計(jì)算機(jī)控制技術(shù)及其應(yīng)用.ppt

工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其應(yīng)用 主講人 趙明 教授 課程內(nèi)容 第一章計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的組成及典型的應(yīng)用形式 6學(xué)時(shí) 第二章輸入輸出接口與過(guò)程通道 8學(xué)時(shí) 第三章常規(guī)及復(fù)雜控制技術(shù) 22學(xué)時(shí) 第四章應(yīng)用程序設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 8學(xué)時(shí) 第五章DCS系統(tǒng) 6學(xué)時(shí) 第六章計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 2學(xué)時(shí) 第一章計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的組成及應(yīng)用形式 一 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)概述二 工業(yè)控制機(jī)的組成結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)三 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì) 一 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)概述 1 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)及其組成 一 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)概述 2 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的工作原理 1 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集 對(duì)來(lái)自測(cè)量變送裝置的被控量的瞬時(shí)值進(jìn)行檢測(cè)和輸入 2 實(shí)時(shí)控制決策 對(duì)采集到的被控量進(jìn)行分析和處理 并按已定的控制規(guī)律 決定將要采取的控制行為 3 實(shí)時(shí)控制輸出 根據(jù)控制決策 適時(shí)地對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出控制信號(hào) 完成控制任務(wù) 一 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)概述 3 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的典型形式 1 操作指導(dǎo)控制系統(tǒng)該系統(tǒng)屬于開(kāi)環(huán)控制結(jié)構(gòu) 計(jì)算機(jī)根據(jù)一定的控制算法 依賴(lài)測(cè)量元件測(cè)得的信號(hào)數(shù)據(jù) 計(jì)算出供操作人員選擇的最優(yōu)操作條件及操作方案 操作人員根據(jù)計(jì)算機(jī)輸出的信息去改變調(diào)節(jié)器的給定值或直接操作執(zhí)行機(jī)構(gòu) CRT 打印機(jī) 操作人員 調(diào)節(jié)器 生產(chǎn)過(guò)程 計(jì)算機(jī) 模擬量輸入 AI 通道 數(shù)字量輸入 DI 通道 3 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的典型形式 2 直接數(shù)字控制 DirectDigitalControl 系統(tǒng)DDC系統(tǒng)屬于計(jì)算機(jī)閉環(huán)控制系統(tǒng) 計(jì)算機(jī)首先通過(guò)模擬量輸入通道 AI 和開(kāi)關(guān)量輸入通道 DI 實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù) 然后按照一定的控制規(guī)律進(jìn)行計(jì)算 最后發(fā)出控制信息 并通過(guò)模擬量輸出通道 AO 和開(kāi)關(guān)量輸出通道 DO 直接控制生產(chǎn)過(guò)程 3 監(jiān)督控制 SupervisoryComputerControl 系統(tǒng)監(jiān)督控制中 計(jì)算機(jī)根據(jù)原始工藝信息和其他的參數(shù) 按照描述生產(chǎn)過(guò)程的數(shù)學(xué)模型或其他方法 自動(dòng)地改變模擬調(diào)節(jié)器或以直接數(shù)字控制方式工作的微型機(jī)中的給定值 從而使生產(chǎn)過(guò)程始終處于最優(yōu)工況 如保持高質(zhì)量 高效率 低消耗 低成本等等 從這個(gè)角度上說(shuō) 它的作用是改變?cè)O(shè)定值 又稱(chēng)為設(shè)定值控制SPC SetPointControl 3 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的典型形式 記錄顯示打印 工藝數(shù)據(jù) 生產(chǎn)過(guò)程 SSC計(jì)算機(jī) 模擬調(diào)節(jié)器 調(diào)節(jié) 測(cè)量 設(shè)定值 記錄顯示打印 SSC計(jì)算機(jī) DDC計(jì)算機(jī) 生產(chǎn)過(guò)程 調(diào)節(jié) 設(shè)定值 測(cè)量 工藝數(shù)據(jù) a b 3 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的典型形式 4 分散型控制系統(tǒng) DistributedControlSystem DCS DCS采用分散控制 集中操作 分級(jí)管理 分而自治和綜合協(xié)調(diào)的設(shè)計(jì)原則 把系統(tǒng)從上到下分為分散過(guò)程控制級(jí) 集中操作監(jiān)控級(jí) 綜合信息管理級(jí) 形成分級(jí)分布式控制 5 現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)控制系統(tǒng) FieldbusControlSystem FCS FCS是新一代分布式控制結(jié)構(gòu) 20世紀(jì)80年代發(fā)展起來(lái)的DCS 其結(jié)構(gòu)模式為 操作站 控制站 現(xiàn)場(chǎng)儀表 三層結(jié)構(gòu) 系統(tǒng)成本較高 而且各廠(chǎng)商的DCS又各自的標(biāo)準(zhǔn) 不能互連 FCS于DCS不同 它的結(jié)構(gòu)模式為 工作站 現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)儀表 二層結(jié)構(gòu) 完成了DCS三層結(jié)構(gòu)的功能 降低了成本 提高了可靠性 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一后 可實(shí)現(xiàn)真正的開(kāi)放式互連系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 常見(jiàn)總線(xiàn) FF CAN DeviceNet LonWorks等十幾種 3 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的典型形式 二 工業(yè)控制機(jī)的組成結(jié)構(gòu)及特點(diǎn) 1 工業(yè)控制機(jī)的硬件組成例 研華工控機(jī) 1 機(jī)箱帶ATX主板選項(xiàng)的14槽機(jī)架安裝機(jī)箱IPC 610 二 工業(yè)控制機(jī)的組成結(jié)構(gòu)及特點(diǎn) 2 無(wú)源底版槽數(shù) 8個(gè)ISA 4PCI 2個(gè)PICMG槽尺寸 315x260mm 12 4 x10 24 3 CPU卡研華NORCO 740GVEP4級(jí)全長(zhǎng)CPU卡支持P4478架構(gòu)系列處理器主頻高達(dá)3 06GHz 支持400 533MHz外頻 支持Intel超線(xiàn)程技術(shù) 采用Intel845GV ICH4 支持USB2 0板載顯示控制器 動(dòng)態(tài)共享64MB內(nèi)存作為顯存 兩條184pin內(nèi)存插槽 支持200 266 333MHzDDR內(nèi)存達(dá)2GB 支持內(nèi)存異步適用于通訊 DVR 電信 交通 工業(yè)控制領(lǐng)域 二 工業(yè)控制機(jī)的組成結(jié)構(gòu)及特點(diǎn) 4 I O板 24位數(shù)字量I O線(xiàn) 仿真8255PPI模式0 提供比8255更高驅(qū)動(dòng)能力的緩沖電路 中斷處理 輸出狀態(tài)回讀PCL 724 二 工業(yè)控制機(jī)的組成結(jié)構(gòu)及特點(diǎn) 5 AD與DA板 12路獨(dú)立D A輸出 12位分辨率雙緩沖D A轉(zhuǎn)換器 多種輸出范圍 5V 0 5V 0 10V和4 20mA電流環(huán) 匯 16路數(shù)字量輸入及16路數(shù)字量輸出PCL 