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网络化监控系统课件第一章

网络化监控系统课件第一章

国内生产工控机的厂家有研祥、华北工控、研华、爱雷丝等。国外的工控机西门子的很出名。工控机箱标准长度为19英寸，高度为4U 。
注：高度以U为单位（1U=1.75英寸=44.45毫米），通常有1U，2U，3U，4U，5U，7U几种标准的服务器
很多网络化计算机监督与控制系统的下位自动化设备是可编程序逻辑控制器(Programmable Logic Controller，简称PLC)；
初创期(1975——l980年)
熟期(1980——1985年)
扩展期(1985年以后)
国际著名厂商
TDC-2000 TDC3000
SPECTRUM I/A series
CENTUM
爱默生电气公司
WDPF
PROVOX
国际著名厂商
DCS系统中，它是一个完整的计算机，实际运行中可以在不与操作站及网络相连的情况下，完成过程控制策略，保证生产装置正常运行。 控制站作为一个完整的计算机，它的主要I/O设备为现场的输入、输出处理设备，以及过程输入/输出（P I/O）量，包括信号变换与信号调理，A/D、D/A转换等。它在第二代和第三代产品中已陆续采用了嵌入式技术，并采用单片机等完成量程调整、远程I/O数据传输、小型化及减少P I/O卡硬件规格等功能，直至连接智能化的现场变送器或接受采用现场总线提供的数字信号。
设计思想仍然采用先进的硬件积木化，软件模块化的思想；不同之处是硬件可以选用不同厂家的产品，软件中集成了对各厂家生产的硬件模块的驱动程序，用户可用硬件组态的方法选用不同的设备。
工控机即工业控制计算机，英文简称IPC，全称Industrial Personal Computer。工控机通俗的说就是专门为工业现场而设计的计算机。是从PC机演变过来的，因为一些工作环境，比如说：工业现场，那里是的环境是很恶劣的，一般PC就工作不了，所在才产生了工业控制计算机，主要表现在：工控机插槽的可扩展性、抗震、防尘、防潮湿等等，随着工控机所应用的行业越来越广，现在也超出了只应用在工业现场的范围，比如说现在很多网络安全方面的硬件、数字监控录像机，等等，都用到了工控方面的产品。但现在，更时髦的叫法是产业电脑或工业电脑。

计算机控制系统PPT_1

计算机控制系统PPT_1

生产过程和计算机直接连接，并受计算机控制的 方式称为在线方式或联机方式；
生产过程不和计算机相连，且不受计算机控制， 而是靠人进行联系并做相应操作的方式称为离线方式 或脱机方式。
②实时：指信号的输入、计算和输出都要在一定的时 间范围内完成，亦即计算机对输入信息，以足够快的 速度进行控制，超出了这个时间，就失去了控制的时 机，控制也就失去了意义。
设备 口电路 作台
口电路
多路开关 A/D
D/A
多路开关
数字量输入数字量输出I/O 通道传感器及 变送器工
执行机构
业
对
象
信号检测
及变送
被控对象
2019/11/22
计算机控制系统的组成框图
第一章 绪 论
15
—计算机控制系统—
从本质上看，计算机控制系统的作用如下三个方面： ①实时数据采集：对来自测量变送装置的被控量
2019/11/22
第一章 绪 论
36
—计算机控制系统—
1-2-5 计算机控制系统的分类
现场总线控制系统 工作站 — 现场智能仪表-智能电磁流量计
结构模式为：“工作 站一现场总线智能仪 表”二层结构，降低 了成本，提高了可靠 性，并且在统一国际 标准下可实现真正的 开放式互连系统结构。
2019/11/22
2019/11/22
第一章 绪 论
25
—计算机控制系统—
1-1-2 信号特点（7）
• 零阶保持器恢复信号的示意图
y
采样信号y(kT)
原信号y(t)
恢复信号yh(t)
t
2T 4T
6T
零阶保持器算式 yh(kT+t)=y(kT)
0≤t＜T, k=0, ±1,

