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ddc演算法的流程

發布時間:2023-01-18 14:52:39

① das\ddc\scc\dcs、fcs控制系統的工作原理是什麼它們之間有什麼區別

計算機控制系統的分類: 數據採集系統(DAS)、直接數字控制系統(DDC)、計算機監督控制系統(SCC)、分散控制系統(DCS)、現場匯流排控制系統(FCS)
DAS:數據採集與處理
DDC:直接控制生產過程
SCC:實現生產過程的優化
DCS:分散控制、集中管理
FCS:開放的、具可互操作性的、徹底分散的分布式控制系統

DAS數據採集系統包括了:可視化的報表定義、審核關系的定義、報表的審批和發布、數據填報、數據預處理、數據評審、綜合查詢統計等功能模塊。通過信息採集網路化和數字化,擴大數據採集的覆蓋范圍,提高審核工作的全面性、及時性和准確性;最終實現相關業務工作管理現代化、程序規范化、決策科學化,服務網路化。
DDC是直接數字控制器的英文簡稱,DCS是分布式控制系統的簡稱,一個是智能控制器名稱,一個是系統名稱。 DDC是DCS的分系統,DCS是集散控制系統包含DDC,PLC等. DCS的中文名稱叫做集散控制系統,主要用來進行多迴路控制的,是一種專有的系統,由DCS廠家做好一切的系統,而PLC控制是分散的,主要專著開關量和少量的模擬量的控制。 大型的PLC系統(ROM過兆級、入出點數過千點、並設有各類通信協議的現場匯流排介面)可以相當於DCS;小型的PLC系統(只有點對點通信介面)可以成為DCS系統的局部執行部件。二者的控制對象有差距;DCS系統是基於PC的軟硬體、網路資源圖形處理能力。
SCC計算機監督控制系統有兩級控制,第一級用DDC計算機或模擬調節器,完成直接控制;第二級為SCC計算機,根據反映生產過程狀況的數據和數學模型進行必要的計算,給DDC計算機或模擬調節器提供各種控制信息,如最佳給定值和最優控制量等。
FCS用現場匯流排這一開放的,具有可互操作的網路將現場各控制器及儀表設備互連,構成現場匯流排控制系統,同時控制功能徹底下放到現場,降低了安裝成本和維護費用。因此,現場匯流排控制系統FCS實質是 一種開放的、具可互操作性的、徹底分散的分布式控制系統,有望成為21世紀控制系統的主流產品。

② DDC控制系統的過程

直接數字控制系統,先利用檢測儀表檢測要控制的變數信號,通過A/D轉換成數字變數,傳送到計算機內,通過計算機內控制演算法,給出相應的控制信號,再通過D/A轉換,換成模擬量送到執行器工作,進而使被控制的變數達到要求的給定值上。

③ das\ddc\scc\dcs、fcs控制系統的工作原理是什麼它們之間有什麼區別

上世紀九十年代走向實用化的現場匯流排控制系統,正以迅猛的勢頭快速發展,是目前世界上最新型的控制系統。現場匯流排控制系統是目前自動化技術中的一個熱點,正受到國內外自動化設備製造商與用戶越來越強烈的關注。現場匯流排控制系統的出現,將給自動化領域帶來又一次革命,其深度和廣度將超過歷史的任何一次,從而開創自動化的新紀元。
在有些行業,FCS是由PLC發展而來的;而在另一些行業,FCS又是由DCS發展而來的,所以FCS與PLC及DCS之間有著千絲萬縷的聯系,又存在著本質的差異。本文試就PLC、DCS、FCS三大控制系統的特點和差異作一分析,指出它們之間的淵源及發展方向。

2.PLC、DCS、FCS三大控制系統的基本特點
目前,在連續型流程生產自動控制(PA)或習慣稱之謂工業過程式控制制中,有三大控制系統,即PLC、DCS和FCS。它們各自的基本特點如下:

2.1 PLC
(1)從開關量控制發展到順序控制、運送處理,是從下往上的。
(2)連續PID控制等多功能,PID在中斷站中。
(3)可用一台PC機為主站,多台同型PLC為從站。
(4)也可一台PLC為主站,多台同型PLC為從站,構成PLC網路。這比用PC機作主站方便之處是:有用戶編程時,不必知道通信協議,只要按說明書格式寫就行。
(5)PLC網格既可作為獨立DCS/TDCS,也可作為DCS/TDCS的子系統。
(6)大系統同DCS/TDCS,如TDC3000、CENTUMCS、WDPFI、MOD300。
(7)PLC網路如Siemens公司的SINEC—L1、SINEC—H1、S4、S5、S6、S7等,GE公司的GENET、三菱公司的MELSEC—NET、MELSEC—NET/MINI。
(8)主要用於工業過程中的順序控制,新型PLC也兼有閉環控制功能。
(9)製造商:GOULD(美)、AB(美)、GE(美)、OMRON(日)、MITSUBISHI(日)、Siemens(德)等。

