第一講 自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本概念

1、.1檢測(cè)技術(shù)與儀表主講：主講： 自動(dòng)化系自動(dòng)化系.2檢測(cè)技術(shù)與儀表緒論：緒論： 什么是自動(dòng)化？什么是自動(dòng)化？ 儀表與自動(dòng)化的關(guān)系？?jī)x表與自動(dòng)化的關(guān)系？ 測(cè)量?jī)x表在自動(dòng)化中的地位？測(cè)量?jī)x表在自動(dòng)化中的地位？ .3緒論n工業(yè)自動(dòng)化的概念：工業(yè)自動(dòng)化的概念： 工業(yè)自動(dòng)化是化工、煉油、食品、工業(yè)自動(dòng)化是化工、煉油、食品、輕工、電力等流程工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)輕工、電力等流程工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化的簡(jiǎn)稱(chēng)。在生產(chǎn)設(shè)備上，配上一些化的簡(jiǎn)稱(chēng)。在生產(chǎn)設(shè)備上，配上一些自動(dòng)化裝置（儀表），代替操作人員自動(dòng)化裝置（儀表），代替操作人員的部分直接勞動(dòng)，使生產(chǎn)在不同程度的部分直接勞動(dòng)，使生產(chǎn)在不同程度上自動(dòng)地進(jìn)行，并達(dá)到預(yù)定的目標(biāo)

2、，上自動(dòng)地進(jìn)行，并達(dá)到預(yù)定的目標(biāo)，這種用自動(dòng)化裝置來(lái)管理生產(chǎn)過(guò)程的這種用自動(dòng)化裝置來(lái)管理生產(chǎn)過(guò)程的辦法，稱(chēng)為生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化。辦法，稱(chēng)為生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化。.4緒論緒論n 隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的蓬勃發(fā)展，隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的蓬勃發(fā)展，煉油、化工、冶金、電力、生物、煉油、化工、冶金、電力、生物、制藥等工業(yè)過(guò)程的生產(chǎn)規(guī)模越來(lái)越制藥等工業(yè)過(guò)程的生產(chǎn)規(guī)模越來(lái)越大型化、復(fù)雜化，各種類(lèi)型的自動(dòng)大型化、復(fù)雜化，各種類(lèi)型的自動(dòng)控制技術(shù)已經(jīng)成了現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)實(shí)控制技術(shù)已經(jīng)成了現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)安全、高效、優(yōu)質(zhì)、低耗的基本現(xiàn)安全、高效、優(yōu)質(zhì)、低耗的基本條件和重要保證條件和重要保證.5緒論進(jìn)進(jìn)料料口口執(zhí)執(zhí)行行器器變變送送器器.6緒

3、論進(jìn)進(jìn)料料口口執(zhí)執(zhí)行行器器變變送送器器 進(jìn)進(jìn)料料口口執(zhí)執(zhí)行行器器變變送送器器.7緒緒 論論 系統(tǒng)：由相互聯(lián)系的系統(tǒng)：由相互聯(lián)系的 具有特定功能的具有特定功能的 若若干部分干部分(環(huán)節(jié)環(huán)節(jié))組成的組成的 完成一定任務(wù)的完成一定任務(wù)的整體整體。 強(qiáng)調(diào)強(qiáng)調(diào)整體性和協(xié)調(diào)性整體性和協(xié)調(diào)性.8一、自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成及方塊圖一、自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成及方塊圖1 、自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成 (1)、被控對(duì)象：生產(chǎn)中要求控制的生產(chǎn)設(shè)備（或過(guò)程）； (2)、測(cè)量元件或變送器：對(duì)被控參數(shù)進(jìn)行測(cè)量的儀表； (3)、控制器：把被控參數(shù)的測(cè)量值與給定值相減得出偏差，并按某種運(yùn)算規(guī)律算出結(jié)果，同時(shí)將

