[发明专利]微型工业过程控制装置

说明书

本发明涉及一工业过程控制装置，特别是涉及一种微型的可编程工业过程控制装置。

自从70年代微处理机问世以来，控制工程师用予工业过程控制的手段有了根本性的变革。使得控制工程师第一次有可能站到一个新的高度，对整个工业过程进行一种全新的控制。

传统的仪表控制系统，投资少，回收快，易于为用户接受。但是，从现在过程控制来看，传统仪表控制系统的改进主要为防止干扰，稳定运转，没有考虑节能。而考虑节能的控制系统，不仅必须迅速处理过程干扰，适应运转条件的变化，保证产品质量，防止环境污染，同时还要把能耗减少到最低限度。因此，要求比传统的模拟仪表恒值反馈控制-温度、流量、压力保持恒值的PID控制具有更加高级的控制功能，包括非线性控制、前馈控制、纯滞后时间补偿、相位补偿、多变量复合运算控制等。

用模拟表实现这种高级控制，存在以下问题和限度。

1.增加运算器和仪器的台数，因而各种仪器的误差重叠，精度下降，可靠性下降。此外，数量众多的仪器对整个系统的调试必定带来困难，同时也使仪表屏变得庞大无比。

2.传统的模拟仪表由于电气性能上的限止，实际上无法进行精确的钝滞后时间补偿，相位补偿和非线性运算。更无法对各种关键参数进行储存、分析、比较，从而对整个工业过程实现最佳控制。

采用数字计算机的直接数字控制（DDC）具有上述高级控制功能，而且使用方便，早已获得实际应用。但由于采用集中控制，遇到了以下问题，无法在工业界推广。

1.用一台过程计算机控制几十个回路，甚至上百个回路，计算机一旦发生故障，所有设备都停止运转。要避免这种弊害，就得使用多台计算机，或设置备用仪表，二者都使设备投资大为增加。

2.计算机编程需要专门知识，软件的人事费用极高。这样，硬件、软件都要求大量投资，难以为用户接受。

因此，本发明的目的是提供一种能克服上述先有技术中不足之处的系统或装置。

本发明的另一目的提供一种体积小，易于安装，操作简单的工业过程控制装置。

本发明的又一目的提供一种微型的，具有多种控制功能，并可根据需要选择功能的灵活经济的控制装置。

本发明装置首先包括一功能部件（或称功能卡）。该功能部件有许多功能单元组成。其中每一个功能单元可执行一种算法操作。用户可以通过功能部件上与各功能单元对应的功能选择开关来选择是否执行这些算法操作。上述功能单元执行的算法操作可以是加法，减法，乘法，除法，以及一些函数进行，逻辑运算等（具体见表1）。

本发明装置还包括有参数部件（或称参数卡）。参数部件中包括有多个精密电位器。该电位器用于调整所需的控制参数。这些可由用户调整的控制参数被送到功能部件上的相应的功能单元中，从而可执行用户所需的算法操作。

本发明装置还包括单片微型计算机作为本发明的控制核心。本发明装置可以单独使用，也可以多台联网使用，也可以与上位机联网使用。本发明装置单独使用时，可以构成一些简单的控制系统。多台本发明装置通过RS-232接口联网时可以构成各种复杂的综合控制系统。当多台本发明装置通过RS-232接口与上位机联网使用时，不仅可以构成各种复杂的综合控制系统还可以通过上位机对整个生产过程进行调校，作为上位机的一个智能化前级工作站进行工作。

本发明的微型工业过程控制系统是采用单片微型计算机的微机分散型控制装置。与先有技术相比，本发明装置更加注重以下三方面：

1.使整个系统完全仪表化，这不仅使得系统的使用，安装更接近于传统的习惯，而且由于控制回路的进一步分散，使整个系统的可靠性进一步提高。同时，由于每个系统均独立地具有自己的就地控制单元与回路显示单元，用户可以像使用传统模拟仪表那样单独使用。

2.在功能方面，本发明系统增加了非线性函数，使得不仅能构成线性控制系统，而且能构成非线性控制系统。在许多工业应用场合，一个调整得好的非线性控制系统往往比线性控制系统有效得多。

3.在软结构上，本发明系统采取了选择性固定程序控制模式与可编程序控制模式。力求兼顾量大面广的一些较基本的控制要求与一些复杂、精密的高级控制要求。并注意加强了系统间的联网及与上位机联机的能力。系统小到能单独构成二个独立的带有上下限报警、输出上下限控制的PID调节器，大到构成与上位机连机并具有上百个控制回路的高级综合控制系统。

因此本发明装置的优点在于其极大的灵活性和经济性，从而将大大提高工厂企业的生产效率与产品质量，同时大大降低能源消耗产品成本。