2.2 DCS或TDCS
(1)分散控制系統DCS與集散控制系統TDCS是集4C(Communication,Computer, Control、CRT)技術於一身的監控技術。
(2)從上到下的樹狀拓撲大系統,其中通信(Communication)是關鍵。
(3)PID在中斷站中,中斷站聯接計算機與現場儀器儀表與控制裝置。
(4)是樹狀拓撲和並行連續的鏈路結構,也有大量電纜從中繼站並行到現場儀器儀表。
(5)模擬信號,A/D—D/A、帶微處理器的混合。
(6)一台儀表一對線接到I/O,由控制站掛到區域網LAN。
(7)DCS是控制(工程師站)、操作(操作員站)、現場儀表(現場測控站)的3級結構。
(8)缺點是成本高,各公司產品不能互換,不能互操作,大DCS系統是各家不同的。
(9)用於大規模的連續過程式控制制,如石化等。
(10)製造商:Bailey(美)、Westinghous(美)、HITACH(日)、LEEDS & NORTHRMP(美)、SIEMENS(德)、Foxboro(美)、ABB (瑞士)、Hartmann & Braun(德)、Yokogawa(日)、Honewell(美國)、Taylor(美)等。

2.3 FCS
(1)基本任務是:本質(本徵)安全、危險區域、易變過程、難於對付的非常環境。
(2)全數字化、智能、多功能取代模擬式單功能儀器、儀表、控制裝置。
(3)用兩根線聯接分散的現場儀表、控制裝置、PID與控制中心,取代每台儀器兩根線。
(4)在匯流排上PID與儀器、儀表、控制裝置都是平等的。
(5)多變數、多節點、串列、數字通信系統取代單變數、單點、並行、模擬系統。
(6)是互聯的、雙向的、開放的取代單向的、封閉的。
(7)用分散的虛擬控制站取代集中的控制站。
(8)由現場電腦操縱,還可掛到上位機,接同一匯流排的上一級計算機。
(9)區域網,再可與internet相通。
(10)改變傳統的信號標准、通信標准和系統標准入企業管理網

