計(jì)技術(shù)，包括數(shù)字濾波和數(shù)據(jù)處理的方法，以及數(shù)字PID控制算法、常規(guī)控制方案、先進(jìn)控制方案等基本的控制策略?？垢蓴_技術(shù)是計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中不可缺少的內(nèi)容，通過講解和舉例可以使學(xué)生明白干擾的傳播途徑與作用方式，并掌握硬件抗干擾技術(shù)和軟件抗干擾技術(shù)。

計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的內(nèi)容與實(shí)際聯(lián)系較為緊密，如果與實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)相結(jié)合，則容易調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力，可以達(dá)到較好的教學(xué)效果。

2.3 分布式控制技術(shù)內(nèi)容

分布式控制技術(shù)的應(yīng)用日益廣泛，在物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)控制理論與技術(shù)課程中增加對(duì)分布式控制技術(shù)的講授，不僅可以使學(xué)生掌握較為先進(jìn)的控制方法，也可以為后面云計(jì)算等與分布式計(jì)算相關(guān)的課程打下基礎(chǔ)?；谖锫?lián)網(wǎng)專業(yè)控制理論與技術(shù)課程的培養(yǎng)目標(biāo)和課時(shí)，分布式控制技術(shù)的內(nèi)容不易涉及過多，可以作為計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)部分--的有益補(bǔ)充。這部分的學(xué)習(xí)主要使學(xué)生了解分布式系統(tǒng)，掌握最常用的客戶服務(wù)器端架構(gòu)方式。

在對(duì)分布式系統(tǒng)定義的講解過程中，可以對(duì)比介紹分布式與集中式的區(qū)別，以及分布式與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的關(guān)系，詳細(xì)分析分布式系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)、分類以及分布系統(tǒng)的主要特征（容錯(cuò)性、安全性等），并進(jìn)一步介紹分布式系統(tǒng)中的軟硬件設(shè)備。

客戶一服務(wù)器端架構(gòu)是最常用的分布式控制方式，在介紹客戶一服務(wù)器模式的基本概念和優(yōu)點(diǎn)后，可詳細(xì)講解兩部分內(nèi)容：一部分是客戶一服務(wù)器端架構(gòu)和體系結(jié)構(gòu)，包括面向連接服務(wù)與無連接服務(wù)、應(yīng)用程序的層次結(jié)構(gòu)和客戶一服務(wù)器模型體系結(jié)構(gòu)等；另—部分是客戶-服務(wù)器模型的進(jìn)程通信，包括進(jìn)程通信中客戶—服務(wù)器模型的實(shí)現(xiàn)方法和客戶_服務(wù)器模型的進(jìn)程通信協(xié)議。

由于云計(jì)算等后繼課程的開設(shè)，分布式控制技術(shù)講授的內(nèi)容不易過多，使學(xué)生能初步掌握分布式系統(tǒng)的概念、特點(diǎn)和典型應(yīng)用即可。

3、課時(shí)安排

物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)控制理論與技術(shù)課程的學(xué)時(shí)安排要結(jié)合學(xué)生的具體情況。如果是本科生專業(yè)，可以適當(dāng)增加自動(dòng)控制原理的內(nèi)容，這部分內(nèi)容的理論性較強(qiáng)，能夠使學(xué)生深入理解基本的控制理論。如果是專科專業(yè)，可以適當(dāng)增加計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)和分布式控制技術(shù)的內(nèi)容，這部分內(nèi)容的理論相對(duì)簡(jiǎn)單，對(duì)學(xué)生的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)要求不高，以結(jié)合實(shí)踐的具體應(yīng)用為主，能充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力。

以48～64學(xué)時(shí)的課程設(shè)置為例，物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)控制理論與技術(shù)課程內(nèi)容安排見表1。在自動(dòng)控制原理、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)和分布式控制技術(shù)這3部分中，以自動(dòng)控制原理為主，占31～3時(shí)，這部分包含最基本的控制理論，是學(xué)習(xí)的重點(diǎn)與難點(diǎn)。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)和分布式控制技術(shù)占17～25學(xué)時(shí)，這部分與生產(chǎn)實(shí)踐結(jié)合緊密，是基

同時(shí)，還應(yīng)設(shè)置8～16個(gè)學(xué)時(shí)的實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力，并輔以1～2次的專業(yè)實(shí)訓(xùn)課程，讓學(xué)生進(jìn)入生產(chǎn)第一線，進(jìn)一步理解控制原理和技術(shù)在現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用。

4、實(shí)驗(yàn)與實(shí)訓(xùn)設(shè)置

實(shí)驗(yàn)有助于加深學(xué)生對(duì)基本概念、理論和算法的理解。由于控制理論與技術(shù)課程涉及較多的教學(xué)內(nèi)容，針對(duì)每個(gè)教學(xué)內(nèi)容都采購(gòu)專門的實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備，會(huì)給新開設(shè)的物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)帶來較大的壓力，因此，課程開設(shè)初期可以采用仿真試驗(yàn)的方式，既可以涵蓋理論教學(xué)內(nèi)容，也能夠降低實(shí)驗(yàn)室建設(shè)成本，以后再逐步增加實(shí)驗(yàn)設(shè)備及相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)。

Matlab軟件功能強(qiáng)大，可以直觀地顯示并分析復(fù)雜的結(jié)果。很多高校都采用Matlab軟件完成自動(dòng)控制原理和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)等課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)。物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的控制理論與技術(shù)課程也可采用Matlab仿真軟件，并輔以C或者C++等學(xué)生較為熟悉的高級(jí)編程語言聯(lián)合編程，以滿足相應(yīng)的控制需求。

控制理論與技術(shù)課程共設(shè)置8個(gè)實(shí)驗(yàn)，每個(gè)實(shí)驗(yàn)2學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容為控制系統(tǒng)的Matlab數(shù)學(xué)建模、控制系統(tǒng)的時(shí)域分析、控制系統(tǒng)的頻域分析、控制系統(tǒng)穩(wěn)定性和穩(wěn)態(tài)性能分析、控制系統(tǒng)串聯(lián)校正、采樣系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)、PID調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)和電機(jī)控制系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)。其中，前5個(gè)實(shí)驗(yàn)類型為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，后3個(gè)為綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，以學(xué)生操作為主，每人一機(jī)，輔以計(jì)算機(jī)多媒體演示。在實(shí)際教學(xué)中，可根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)和綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的比例，使學(xué)生充分理解理論教學(xué)內(nèi)容、靈活運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力。