CPS信息物理融合网络化控制的研究PPT

CPS信息物理融合网络化控制的研究PPT

Cyber—— 计算，通信和控制， 离散的，逻辑型的， 切换的
Physical——自然的 或者人工的系统， 按连续时间进行操 控
信息物理融合系统 (Cyber Physical System，CPS)是物理
进程与计算进程的融
1 合，是计算、通信和
控制的深度融合
CPS中，计算和通信嵌入物理进程中，并与之深度交互，使得物
2、CPS的特点
什么是信息物理融合系统
信息物理融合系统的发展与应用
单元不确定、不可靠
CPS由各种异构异质的计算、通信和物理单元组成。由于系统复杂性、开放性等原因，许多单元体现出严重
的不确定性和不可靠性。 比如，与传统控制系统不同，CPS中计算单元的负载往往具有时变性，计算设备本身可能是商用产品（而不是 专用的工控产品），从而具有性能不确定性、非实时性，且可靠性较低，容易出现硬件或软件故障。 由于节点间通信可能处于开放环境中（如无线通信），通信链路可能会由于环境噪声的影响而体现出不稳定 性，节点甚至可能会因为受到恶意攻击而失效。
子系统内部的物理设备同样需要由某种（或者多种异构的）网络 进行互联。
CPS 中，通信网络将在不同层次、不同规模、不同环境下被广泛
采用，从而在各个物理实体之间实现泛在的互联互通。
2、CPS的特点
什么是信息物理融合系统
信息物理融合系统的发展与应用
分布式的传感、计算和控制
物理部件都嵌入一定的信息处理功能，同时系统中各物理设备 （感知、驱动、对象等）往往被安置在不同的地理位置，它们 之间具有强耦合性 CPS 中的许多感知、计算和控制任务均是由地理上分散的多个 单元协同完成的，具有较严格的时间（即实时性）和空间约束。
物理组件上嵌入式系统的计算能力，能够将“被 动的”物理数据转换为“主动的”信息。

现代控制理论(II)-讲稿课件ppt

现代控制理论(II)-讲稿课件ppt

03
通过具体例子说明最小值原理在最优控制问题中的应
用方法。
06 现代控制理论应用案例
倒立摆系统稳定控制
倒立摆系统模型建立
分析倒立摆系统的物理特性，建立数学模型，包括运动方程和状态 空间表达式。
控制器设计
基于现代控制理论，设计状态反馈控制器，使倒立摆系统实现稳定 控制。
系统仿真与实验
利用MATLAB/Simulink等工具进行系统仿真，验证控制器的有效性； 搭建实际实验平台，进行实时控制实验。
最优控制方法分类
根据性能指标的类型和求解方法， 最优控制可分为线性二次型最优控 制、最小时间控制、最小能量控制 等。
最优控制应用举例
介绍最优控制在航空航天、机器人、 经济管理等领域的应用实例。
05 最优控制理论与方法
最优控制问题描述
控制系统的性能指标
定义控制系统的性能评价标准，如时间最短、能量最小等。
随着网络技术的发展，分布式控制系统逐渐 成为现代控制理论的研究热点，如多智能体 系统、协同控制等。
下一步学习建议
01
02
03
04
深入学习现代控制理论相关知 识，掌握更多先进的控制方法
和技术。
关注现代控制理论在实际系统 中的应用，了解不同领域控制
系统的设计和实现方法。
加强实践环节，通过仿真或实 验验证所学理论知识的正确性
机器人运动学建模
分析机器人的运动学特性， 建立机器人运动学模型， 描述机器人末端执行器的 位置和姿态。
运动规划算法设计
基于现代控制理论，设计 运动规划算法，生成机器 人从起始点到目标点的平 滑运动轨迹。
控制器设计与实现
设计机器人运动控制器， 实现机器人对规划轨迹的 精确跟踪；在实际机器人 平台上进行实验验证。