727 二 工業(yè)控制機(jī)的組成結(jié)構(gòu)及特點(diǎn) 6 內(nèi)部與外部總線(xiàn)1 內(nèi)部總線(xiàn)IBMPC和STD2 外部總線(xiàn)RS 232CIEEE 488 二 工業(yè)控制機(jī)的組成結(jié)構(gòu)及特點(diǎn) 7 系統(tǒng)支持功能監(jiān)控定時(shí)器 Watchdog 電源掉電檢測(cè)保護(hù)重要數(shù)據(jù)的后備存儲(chǔ)器體實(shí)時(shí)日歷時(shí)鐘磁盤(pán)系統(tǒng)輸入輸出通道 二 工業(yè)控制機(jī)的組成結(jié)構(gòu)及特點(diǎn) 2 工業(yè)控制機(jī)的軟件組成系統(tǒng)軟件支持軟件應(yīng)用軟件 二 工業(yè)控制機(jī)的組成結(jié)構(gòu)及特點(diǎn) 3 工業(yè)控制機(jī)的特點(diǎn)可靠性高和可維修性好環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)控制的實(shí)時(shí)性完善的輸入輸出通道豐富的軟件適當(dāng)?shù)挠?jì)算精度和運(yùn)算速度 二 工業(yè)控制機(jī)的組成結(jié)構(gòu)及特點(diǎn) 三 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì) 1 計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展過(guò)程1956年3月美國(guó)德克薩斯的一個(gè)煉油廠(chǎng)與TRW公司合作研究計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)開(kāi)始 至今經(jīng)過(guò)四個(gè)階段 1 開(kāi)創(chuàng)期 1955 1962年 2 直接數(shù)字控制時(shí)期 1962 1967 3 小型計(jì)算機(jī)時(shí)期 1967 1972 4 微型計(jì)算機(jī)時(shí)期 1972 至今 2 計(jì)算機(jī)控制理論的發(fā)展過(guò)程 1 采樣定理 香農(nóng)Shannon 1949 2 差分方程 奧爾登伯格Oldenburg和薩托里厄斯Sartorius 1948 3 Z變換 扎德Zadeh 1952 4 狀態(tài)空間理論 龐特里亞金Pontryagin等 5 最優(yōu)控制 貝爾曼1957 與隨機(jī)控制 1960 LQG 6 代數(shù)系統(tǒng)理論 7 系統(tǒng)辯識(shí)與自適應(yīng) 三 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì) 3 計(jì)算機(jī)控制的發(fā)展趨勢(shì)成熟技術(shù)的應(yīng)用智能控制系統(tǒng) 1 遞階控制 2 模糊控制 3 專(zhuān)家系統(tǒng) 4 學(xué)習(xí)系統(tǒng) 5 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 三 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì) 第二章輸入輸出接口與過(guò)程通道 一 數(shù)字量通道二 模擬量通道三 通道的抗干擾技術(shù) 第二章輸入輸出接口與過(guò)程通道 接口 計(jì)算機(jī)與外部設(shè)備交換信息的橋梁 包括輸入和輸出接口 接口技術(shù) 研究計(jì)算機(jī)與外部設(shè)備交換信息的技術(shù) 過(guò)程通道 計(jì)算機(jī)和生產(chǎn)過(guò)程之間設(shè)置的信息傳送和轉(zhuǎn)換的連接通道 AI AO DI DO 2 1數(shù)字量輸入輸出通道 一數(shù)字量輸入輸出接口 一 輸入接口 一數(shù)字量輸入輸出接口 二 數(shù)字量輸出接口 二數(shù)字量通道 過(guò)程通道 計(jì)算機(jī)和生產(chǎn)過(guò)程之間設(shè)置的信息傳送和轉(zhuǎn)換的連接通道 DI DO 一 數(shù)字量輸入通道 DI 1數(shù)字量輸入通道結(jié)構(gòu) 一 數(shù)字量輸入通道 DI 2輸入調(diào)理電路 把現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)經(jīng)轉(zhuǎn)換 保護(hù) 濾波 隔離轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)能夠接收的邏輯信號(hào) a 小功率輸入調(diào)理電路 開(kāi)關(guān)去抖電路 開(kāi)關(guān)去抖電路 b 大功率輸入調(diào)理電路 采用光電隔離 二 數(shù)字量輸出通道 DO 1數(shù)字量輸出通道結(jié)構(gòu) 2輸出驅(qū)動(dòng)電路 a 小功率直流驅(qū)動(dòng)電路 功率晶體管輸出驅(qū)動(dòng)繼電器電路續(xù)流二極管在功率晶體管關(guān)閉時(shí) 為繼電器線(xiàn)圈產(chǎn)生的反電動(dòng)勢(shì)提供旁路通道 保護(hù)晶體管 達(dá)林頓陣列輸出驅(qū)動(dòng)繼電器電路MC1416 7路驅(qū)動(dòng) 帶保護(hù)二極管 b 大功率直流驅(qū)動(dòng)電路 固態(tài)繼電器 零交叉電路在交流電過(guò)零時(shí)產(chǎn)生觸發(fā)信號(hào) 減少干擾 2 2A D轉(zhuǎn)換器及接口技術(shù) 常用A D轉(zhuǎn)換方式 逐次逼近型 轉(zhuǎn)換時(shí)間短 抗擾性差 電壓比較 ADC0809 8位 AD574 12位 雙斜積分型 轉(zhuǎn)換時(shí)間長(zhǎng) 抗擾性好 積分 MC14433 11位 ICL7135 14位 A D轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo) 轉(zhuǎn)換時(shí)間 積分型毫秒級(jí) 逐次比較微秒級(jí) 分辨率 數(shù)字量位數(shù)n LSB 最低有效位 滿(mǎn)量程的1 2n 線(xiàn)性誤差 量程范圍內(nèi) 偏離理想轉(zhuǎn)換特性的最大誤差 通常為1 2LSB或1LSB 量程 能轉(zhuǎn)換的電壓范圍 對(duì)基準(zhǔn)電源的要求 電源精度 一A D轉(zhuǎn)換器 8位A D轉(zhuǎn)換器ADC0809 帶8通道模擬開(kāi)關(guān)的8位逐次逼近A D轉(zhuǎn)換器 轉(zhuǎn)換時(shí)間100us 誤差 1 2LSB 轉(zhuǎn)換時(shí)序 一A D轉(zhuǎn)換器 12位A D轉(zhuǎn)換器AD574A 單通道12位逐次逼近A D轉(zhuǎn)換器 轉(zhuǎn)換時(shí)間25us 誤差 1 2LSB 單極性或雙極性輸入 量程10V或20V 二A D轉(zhuǎn)換接口技術(shù) a ADC0809與8255A接口 b AD574與8255A接口 2 3模擬量輸入通道 模擬量輸入通道 把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)字信號(hào) 送入計(jì)算機(jī)中 模擬信號(hào)傳輸 0 10mA或4 20mA電流傳輸 一模擬量輸入通道結(jié)構(gòu) 二I V變換 電流輸出儀表DDZ 0 10mA儀表DDZ DDZ S 4 20mA無(wú)源I V變換 利用無(wú)源器件完成 0 10mA R1100 R2500 0 5V輸出4 20mA R1100 R2250 1 5V輸出 有源I V變換 利用有源器件完成 0 10mA R1200 R3100k R4150k 0 5V輸出4 20mA R1200 R3100k R425k 1 5V輸出同相放大器倍數(shù)A 1 R4 R3 三多路轉(zhuǎn)換器 多路開(kāi)關(guān) 理想工作狀態(tài) 開(kāi)路電阻無(wú)窮大 導(dǎo)通電阻為0 要求切換速度快 舉例 CD4051 8通道開(kāi)關(guān)INH禁止輸入 四采樣 量化及常用的采樣保持器 信號(hào)的采樣 采樣過(guò)程 以周期時(shí)間間隔T 把時(shí)間與幅值連續(xù)的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)橐贿B串脈沖輸出信號(hào) 為采樣寬度 即K閉合的時(shí)間 香農(nóng)采樣定量 若信號(hào)的最高頻率為fmax 只要采樣頻率f 2fmax 采樣信號(hào)就能唯一復(fù)現(xiàn)原信號(hào) 量化 量化 用一組數(shù)碼逼近離散模擬信號(hào)的幅值 量化過(guò)程 模擬信號(hào) 數(shù)字信號(hào) 量化單位 A D轉(zhuǎn)換器的最低有效位LSB對(duì)應(yīng)的模擬量 q ymax ymin 2n 1 量化誤差 1 2q編碼 采樣保持器 孔徑時(shí)間tA D 完成一次A D轉(zhuǎn)換需要的時(shí)間 孔徑誤差 采樣時(shí)刻的最大轉(zhuǎn)換誤差 孔徑誤差的消除 采用采樣保持器 孔徑時(shí)間內(nèi) 信號(hào)的變化導(dǎo)致轉(zhuǎn)換誤差 A D轉(zhuǎn)換器需要采樣保持器來(lái)提高輸入信號(hào)的頻率范圍 采樣保持器 把t KT時(shí)刻的采樣值保持到A D轉(zhuǎn)換結(jié)束 