④ 建築設備自動監控系統是樓宇自控系統嗎

樓宇自動化系統也叫建築設備自動化系統(BuildingAutomationSystem簡稱BAS),是智能建築不可缺少的一部分,其任務是對建築物內的能源使用、環境、交通及安全設施進行監測、控制等,以提供一個既安全可靠,又節約能源,而且舒適宜人的工作或居住環境。
樓宇自動化系統的組成與基本功能
建築設備自動化系統通常包括暖通空調、給排水、供配電、照明、電梯、消防、安全防範等子系統。根據我國行業標准,BAS又可分為設備運行管理與監控子系統和消防與安全防範子系統,如圖所示。一般情況下,這兩個子系統宜一同納入BAS考慮,如將消防與安全防範子系統獨立設置,也應與BAS監控中心建立通信聯系以便災情發生時,能夠按照約定實現操作權轉移,進行一體化的協調控制。
建築設備自動化系統的基本功能可以歸納如下:
(1)自動監視並控制各種機電設備的起、停,顯示或列印當前運轉狀態。
(2)自動檢測、顯示、列印各種機電設備的運行參數及其變化趨勢或歷史數據。
(3)根據外界條件、環境因素、負載變化情況自動調節各種設備,使之始終運行於最佳狀態。
(4)監測並及時處理各種意外、突發事件。
(5)實現對大樓內各種機電設備的統一管理、協調控制。
(6)能源管理:水、電、氣等的計量收費、實現能源管理自動化。
(7)設備管理:包括設備檔案、設備運行報表和設備維修管理等。
樓宇自動化控制系統的原理
樓控系統採用的是基於現代控制理論的集散型計算機控制系統,也稱分布式控制系統(Distributedcontrol systems簡稱DCS)。它的特徵是「集中管理分散控制」,即用分布在現場被控設備處的微型計算機控制裝置(DDC)完成被控設備的實時檢測和控制任務,克服了計算機集中控制帶來的危險性高度集中的不足和常規儀表控制功能單一的局限性。安裝於中央控制室的中央管理計算機具有CRT顯示、列印輸出、豐富的軟體管理和很強的數字通信功能,能完成集中操作、顯示、報警、列印與優化控制等任務,避免了常規儀表控制分散後人機聯系困難、無法統一管理的缺點,保證設備在最佳狀態下運行。
以下介紹與分布控制系統相關的幾個概念。
3.l 直接數字控制系統(DDC)
直接數字控制系統(Direct Digital Control簡稱DDC)如圖2所示。計算機通過模擬量輸入通道(AI)和開關量輸入通道(DI)採集實時數據,然後按照一定的規律進行計算,最後發出控制信號,並通過模擬量輸出通道(AO)和開關量輸出通道(DO)直接控制生產過程。因此DDC系統是一個閉環控制系統,是計算機在工業生產過程中最普遍的一種應用方式。
DDC系統中的計算機直接承擔控制任務,因而要求實時性好、可靠性高和適應性強。
3.1.1 直接數字控制系統的組成
直接數字控制系統主要由過程輸入通道、過程式控制制計算機、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字量輸入兩部分組成。模擬量輸入通道由變送器、采樣開關、放大器、A/D轉換器和介面電路組成。其中變送器的作用是將非電量信號變換成標准電信號,可將溫度、壓力、流量變換成0-10mA或4-20mA的直流電信號,它是通過A/D轉換器來實現的。-數字量輸入通道由開關觸點、光電耦合器和介面電路組成,反映生產過程的通/斷狀態的觸點信號,經過光電耦合器和介面電路變換成數字信號送給計算機。
過程式控制制計算機直接承擔運算和控制任務,首先通過過程輸入通道採集被控對象的各種參數信號,再根據預定的控制規律(如PID)進行運算,然後向被控對象發出控制信號,再通過輸出通道直接控制調節閥等執行機構。
過程輸出通道由模擬量輸出和數字量輸出兩部分組成。前者把計算機輸出的數字控制信號轉換成模擬電壓或電流信號,再經過放大器去驅動調節閥等執行器實現對生產過程的控制。這一部分由介面電路、D/A轉換器,放大器和執行器組成。後者把計算機輸出的開關信號,經放大器去驅動電磁閥和繼電器執行器,它由介面電器、光電耦合器、放大器和執行器組成。
3.1.2 直接數字控制系統的基本演算法
按照偏差的比例(P)、積分(I)和微分(D)進行控制,是連續系統中技術成熟、應用最為廣泛的一種基本規律,將PID控制規律離散化並在計算機上實現,可以方便地利用已積累的成熟技術,而且可以在被控對象的數學模型或參數不很清楚的情況下,經過在線整定達到滿意的效果。因此,將模擬調節規律離散化的數字PID演算法,已被工業過程計算機控制系統普遍採用,成為DDC系統的基本演算法。
數字PID控制演算法,模擬量調節器的理想PID算式為
式中e(t)--偏差(設定值與實際輸出值之差)
u(t)--控制量
Kp--比例放大系數
Ti一積分時間常數
Td--微分時間常數
寫成傳遞函數形式
為了能在計算機上實現,必須將連續形式的微分方程化為離散形式的差分方程。設了為采樣周期(與系統時間常數相比,T足夠小),k為采樣序號(k=0,1,2,……),可用矩形法計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時刻的控制量
上式中的采樣周期T越小(與系統時間常數比較而言),則被控過程與連續控制過程越接近,又稱為「准連續控制」。
3.2 分布式控制系統的體系結構