實(shí)訓(xùn)可以使學(xué)生進(jìn)一步理解控制理論與技術(shù)在實(shí)際工程中的應(yīng)用，激發(fā)學(xué)生研究探索的興趣，促使學(xué)生更快地把所學(xué)知識(shí)應(yīng)用到工作中去。以青島科技大學(xué)為例，物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)開設(shè)了“輪胎智能生產(chǎn)流程實(shí)訓(xùn)”。通過實(shí)訓(xùn)，學(xué)生了解了橡膠輪胎企業(yè)生產(chǎn)中的各個(gè)環(huán)節(jié)、各個(gè)流程，全面掌握橡膠輪胎企業(yè)中的控制原理與技術(shù)以及物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的技術(shù)環(huán)節(jié)、技術(shù)裝置和技術(shù)性能等，全面提高了學(xué)生綜合知識(shí)的應(yīng)用能力。

計(jì)算機(jī)分布式控制技術(shù)范文第2篇

關(guān)鍵詞：樓宇自動(dòng)化系統(tǒng) 基本功能 原理核心 軟硬件技術(shù)

1 引言

樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)也叫建筑設(shè)備自動(dòng)化系統(tǒng)(BuildingAutomationSystem簡(jiǎn)稱BAS)，是智能建筑不可缺少的一部分，其任務(wù)是對(duì)建筑物內(nèi)的能源使用、環(huán)境、交通及安全設(shè)施進(jìn)行監(jiān)測(cè)、控制等，以提供一個(gè)既安全可靠，又節(jié)約能源，而且舒適宜人的工作或居住環(huán)境。

2 樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)的組成與基本功能

建筑設(shè)備自動(dòng)化系統(tǒng)通常包括暖通空調(diào)、給排水、供配電、照明、電梯、消防、安全防范等子系統(tǒng)。根據(jù)我國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，BAS又可分為設(shè)備運(yùn)行管理與監(jiān)控子系統(tǒng)和消防與安全防范子系統(tǒng)，如圖所示。一般情況下，這兩個(gè)子系統(tǒng)宜一同納入BAS考慮，如將消防與安全防范子系統(tǒng)獨(dú)立設(shè)置，也應(yīng)與BAS監(jiān)控中心建立通信聯(lián)系以便災(zāi)情發(fā)生時(shí)，能夠按照約定實(shí)現(xiàn)操作權(quán)轉(zhuǎn)移，進(jìn)行一體化的協(xié)調(diào)控制。

建筑設(shè)備自動(dòng)化系統(tǒng)的基本功能可以歸納如下：

(1)自動(dòng)監(jiān)視并控制各種機(jī)電設(shè)備的起、停，顯示或打印當(dāng)前運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。

(2)自動(dòng)檢測(cè)、顯示、打印各種機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)及其變化趨勢(shì)或歷史數(shù)據(jù)。

(3)根據(jù)外界條件、環(huán)境因素、負(fù)載變化情況自動(dòng)調(diào)節(jié)各種設(shè)備，使之始終運(yùn)行于最佳狀態(tài)。

(4)監(jiān)測(cè)并及時(shí)處理各種意外、突發(fā)事件。

(5)實(shí)現(xiàn)對(duì)大樓內(nèi)各種機(jī)電設(shè)備的統(tǒng)一管理、協(xié)調(diào)控制。

(6)能源管理：水、電、氣等的計(jì)量收費(fèi)、實(shí)現(xiàn)能源管理自動(dòng)化。

(7)設(shè)備管理：包括設(shè)備檔案、設(shè)備運(yùn)行報(bào)表和設(shè)備維修管理等。

3 樓宇自動(dòng)化控制系統(tǒng)的原理

樓控系統(tǒng)采用的是基于現(xiàn)代控制理論的集散型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，也稱分布式控制系統(tǒng)(Distributedcontrol systems簡(jiǎn)稱DCS)。它的特征是“集中管理分散控制”，即用分布在現(xiàn)場(chǎng)被控設(shè)備處的微型計(jì)算機(jī)控制裝置(DDC)完成被控設(shè)備的實(shí)時(shí)檢測(cè)和控制任務(wù)，克服了計(jì)算機(jī)集中控制帶來的危險(xiǎn)性高度集中的不足和常規(guī)儀表控制功能單一的局限性。安裝于中央控制室的中央管理計(jì)算機(jī)具有CRT顯示、打印輸出、豐富的軟件管理和很強(qiáng)的數(shù)字通信功能，能完成集中操作、顯示、報(bào)警、打印與優(yōu)化控制等任務(wù)，避免了常規(guī)儀表控制分散后人機(jī)聯(lián)系困難、無法統(tǒng)一管理的缺點(diǎn)，保證設(shè)備在最佳狀態(tài)下運(yùn)行。

以下介紹與分布控制系統(tǒng)相關(guān)的幾個(gè)概念。

3.l 直接數(shù)字控制系統(tǒng)(DDC)

直接數(shù)字控制系統(tǒng)(Direct Digital Control簡(jiǎn)稱DDC)如圖2所示。計(jì)算機(jī)通過模擬量輸入通道(AI)和開關(guān)量輸入通道(DI)采集實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，然后按照一定的規(guī)律進(jìn)行計(jì)算，最后發(fā)出控制信號(hào)，并通過模擬量輸出通道(AO)和開關(guān)量輸出通道(DO)直接控制生產(chǎn)過程。因此DDC系統(tǒng)是一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)，是計(jì)算機(jī)在工業(yè)生產(chǎn)過程中最普遍的一種應(yīng)用方式。

DDC系統(tǒng)中的計(jì)算機(jī)直接承擔(dān)控制任務(wù)，因而要求實(shí)時(shí)性好、可靠性高和適應(yīng)性強(qiáng)。

3．1．1 直接數(shù)字控制系統(tǒng)的組成

直接數(shù)字控制系統(tǒng)主要由過程輸入通道、過程控制計(jì)算機(jī)、過程輸出通道三部分組成。

過程輸入通道由模擬量輸入和數(shù)字量輸入兩部分組成。模擬量輸入通道由變送器、采樣開關(guān)、放大器、A／D轉(zhuǎn)換器和接口電路組成。其中變送器的作用是將非電量信號(hào)變換成標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)，可將溫度、壓力、流量變換成0-10mA或4-20mA的直流電信號(hào)，它是通過A／D轉(zhuǎn)換器來實(shí)現(xiàn)的?！獢?shù)字量輸入通道由開關(guān)觸點(diǎn)、光電耦合器和接口電路組成，反映生產(chǎn)過程的通／斷狀態(tài)的觸點(diǎn)信號(hào)，經(jīng)過光電耦合器和接口電路變換成數(shù)字信號(hào)送給計(jì)算機(jī)。