采樣 K閉合 CH快速充電 VOUT跟隨VIN保持 K斷開(kāi) VOUT保持VC 緩慢變化的信號(hào)無(wú)需采樣保持器 LF398 采樣保持控制引腳8 高電平 采樣低電平 保持CH外接高品質(zhì)電容 其減小可以提高采樣頻率 獲取時(shí)間 CH為0 01uF時(shí) 時(shí)間為25us 五模擬量輸入通道設(shè)計(jì) 器件 AD574A LF398 CD4051 8255A指標(biāo) 8通道模擬量輸入 12位A D轉(zhuǎn)換 25us 量程0 10V 查詢(xún)應(yīng)答方式電路邏輯 通道選擇 PC0 PC2 通道禁止 PC3 LF398采樣和保持 ADC574的STS 反相器 AD574A的R C CS CE PC4 PC6 轉(zhuǎn)換狀態(tài)檢測(cè)STS PA7 數(shù)據(jù)輸入 高4位 PA0 PA3 低8位 B口 注意問(wèn)題 采樣保持器與孔徑誤差A(yù) D轉(zhuǎn)換器及性能指標(biāo)信號(hào)濾波 2 4D A轉(zhuǎn)換器及接口技術(shù) D A轉(zhuǎn)換器的技術(shù)指標(biāo) 分辨率 D A轉(zhuǎn)換器輸入二進(jìn)制數(shù)的位數(shù) 建立時(shí)間 輸入數(shù)字信號(hào)的變化是滿(mǎn)量程時(shí) 輸出信號(hào)達(dá)到離終值 1 2LSB的所需時(shí)間 線(xiàn)性誤差 偏離理想轉(zhuǎn)換特性的最大誤差 常見(jiàn)D A轉(zhuǎn)換器類(lèi)型 電流輸出型 通常要轉(zhuǎn)為電壓 速度因外接放大器有滯后 電壓輸出形 速度快 僅用于高阻抗負(fù)載 一D A轉(zhuǎn)換器 8位D A轉(zhuǎn)換器ADC0832 8位電流輸出型D A轉(zhuǎn)換器 二D A轉(zhuǎn)換接口技術(shù) 2 5模擬量輸出通道 一模擬量輸出通道的結(jié)構(gòu)形式1一個(gè)通路設(shè)置一個(gè)D A轉(zhuǎn)換器的形式2 多個(gè)通路共用一個(gè)D A轉(zhuǎn)換器的形式 PC總線(xiàn) PC總線(xiàn) 通道1通道n 通道1通道n 二 V I變換和自動(dòng) 手動(dòng)切換 1集成V I變換器ZF2B20輸入 0 10V 輸出 4 20mA和0 10mA2集成V I變換器AD694輸出范圍 4 20mA 0 20mA 輸入范圍 或 電源范圍 4 5 36V 初始校準(zhǔn) 4 20mA ZF2B20 0 10V 0 10mA ZF2B20 0 10V V V 500 500 0 01 0 01 32 5K 1K 3自動(dòng) 手動(dòng)切換 I R9 W 當(dāng)R9 W 500 或250 可實(shí)現(xiàn)0 10mA或4 20mA 三模擬量輸出通道設(shè)計(jì) 見(jiàn)P48圖2 40 2 6硬件抗干擾技術(shù) 一干擾的產(chǎn)生 干擾源 二干擾傳播途徑三干擾抑制原則1消滅干擾源2切斷干擾傳播途徑3遠(yuǎn)離干擾源 四 干擾的分類(lèi) 1按噪聲產(chǎn)生的原因 1 放電噪聲 雷電 靜電 電動(dòng)機(jī)電刷跳動(dòng) 大功率觸點(diǎn)短開(kāi)等 2 高頻震蕩噪聲 中頻電爐 感應(yīng)電爐 開(kāi)關(guān)電源等 3 浪涌噪聲 電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)電流 電爐合閘電流 可控硅觸發(fā)電流2 按噪聲傳導(dǎo)模式分類(lèi) 1 串模 常態(tài) 干擾 輸入信號(hào)中的干擾 2 共模 共態(tài) 干擾 地線(xiàn)間存在的干擾3 按噪聲波形及性質(zhì) 1 持續(xù)正弦波 2 偶發(fā)脈沖電壓 雷擊波 靜電放電 接點(diǎn)分?jǐn)嚯妷贺?fù)載等 3 脈沖列 接點(diǎn)分?jǐn)嚯姼胸?fù)載 接點(diǎn)反復(fù)接通電壓等 五 抗干擾措施 1 過(guò)程通道抗干擾技術(shù) 1 串模 常態(tài) 干擾的抑制方法1 串模干擾頻率比被測(cè)信號(hào)頻率高時(shí) 采用低通濾波器2 尖峰型串模干擾時(shí) 采用雙積分型A D轉(zhuǎn)換器3 串模干擾來(lái)至于電磁感應(yīng)時(shí) 對(duì)被測(cè)信號(hào)盡可能早地進(jìn)行前置放大或進(jìn)行A D轉(zhuǎn)換4 從選擇邏輯器件入手 低速器件抑制高頻干擾等5 采用雙絞線(xiàn)作信號(hào)引線(xiàn) 抑制電磁干擾等 2 共模 共態(tài) 干擾的抑制方法1 隔離變壓器2 光電隔離3 浮地屏蔽4 儀表放大器 差動(dòng)輸入可以抑制共模干擾2 CPU抗干擾技術(shù)3 長(zhǎng)線(xiàn)傳輸抗干擾技術(shù)4 電源系統(tǒng)抗干擾技術(shù) 2 7實(shí)例器件 PCL 73432路隔離數(shù)字量輸出卡PCL 782B24路光耦卡 數(shù)字量通道 PCL 73512路繼電器輸出卡 本章作業(yè) 1說(shuō)明圖2 39 圖2 40電路工作原理 2干擾的抑制原則是什么 3P63頁(yè)2 9 2 14 作業(yè) 1教材 P62 2 1 2 5 2 6 2 7 2 8 2 9 2說(shuō)明圖2 25 圖2 39電路工作原理 3常見(jiàn)A D轉(zhuǎn)換器分為哪兩種類(lèi)型 應(yīng)用于什么場(chǎng)合 4畫(huà)出模擬量輸入通道的結(jié)構(gòu)框圖 第三章常規(guī)及復(fù)雜控制技術(shù) 數(shù)字控制器的設(shè)計(jì)方法 連續(xù)化設(shè)計(jì) 采樣周期短 控制算法簡(jiǎn)單的系統(tǒng) 忽略零階保持器和采樣器 求出系統(tǒng)的連續(xù)控制器 以近似方式離散化為數(shù)字控制器 離散化設(shè)計(jì) 采樣周期長(zhǎng)的或控制復(fù)雜的系統(tǒng) 直接使用采樣控制理論設(shè)計(jì)數(shù)字控制器 一 數(shù)字控制器的連續(xù)化設(shè)計(jì) 理論依據(jù) 略 數(shù)字控制器的連續(xù)化設(shè)計(jì) 1 忽略控制回路中的零階保持器和采樣器 在S域中設(shè)計(jì)連續(xù)控制器 條件是采樣周期足夠短 2 通過(guò)近似方法 把連續(xù)控制器離散化為數(shù)字控制器 例如 雙線(xiàn)性變換S 2 T Z 1 Z 1 用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn) 一 數(shù)字控制器的連續(xù)化設(shè)計(jì) 一 數(shù)字控制器的連續(xù)化設(shè)計(jì)步驟 設(shè)計(jì)假想的連續(xù)控制器D s 選擇采樣周期T 將D s 離散化為D z 設(shè)計(jì)由計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的控制算法 校驗(yàn) 計(jì)算機(jī)仿真 一 數(shù)字控制器的連續(xù)化設(shè)計(jì) 二 數(shù)字PID控制器的設(shè)計(jì)PID 比例P 積分I 微分D數(shù)字PID控制器 用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)PID控制 即把模擬PID控制規(guī)律數(shù)字化 1模擬PID調(diào)節(jié)器 其中 Kp為比例系數(shù) Ti為積分時(shí)間常數(shù) Td為微分時(shí)間常數(shù) 比例作用 迅速反應(yīng)誤差 但不能消除穩(wěn)態(tài)誤差 過(guò)大容易引起不穩(wěn)定 積分作用 消除靜差 但容易引起超調(diào) 甚至出現(xiàn)振蕩 微分作用 減小超調(diào) 克服振蕩 提高穩(wěn)定性 改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性 一 數(shù)字控制器的連續(xù)化設(shè)計(jì) 一 數(shù)字控制器的連續(xù)化設(shè)計(jì) 2 數(shù)字PID 用數(shù)值逼近的方法實(shí)現(xiàn)PID控制規(guī)律 數(shù)值逼近的方法 用求和代替積分 用后向差分代替微分 1 數(shù)字PID位置型控制算法 2 數(shù)字PID增量型控制算法 為編程方便 可以整理得到 一 數(shù)字控制器的連續(xù)化設(shè)計(jì) 一 數(shù)字控制器的連續(xù)化設(shè)計(jì) 增量型算法與位置型算法比較 1 增量型算法不需做累加 計(jì)算誤差后產(chǎn)生的計(jì)算精度問(wèn)題 對(duì)控制量的計(jì)算影響較小 位置型算法用到過(guò)去的誤差的累加 容易產(chǎn)生較大的累加誤差 2 增量型算法得出的是控制的增量 誤動(dòng)作影響小 必要時(shí)通過(guò)邏輯判斷限制或禁止本次輸出 不會(huì)影響系統(tǒng)的工作 位置型算法的輸出是控制量的全部輸出 誤動(dòng)作影響大 一 數(shù)字控制器的連續(xù)化設(shè)計(jì) 三 數(shù)字PID控制器的改進(jìn)積分項(xiàng)的改進(jìn) 1 積分分離 改進(jìn)原因 當(dāng)有較大的擾動(dòng)或大幅度改變給定值時(shí) 存在較大的偏差 以及系統(tǒng)有慣性和滯后 在積分項(xiàng)的作用下 會(huì)產(chǎn)生較大的超調(diào)和長(zhǎng)時(shí)間的波動(dòng) 