《控制技术》课件

《控制技术》课件

控制对象
需要进行控制的物理系统或过程，如水 位、温度等。
执行机构
根据控制器输出的信号，执行控制操作 的机械、电气或液压设备。
控制系统的工作原理
系统建模
通过数学模型描述控制对象及其环境，以便进行控 制器设计和系统分析。
控制器设计
根据系统模型和控制目标，设计合适的控制器结构 和参数。
控制器参数调整
通过试验和优化方法，调整控制器参数以达到最佳 控制效果。
人工智能技术的发展将带来更智能的控制系统，实现更高级的自动化。
2 互联网和物联网的应用
互联网和物联网的发展将使控制系统更加连接和智能化，实现远程监控和控制。
3 系统趋向智能化、网络化、集成化
未来的控制系统将更加智能、网络化和集成化，提供更多功能和可扩展性。
结论
1 控制技术的重要性和发展前景
控制技术在现代社会中扮演着重要的角色，其发展前景广阔。
2 推进控制技术的发展的建议
加强技术研发、加大人才培养和加强合作是推进控制技术发展的关键。
3 展望未来，控制技术的发展方向
未来控制技术将向智能化、网络化、集成化等方向发展，助力社会的持续进步。
《控制技术》PPT课件
控制技术是指通过调节、控制和稳定系统的各种参数和条件，使系统能够按 照既定要求和目标进行正常运行和工作的一门技术。本课件将介绍控制技术 的概念、应用领域、分类以及系统组成和工作原理。
什么是控制技术
1 控制技术的概念
控制技术是通过调节系统参数和条件，使系统按照预定目标运行的技术。
数字控制和模拟控制
数字控制使用数字信号进行 控制，模拟控制使用模拟信 号进行控制。
静态控制和动态控制
静态控制是在系统稳定时进 行控制，动态控制是在系统 运行时不断调整参数实现控 制。

计算机网络化控制

计算机网络化控制
执行机构 控制对象 传感器
通信网络
控制器
网络控制系统
控制网络作为一种特殊的网络，直接面向生产过程， 控制网络作为一种特殊的网络，直接面向生产过程，用于 工业生产现场的测量与控制信息传输， 工业生产现场的测量与控制信息传输，产生或引发物质或 能量的运动和转换， 能量的运动和转换，因此与一般的数据通信网络相比有起 特殊的要求。 特殊的要求。 （1）具有较好的响应实时性。控制网络不仅要求传输速度 具有较好的响应实时性。 而且在工业自动化控制中还要求响应快， 快，而且在工业自动化控制中还要求响应快，即响应实时 性要好，一般为10ms 10ms～ 性要好，一般为10ms～1s 级； 高可靠性。即能安装在工业控制现场，具有耐冲击、 （2）高可靠性。即能安装在工业控制现场，具有耐冲击、 耐振动、耐腐蚀、防尘、防水以及较好的电磁兼容性， 耐振动、耐腐蚀、防尘、防水以及较好的电磁兼容性，在 现场设备或网络局部链路出现故障的情况下， 现场设备或网络局部链路出现故障的情况下，能在很短的 时间内重新建立新的网络链路； 时间内重新建立新的网络链路； 简洁实用。以减小软硬件开销，从而减低设备成本， （3）简洁实用。以减小软硬件开销，从而减低设备成本， 同时也可以提高系统的健壮性； 同时也可以提高系统的健壮性； 具有好的开放性。控制网络尽量不采用专用网络。 （4）具有好的开放性。控制网络尽量不采用专用网络。
CSMA协议的冲突退避算法采用了二进制指数算法， CSMA协议的冲突退避算法采用了二进制指数算法，即根 协议的冲突退避算法采用了二进制指数算法 据冲突的历史估计网上信息量而决定本次应等待的时间。 据冲突的历史估计网上信息量而决定本次应等待的时间。 当发生冲突时， 当发生冲突时，控制器延迟一个随机长度的间隔时间后 重新发送数据， 重新发送数据，即：