過程控制計(jì)算機(jī)直接承擔(dān)運(yùn)算和控制任務(wù)，首先通過過程輸入通道采集被控對(duì)象的各種參數(shù)信號(hào)，再根據(jù)預(yù)定的控制規(guī)律(如PID)進(jìn)行運(yùn)算，然后向被控對(duì)象發(fā)出控制信號(hào)，再通過輸出通道直接控制調(diào)節(jié)閥等執(zhí)行機(jī)構(gòu)。

過程輸出通道由模擬量輸出和數(shù)字量輸出兩部分組成。前者把計(jì)算機(jī)輸出的數(shù)字控制信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬電壓或電流信號(hào)，再經(jīng)過放大器去驅(qū)動(dòng)調(diào)節(jié)閥等執(zhí)行器實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)過程的控制。這一部分由接口電路、D／A轉(zhuǎn)換器，放大器和執(zhí)行器組成。后者把計(jì)算機(jī)輸出的開關(guān)信號(hào)，經(jīng)放大器去驅(qū)動(dòng)電磁閥和繼電器執(zhí)行器，它由接口電器、光電耦合器、放大器和執(zhí)行器組成。

3．1．2 直接數(shù)字控制系統(tǒng)的基本算法

按照偏差的比例(P)、積分(I)和微分(D)進(jìn)行控制，是連續(xù)系統(tǒng)中技術(shù)成熟、應(yīng)用最為廣泛的一種基本規(guī)律，將PID控制規(guī)律離散化并在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)，可以方便地利用已積累的成熟技術(shù)，而且可以在被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型或參數(shù)不很清楚的情況下，經(jīng)過在線整定達(dá)到滿意的效果。因此，將模擬調(diào)節(jié)規(guī)律離散化的數(shù)字PID算法，已被工業(yè)過程計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)普遍采用，成為DDC系統(tǒng)的基本算法。

數(shù)字PID控制算法，模擬量調(diào)節(jié)器的理想PID算式為

式中e(t)——偏差(設(shè)定值與實(shí)際輸出值之差)

u(t)——控制量

Kp——比例放大系數(shù)

Ti一積分時(shí)間常數(shù)

Td——微分時(shí)間常數(shù)

寫成傳遞函數(shù)形式

為了能在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)，必須將連續(xù)形式的微分方程化為離散形式的差分方程。設(shè)了為采樣周期(與系統(tǒng)時(shí)間常數(shù)相比，T足夠小)，k為采樣序號(hào)(k=0，1，2，……)，可用矩形法計(jì)算而積以差分代替微分

式中e(k)——第k次采樣所得偏差值

e(k-1)——第(k-1)次采樣所得偏差值

u(k)——第k時(shí)刻的控制量

上式中的采樣周期T越小(與系統(tǒng)時(shí)間常數(shù)比較而言)，則被控過程與連續(xù)控制過程越接近，又稱為“準(zhǔn)連續(xù)控制”。

3．2 分布式控制系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)

分布式控制系統(tǒng)(Distributed Control Systems簡(jiǎn)稱DCS)20世紀(jì)于70年代中期出現(xiàn)并迅速發(fā)展起來，它將計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)、圖形顯示技術(shù)和通信技術(shù)匯集于一體，可對(duì)分散在現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備進(jìn)行控制，又可方便地集中管理、操作，與以往的控制系統(tǒng)相比，既避免了單臺(tái)計(jì)算機(jī)集中控制的不足，又克服了常規(guī)儀表人機(jī)交互困難的缺點(diǎn)。

分布式控制系統(tǒng)的多臺(tái)微型計(jì)算機(jī)取代了集中控制系統(tǒng)的單臺(tái)計(jì)算機(jī)，從體系結(jié)構(gòu)上分散了危險(xiǎn)性，提高了可靠性。其基本結(jié)構(gòu)功能如圖3所示，圖中現(xiàn)場(chǎng)控制站、數(shù)據(jù)采集站、工程師站、操作員站、監(jiān)控計(jì)算機(jī)和管理計(jì)算機(jī)通過數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)被有機(jī)地結(jié)合起來，組成分級(jí)分布控制系統(tǒng)。

3．2．1 分布式控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)

數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)是分布式控制系統(tǒng)的支柱。整個(gè)分布式控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，實(shí)質(zhì)上是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，現(xiàn)場(chǎng)控制站、數(shù)據(jù)采集站、工程師站、操作員站、監(jiān)控計(jì)算機(jī)等都是這個(gè)網(wǎng)絡(luò)上的“節(jié)點(diǎn)”，都含有CPU和網(wǎng)絡(luò)接口，它們都有自己特定的網(wǎng)絡(luò)地址(節(jié)點(diǎn)號(hào))，可以通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，網(wǎng)絡(luò)中的各節(jié)點(diǎn)處于平等地位，既能共享資源，又不相互依賴，形成既有統(tǒng)一指揮，又使危險(xiǎn)分散的功能結(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)區(qū)具有極大的伸縮性，可擴(kuò)性很強(qiáng)，可以滿足分布式控制系統(tǒng)擴(kuò)充與升級(jí)的需要，十分靈活、方便。

(1)控制網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn) 分布式控制系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)不同于通用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，與一般的通信網(wǎng)絡(luò)比較，它有如下特殊要求：①有高可靠性和安全性，要求傳遞的信息絕對(duì)準(zhǔn)確、可靠，為此常采用冗余技術(shù)、后備措施和自診斷功能。如：控制站采用雙CPU板，雙I／0板等。②具有良好的實(shí)時(shí)性。③對(duì)環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)。

(2)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 建筑設(shè)備自動(dòng)化系統(tǒng)常用的有總線網(wǎng)和環(huán)網(wǎng)，在兩種結(jié)構(gòu)中任意兩節(jié)點(diǎn)通信可直接通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行，各節(jié)點(diǎn)處于平等地位。

(3)網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議 組成建筑設(shè)備自動(dòng)化系統(tǒng)，必須有一種大家都能接受并且共同遵守的工作語言來實(shí)現(xiàn)相互之間的對(duì)話，這就是數(shù)據(jù)通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。

用于建筑自動(dòng)化控制網(wǎng)絡(luò)的BACnet協(xié)議由物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層組成，或相當(dāng)于開放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型(OSI)的第一、二、三、七層協(xié)議