改進(jìn)思路 當(dāng)被控量和給定值偏差大時(shí) 取消積分控制 以免超調(diào)量過(guò)大 當(dāng)被控量和給定值接近時(shí) 積分控制投入 消除靜差 改進(jìn)方法 當(dāng) e k 時(shí) 采用PD控制 當(dāng) e k 時(shí) 采用PID控制 積分分離閾值 的確定 過(guò)大 達(dá)不到積分分離的目的 過(guò)小 則一旦控制量y t 無(wú)法跳出各積分分離區(qū) 只進(jìn)行PD控制 將會(huì)出現(xiàn)殘差 一 數(shù)字控制器的連續(xù)化設(shè)計(jì) 2 抗積分飽和 積分飽和 如果執(zhí)行機(jī)構(gòu)已到極限位置 仍然不能消除偏差 由于積分的作用 盡管計(jì)算PID差分方程式所得的運(yùn)算結(jié)果繼續(xù)增大或減小 但執(zhí)行結(jié)構(gòu)已無(wú)相應(yīng)的動(dòng)作 控制信號(hào)則進(jìn)入深度飽和區(qū) 影響 如果系統(tǒng)程序反向偏差 則u k 首先需要從飽和區(qū)退出 進(jìn)入的飽和區(qū)越深 退出時(shí)間越長(zhǎng) 導(dǎo)致超調(diào)量增加 改進(jìn)方法 對(duì)控制量u k 限幅 以8位D A為例 u k FFH時(shí) 取u k FFH 一 數(shù)字控制器的連續(xù)化設(shè)計(jì) 3 梯形積分 改進(jìn)原因 減小殘差 提高積分項(xiàng)的運(yùn)算精度 改進(jìn)方法 矩形積分改為梯形積分 一 數(shù)字控制器的連續(xù)化設(shè)計(jì) 4 消除積分不靈敏區(qū) 改進(jìn)原因 由于計(jì)算機(jī)字長(zhǎng)的限制 當(dāng)運(yùn)算結(jié)果小于字長(zhǎng)所能表示的數(shù)的精度 計(jì)算機(jī)就作為 零 處理 此時(shí)積分作用消失 這就稱(chēng)為積分不靈敏區(qū) 改進(jìn)措施 增加A D轉(zhuǎn)換位數(shù) 加長(zhǎng)運(yùn)算字長(zhǎng) 提高運(yùn)算精度 當(dāng)積分項(xiàng)連續(xù)n次小于輸出精度 的情況下 不要把它們作為 零 處理 而是把它們累加起來(lái) 直到累加值大于 時(shí)才輸出 同時(shí)把累加單元清零 一 數(shù)字控制器的連續(xù)化設(shè)計(jì) 微分項(xiàng)的改進(jìn) 1 不完全微分PID控制 改進(jìn)原因 微分具有放大干擾信號(hào)的特點(diǎn) 在PID控制中 對(duì)具有高頻擾動(dòng)的生產(chǎn)過(guò)程 微分作用響應(yīng)過(guò)于靈敏 容易引起控制過(guò)程振蕩 改進(jìn)方法 串聯(lián)一階慣性環(huán)節(jié) 作為低通濾波器抑制高頻噪聲 組成不完全微分PID控制器 兩種方式 直接串在微分項(xiàng) 串在PID調(diào)節(jié)器之后 如下圖 一階慣性環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù) 其拉氏反變換有 一 數(shù)字控制器的連續(xù)化設(shè)計(jì) 因?yàn)镻ID調(diào)節(jié)器 離散化后有 式中 一 數(shù)字控制器的連續(xù)化設(shè)計(jì) 由上式可以求得不完全微分PID控制的增量型控制算法 不完全微分PID控制的效果 抑制高頻噪聲 克服純微分的不均勻性 下圖 在t 0時(shí)刻出現(xiàn)階躍信號(hào) 一 數(shù)字控制器的連續(xù)化設(shè)計(jì) 一 數(shù)字控制器的連續(xù)化設(shè)計(jì) 2 微分先行PID控制算式 改進(jìn)原因 為避免給定值的升降給系統(tǒng)帶來(lái)沖擊 如超調(diào)過(guò)大 調(diào)節(jié)閥動(dòng)作劇烈 微分先行 把微分運(yùn)算放在前面 后面跟比例和積分運(yùn)算 改進(jìn)方法 把微分提前 只對(duì)被控量y t 微分 不對(duì)偏差e t 微分 一 數(shù)字控制器的連續(xù)化設(shè)計(jì) 3 時(shí)間最優(yōu)PID控制 最優(yōu)控制的含義 某個(gè)指標(biāo)最優(yōu) Bang Bang控制 開(kāi)關(guān)控制 對(duì) u t 1 采用一定的方法在 1 1間切換 使時(shí)間最短 時(shí)間最優(yōu)PID控制 Bang Bang控制和PID控制相結(jié)合 一 數(shù)字控制器的連續(xù)化設(shè)計(jì) 4 帶死區(qū)的PID控制算法 改進(jìn)原因 避免控制動(dòng)作過(guò)于頻繁死區(qū)閾值 PID參數(shù)整定 略 二數(shù)字控制器的離散化設(shè)計(jì)技術(shù) 數(shù)字控制器的離散化設(shè)計(jì) 技術(shù)采樣周期長(zhǎng)的或控制復(fù)雜的系統(tǒng) 直接使用采樣控制理論設(shè)計(jì)數(shù)字控制器 其控制規(guī)律和算法更具有一般意義 一 數(shù)字控制器的離散化設(shè)計(jì)步驟Gc s 被控對(duì)象的傳遞函數(shù) D z 數(shù)字控制器的脈沖傳遞函數(shù) H s 零階保持器的傳遞函數(shù) 二數(shù)字控制器的離散化設(shè)計(jì)技術(shù) 定義廣義對(duì)象 零階保持器與被控過(guò)程 的脈沖傳遞函數(shù)為 則上圖的閉環(huán)脈沖傳遞函數(shù)為 于是有 得 由此推得數(shù)字控制器的離散化設(shè)計(jì)步驟 二數(shù)字控制器的離散化設(shè)計(jì)技術(shù) 數(shù)字控制器的離散化設(shè)計(jì)步驟 1 根據(jù)控制系統(tǒng)的性能要求和其它約束條件 確定所需要的閉環(huán)脈沖傳遞函數(shù) z 2 求廣義對(duì)象的脈沖傳遞函數(shù)G z 3 確定數(shù)字控制器的脈沖傳遞函數(shù)D z 4 根據(jù)D z 求取控制算法的遞推計(jì)算公式 二數(shù)字控制器的離散化設(shè)計(jì)技術(shù) 注意 z 可根據(jù)所需要的輸入及響應(yīng)性能確定 D z 的一般形式 數(shù)字控制的輸出U z 進(jìn)行z反變換后 可得到計(jì)算機(jī)控制算法 二數(shù)字控制器的離散化設(shè)計(jì)技術(shù) 二 最少拍控制器的設(shè)計(jì)最少拍控制 就是要求閉環(huán)系統(tǒng)對(duì)于某種特定的輸入在最少個(gè)采樣周期內(nèi)達(dá)到無(wú)靜差的穩(wěn)態(tài) 且其閉環(huán)脈沖傳遞函數(shù)是中N是可能情況下的最小正整數(shù) 閉環(huán)脈沖 z 在N個(gè)周期后變?yōu)? 二數(shù)字控制器的離散化設(shè)計(jì)技術(shù) 1 確定閉環(huán)脈沖傳遞函數(shù) z 1 定義誤差脈沖傳遞函數(shù)根據(jù)上圖有 則有 典型輸入 z變換為 二數(shù)字控制器的離散化設(shè)計(jì)技術(shù) B z 為不含1 z 1因子的z 1多項(xiàng)式 q 1 輸入為單位階躍輸入函數(shù) q 2 輸入為單位速度輸入函數(shù) q 3 輸入為單位加速度輸入函數(shù) 2 根據(jù)Z變換的終值定理 求系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差 并使其為零 無(wú)靜差 即準(zhǔn)確性約束條件 則有 要使e 0 則必須 則有 二數(shù)字控制器的離散化設(shè)計(jì)技術(shù) 3 根據(jù)最少拍控制 確定最少拍控值的閉環(huán)脈沖傳遞函數(shù) z 快速性約束條件 根據(jù)上式可知 z 中z 1的最高次冪為N p q 故系統(tǒng)在N拍可以達(dá)到穩(wěn)態(tài) 當(dāng)p 0時(shí) 系統(tǒng)可以在最少q拍達(dá)到穩(wěn)態(tài) 上述兩點(diǎn)可得 最少拍控制器選 z 為 4 最少拍控制器D z 為 2典型輸入下最少拍控制系統(tǒng)分析 1 單位階躍輸入 q 1 輸入函數(shù)r t 1 t 其Z變換為 由上可知 因而有 所以有 說(shuō)明只需一拍輸出跟隨輸入 2 單位速度輸入 q 2 輸入函數(shù)r t t的Z變換為 有 則 所以 說(shuō)明二拍輸出跟隨輸入 3 單位加速度輸入 q 3 單位加速度輸入r t t2 2的Z變換為 有 同理 可見(jiàn) 只需三拍 3最少拍控制器的局限性 1 對(duì)典型輸入的適應(yīng)性差 對(duì)于上述三種情況進(jìn)行Z反變換得輸出序列為 yyy1 2 最少拍控制器可實(shí)現(xiàn)問(wèn)題設(shè)給定連續(xù)控制對(duì)象有d個(gè)采樣周期的純滯后 相當(dāng)于前面的廣義對(duì)象脈沖傳函為 則所設(shè)計(jì)的閉環(huán)脈沖傳函 Z 中必須含有純滯后 且滯后時(shí)間至少要等于被控對(duì)象的滯后時(shí)間 否則系統(tǒng)的相應(yīng)超前被控對(duì)象的輸入 不可實(shí)現(xiàn) 01T2T3T4T5Tt 01T2T3T4T5Tt 01T2T3T4T5Tt 3 穩(wěn)定性問(wèn)題 前面討論沒(méi)有對(duì)G Z 沒(méi)有提出約束 實(shí)踐上G Z 必須是穩(wěn)定的 且不含有純滯后環(huán)節(jié)時(shí) 下式才成立 