计算机调控技术原理

1.3.2　计算机调控技术原理

计算机调控的基本原理是，被控对象的物理参数，通过传感输入接口输入，以计算机取代模拟控制器，进行设定的控制算法运算，再由调控输出接口输出，控制执行机构执行，从而实施对现场被控对象的调整与控制，使被控量保持为给定数值。计算机调控原理的基本结构如图1.4所示。

计算机调控系统与模拟调控系统相比，具有灵活性好、实时性强、控制精度高、稳定性好等优点。在工业生产自动化方面有着广泛的应用；在楼宇智能化系统中，应用也比较普遍。如空调机组、新风机组中的温度、湿度、压差等参数的调控；机电设备的转速、流量、压力、液位等参数的调整等，均普遍采用计算机调控系统。

计算机调控的种类很多，有逻辑控制和数值控制，开环控制与闭环控制，连续过程控制与离散过程控制，直接数字控制和设定数值控制，集中型控制和集散型控制等。其分类和特点详见表1.1。

表1.1　计算机调控分类与特点

（续表1.1）

一座大厦、一个小区需要由计算机调控的设备很多，常有数十至数百件，有成百上千个调控点。如果使用一台计算机进行调控，一旦该机出了问题，将会造成全局瘫痪。于是，出现了分布式控制系统。

分布式控制系统（Distributed Control System，DCS），即集散型控制系统。它由分布在现场被控设备处的多台微型计算机控制装置——这种装置又叫直接数字控制器（Direct Digital Control，DDC），来完成被控设备的实时监控，并把控制情况向上位机加以通报。DDC实际上就是一台小型计算机，具有独立的程控能力，可以输入一定的程序。其特点是既具有独立的智能，又可通过通信接口（如RS-485）连接中央监控机，接受上一级计算机的调控。

分布式控制系统，采用多层、多机结构，极大地提高了可靠性，同时也化解了风险。其结构如图1.5所示。所谓“多层”，是指设置了现场控制层、协调控制层和管理控制层；所谓“多机”指的是应用了多个DDC。各DDC之间的地位、功能是同等的，它们分别完成整个控制范围的某一部分，而它们之间的协调，既靠与同层中其他计算机的数据通信来实现，更主要的还是依靠上一层的计算机加以协同。

DCS分布式控制系统的主要特点是：控制系统使用多台DDC计算机，共同完成所有的输入、输出，每台DDC担负着一部分实时数据处理任务，它们处于平等地位，相互之间不存在依存关系，一旦某台失效不致影响全局；如果上位机出了故障，DDC照常工作，当上位机修复后，DDC可以帮助数据恢复。由于控制系统采用网络架构，因此具有极大的灵活性，便于扩充，也便于升级。

图1.5　分布式计算机控制系统