其中：ARCnet為令牌總線網(wǎng)，數(shù)據(jù)傳輸速率為2．5-20bit／s，有良好的實(shí)時(shí)性。MS／TP是一種主／從令牌傳遞數(shù)據(jù)鏈路層技術(shù)，允許使用EIA-485硬件。BACnet實(shí)現(xiàn)了不同生產(chǎn)廠家自控系統(tǒng)之間進(jìn)行通信的技術(shù)，即從一個(gè)“島”到另一個(gè)“島”之間進(jìn)行相互聯(lián)系的技術(shù)。

3．2．2 現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的應(yīng)用——分布式控制系統(tǒng)的進(jìn)一步分散化

(1)現(xiàn)場(chǎng)總線概況 現(xiàn)場(chǎng)總線(Fieldbus)是連接智能現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和自動(dòng)化系統(tǒng)的數(shù)字式雙向傳輸、多分支結(jié)構(gòu)的通信網(wǎng)絡(luò)。不同的現(xiàn)場(chǎng)總線遵循的協(xié)議不同，接口標(biāo)準(zhǔn)不同，各具特色?，F(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)具有如下一些特點(diǎn)：①以數(shù)字信號(hào)取代4-20mA的模擬信號(hào)，極大地提高了信號(hào)轉(zhuǎn)換的精度和可靠性，因此現(xiàn)場(chǎng)總線具有很高的性能價(jià)格比。②現(xiàn)場(chǎng)總線把處于設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)的智能儀表(智能傳感器、智能執(zhí)行器)連成網(wǎng)絡(luò)，使控制、報(bào)警、趨勢(shì)分析等功能分散到現(xiàn)場(chǎng)儀表，使控制結(jié)構(gòu)進(jìn)一步分散化，導(dǎo)致控制系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的變化。③符合同一現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)的不同廠家的儀表、裝置可以聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)互操作，不同標(biāo)準(zhǔn)通過網(wǎng)關(guān)或路由器也可互聯(lián)，現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)是一個(gè)開放式系統(tǒng)。

(2)LonWorks技術(shù)

LonWorks是一種完全分布式控制的局部操作網(wǎng)(Local Operating Network—LON)技術(shù)。LonWorks網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)由神經(jīng)元芯片、收發(fā)器、固件和I／O接口電路組成。神經(jīng)元芯片(Neuron chip)是這種智能節(jié)點(diǎn)的核心，它由媒體訪問控制處理器、網(wǎng)絡(luò)處理器和應(yīng)用處理器組成，這就使得節(jié)點(diǎn)既能管理網(wǎng)絡(luò)通信，又具有控制功能。Neuron芯片方塊圖。

芯片附有固件，該固件實(shí)現(xiàn)LonTalk通信協(xié)議和所有的任務(wù)調(diào)度。LonTalk協(xié)議遵循世界標(biāo)準(zhǔn)組織ISO提出的開放式互聯(lián)參考模型OSI，具有完整的7層協(xié)議，管理網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的通信，分配節(jié)點(diǎn)地址，運(yùn)行內(nèi)含的沖突／檢測(cè)回避算法，控制物理／電氣的連接等。

Neuron芯片除了具有控制功能外，還帶有媒體訪問控制處理器和網(wǎng)絡(luò)處理器，LonTalk協(xié)議固化在芯片的ROM中，使得LonWorks的微型節(jié)點(diǎn)無需中心結(jié)構(gòu)的完全分布式控制模式，將控制功能分散到了現(xiàn)場(chǎng)級(jí)儀表。

LonWorks網(wǎng)絡(luò)，可以采用多種通信媒體，如雙絞線、電力線、同軸電纜、光纜、無線電、紅外線，并且提供與上述多種媒體相適應(yīng)的收發(fā)器，這使得同一網(wǎng)絡(luò)中的信號(hào)可以在不同的媒體之間傳輸，因而可以根據(jù)需要組網(wǎng)，不同媒體之間以路由器進(jìn)行連接。

LonMark是為了避免眾多制造商以不同的含義來解釋LonWorks技術(shù)，保證不同的產(chǎn)品能夠方便地集成一起，以便構(gòu)成一個(gè)真正開放的系統(tǒng)，而制定的一個(gè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

(3)分布式控制系統(tǒng)的進(jìn)一步分散化

傳統(tǒng)的分布式控制系統(tǒng)在現(xiàn)場(chǎng)控制站這一級(jí)依然是一個(gè)集中式結(jié)構(gòu)，而現(xiàn)在的分布式控制系統(tǒng)是在原有分布式控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，采用LonWorks現(xiàn)場(chǎng)總線的建筑設(shè)備自動(dòng)化系統(tǒng)發(fā)展起來的新系統(tǒng)，標(biāo)準(zhǔn)LAN為原有的分布式控制系統(tǒng)，使用BACnet協(xié)議，以利于實(shí)現(xiàn)多種供應(yīng)商的不同類型的子系統(tǒng)之間的通信信息交換，把具有控制功能的各個(gè)島連成一個(gè)整體。新增的LonWorks現(xiàn)場(chǎng)總線使用LonTalk協(xié)議，把控制功能進(jìn)一步分散到現(xiàn)場(chǎng)級(jí)儀表，標(biāo)準(zhǔn)LAN與現(xiàn)場(chǎng)總線之間的路由器相聯(lián)。這樣BACnet和LonMark兩項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)互相補(bǔ)充，互為依托，構(gòu)成一個(gè)完全分散的、真正開放的建筑設(shè)備自動(dòng)化系統(tǒng)。

4 樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)備的發(fā)展歷史及相關(guān)產(chǎn)品簡(jiǎn)介

樓宇設(shè)備自動(dòng)化系統(tǒng)到目前為止已經(jīng)歷了四代產(chǎn)品：

第一代：CCMS中央監(jiān)控系統(tǒng)(20世紀(jì)70年代產(chǎn)品)

BAS從儀表系統(tǒng)發(fā)展成計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，采用計(jì)算機(jī)鍵盤和CRT構(gòu)成中央站，打印機(jī)代替了記錄儀表，散設(shè)于建筑物各處的信息采集站DGP(連接著傳感器和執(zhí)行器等設(shè)備)通過總線與中央站連接在一起組成中央監(jiān)控型自動(dòng)化系統(tǒng)。DGP分站的功能只是上傳現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備信息，下達(dá)中央站的控制命令。一臺(tái)中央計(jì)算機(jī)操縱著整個(gè)系統(tǒng)的工作。中央站采集各分站信息，作出決策，完成全部設(shè)備的控制，中央站根據(jù)采集的信息和能量計(jì)測(cè)數(shù)據(jù)完成節(jié)能控制和調(diào)節(jié)。

第二代：DCS集散控制系統(tǒng)(20世紀(jì)80年代產(chǎn)品)