如果G Z 不穩(wěn)定則需對(duì)設(shè)計(jì)原則作相應(yīng)的限制 D Z 和G Z 總是成對(duì)出現(xiàn) 但不用需零 極點(diǎn)相互對(duì)消 第四章應(yīng)用程序設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) GENIE組態(tài)軟件 研華專(zhuān)用 MCGS 通用 應(yīng)用舉例 預(yù)熔顆粒保護(hù)渣自動(dòng)稱(chēng)量系統(tǒng) 一 工藝流程 二 工控機(jī)系統(tǒng)硬件集成 三 程序流程圖 第五章集散控制系統(tǒng) 第一部分 系統(tǒng)總體概述一系統(tǒng)出現(xiàn)的背景二系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)三開(kāi)放系統(tǒng)四集散控制系統(tǒng)的特點(diǎn)五集散控制系統(tǒng)的構(gòu)成要素六集散控制系統(tǒng)的優(yōu)越性七集散系統(tǒng)的發(fā)展與展望第二部分 TDC 3000集散系統(tǒng) 第一部分 系統(tǒng)總體概述 一系統(tǒng)出現(xiàn)的背景集散控制系統(tǒng) TotalDistributedMicroprocessorControlSystem 是七時(shí)年代中期發(fā)展起來(lái)的以微處理器為基礎(chǔ)的分散型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng) 它是控制技術(shù) Control 計(jì)算機(jī)技術(shù) computer 通訊技術(shù) Communication 和陰極射線(xiàn)管 CRT 圖形顯示技術(shù)想結(jié)合的產(chǎn)物 即是4C技術(shù)的結(jié)晶 當(dāng)今的集散系統(tǒng)不僅能實(shí)現(xiàn)過(guò)程控制和管理 還具有綜合信息管理的能力 隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展 現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模不斷擴(kuò)大 生產(chǎn)工藝日趨復(fù)雜 對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化提出了更高的要求 1 人機(jī)聯(lián)系好 便于集中操作 監(jiān)視和管理大型現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)裝置 2 在高度可靠的前提下 按預(yù)定的工藝指標(biāo)控制復(fù)雜的生產(chǎn)過(guò)程 除了完成一般的單參數(shù) 單回路外 還應(yīng)易于實(shí)現(xiàn)非線(xiàn)性 多變量相關(guān)控制等復(fù)雜的控制功能 3 能與計(jì)算機(jī)和常規(guī)儀表相間容 4 系統(tǒng)構(gòu)成應(yīng)方便靈活 不僅易于擴(kuò)展 而且模件化設(shè)備的數(shù)量最少 維修簡(jiǎn)單 5 應(yīng)具有良好的性能價(jià)格比 二系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 分散控制系統(tǒng)通常由過(guò)程控制單元 過(guò)程接口單元 CRT顯示操作站 管理計(jì)算機(jī)以及高速數(shù)據(jù)通路等五個(gè)主要部分組成 基本結(jié)構(gòu)如圖 CRT操作站 操作者接口 管理計(jì)算機(jī) 高速數(shù)據(jù)通路 基本控制單元1 基本控制單元n 過(guò)程輸入 輸出接口 過(guò)程 集散控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)分為 1 分散控制裝置是集散控制系統(tǒng)與生產(chǎn)過(guò)程間的界面 生產(chǎn)過(guò)程的各種過(guò)程變量通過(guò)分散控制裝置轉(zhuǎn)化為操作監(jiān)視的數(shù)據(jù) 而操作的各種信息也通過(guò)分散控制裝置送到執(zhí)行機(jī)構(gòu) 分散控制裝置內(nèi) 進(jìn)行A D的相互轉(zhuǎn)換 完成控制算法的各種運(yùn)算 對(duì)輸入與輸出量進(jìn)行有關(guān)的軟件濾波及其它的一些運(yùn)算 2 操作管理裝置是操作人員與集散控制系統(tǒng)間的界面 操作人員通過(guò)操作管理裝置了解生產(chǎn)過(guò)程的運(yùn)行狀況 并通過(guò)它發(fā)出操作指令給生產(chǎn)過(guò)程 生產(chǎn)過(guò)程的各種參數(shù)在操作管理裝置上顯示 以便操作人員監(jiān)視和操作 3 通信系統(tǒng)是分散過(guò)程控制裝置與操作管理裝置之間數(shù)據(jù)傳遞和交換的橋梁 三開(kāi)放系統(tǒng) 一 可移植性 Portability 其它廠(chǎng)家的應(yīng)用軟件能很方便地在系統(tǒng)所提供的平臺(tái)上運(yùn)行 有時(shí)可能有小的改動(dòng) 但從系統(tǒng)的應(yīng)用來(lái)看 各個(gè)制造廠(chǎng)集散控制系統(tǒng)的軟件有了可相互移植的可能 但軟件的可移植性也帶來(lái)了安全性的問(wèn)題 為此必須有相應(yīng)的安全措施 二 互操作性 Interoperability 網(wǎng)絡(luò)上的各個(gè)節(jié)點(diǎn) 如 操作監(jiān)視站 集散過(guò)程控制站等 由于網(wǎng)絡(luò)的連接 使得在網(wǎng)絡(luò)上其它節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù) 資源和處理能力等被它所應(yīng)用 指不同的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與通訊網(wǎng)相互連接起來(lái) 通過(guò)互連 能正確有效的進(jìn)行數(shù)據(jù)的互通 并在此基礎(chǔ)上協(xié)同工作 共享資源 完成應(yīng)用的功能 三 可適宜性 Scalability 系統(tǒng)對(duì)計(jì)算機(jī)的運(yùn)行要求變得更為寬松 在某些較低級(jí)別的系統(tǒng)中能運(yùn)行的應(yīng)用軟件也能在高級(jí)別的系統(tǒng)中運(yùn)行 反之 系統(tǒng)軟件版本高的能適用于版本底的系統(tǒng) 四 可得到性 Availability 系統(tǒng)的用戶(hù)可對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行選擇 而不必考慮所購(gòu)買(mǎi)的產(chǎn)品能不能用在已購(gòu)的系統(tǒng)上 各制造廠(chǎng)的產(chǎn)品具有統(tǒng)一的通訊標(biāo)準(zhǔn) 四集散控制系統(tǒng)的特點(diǎn) 一 分級(jí)遞階控制集散控制系統(tǒng)是分級(jí)遞階控制系統(tǒng) 它在垂直方向或水平方向都是分級(jí)的 最簡(jiǎn)單的集散控制系統(tǒng)至少垂直方向分為二級(jí) 即操作管理級(jí)和過(guò)程控制級(jí) 在水平方向上各個(gè)過(guò)程控制級(jí)之間相互協(xié)調(diào)的分級(jí) 它們把數(shù)據(jù)向上送達(dá)操作管理級(jí) 同時(shí)接受操作管理級(jí)的指令 各個(gè)水平級(jí)間也進(jìn)行數(shù)據(jù)的交換 集散控制系統(tǒng)的規(guī)模越大 系統(tǒng)的垂直和水平分級(jí)的范圍也越廣 二 分散控制分散控制是集散控制系統(tǒng)的另一特點(diǎn) 分散是針對(duì)集中而言的 國(guó)外對(duì)集散控制系統(tǒng)常稱(chēng)為分散控制系統(tǒng) 即DCS 其原因是把分散控制放在十分重要的位置 三 自治和協(xié)調(diào)性集散控制系統(tǒng)的各組成部分是各自為政的自治系統(tǒng) 它們各自完成各自的功能 相互間又有聯(lián)系 數(shù)據(jù)信息相互交換 各種條件相互制約 在系統(tǒng)的協(xié)調(diào)下工作 分散的基礎(chǔ)是被分散的系統(tǒng)應(yīng)是自治的系統(tǒng) 遞階分級(jí)的基礎(chǔ)是被分級(jí)的系統(tǒng)是相互協(xié)調(diào)的系統(tǒng) 五集散控制系統(tǒng)的構(gòu)成要素 集散控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特征 1 遞階控制結(jié)構(gòu)對(duì)個(gè)子系統(tǒng)的控制按一定的優(yōu)先和從屬關(guān)系來(lái)實(shí)現(xiàn) 它們形成金字塔式的結(jié)構(gòu) 同一級(jí)的各決策子系統(tǒng)可同時(shí)對(duì)下級(jí)施加作用 同時(shí)又受上級(jí)的干預(yù) 子系統(tǒng)可以通過(guò)上級(jí)互相交換信息 因此 稱(chēng)集散控制系統(tǒng)具有遞階控制 Hierarchicalcontrol 結(jié)構(gòu) 遞階控制的結(jié)構(gòu)形式有三種 它們是多層結(jié)構(gòu) 多級(jí)結(jié)構(gòu)和多重結(jié)構(gòu) 