分布式控制系統(Distributed Control Systems簡稱DCS)20世紀於70年代中期出現並迅速發展起來,它將計算機技術、控制技術、圖形顯示技術和通信技術匯集於一體,可對分散在現場的設備進行控制,又可方便地集中管理、操作,與以往的控制系統相比,既避免了單台計算機集中控制的不足,又克服了常規儀表人機交互困難的缺點。
分布式控制系統的多台微型計算機取代了集中控制系統的單台計算機,從體系結構上分散了危險性,提高了可靠性。其基本結構功能如圖3所示,圖中現場控制站、數據採集站、工程師站、操作員站、監控計算機和管理計算機通過數據通信網路被有機地結合起來,組成分級分布控制系統。
3.2.1 分布式控制系統的數據通信網路
數據通信網路是分布式控制系統的支柱。整個分布式控制系統的結構,實質上是一個網路結構,現場控制站、數據採集站、工程師站、操作員站、監控計算機等都是這個網路上的「節點」,都含有CPU和網路介面,它們都有自己特定的網路地址(節點號),可以通過網路發送和接收數據,網路中的各節點處於平等地位,既能共享資源,又不相互依賴,形成既有統一指揮,又使危險分散的功能結構,網路的架構區具有極大的伸縮性,可擴性很強,可以滿足分布式控制系統擴充與升級的需要,十分靈活、方便。
(1)控制網路特點 分布式控制系統的通信網路不同於通用計算機網路,與一般的通信網路比較,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准確、可靠,為此常採用冗餘技術、後備措施和自診斷功能。如:控制站採用雙CPU板,雙I/0板等。②具有良好的實時性。③對環境適應性強。
(2)網路拓撲結構 建築設備自動化系統常用的有匯流排網和環網,在兩種結構中任意兩節點通信可直接通過網路進行,各節點處於平等地位。
(3)網路通信協議 組成建築設備自動化系統,必須有一種大家都能接受並且共同遵守的工作語言來實現相互之間的對話,這就是數據通信協議標准。
用於建築自動化控制網路的BACnet協議由物理層、數據鏈路層、網路層和應用層組成,或相當於開放系統互聯參考模型(OSI)的第一、二、三、七層協議
其中:ARCnet為令牌匯流排網,數據傳輸速率為2.5-20bit/s,有良好的實時性。MS/TP是一種主/從令牌傳遞數據鏈路層技術,允許使用EIA-485硬體。BACnet實現了不同生產廠家自控系統之間進行通信的技術,即從一個「島」到另一個「島」之間進行相互聯系的技術。
3.2.2 現場匯流排技術的應用--分布式控制系統的進一步分散化
(1)現場匯流排概況 現場匯流排(Fieldbus)是連接智能現場設備和自動化系統的數字式雙向傳輸、多分支結構的通信網路。不同的現場匯流排遵循的協議不同,介面標准不同,各具特色。現場匯流排技術具有如下一些特點:①以數字信號取代4-20mA的模擬信號,極大地提高了信號轉換的精度和可靠性,因此現場匯流排具有很高的性能價格比。②現場匯流排把處於設備現場的智能儀表(智能感測器、智能執行器)連成網路,使控制、報警、趨勢分析等功能分散到現場儀表,使控制結構進一步分散化,導致控制系統體系結構的變化。③符合同一現場匯流排標準的不同廠家的儀表、裝置可以聯網,實現互操作,不同標准通過網關或路由器也可互聯,現場匯流排控制系統是一個開放式系統。
(2)LonWorks技術
LonWorks是一種完全分布式控制的局部操作網(Local Operating Network-LON)技術。LonWorks網路節點由神經元晶元、收發器、固件和I/O介面電路組成。神經元晶元(Neuron chip)是這種智能節點的核心,它由媒體訪問控制處理器、網路處理器和應用處理器組成,這就使得節點既能管理網路通信,又具有控制功能。Neuron晶元方塊圖。
晶元附有固件,該固件實現LonTalk通信協議和所有的任務調度。LonTalk協議遵循世界標准組織ISO提出的開放式互聯參考模型OSI,具有完整的7層協議,管理網路節點的通信,分配節點地址,運行內含的沖突/檢測迴避演算法,控制物理/電氣的連接等。
Neuron晶元除了具有控制功能外,還帶有媒體訪問控制處理器和網路處理器,LonTalk協議固化在晶元的ROM中,使得LonWorks的微型節點無需中心結構的完全分布式控制模式,將控制功能分散到了現場級儀表。
LonWorks網路,可以採用多種通信媒體,如雙絞線、電力線、同軸電纜、光纜、無線電、紅外線,並且提供與上述多種媒體相適應的收發器,這使得同一網路中的信號可以在不同的媒體之間傳輸,因而可以根據需要組網,不同媒體之間以路由器進行連接。
LonMark是為了避免眾多製造商以不同的含義來解釋LonWorks技術,保證不同的產品能夠方便地集成一起,以便構成一個真正開放的系統,而制定的一個行業標准。
(3)分布式控制系統的進一步分散化
傳統的分布式控制系統在現場控制站這一級依然是一個集中式結構,而現在的分布式控制系統是在原有分布式控制系統的基礎上,採用LonWorks現場匯流排的建築設備自動化系統發展起來的新系統,標准LAN為原有的分布式控制系統,使用BACnet協議,以利於實現多種供應商的不同類型的子系統之間的通信信息交換,把具有控制功能的各個島連成一個整體。新增的LonWorks現場匯流排使用LonTalk協議,把控制功能進一步分散到現場級儀表,標准LAN與現場匯流排之間的路由器相聯。這樣BACnet和LonMark兩項標准互相補充,互為依託,構成一個完全分散的、真正開放的建築設備自動化系統。安本可視對講維修員。