隨著微處理機(jī)技術(shù)的發(fā)展和成本降低，DGP分站安裝了CPU，發(fā)展成直接數(shù)字控制器DDC。配有微處理機(jī)芯片的DDC分站，可以獨(dú)立完成所有控制工作，具有完善的控制、顯示功能，進(jìn)行節(jié)能管理，可以連接打印機(jī)、安裝人機(jī)接口等。BAS由4級(jí)組成，分別是現(xiàn)場(chǎng)、分站、中央站、管理系統(tǒng)。集散系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是只有中央站和分站兩類接點(diǎn)，中央站完成監(jiān)視，分站完成控制，分站完全自治，與中央站無關(guān)，保證了系統(tǒng)的可靠性。

第三代：開放式集散系統(tǒng)(20世紀(jì)90年代產(chǎn)品)

隨著現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的發(fā)展，DDC分站連接傳感器、執(zhí)行器的輸人輸出模塊，應(yīng)用LON現(xiàn)場(chǎng)總線，從分內(nèi)部走向設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)，形成分布式輸入輸出現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)層，從而使系統(tǒng)的配置更加靈活，由于LonWorks技術(shù)的開放性，也使分站具有了一定程度的開放規(guī)模。BAS控制網(wǎng)絡(luò)就形成了3層結(jié)構(gòu)，分別是管理層(中央站)、自動(dòng)化層(DDC分站)和現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)層(LON)。

第四代：網(wǎng)絡(luò)集成系統(tǒng)(21世紀(jì)產(chǎn)品)

隨著企業(yè)網(wǎng)Intranet建立，建筑設(shè)備自動(dòng)化系統(tǒng)必然采用Web技術(shù)，并力求在企業(yè)網(wǎng)中占據(jù)重要位置，BAS中央站嵌入Web服務(wù)器，融合Web功能，以網(wǎng)頁(yè)形式為工作模式，使BAS與Intranet成為一體系統(tǒng)。

網(wǎng)絡(luò)集成系統(tǒng)(EDI)是采用Web技術(shù)的建筑設(shè)備自動(dòng)化系統(tǒng)，它有一組包含保安系統(tǒng)、機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)和防火系統(tǒng)的管理軟件。

EBI系統(tǒng)從不同層次的需要出發(fā)提供各種完善的開放技術(shù)，實(shí)現(xiàn)各個(gè)層次的集成，從現(xiàn)場(chǎng)層、自動(dòng)化層到管理層。EBI系統(tǒng)完成了管理系統(tǒng)和控制系統(tǒng)的一體化。網(wǎng)絡(luò)集成系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖7所示。

目前，規(guī)模和影響較大的樓宇設(shè)備供應(yīng)公司有美國(guó)霍尼維爾公司、江森公司、KMC公司、德國(guó)西門子公司等。

計(jì)算機(jī)分布式控制技術(shù)范文第3篇

分布式控制系統(tǒng)現(xiàn)狀

分布式控制處理系統(tǒng)是繼工控機(jī)處理系統(tǒng)、嵌入式處理系統(tǒng)后的第三代控制系統(tǒng)。目前市場(chǎng)上常見的分布式圖像控制系統(tǒng)架構(gòu)主要有兩種：第一種是采用分布式信號(hào)采集，集中式信號(hào)處理的架構(gòu)。第二種是采用網(wǎng)絡(luò)式架構(gòu)的分布式控制系統(tǒng)，如Jupiter公司推出的PixelNet高清視頻分布式解決方案以及臺(tái)達(dá)DVCS分布式圖像控制系統(tǒng)，其每一路信號(hào)輸入/輸出均由一個(gè)單獨(dú)的處理器進(jìn)行處理，每一路信號(hào)的處理均為獨(dú)立通道，任何一個(gè)信號(hào)點(diǎn)出現(xiàn)故障都不會(huì)影響其他信號(hào)源，從根本上保證了大屏幕顯示的安全、可靠。

據(jù)北京飛利信電子技術(shù)有限公司營(yíng)銷中心副總經(jīng)理王章敏介紹，目前，分布式控制處理器由于成本的問題，暫時(shí)在市場(chǎng)中還不能取代傳統(tǒng)的集中式控制處理系統(tǒng)。但是在拼接規(guī)模較大，信號(hào)源輸入較多以及對(duì)安全可靠性要求較高的場(chǎng)合，分布式控制處理系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)突出，主要表現(xiàn)在其應(yīng)用靈活、擴(kuò)展性好、易操作、易維護(hù)，信息輸出質(zhì)量高且節(jié)能環(huán)保。所以這兩年分布式控制器在拼接控制器行業(yè)中的市場(chǎng)份額逐年上升，目前市場(chǎng)份額大概在處理器系統(tǒng)中占15%左右。

云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)的新型控制系統(tǒng)平臺(tái)

云計(jì)算的興起和發(fā)展，讓視訊企業(yè)用戶可以將重要的數(shù)據(jù)分布在大量的分布式計(jì)算機(jī)上，而非本地計(jì)算機(jī)或遠(yuǎn)程服務(wù)器中，企業(yè)數(shù)據(jù)中心的運(yùn)行將與互聯(lián)網(wǎng)更相似，幫助企業(yè)能夠?qū)①Y源切換到需要的應(yīng)用上，根據(jù)需求訪問計(jì)算機(jī)和存儲(chǔ)系統(tǒng)。飛利信是國(guó)內(nèi)第一家提出云分布式的分布控制技術(shù)的廠家，并且于2012年5月在PALM展中給客戶展現(xiàn)。

飛利信打造獨(dú)有的將拼接控制技術(shù)與云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)三者融合的控制平臺(tái)PX-CVCS。云計(jì)算相當(dāng)于大腦，物聯(lián)網(wǎng)相當(dāng)于眼睛、鼻子、耳朵、嘴巴、四肢等等，而拼接控制器則將這些有機(jī)地拼接成一體，構(gòu)成一個(gè)新的平臺(tái)，所有的運(yùn)算都在大腦里進(jìn)行，將眼睛、嘴巴、耳朵等搜集到的信息進(jìn)行計(jì)算和整理，根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)合和客戶需求，將資源最大化應(yīng)用，既避免了集中式控制系統(tǒng)的低可靠性和有限運(yùn)算能力的缺陷，又避免傳統(tǒng)分布式控制的資源浪費(fèi)，比如某一路在不工作狀態(tài)時(shí)，傳統(tǒng)的分布式系統(tǒng)對(duì)于該路的控制器就是一種浪費(fèi)，而云技術(shù)的控制則不同，可以根據(jù)情況，靈活分配。