网络化控制系统

网络化控制系统-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1网络化控制系统——理论、技术及工程应用（第一讲）第一章网络化控制系统概论网络化控制系统的产生与发展随着计算机技术和网络通信技术的不断发展，工业控制系统也发生了重大的变革。

网络化控制系统（Networked Control System, NCS）应运而生，其主要标志就是在控制系统中引入了计算机网络，从而使得众多的传感器、执行器、控制器等主要功能部件能够通过网络相连接，相关的信号和数据通过通信网络进行传输和交换，避免了点对点专线的铺设，而且可以实现资源共享、远程操作和控制，增加了系统的灵活性和可靠性（工程技术大系统：大型工业联合企业用嵌入式Internet技术,将以太网接口、TCP/IP协议等直接内嵌在现场设备中，从而产生了基于TCP/IP协议的网络化智能现场仪表（或称其为IP传感器/执行器）。

这种面向网络的IP传感器/执行器，将传感、信号处理、控制功能、以太网接口、TCP/IP协议、实时操作系统（Real-Time Operation System, RTOS）以及小型Web Server等软、硬件全部封装在一起，使现场设备成为名副其实的简约Web服务器，在Internet上通过IE浏览器就可以直接对其进行组态和维护管理。

8、组建对象模型/分布式组建对象模型/多媒体对象技术（COM/DCOM/ActiveX）、动态数据通信技术（Dynamic Data Exchange, DDE）、面向过程控制的对象连接与嵌入技术（OLE for Process Control, OPC），实时数据库技术、动态图形显示技术、Internet/Intranet技术、平台服务技术等直接推动网络化控制系统的相关软件技术得到进一步的丰富和扩展，功能逐渐增强；形成了诸多应用模块的应用软件系统。

另外由于控制网络与信息网络的集成技术发展，网络化控制系统的软件进一步层次化，出现了直接控制层软件、监督控制层软件和高层管理软件。

城市轨道交通数据通信DCS系统课件

安全、可靠、防护。
VSቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
详细描述
网络安全与防护技术是城市轨道交通数据 通信DCS系统中非常重要的组成部分。网 络安全与防护技术需要具备安全、可靠和 防护的特点，以便能够保护数据的安全性 和完整性。网络安全与防护技术还需要能 够检测和防止各种网络攻击和病毒入侵， 以确保系统的稳定性和可靠性。
04
城市轨道交通数据通信 DCS系统的设计与应用
列车控制
DCS系统可以实现列车之间的实 时通信，包括列车位置、速度、 信号状态等信息的交换，确保列
车的安全和准时运行。
设备监控
DCS系统可以监控各种设备的运行 状态，如道岔、信号灯、轨道电路 等，及时发现设备故障并采取相应 措施。
故障诊断与维护
DCS系统可以实现实时故障诊断与 维护，及时发现设备故障并进行报 警，方便维护人员进行维修。
DCS系统的发展历程与趋势
发展历程
自20世纪80年代以来，DCS系统在城市轨道交通领域得到广 泛应用，经历了从模拟化到数字化的演变，功能和性能也不 断提升。
发展趋势
未来，DCS系统将朝着更高速、更可靠、更智能的方向发展 ，同时还将与其他先进技术如物联网、大数据、人工智能等 融合，实现更高效的城市轨道交通控制和管理。
城市轨道交通数据通信DCS 系统课件
contents
目录
• 城市轨道交通数据通信DCS系统概述 • 城市轨道交通数据通信DCS系统的构成
与功能 • 城市轨道交通数据通信DCS系统的关键
技术
contents
目录
• 城市轨道交通数据通信DCS系统的设计 与应用
• 城市轨道交通数据通信DCS系统的未来 发展与挑战
DCS系统与其他系统的接口

第6课 控制系统的输入 课件(共12张PPT)五下信息科技浙教版(2023)