1 多層結(jié)構(gòu) MultiplayerStructure 按系統(tǒng)中決策的復(fù)雜性分級(jí) 例如 對(duì)于一個(gè)存在不確定因素的復(fù)雜控制系統(tǒng) 控制功能的遞階分層可由四層實(shí)現(xiàn) 它們是 直接控制層 采用一般的簡(jiǎn)單控制 優(yōu)化控制或監(jiān)視層 在一定的對(duì)象數(shù)學(xué)模型和參數(shù)已知的條件下 按優(yōu)化指標(biāo)確定直接控制層的控制器設(shè)定值 學(xué)習(xí)層或自適應(yīng)層 通過(guò)對(duì)實(shí)際系統(tǒng)的觀(guān)測(cè)來(lái)辯識(shí)優(yōu)化層中所使用數(shù)學(xué)模型的結(jié)構(gòu)和參數(shù) 使模型和實(shí)際過(guò)程盡量保持一致 自組織層 按系統(tǒng)總控制目標(biāo)選擇下層所用模型結(jié)構(gòu) 控制策略等 當(dāng)目標(biāo)變化時(shí) 能自動(dòng)改變優(yōu)化層所用優(yōu)化性能指標(biāo) 當(dāng)辯識(shí)參數(shù)不滿(mǎn)意時(shí) 能自動(dòng)修改自適應(yīng)層的學(xué)習(xí)策略等 按功能劃分的多層結(jié)構(gòu)多級(jí)多目標(biāo)的結(jié)構(gòu) 2 多級(jí)結(jié)構(gòu) Multilevelstructure 為了減少同一級(jí)的各個(gè)子系統(tǒng)之間信息的交換和決策的沖突 在分散的各決策子系統(tǒng)上添加一級(jí)調(diào)節(jié)級(jí) 用于下級(jí)決策的協(xié)調(diào)和信息的交換 如上圖所示 多重結(jié)構(gòu) Stratifiedstructure 這是指用一組模型從不同角度對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行描述的多級(jí)結(jié)構(gòu) 集散控制系統(tǒng)需要處理復(fù)雜的工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程 分散控制既有橫向的多級(jí)結(jié)構(gòu)又有縱向的多層結(jié)構(gòu) 它的功能也決定了必須是遞階控制結(jié)構(gòu) 由于集散控制系統(tǒng)應(yīng)用于互相關(guān)聯(lián)的工業(yè)系統(tǒng) 它的決策不僅需要各個(gè)子系統(tǒng)的決策 還需要上級(jí)的協(xié)調(diào)來(lái)實(shí)現(xiàn)全局的優(yōu)化 這也說(shuō)明集散控制系統(tǒng)必須采用遞階控制結(jié)構(gòu) 遞階控制結(jié)構(gòu)采用遞階控制結(jié)構(gòu) 具有經(jīng)典控制結(jié)構(gòu)所不具備的優(yōu)點(diǎn) 主要包括 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)靈活 容易改變 系統(tǒng)容量可以擴(kuò)大或縮小 控制功能強(qiáng) 除了直接控制外 還有優(yōu)化控制 自學(xué)習(xí) 自適應(yīng)和自組織等功能 降低了信息存儲(chǔ)量 計(jì)算量 減少了計(jì)算時(shí)間 可設(shè)置備用子系統(tǒng) 降低了成本 提高可靠性 各級(jí)的智能化進(jìn)一步提高系統(tǒng)的性能 2 分散控制結(jié)構(gòu) 分散控制結(jié)構(gòu)是針對(duì)集中控制可靠性差的缺點(diǎn)而提出的 與遞階控制結(jié)構(gòu)的根本區(qū)別是分散控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是一個(gè)自治 Autonomous 的閉環(huán)結(jié)構(gòu) 它的結(jié)構(gòu)可以是垂直型 水平型以及兩者混合的復(fù)合型 集散控制系統(tǒng)的分散控制結(jié)構(gòu)體現(xiàn)在如下幾個(gè)方面 1 組織人事的分散集散控制系統(tǒng)的運(yùn)行需要操作人員 管理人員 功能的分散與工廠(chǎng)的人員管理體制應(yīng)相適應(yīng) 為此 集散控制系統(tǒng)在組織人事的管理上采用了垂直分散的結(jié)構(gòu) 其上層以數(shù)據(jù)管理 調(diào)度為主 屬于全廠(chǎng)優(yōu)化和調(diào)度管理級(jí)和車(chē)間操作管理級(jí) 下層則進(jìn)行實(shí)時(shí)處理和控制 屬于過(guò)程裝置控制級(jí)和現(xiàn)場(chǎng)控制級(jí) 2 地域分散地域分散通常是水平型分散 當(dāng)被控對(duì)象分散在較大的區(qū)域 例如油灌區(qū)的控制 則集散控制系統(tǒng)就需要對(duì)控制系統(tǒng)在地域上進(jìn)行分散設(shè)置 象各車(chē)間 工段因地理位置的因素 也有分散控制的需要 3 功能的分散 集散控制系統(tǒng)的分級(jí)是以功能的分散為依據(jù)的 按縱向分散 則可以分為直接控制 優(yōu)化控制 自學(xué)習(xí)和自適應(yīng)和自組織控制 按類(lèi)型的分散 則可以分為常規(guī)控制 順序控制和批量控制 考慮到分散功能之間盡量減少關(guān)聯(lián) 因此 通常采用的功能分散是 具有人機(jī)接口功能的集中操作站與具有過(guò)程接口功能的過(guò)程控制裝置的分散 過(guò)程控制裝置中控制功能的分散 按裝置或設(shè)備進(jìn)行的功能分配以及全局控制和個(gè)別控制之間的分散等 4 負(fù)荷的分散集散控制系統(tǒng)中負(fù)荷的分散不是由于負(fù)荷能力不夠而進(jìn)行負(fù)荷分散 主要目的是危險(xiǎn)分散 分散控制結(jié)構(gòu)是以良好的通信系統(tǒng)為基礎(chǔ)的 過(guò)分的分散 使系統(tǒng)的通信量增大 響應(yīng)速度下降 同樣 過(guò)分的集中 因受微處理器處理速度限制而使信息得不到及時(shí)處理 造成響應(yīng)速度變慢 因此 考慮到經(jīng)濟(jì)性 響應(yīng)性 系統(tǒng)構(gòu)成的靈活性等因素 集散控制系統(tǒng)縱向常分為3 4層 3 冗余化結(jié)構(gòu) Redundantstructure 為了提高系統(tǒng)的可靠性 集散控制系統(tǒng)在重要設(shè)備 對(duì)全系統(tǒng)有影響的公共設(shè)備上常采用冗余結(jié)構(gòu) 常采用的冗余方式有 1 同步運(yùn)行方式 2 待機(jī)運(yùn)行方式待機(jī)運(yùn)行方式的冗余結(jié)構(gòu)采用N臺(tái)同類(lèi)設(shè)備 備用一臺(tái)后備設(shè)備 平時(shí)后備設(shè)備處于準(zhǔn)備狀態(tài) 為N 1備用系統(tǒng) 當(dāng)一臺(tái)設(shè)備工作 一臺(tái)設(shè)備后備時(shí) 稱(chēng)該系統(tǒng)為雙工系統(tǒng) 或1 1備用系統(tǒng) 集散控制系統(tǒng)中 根據(jù)裝置的重要性 采用了兩種待機(jī)方式 通信系統(tǒng)為了保證高的可靠性 通常采用1 1備用方式 當(dāng)發(fā)送站發(fā)出信息后的規(guī)定時(shí)間內(nèi)未收到接受站的響應(yīng)時(shí) 除了采用重發(fā)等差錯(cuò)控制外 也采用立即切入備用通信系統(tǒng)的方法 多路控制器常采用N 1備用方式 N的數(shù)量與制造廠(chǎng)產(chǎn)品特性有關(guān) 3 后退運(yùn)轉(zhuǎn)方式 正常時(shí) N臺(tái)設(shè)備各自分擔(dān)各自功能以進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn) 當(dāng)其中一臺(tái)設(shè)備損壞時(shí) 其余設(shè)備放棄部分不重要功能 以此來(lái)完成損壞設(shè)備的功能 這種方式稱(chēng)為后退備用方式 這種方式的應(yīng)用例子是CRT和操作站 通常 采用2臺(tái)或3臺(tái)操作站 通過(guò)分工 可以讓第一臺(tái)用于監(jiān)視 第二臺(tái)用于操作 第三臺(tái)用于報(bào)警 當(dāng)任一臺(tái)故障時(shí) 監(jiān)視和操作功能在正常操作臺(tái)上完成 而當(dāng)系統(tǒng)開(kāi) 停車(chē)或緊急事故狀態(tài) 這三臺(tái)操作站都可用于監(jiān)視或操作 4 多級(jí)操作方式多級(jí)操作方式是一種縱向冗余的方法 正常操作是從最高一層進(jìn)行的 如該層故障則由下一層完成 這樣逐步向下形成對(duì)最終元件執(zhí)行器的控制 六集散控制系統(tǒng)的優(yōu)越性 集散系統(tǒng)的優(yōu)越性體現(xiàn)在 1 控制功能完善 可以完成從簡(jiǎn)單的單回路控制到復(fù)雜的多變量模型優(yōu)化控制 可以執(zhí)行從常規(guī)PID運(yùn)算到Smith預(yù)估補(bǔ)償 矩陣運(yùn)算等各種運(yùn)算 可以進(jìn)行連續(xù)的反饋控制 也可以進(jìn)行間斷的批量控制 邏輯控制 可以實(shí)現(xiàn)監(jiān)控 顯示 打印 報(bào)警和存儲(chǔ)等日常全部操作要求 2 完善的人 機(jī)聯(lián)系和集中監(jiān)控功能 