除此之外，拼接控制器結(jié)合云計(jì)算與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)每個(gè)節(jié)點(diǎn)的地址查詢及顯示，共享軟硬件資源和信息資源，并可以按需提供到顯示平臺(tái)和其他設(shè)備上，清投結(jié)合此技術(shù)打造了眾多新型控制系統(tǒng)平臺(tái)，如“一云三端”、“高清底圖機(jī)”、“整屏錄播系統(tǒng)”，同時(shí)結(jié)合云計(jì)算技術(shù)及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)打造第三代融合控制系統(tǒng)平臺(tái)，其相對(duì)比第一代軟件融合和第二代硬件融合最大的區(qū)別在于可擴(kuò)展多種應(yīng)用。

另?yè)?jù)臺(tái)達(dá)集團(tuán)國(guó)內(nèi)子公司中達(dá)電通視訊產(chǎn)品經(jīng)理朱力介紹，臺(tái)達(dá)集團(tuán)緊密把握物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)潮流，最新研發(fā)出面向廣域大規(guī)模的智慧型監(jiān)控與管理系統(tǒng)――iPEMS。iPEMS系統(tǒng)由數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)與分布式顯示子系統(tǒng)2個(gè)部分組成。數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)感知與傳輸，數(shù)據(jù)分布式存儲(chǔ)，大數(shù)據(jù)分析以及數(shù)據(jù)可視化；分布式顯示子系統(tǒng)包括顯示控制器，拼接顯示墻以及顯示管理軟件。該系統(tǒng)通過實(shí)時(shí)模擬/數(shù)字信號(hào)獲取、網(wǎng)絡(luò)化數(shù)據(jù)傳輸、海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、智能大數(shù)據(jù)挖掘與分析、超高清晰度數(shù)據(jù)可視化等技術(shù)，為人們提供海量可視化信息，幫助人們及時(shí)有效決策和遠(yuǎn)程控制。

新型平臺(tái)具備革命性優(yōu)勢(shì)

傳統(tǒng)的集中控制系統(tǒng)，由于資源有限，因此在大規(guī)模、復(fù)雜的拼接墻以及信號(hào)源較多的場(chǎng)合下，由于傳輸距離的限制、接入點(diǎn)的上限、圖像處理速度慢、不間斷運(yùn)行易宕機(jī)等問題而不能使用，同時(shí)，由于所有的輸入輸出都由集中控制器處理，一旦控制器出現(xiàn)問題，則整個(gè)系統(tǒng)都崩潰，導(dǎo)致系統(tǒng)的安全性和可靠性不足。傳統(tǒng)的分布式控制系統(tǒng)，最大的缺點(diǎn)是每一路都需要一個(gè)控制器，無論輸入和輸出，雖然能解決運(yùn)算資源和可靠性問題，但造成了另一種局面，就是資源浪費(fèi)，成本增加，占用的體積也相應(yīng)加大，靈活性也還不夠。同時(shí)整個(gè)拼接系統(tǒng)仍處于圖像控制的范疇內(nèi)，無法與正處在高速發(fā)展的傳感器、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)更好地結(jié)合發(fā)展。而新的結(jié)合了云計(jì)算和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的控制系統(tǒng)，則可以解決上述所有問題。

清司相關(guān)負(fù)責(zé)人表示，采用云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的控制平臺(tái)具有更高的可擴(kuò)展性和靈活性。傳統(tǒng)處理器為機(jī)柜插卡式結(jié)構(gòu)，機(jī)箱需按照輸入輸出的路數(shù)預(yù)先訂制，且最多只能處理72路信號(hào)，擴(kuò)展性和靈活性受到了極大制約；而分布式拼接系統(tǒng)采用以太網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換傳輸，僅需用網(wǎng)線將節(jié)點(diǎn)設(shè)備接入交換機(jī)即可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)擴(kuò)展。

分布式系統(tǒng)的布線以網(wǎng)線為主，簡(jiǎn)單而且方便。傳統(tǒng)的RGB線纜、DVI線纜都有傳輸距離的限制，超過了30m以后就會(huì)出現(xiàn)信號(hào)質(zhì)量下降、畫面抖動(dòng)、閃爍問題，需要增加其他外設(shè)補(bǔ)償信號(hào)，從而降低了圖像的真實(shí)性，很難滿足用戶對(duì)信號(hào)質(zhì)量的高需求。特別是監(jiān)控系統(tǒng)，遠(yuǎn)端信號(hào)傳輸已經(jīng)過一次轉(zhuǎn)換，如果再進(jìn)行數(shù)/模轉(zhuǎn)換，就會(huì)大大降低信號(hào)強(qiáng)度。這就會(huì)影響用戶的使用體驗(yàn)。而采用分布式只需要將信號(hào)源接入網(wǎng)絡(luò)，在網(wǎng)絡(luò)帶寬滿足的情況下就可以保證遠(yuǎn)距離傳輸，而且保證色彩還原度。

物聯(lián)網(wǎng)拼接控制系統(tǒng)具有更高的穩(wěn)定性和更低的功耗。集中式系統(tǒng)的拼接控制器是整個(gè)系統(tǒng)的核心，一旦故障，整個(gè)系統(tǒng)便會(huì)崩潰；而分布式系統(tǒng)中不存在中央處理器，各個(gè)控制節(jié)點(diǎn)彼此并不互相依賴，單個(gè)節(jié)點(diǎn)故障并不影響整體系統(tǒng)正常運(yùn)行，而且核心數(shù)據(jù)交換設(shè)備采用網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)這種非常成熟的產(chǎn)品，穩(wěn)定性非常高。另系統(tǒng)中每個(gè)節(jié)點(diǎn)功耗只有5-10W，節(jié)能環(huán)保。

用戶的福音

網(wǎng)絡(luò)化、分布式作為未來拼接系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)，正在越來越多的大型拼接系統(tǒng)應(yīng)用中嶄露頭角。對(duì)行業(yè)用戶來說，分析自己的應(yīng)用需求，選擇性價(jià)比最高的拼接系統(tǒng)會(huì)尤為重要。同時(shí)，除了考慮拼接系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性之外，如何利用新技術(shù)和平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)更多的便捷功能、與現(xiàn)有IT資源整合、提升投資回報(bào)率也會(huì)成為評(píng)估的重點(diǎn)。

