DDC系统概述

直接数字控制(Direct Digit Control)，简称为DDC系统，是用一台计算机对被控参数进行检测，再根据设定值和控制算法进行运算，然后输出到执行机构对生产进行控制，使被控参数稳定在给定值上。利用计算机的分时处理功能直接对多个控制回路实现多种形式控制的多功能数字控制系统。在这类系统中，计算机的输出直接作用于控制对象，故称直接数字控制，英文缩写 DDC。

计算机控制系统所采用的的形式与它所控制的生产过程的复杂程度密切相关，不同的被控对象和不同的要求，应有不同的控制方案。根据计算机控制系统的功能及结构特点，可将计算机控制系统分为：(1)操作指导控制系统;(2)直接数字控制系统;(3)计算机监督控制系统;(4)分布式控制系统;(5)现场总线控制系统。直线数字控制系统是计算机用于工业过程最普遍的一种方式，属于闭环控制型结构，是用一台微型计算机对多个被控参数进行巡回检测，检测结果与设定值进行比较，再按PID(比例、积分、微分)规律或直接数字控制方法进行控制运算，然后输出到执行机构对生产过程进行控制，使被控参数稳定在给定值上。也就是说计算机通过测量元器件对一个或多个生产过程的参数进行巡回检测，经过过程输入通道输入计算机，并根据规定的控制规律和给定值进行运算，然后发出控制信号，通过过程输出通道去控制执行机构，使各个被控量达到预定的要求。

直接数字控制系统计算机的输入和输出均为数字量，首先将来自传感器或变送器的被控量信号(4~20mA)经过AI通道转换成数字量送给计算机，再用软件实现PID算法，然后数字控制量经过AO通道转换成模拟量信号送给执行器(电动或气动阀)，构成闭环控制回路。由于计算机运算速度快。可以分时处理多个控制回路，不仅可以实现简单控制回路，而且可以实现复杂控制回路，如前馈控制、串级控制、选择性控制、迟延补偿控制和解耦控制等。直接数字控制系统一般用于小型或中型生产装置的控制。

直接数字控制系统由被控对象、检测仪表(传感器或变送器)、执行器(电动或气动阀)和工业控制机组成。随着计算机技术的发展，工业控制机经历了一个不断发展的过程。主要是以工业个人计算机为基础，并有相应的各类I/O接口和外部设备接口。一般的IPC除了有必备的主板、内存、硬盘、CRT或LCD等以外，还有专用键盘、专用显示器和过程输入输出设备，包括AI、DI、AO和DO板卡等。由于IPC的工作环境比较恶劣，所以要对硬盘、CRT或LCD、键盘和机箱等进行防尘和防震处理。工业控制机是直接数字控制系统的核心，它由主机、过程输入输出设备、入机接口和外部设备组成。1.主机直接数字控制系统的主机一般选用Windows操作系统，另外再配置相应的应用软件。尽管Windows不是实时操作系统，由于IPC的运算速率快，足以抵消Windows操作系统的非实时性影响。应用软件包括监控组态软件和实时数据库，保证系统有十分友好的人机界面，便于I/O数据点的建立，控制回路的组态，操作画面的绘制，打印报表的生成，报警信息的发布。2.过程输入输出设备过程输入输出设备包括AI、DI、AO和DO板卡等，AI、DI板卡把来自检测仪表的反应过程参数和状态的信号转换成数字信号送往主机，AI、DO板卡把主机输出的数字控制信号转换为适应各种执行器的信号。它分为两类，一类是与主机一体的I/O板卡，另一类是独立的I/O数据采集单元，通过串行总线与主机通信。AI板卡的信号类型有4~20mA DC、1~5V DC、毫伏、热电阻和热电偶等，输入方式有单端或差动方式。DI板卡的信号类型有开关、按钮等触点。AO板卡的信号类型有4~20mADC、1~5V DC等。DO卡的信号类型有继电器触点、有源开关元件等。3.入机接口设备人机接口设备供操作人员对生产过程进行监视和操作，包括CRT或LCD、键盘和鼠标、报警和显示设备、打印机等。4.外部设备

直接数字控制系统的硬件结构有模板式和模块式两种。其安装方式又可分为以下几种：1.盒式。它是将主控单元、输入输出单元和操作显示单元集于一体，盒正面是LCD显示器和薄膜式键盘。盒式结构体积小，重量轻，可以直接安装于生产设备上，便于现场操作监视，适用于小型数据采集和控制系统。2.台式。它是将主控单元和输入输出单元集中于一个机箱内，再将该机箱以及显示器、键盘、鼠标、打印机置于操作台或终端桌上。台式结构体积大、部件多，适用于中型数据采集和控制系统。3.柜式。它是将主控单元集中于主机箱内，输入输出单元集中于I/O机箱内，或将这两个单元集中于一个机箱内，这些机箱适用于盘式或机柜式安装，另外再将显示器、键盘、鼠标、打印机置于操作台或终端桌上。柜式结构体积较大，部件较多，适用于大型数据采集系统或者规模相对大一些的控制系统。