操作人員通過(guò)CRT和操作鍵盤(pán) 可以監(jiān)視整個(gè)的生產(chǎn)情況 按預(yù)定的控制策略組態(tài)不同的控制回路 實(shí)現(xiàn)真正的集中操作和監(jiān)控管理 3 系統(tǒng)擴(kuò)展靈活 采用模塊式結(jié)構(gòu) 擴(kuò)大 縮小方便 有利于分批投資 分批受益 4 可靠性高危險(xiǎn)分散 系統(tǒng)關(guān)鍵設(shè)備雙重或多重冗余 還設(shè)有無(wú)中斷自動(dòng)控制系統(tǒng) 即自動(dòng)備用系統(tǒng) 和完善的自診斷功能 平均無(wú)故障工作時(shí)間MTBF達(dá)105天 系統(tǒng)的利用率A達(dá)99 9999 5 安裝調(diào)試簡(jiǎn)單 安裝工作量?jī)H為常規(guī)儀表的1 2 2 3 系統(tǒng)采用專(zhuān)用軟件進(jìn)行調(diào)試 調(diào)試時(shí)間僅為常規(guī)儀表的1 2 6 具有良好的性能價(jià)格比 國(guó)外80個(gè)控制回路的生產(chǎn)過(guò)程采用集散系統(tǒng)的投資已與常規(guī)模擬儀表相當(dāng) 且規(guī)模越大 平均每個(gè)回路的投資費(fèi)用越省 七集散系統(tǒng)的發(fā)展與展望 一 集散系統(tǒng)的發(fā)展集散控制系統(tǒng)是70年代發(fā)展起來(lái)的新型控制系統(tǒng) 由于它具有眾多的優(yōu)越性 目前已廣泛應(yīng)用于冶金 紡織 石油化工 電力 食品等工業(yè)部門(mén) 具有廣泛的發(fā)展前景 發(fā)展歷程大致分為三個(gè)時(shí)期 1975 1980年為初創(chuàng)期 1980 1985年為成熟期 1985以后為擴(kuò)展期 二 集散系統(tǒng)的展望發(fā)展方向 過(guò)程控制自動(dòng)化 制造業(yè)自動(dòng)化 辦公室自動(dòng)化和經(jīng)營(yíng)管理自動(dòng)化相結(jié)合的計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng) 即CIM系統(tǒng) ComputerIntegratedManufacturing 從集散系統(tǒng)規(guī)?？?大量小型計(jì)算機(jī)和廉價(jià)的可編程控制器開(kāi)始起著大型DCS的作用 因此 可靠 廉價(jià)的MicroDCS將具有強(qiáng)大的吸引力 但并不排斥某些工廠(chǎng)中大型DCS仍起著主導(dǎo)作用 從銷(xiāo)售的角度看 DCS系統(tǒng)成套服務(wù) SystemIntegration SI 正異軍突起 由DCS硬件銷(xiāo)售為主的狀況轉(zhuǎn)入從工程項(xiàng)目出發(fā)的成套服務(wù) 包括軟件服務(wù) 傳感器 變送器安裝維護(hù)的全套服務(wù) 三 我國(guó)集散系統(tǒng)的發(fā)展概況 見(jiàn)下表 本章作業(yè) 一 集散控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)分為哪三大部分 并敘述各部分的功能 二 開(kāi)放系統(tǒng)的基本特征是什么 三 說(shuō)明集散控制系統(tǒng)的特點(diǎn) 四 遞階控制結(jié)構(gòu)有哪些形式 五 畫(huà)出多層遞階控制結(jié)構(gòu)的組成框圖 六 分散控制結(jié)構(gòu)體現(xiàn)在哪些方面 七 冗余化結(jié)構(gòu)都有哪些運(yùn)行方式 八 集散控制系統(tǒng)的優(yōu)越性體現(xiàn)在哪些方面 第二部分 TDC 3000集散系統(tǒng) 一系統(tǒng)概述由下圖可見(jiàn)TDC 3000就其總體構(gòu)成而言 分為 TDC 3000SSC TDC 3000BASIC TDC 3000LCN和TDC 3000UCN四個(gè)部分 TDC 3000總體構(gòu)成圖 一 TDC 3000SSC TDC 3000SSC包括單回路智能調(diào)節(jié)器SSC SingleStrategController 和相應(yīng)的通訊接口裝置SG CommunicationInterfaceForSSC SSC以微處理器為核心 具備常規(guī)模擬調(diào)節(jié)器的面板操作方式 人機(jī)對(duì)話(huà) 通過(guò)組態(tài)和編程來(lái)實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜的運(yùn)算和控制功能 二 TDC 3000BASICTDC 3000BASIC是在TDC 2000的基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái) 它主要包括基本控制器 BC 多功能控制器 MC 先進(jìn)多功能控制器 AMC 過(guò)程接口裝置 PIU 基本操作站 BOS 增強(qiáng)型操作站 EOS 數(shù)據(jù)通道接口 DHP 可編程控制器 PLC 45000計(jì)算機(jī)和數(shù)據(jù)高速通路 HW 等 1 基本控制器BC Basiccontroller 2 多功能控制站MC MultifunctionController 3 先進(jìn)多功能控制器AMC AdvancedMultifunctionController 4 過(guò)程接口裝置PIU ProcessInterfaceUnit 1 高電平過(guò)程接口單元 HL PIU 2 低電平過(guò)程接口單元 LL PIU 3 低能量過(guò)程接口單元 LE PIU 5 增強(qiáng)型操作站EOS EnhancedOperatorStation 6 高速數(shù)據(jù)通路HW HighWay 和高速通路通訊指揮器HTD HighWayTratticDirector 7 可編程控制器高速通路接口DHP DataHiwayPort 8 45000計(jì)算機(jī) 第六章現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)控制系統(tǒng)簡(jiǎn)介 一引言現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)在控制領(lǐng)域嶄露頭角不過(guò)是最近幾年 然而其來(lái)勢(shì)兇涌 且有愈演愈烈之趨勢(shì) 那么 究竟什么是現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn) 什么是現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)控制系統(tǒng) 現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)控制系統(tǒng)較之目前在工控界仍占主導(dǎo)地位的集散控制系統(tǒng) DCS 有何特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn) 在現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)尚未統(tǒng)一之前 能采用嗎 若欲采用 40多種現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn) 應(yīng)選用哪一種 二現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的產(chǎn)生 每一代新的控制系統(tǒng)推出都是針對(duì)老一代控制系統(tǒng)存在的缺陷而給出的解決方案 最終在用戶(hù)需求和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)兩大外因的推動(dòng)下占領(lǐng)市場(chǎng)的主導(dǎo)地位 一 模擬儀表控制系統(tǒng)模擬儀表控制系統(tǒng)于六七十年代占主導(dǎo)地位 其顯著缺點(diǎn)是 模擬信號(hào)精度低 易受干擾 二 集中式數(shù)字控制系統(tǒng)集中式數(shù)字控制系統(tǒng)于七八十年代占主導(dǎo)地位 采用單片機(jī) PLC或微機(jī)作為控制器 控制器內(nèi)部傳輸?shù)氖菙?shù)字信號(hào) 因此克服了模擬儀表控制系統(tǒng)中模擬信號(hào)精度低的缺陷 提高了系統(tǒng)的抗干擾能力 不足的是 對(duì)控制器本身要求很高 必須具有足夠的處理能力和極高的可靠性 當(dāng)系統(tǒng)任務(wù)增加時(shí) 控制器的效率和可靠性將急劇下降 三 集散控制系統(tǒng) DCS 集散控制系統(tǒng) DCS 于八 九十年代占主導(dǎo)地位 其核心思想是集中管理 分散控制 即管理與控制相分離 這種分布式的控制系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)有力地克服了集中式數(shù)字控制系統(tǒng)中對(duì)控制器處理能力和可靠性要求高的缺陷 遺憾的是 不同的DCS廠(chǎng)家為達(dá)到壟斷經(jīng)營(yíng)的目的而對(duì)其控制通訊網(wǎng)絡(luò)采用各自專(zhuān)用的封閉形式 不同廠(chǎng)家的DCS系統(tǒng)之間以及DCS與上層Intranet Internet信息網(wǎng)絡(luò)之間難以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)互連和信息共享 