計(jì)算機(jī)分布式控制技術(shù)范文第4篇

計(jì)算機(jī)控制技術(shù)發(fā)展初期，是以集中控制的工作方式進(jìn)行計(jì)算機(jī)系統(tǒng)控制的。集中控制系統(tǒng)會(huì)建立統(tǒng)一的控制中心，由控制中心負(fù)責(zé)信息的收集、處理、加工等工作。如果集中控制系統(tǒng)出現(xiàn)了任何問題都能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)，有助于企業(yè)及時(shí)制定科學(xué)合理的解決方案，系統(tǒng)的控制效率也因此得到了大幅度提升。集中控制技術(shù)主要是將信息的輸入或輸出作為控制主體的，主要包括信號(hào)采集、信號(hào)運(yùn)算、信息處理及信息反饋、狀態(tài)顯示等工作內(nèi)容，以上工作內(nèi)容主要是通過IPC（一種工業(yè)控制計(jì)算機(jī)）控制完成的。IPC會(huì)收集溫度、PH值、壓力等相關(guān)數(shù)據(jù)，并通過接口卡來接受經(jīng)過處理而得到的信號(hào)。集中控制技術(shù)具有一定的缺陷，一旦出現(xiàn)控制失誤的情況就會(huì)使整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行都會(huì)受到某種程度的影響。而且，隨著控制系統(tǒng)的日益復(fù)雜化，一臺(tái)計(jì)算機(jī)已經(jīng)無法負(fù)責(zé)控制多種信號(hào)的處理工作。為解決以上缺陷問題，以集散控制工作方式為主的計(jì)算機(jī)控制技術(shù)隨之發(fā)展起來，集散控制又被稱為分布式控制系統(tǒng)，根據(jù)功能的不同，集散控制又被分成了上位機(jī)與下位機(jī)，集散控制系統(tǒng)將通信作為系統(tǒng)的核心。整個(gè)系統(tǒng)的集中監(jiān)視工作主要由上位機(jī)負(fù)責(zé)，而下位機(jī)則負(fù)責(zé)控制分布在各現(xiàn)場(chǎng)的用于分布控制的個(gè)體，集散控制系統(tǒng)的上、下位機(jī)通過通訊互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行信息傳遞，保持信息通暢。集散控制系統(tǒng)具有較高的安全性、有效性及可拓展性。但許多廠家為實(shí)現(xiàn)經(jīng)營(yíng)壟斷常常采用封閉形式的集散控制系統(tǒng)，阻礙了集散控制系統(tǒng)的推廣和發(fā)展。

2封閉集散控制系統(tǒng)到工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)中線的發(fā)展分析

封閉式的集散控制系統(tǒng)缺乏較好的兼容性和開發(fā)性，系統(tǒng)存在無法共享信息的局限。為增強(qiáng)集散控制系統(tǒng)的兼容性和開發(fā)性，在構(gòu)建系統(tǒng)過程中必須采用標(biāo)準(zhǔn)化、網(wǎng)絡(luò)化的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)中線技術(shù)隨之發(fā)展起來。由該技術(shù)構(gòu)建的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)可以確保工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)中智能化儀器、控制器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)備之間保持信息通暢。整個(gè)控制系統(tǒng)按照總線方式有條不紊的運(yùn)行著。工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)采用的是開放式的現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議，以該協(xié)議方式進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)所有支線工作的協(xié)調(diào)工作，不僅可以降低投資成本、維護(hù)資金，該系統(tǒng)還具有操作簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)實(shí)用、工作效率高的顯著優(yōu)勢(shì)，用戶的功能需求也可以得到更好地滿足。工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)是一種開放的、互聯(lián)的分布式系統(tǒng)。該系統(tǒng)將工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)作為中線，通過收集中線中的信號(hào)或信息，并根據(jù)所收集的信息對(duì)其進(jìn)行有效控制，將分散控制管理與集中控制管理進(jìn)行了有效結(jié)合，將系統(tǒng)危險(xiǎn)分散開來，實(shí)現(xiàn)控制分離。

3現(xiàn)場(chǎng)控制到企業(yè)自動(dòng)化控制發(fā)展分析

以太網(wǎng)工業(yè)協(xié)議作為一種開放式的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，實(shí)現(xiàn)了全方位的自動(dòng)化控制。在計(jì)算機(jī)控制技術(shù)中引入互聯(lián)網(wǎng)，有助于提升產(chǎn)品的安全系數(shù)和適用性。但目前，企業(yè)化基于以太網(wǎng)的自動(dòng)化控制中存在著一個(gè)問題就是不穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)信號(hào)，無法確保系統(tǒng)時(shí)刻保持在穩(wěn)定的工作信號(hào)下。信息化工廠的提出是為了解決以太網(wǎng)不穩(wěn)定問題?；谠摷夹g(shù)下，系統(tǒng)將大量的數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)移，使信息的采集、傳輸和處理都能處于良好的環(huán)境中，最終實(shí)現(xiàn)信息的自動(dòng)化控制，并提高控制效率。

4總結(jié)

計(jì)算機(jī)分布式控制技術(shù)范文第5篇

【關(guān)鍵字】機(jī)電一體化；生產(chǎn)模式；生產(chǎn)技術(shù)

1 機(jī)電一體化在化工中的應(yīng)用

1.1電子監(jiān)控

電子監(jiān)控設(shè)備的主要目的就是為化工企業(yè)生產(chǎn)提供自動(dòng)化運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)控設(shè)備，保證生產(chǎn)情況的穩(wěn)定、生產(chǎn)效率的提升，避免出現(xiàn)嚴(yán)重的生產(chǎn)設(shè)備運(yùn)行故障，引發(fā)大量的維修費(fèi)用問題。電子監(jiān)控的主要功能就是設(shè)置了報(bào)警系統(tǒng)，其中樞系統(tǒng)是由一臺(tái)電腦控制，由無線接收主機(jī)、無線轉(zhuǎn)發(fā)器和探頭組成。當(dāng)設(shè)備運(yùn)行出現(xiàn)問題時(shí)探頭便會(huì)通過無線轉(zhuǎn)發(fā)器將信號(hào)傳送給報(bào)警程序，報(bào)警器就會(huì)自動(dòng)發(fā)出警報(bào)聲，由無線接收主機(jī)接收信號(hào)，再通過控制電腦轉(zhuǎn)化為信號(hào)，傳輸?shù)焦芾砥脚_(tái)。例如：排水泵房自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)適用于城市排水泵站的遠(yuǎn)程監(jiān)控及管理。泵站管理人員可以在泵站管理處的監(jiān)控中心遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)站內(nèi)格柵機(jī)的工作狀態(tài)、污水池水位、提升泵組工作狀態(tài)、出站流量、池內(nèi)有害氣體濃度等。系統(tǒng)組成包括：排水泵房自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)主要由監(jiān)控中心、通信平臺(tái)、泵站遠(yuǎn)程測(cè)控終端、計(jì)量測(cè)量及攝像設(shè)備組成。