⑤ 樓控DDC控制系統常採用的演算法是什麼

1、通過經典控制理論設計模擬調節器,然後在計算機軟體中對模擬演算法進行數字模擬。
2、採用離散控制理論直接分析和設計數字控制器。以上為樓控DDC控制系統常採用的演算法。

⑥ plc與ddc的區別

一、什麼是PLC與DDC

(1)PLC的工作原理

PLC即可編程式控制制器(Programmable logic controller),定義:「PLC是一種專門為在工業環境下應用而設計的數字運算操作的電子裝置。

它採用可以編製程序的存儲器,用來在其內部存儲執行邏輯運算、順序運算、計時、計數和運算等操作的指令,並能通過數字式或模擬式的輸入和輸出,控制各種類型的機械或生產過程。PLC及其有關的外圍設備都應該按易於與工業控制系統形成一個整體,易於擴展其功能的原則而設計。」

(2)DDC的工作原理

DDC即直接數字控制器,其中「數字」的含義是控制器利用數字電子計算機實現其功能要求;「直接」說明該裝置在被控設備的附近,無需再通過其他裝置即可實現控制器對被控設備的測控功能。

二、PLC與DDC的區別

1.結構差別:

DDC是一種「分散式控制系統」,組成的系統是分層的結構,可以實現點對點的通訊,而PLC只是一種控制「裝置」,常用於生產線上某個部位的控制,組成的系統通過特有協議的現場匯流排連接,PLC通過上位機與其他PLC通訊;兩者是「系統」與「裝置」的區別。

2.應用領域:

DDC是由PLC發展而來的,PLC是專門應用在工業自動化方面的,在國內幾乎全部的工業生產流水線控制系統,火力發電廠控制系統,鋼鐵廠控制系統都是應用了PLC系統,目前也有相當一部分樓控系統也應用了PLC。

樓宇自控DDC是生產廠家根據樓宇自控特點從PLC發展而來的,與PLC的區別其實只是在其內部固化了一部分程序,但同時也缺少的PLC的靈活性和應對復雜電磁干擾環境的能力。

3.協議差別:

DDC系統一般支持多種協議標准,集成介面豐富,集成第三方設備的能力很強,系統自身的擴展性與開放性更好;而PLC因為基本上都為個體工作,其在與別的PLC或上位機進行通訊時,所採用的網路形式基本都是單網結構,網路協議一般是專有的現場匯流排標准,與第三方設備的集成能力相對較差。

4.軟體特性:

DDC系統的上位機軟體多為專用軟體,其實從另一個側面說明其不兼容,每個廠家的軟體都有不一樣,而且很多是英文的,這對技術員來講更是惡夢的開始。而PLC系統上位機軟體既可是專用軟體,又可是通用組態軟體,現在國內通用組態軟體都是純中文的,組態靈活方便。通用組態軟體能應對復雜的工業控制系統,對區區樓控又何在話下。

再說無論是PLC系統還是DDC系統的調試都是有專業調試人員完成組態,再培訓業主操作管理,對業主來講其實是一樣的,反觀通組態軟體既能實現專業軟體的所有功能,又能實現專業軟體很多不能實現的功能(如高模擬界面、人聲報警、用戶定製功能等)。

5.擴展性:

誰都知道PLC系統是通用性、開放性系統。現階段大多數PLC系統與大多數DDC系統操作員站之間用的都是TCP/IP協議,都可以做到有網路就可接入。而目前DDC系統軟體按用戶數收取昂貴費用,令大部分已完工的樓控系統對分控操作站想要而不敢想啊!PLC系統正好有此優勢。

6.專業性:

PLC(如常用的西門子S7200和S7300)是通用的工控產品,沒有內置經過嚴格實驗的能源管理及節能程序;需要非常專業的設計人員做大量的現場調試工作,調試周期長。

DDC固化專業版軟體,有標准應用程序和經過嚴格實驗的PID演算法及能源管理程序等特殊的功能,DDC通常有:峰值負載控制、優化啟停控制、優化設備調度、節約能源周期控制、多種空調運行模式、臨時計劃更換、節假日時間表、基礎日歷時間表、事件時間表,趨勢記錄和報表等功能。

7.模塊化:

PLC還分大、中、小、微PLC,如S7-200屬於西門子微型PLC,S7300屬於西門子較低性能系列,可以帶的點數很有限,組成的網路規模有限,不易擴展。DDC有多種模塊化系列可以選擇,適合不同的空調工藝,IO點數配比合理,有適當冗餘。

8.安全性:

DDC出現故障時,可在線更換,不影響本網路上其他DDC的網路通訊,DDC自身可以獨立工作,中央操作站可以在不需要時停機,保證整個系統的安全可靠。PLC單元模塊發生故障時,不得不將整個系統停下來,才能進行更換維護並需重新編程,PLC依靠上位機工作。

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