想一想 下列控制系统中的输入信号分别是什么?
二、案例分析
1.人脸识别进站闸机控制系统中的“输入”环节。 火车站人脸识别进站系统，当旅客在进站的闸机上刷身份证信 息，同时进行人脸识别对比，并在数据库中查找这一身份信息，判 断该旅客是否购买了本站车次车票，然后做出是否打开闸门的决定 。 思考，该控制系统中的“输入”环节是什么?
第6课 控制系统的输入
学习内容
1.各种各样的输入。 2.分析人脸识别进站闸机控制系统、智能烤箱温控系统。
ห้องสมุดไป่ตู้
探究
自动小夜灯、自动感应水龙头、感应烘干机等在日常生 活中经常会遇到，他们也是小型的控制系统，那么这些控制 系统中的输入环节是什么呢?
一、各种各样的输入
控制系统中输入的形式是多种多样的：当验证指纹正确，智能 门锁打开；当检测到声音，声控灯打开，当烟雾浓度达到一定的值 ，烟雾报警器响起，“指纹”“声音”“烟雾浓度”都可以是这些控制系 统的输入信号。
INTERNET OF THINGS
二、案例分析
2.烤箱控制系统中的“输入”环节。 智能烤箱能够根据食物变熟过程智能调节烘焙的温度，食物吸 收烤箱热量后温度下降，烤箱实时进行调整，让温度回到设定值。 思考，该控制系统中的“输入”环节是什么?
练习 选择生活中你了解的一个控制系统，说一说它的输入 环节是怎样的?输入了什么信号?
谢谢聆听！