1.2節(jié)能降耗

機(jī)電一體化的發(fā)展方向就控制系統(tǒng)來說，可以通過提高系統(tǒng)的效率，實(shí)現(xiàn)節(jié)能，儀器儀表如果能更精確的測(cè)量，給系統(tǒng)準(zhǔn)確的反饋，也能更好第為節(jié)能做出貢獻(xiàn)。節(jié)能是一個(gè)大工程，在系統(tǒng)的每一個(gè)環(huán)節(jié)，自動(dòng)化技術(shù)都可以發(fā)揮積極的作用，這還需要我們自動(dòng)化人通過不斷的努力，積極創(chuàng)新每一個(gè)環(huán)節(jié)的技術(shù)，為節(jié)能減排發(fā)揮最大的貢獻(xiàn)。一體化能夠?qū)崿F(xiàn)全面化的能源管理，可以對(duì)能源的發(fā)生、使用集中監(jiān)視，并且對(duì)能源放散系統(tǒng)直接操作和控制，對(duì)能源使用量的調(diào)整可以直接指揮，使事故的判斷和處理更迅速，因此能源的作用也從單純的利用變?yōu)榫彌_兼顧性的利用，可以大大減少能源的放散量。

1.3生產(chǎn)設(shè)備控制

機(jī)電一體化在化工企業(yè)中的應(yīng)用能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)生產(chǎn)設(shè)備的全面自動(dòng)化控制。如：化工儀表和自動(dòng)化控制、電子調(diào)速器，電子油門控制裝置、自動(dòng)停機(jī)裝置、自動(dòng)升溫控制裝置等。這些裝置都能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)生產(chǎn)設(shè)備的全面電腦控制，并且裝備安全保護(hù)以及各種輔助機(jī)構(gòu)。通常多臺(tái)一體化設(shè)備與控制計(jì)算機(jī)（控制臺(tái)），導(dǎo)航設(shè)備，充電設(shè)備以及周邊附屬設(shè)備組成一體化設(shè)備系統(tǒng)，其主要工作原理表現(xiàn)為在控制計(jì)算機(jī)的監(jiān)控及任務(wù)調(diào)度下，一體化設(shè)備可以準(zhǔn)確的按照規(guī)定的路徑行走，到達(dá)任務(wù)指定位置后，完成一系列的作業(yè)任務(wù)。另外還可以實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)成品的高精度控制。例如：價(jià)格加氫保護(hù)催化劑的過程中，需要加工顆粒直徑15mm～18mm，顆粒內(nèi)孔直徑2.0mm～3.0mm的七孔球形顆粒。利用機(jī)電一體化技術(shù)能夠整合的磨削軟件，操作者首先輸入被磨削刀具的數(shù)量、尺寸和型式：其次，選取要執(zhí)行的操作工序：控制的氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)器實(shí)現(xiàn)對(duì)裝夾器運(yùn)動(dòng)的操縱，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)消磨顆粒的高精度加工。

2 機(jī)電一體化在化工中的生產(chǎn)模式

機(jī)電一體化廣泛應(yīng)用與化工企業(yè)生產(chǎn)之中，對(duì)日用化工行業(yè)、電子稱重模塊、紡織機(jī)械、自動(dòng)加煤技術(shù)、水廠自動(dòng)化系統(tǒng)、燒結(jié)預(yù)配料系統(tǒng)、啤酒生產(chǎn)、焦化廠電力系統(tǒng)、發(fā)電廠鍋爐熱控工程等眾多領(lǐng)域都有較高的影響，具體來講，其在化工企業(yè)之中的生產(chǎn)模式包括以下幾個(gè)方面。

2.1分布式控制生產(chǎn)模式

分布式控制生產(chǎn)模式含有幾組功能部件的公共控制方式，其中每組部件只服務(wù)于數(shù)目有限的呼叫。包括4c技術(shù)既Control控制技術(shù)：Computer計(jì)算機(jī)技術(shù)：Commu nication通信技術(shù)：Cathode RayTube CRT顯示技術(shù)。在這種生產(chǎn)模式之下，化工生產(chǎn)過程中控制系統(tǒng)發(fā)出第一命令的主控制器和多個(gè)以一種樹結(jié)構(gòu)方式與主控制器相連接的通信控制器。通信控制器通過解釋第一命令獲得控制參數(shù)，或通過執(zhí)行對(duì)應(yīng)于第一命令的第二應(yīng)用程序發(fā)出第二命令并而后獲得控制參數(shù)。不論發(fā)生哪種情況，控制參數(shù)都被從通信控制器輸出到馬達(dá)控制器，通過馬達(dá)控制器控制多個(gè)馬達(dá)。生產(chǎn)模式更為簡(jiǎn)單方便，有較為明確地管理、操作和控制作用，實(shí)現(xiàn)測(cè)控技術(shù)的全面化發(fā)展，控制了更多的生產(chǎn)調(diào)度，實(shí)現(xiàn)了全面化的生產(chǎn)技術(shù)管理功能。

2.2計(jì)算機(jī)集成制造生產(chǎn)模式

計(jì)算機(jī)的集成制造生產(chǎn)模式能夠?qū)崿F(xiàn)全面的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)、生產(chǎn)管理以及過程控制連成一體，用以實(shí)現(xiàn)從原料進(jìn)廠，生產(chǎn)加工到產(chǎn)品發(fā)貨的整個(gè)生產(chǎn)過程全局和過程一體化控制。目前化工企業(yè)已實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)制造的自動(dòng)化，但是對(duì)于計(jì)算機(jī)集成制造生產(chǎn)模式來講，缺乏對(duì)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)和生產(chǎn)管理的自動(dòng)化控制。對(duì)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)方面來講，可以建立遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)通信平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)的全面化控制，可以將現(xiàn)場(chǎng)工藝數(shù)據(jù)傳輸?shù)竭h(yuǎn)控中心，同時(shí)也可以對(duì)電氣自動(dòng)化設(shè)備的數(shù)據(jù)進(jìn)行查看，更有利于內(nèi)部經(jīng)營(yíng)。而對(duì)于生產(chǎn)管理的一體化控制則可以進(jìn)行仿真控制技術(shù)，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行全面化的控制管理。通過計(jì)算機(jī)集成化的生產(chǎn)方式能夠更好地保證生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)、管理的優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益。

2.3現(xiàn)場(chǎng)總線生產(chǎn)技術(shù)