因此集散控制系統(tǒng)從該角度而言實(shí)質(zhì)是一種封閉專(zhuān)用的 不具可互操作性的分布式控制系統(tǒng)且DCS造價(jià)昂貴 在這種情況下 用戶(hù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)提出了開(kāi)放化和降低成本的迫切要求 四 現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)控制系統(tǒng) FCS FCS正是順應(yīng)以上潮流而誕生 它用現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)這一開(kāi)放的 具有可互操作的網(wǎng)絡(luò)將現(xiàn)場(chǎng)各控制器及儀表設(shè)備互連 構(gòu)成現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)控制系統(tǒng) 同時(shí)控制功能徹底下放到現(xiàn)場(chǎng) 降低了安裝成本和維護(hù)費(fèi)用 因此 FCS實(shí)質(zhì)是一種開(kāi)放的 具可互操作性的 徹底分散的分布式控制系統(tǒng) 有望成為21世紀(jì)控制系統(tǒng)的主流產(chǎn)品 三 現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)及現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)控制系統(tǒng) 一 現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的概念現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)是將自動(dòng)化最底層的現(xiàn)場(chǎng)控制器和現(xiàn)場(chǎng)智能儀表設(shè)備互連的實(shí)時(shí)控制通訊網(wǎng)絡(luò) 遵循ISO的OSI開(kāi)放系統(tǒng)互連參考模型的全部或部分通訊協(xié)議 FCS則是用開(kāi)放的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)控制通訊網(wǎng)絡(luò)將自動(dòng)化最底層的現(xiàn)場(chǎng)控制器和現(xiàn)場(chǎng)智能儀表設(shè)備互連的實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng) 二 現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)與局域網(wǎng)的區(qū)別1按功能比較 現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)連接自動(dòng)化最底層的現(xiàn)場(chǎng)控制器和現(xiàn)場(chǎng)智能儀表設(shè)備 網(wǎng)線(xiàn)上傳輸?shù)氖切∨繑?shù)據(jù)信息 如檢測(cè)信息 狀態(tài)信息 控制信息等 傳輸速率低 但實(shí)時(shí)性高 簡(jiǎn)而言之 現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)是一種實(shí)時(shí)控制網(wǎng)絡(luò) 局域網(wǎng)用于連接局域區(qū)域的各臺(tái)計(jì)算機(jī) 網(wǎng)線(xiàn)上傳輸?shù)氖谴笈康臄?shù)字信息 如文本 聲音 圖像等 傳輸速率高 但不要求實(shí)時(shí)性 從這個(gè)意義而言 局域網(wǎng)是一種高速信息網(wǎng)絡(luò) 2按實(shí)現(xiàn)方式比較現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)可采用各種通訊介質(zhì) 如雙絞線(xiàn) 電力線(xiàn) 光纖 無(wú)線(xiàn) 紅外線(xiàn)等 實(shí)現(xiàn)成本低 局域網(wǎng)需要專(zhuān)用電纜 如同軸電纜 光纖等 實(shí)現(xiàn)成本高 三 現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)控制系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu) 如圖 所示 最底層的Infranet控制網(wǎng)即FCS 各控制器節(jié)點(diǎn)下放分散到現(xiàn)場(chǎng) 構(gòu)成一種徹底的分布式控制體系結(jié)構(gòu) 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)任意 可為總線(xiàn)形 星形 環(huán)形等 通訊介質(zhì)不受限制 可用雙絞線(xiàn) 電力線(xiàn) 無(wú)線(xiàn) 紅外線(xiàn)等各種形式 FCS形成的Infranet控制網(wǎng)很容易與Intranet企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)和Internet全球信息網(wǎng)互連 構(gòu)成一個(gè)完整的企業(yè)網(wǎng)絡(luò)三級(jí)體系結(jié)構(gòu) 四 現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)控制系統(tǒng)的特點(diǎn) 1開(kāi)放性和可互操作性開(kāi)放性意味FCS將打破DCS大型廠(chǎng)家的壟斷 給中小企業(yè)發(fā)展帶來(lái)了平等競(jìng)爭(zhēng)的機(jī)遇 可互操作性實(shí)現(xiàn)控制產(chǎn)品的 即插即用 功能 從而使用戶(hù)對(duì)不同廠(chǎng)家工控產(chǎn)品有更多的選擇余地 2徹底的分散性徹底的分散性意味著系統(tǒng)具有較高的可靠性和靈活性 系統(tǒng)很容易進(jìn)行重組和擴(kuò)建 且易于維護(hù) 3低成本衡量一套控制系統(tǒng)的總體成本 不僅考慮其造價(jià) 而且應(yīng)該考察系統(tǒng)從安裝調(diào)試到運(yùn)行維護(hù)整個(gè)生命周期內(nèi)總投入 相對(duì)DCS而言 FCS開(kāi)放的體系結(jié)構(gòu)和OEM技術(shù)將大大縮短開(kāi)發(fā)周期 降低開(kāi)發(fā)成本 且徹底分散的分布式結(jié)構(gòu)將1對(duì)1模擬信號(hào)傳輸方式變?yōu)?對(duì)N的數(shù)字信號(hào)傳輸方式 節(jié)省了模擬信號(hào)傳輸過(guò)程中大量的A D D A轉(zhuǎn)換裝置 布線(xiàn)安裝成本和維護(hù)費(fèi)用 因此從總體上來(lái)看 FCS的成本大大低于DCS的成本 可以說(shuō) 開(kāi)放性 分散化和低成本是現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)最顯著的三大特征 它的出現(xiàn)將使傳統(tǒng)的自動(dòng)控制系統(tǒng)產(chǎn)生劃時(shí)代的變革 這場(chǎng)變革的深度和廣度將超過(guò)歷史上任何一次變革 必將開(kāi)創(chuàng)自動(dòng)控制的新紀(jì)元 四現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的發(fā)展現(xiàn)狀 現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)發(fā)展迅速 現(xiàn)處于群雄并起 百家爭(zhēng)鳴的階段 目前已開(kāi)發(fā)出有40多種現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn) 如Interbus Bitbus DeviceNet MODbus Arcnet P Net FIP ISP等 其中最具影響力的有5種 分別是FF Profitbus HART CAN和LonWorks 性能對(duì)照見(jiàn)表1 1 FF FoundationFieldbus現(xiàn)場(chǎng)基金會(huì)總線(xiàn) 由美國(guó)儀器協(xié) ISA 1994推出 代表公司有Honeywell和Fisher Rosemount 主要應(yīng)用于石油化工 連續(xù)工業(yè)過(guò)程控制中的儀表 2 Profibus ProcessFieldbus 德國(guó)西門(mén)子公司1987年推出 主要應(yīng)用于PLC 產(chǎn)品有三類(lèi) FMS用于主站之間的通訊 DP用于制造行業(yè)從站之間的通訊 PA用于過(guò)程行業(yè)從站之間的通訊 3 HART HighwayAddressableRemoteTranducer可尋址遠(yuǎn)程傳感器數(shù)據(jù)通路 美國(guó)Rosemount公司1989年推出 主要應(yīng)用于智能變送器 4 CAN ControllerAreaNetwork控制局域網(wǎng)絡(luò) 德國(guó)Bosch6公司1993年推出 應(yīng)用于汽車(chē)監(jiān)控 開(kāi)關(guān)量控制 制造業(yè)等 Motorala Intel Philips均生產(chǎn)獨(dú)立的CAN芯片和帶有C