计算机控制系统概述课件


02
计算机控制系统硬件
输入输出接口
输入接口
负责将外部设备或传感器产生的 信号传输给计算机，例如键盘、 鼠标、触摸屏等。
输出接口
将计算机处理后的信号传输给外 部设备或执行机构，例如显示器 、打印机、伺服电机等。
控制器
01
控制器是计算机控制系统的核心 ，负责协调各个硬件设备的工作 ，根据程序指令对输入信号进行 处理并输出控制信号。
05
计算机控制系统发展趋势与挑战
网络化与智能化
总结词
随着物联网、云计算和大数据等技术的发展 ，计算机控制系统正朝着网络化和智能化方 向发展，以提高系统的实时性、可靠性和自 适应性。
详细描述
网络化使得计算机控制系统能够实现远程监 控、数据共享和协同工作，提高了系统的可 扩展性和灵活性。智能化则通过引入人工智 能、机器学习等技术，使系统能够自主决策
THANKS
感谢观看
智能家居
总结词
智能家居是计算机控制系统在家庭生活中的 应用，通过智能化控制家电设备，提高生活 便利性和舒适度。
详细描述
智能家居利用计算机控制系统实现对家电设 备的智能化控制。通过中央控制器或智能音 箱等设备，用户可以远程控制家电设备的开 关、调节温度、照明亮度等，实现智能化生 活。这不仅提高了生活便利性，还能有效节 约能源，降低能源消耗。
计算机控制系统概述课件
目录
• 计算机控制系统简介 • 计算机控制系统硬件 • 计算机控制系统软件 • 计算机控制系统应用领域 • 计算机控制系统发展趋势与挑战
01
计算机控制系统简介
定义与组成
总结词
计算机控制系统是由计算机和被控对 象组成的整体，通过计算机对被控对 象进行自动控制。
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LAN / WAN
部门的计算机
生产控制
3 级系统: 车间级管理系统
LAN / WAN
过程控制
2 级系统: 过程控制
LAN / WAN
1 级系统 : 设备控制
PLC 可编程控制器
Micro Processor微处 理器
五钢公司信息化系统；
五钢公司ERP系统（SAP)
OA/人事 销售管理 物资管理 财务管理 设备管理 管理
DP
G冷却水库区
S7_200
S7_200
S7_200 S7_200 S7_200 S7_200 接线端子排
CT 风阀 水阀 执行器 DK附属设备及环境 泵 风机 温度 电流
CO CO2/O2 门禁
传感器
IT总体应用架构－－五级系统；
5 级系统： 企业间管理系统及决策支持系统
主机
4 级系统 : 企业级管理系统 ( ERP )
工业以太网
协议转换/ 软件集成
协议转换/ 软件集成
DK EFG区监控中心 WinCC Server
地面 机房 二层 接口
短波 发信 区接 口
短波 发信 区接 口
柴油发电机组 协议转换 Profibus DP S7-300 PLC控制器 风、水区域
服务器
服务器 S7-300 PLC控制器 电、油区域
环境监控部分(海工已设计)
ERP与MES及PCS之间关系
生产管理 质量管理 采购管理 销售管理
合同进程、生产结果、发货结果
ERP
会计 成本
CRM SCM
合同信息、发货指示
M E 合 S 同 进 程
产品设计& 合同组织
各工序作业计划
发货 作业
各工序生产监控
工序作业 冶炼
开坯
热加工
冷加工
成品仓库
各工序PCS
Page 11 / 74
气动 电动单元 模拟
按回路运行 按过程运行 20世纪50年代 1960
远程管理
...
湖北海军基地综合设备监控系统；
台部监控中心 DK监控中心
工业以太网 DK ACD区控制终端 DK EFG区控制终端
1＃中心控制器
2＃中心控制器
A区 区域控制器
C区 区域控制器
D区 区域控制器
E区 区域控制器
F区 区域控制器
G区 区域控制器
CT
CO
风阀
水阀
泵
风机
温度
电流
CO2/O2
门禁
执行器 DK附属设备及环境
传感器
湖北某基地综合设备监控系统；
变电所供电监控系统 10kv 35kv Internet
WinCC Web Navigator Client 台部办公楼监控中心
DK监控中心 WinCC Web Navigator Server 服务器 防火墙 DK ACD区监控中心 WinCC ServerBiblioteka 生产控制作业计划 过程数据
短期
L2
执行级
过程控制
操作指令 操作数据
过程控制
日常操作 瞬时动作
L1
操作级
基
础
自
动
化
钢铁企业系统架构模型
Purdue五层架构模型与三层结构模型
经营 决策层 企业 管理层 生产调度层 过程控制层 基础自动化层 基础自动化层 过程控制系统 （PCS） 企业资源 规划 （ERP）
网络化控制系统讲稿
网络化控制系统的大纲内容
网络化控制系统的技术演进
测控能力指数 网络化控制时代 基于Web与Internet的NCS 基于无线网络的NCS 数字
FCS 网 以太 业 工 基 于 NCS 的
数字 DCS DDC 数字/模拟 混合 过程优化 1980 管控一体 1998 数字/模拟 混合
制造执行系统 （MES）
ERP与MES及PCS之间关系
企业资 源规划 （ERP）
主要解决企业资源的合理利用 和计划的编制问题
主要对整个生产过程进行动态 优化管理，从根本上解决冶金 行业生产过程的多变性和不确 定性问题。
制造执行系 统（MES）
过程控制系 统（PCS）
主要解决设备的自动控制以保 证生产合格产品的问题
A洗消区 ...... S7_200 C生活水库区 ...... S7_200 D发信区 ...... S7_200 S7_200 S7_200 环境 S7_200 S7_200 S7_200 S7_200
DP
E自备电站区 ...... S7_200 S7_200 S7_200 F油泵区 ...... S7_200 S7_200 ...... S7_200 S7_200 S7_200 S7_200
L4
档案管理 能源管理 数据仓库
五钢光纤主干网
M E S
冶炼
100T 电炉 60T 电炉 小 电炉
轧钢
沪昌 不锈 热轧
锻造
特冶
银亮 钢
钢管
带钢
L3 L2 L1
P C S
过程控制计算机层 基础自动化各系统
传统的计算机系统的层次
L4
战略级 管理级
生产计划
决策支持 生产与一般管理
生产实绩
长期 中期
L3
计划级