4、此結(jié)果送給調(diào)節(jié)閥； (4)、調(diào)節(jié)閥：根據(jù)調(diào)節(jié)器送來(lái)的信號(hào)的大小，自動(dòng)改變閥的開(kāi)啟度，調(diào)節(jié)介質(zhì)的流量，實(shí)現(xiàn)控制的目的。.9一、自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成及方塊圖一、自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成及方塊圖2、自動(dòng)控制系統(tǒng)的有關(guān)名詞術(shù)語(yǔ)自動(dòng)控制系統(tǒng)的有關(guān)名詞術(shù)語(yǔ) （1 1）被控對(duì)象（受控對(duì)象）；）被控對(duì)象（受控對(duì)象）； （2 2）被控變量（受控變量）：控制對(duì)象內(nèi)要求以一定的）被控變量（受控變量）：控制對(duì)象內(nèi)要求以一定的精度保持恒定或隨某一參數(shù)（給定值）的變化而變化的精度保持恒定或隨某一參數(shù)（給定值）的變化而變化的變量；變量； （3 3）給定值：要求被控參數(shù)所保持或遵循的數(shù)值）給定值：要求被控參數(shù)所保持或遵循的數(shù)

5、值 （4 4）偏差：給定值與測(cè)量值的差值）偏差：給定值與測(cè)量值的差值 （5 5）干擾：影響被控變量，使其偏離給定值的因素）干擾：影響被控變量，使其偏離給定值的因素 （6 6）操縱變量：影響被控變量，克服干擾使被控變量回）操縱變量：影響被控變量，克服干擾使被控變量回到給定值的（調(diào)節(jié)閥的輸出）；到給定值的（調(diào)節(jié)閥的輸出）； （7 7）控制作用：控制器的輸出）控制作用：控制器的輸出.10一、自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成及方塊圖一、自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成及方塊圖3 、自動(dòng)控制系統(tǒng)的自動(dòng)控制系統(tǒng)的方塊圖 用一個(gè)方塊代表系統(tǒng)的一個(gè)組成環(huán)節(jié)；各方塊之間用有向線(xiàn)段連接起來(lái)。.11一、自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成及方塊圖一

6、、自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成及方塊圖3 、自動(dòng)控制系統(tǒng)的方塊圖自動(dòng)控制系統(tǒng)的方塊圖 f設(shè)定值 控制器輸出p 操縱變量q +r 偏差e 被控變量y 控制器 執(zhí)行器 對(duì)象 - z 測(cè)量值 檢測(cè)儀表或變送器圖圖1 1 單回路自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成框圖單回路自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成框圖注意：有向線(xiàn)段的方向代表信號(hào)的作用方向，而不是物料的流向。.12.13調(diào)節(jié)器被控對(duì)象測(cè)量變送裝置+SP執(zhí)行器調(diào)節(jié)器+SP廣義對(duì)象固定因素補(bǔ)償因素.14一、自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成及方塊圖一、自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成及方塊圖4、自動(dòng)控制系統(tǒng)的工作過(guò)程自動(dòng)控制系統(tǒng)的工作過(guò)程 以換熱器系統(tǒng)為例凝液蒸汽TC.15二、自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類(lèi)二、自動(dòng)控制

7、系統(tǒng)的分類(lèi)1 1、根據(jù)給定值不同分類(lèi)：、根據(jù)給定值不同分類(lèi)：（1 1）、定值控制系統(tǒng)：給定值保持不）、定值控制系統(tǒng)：給定值保持不變的系統(tǒng)。系統(tǒng)的任務(wù)是使被控變量變的系統(tǒng)。系統(tǒng)的任務(wù)是使被控變量以一定的精度保持在給定值上不變；以一定的精度保持在給定值上不變；（2 2）、隨動(dòng)控制系統(tǒng)：給定值是隨機(jī)）、隨動(dòng)控制系統(tǒng)：給定值是隨機(jī)變化的，這種變化是事先不知道的；變化的，這種變化是事先不知道的；（3 3）、程序控制系統(tǒng)：給定值是按事）、程序控制系統(tǒng)：給定值是按事先規(guī)定的程序變化的。先規(guī)定的程序變化的。.16電阻絲加熱恒溫箱溫度控制系統(tǒng)控制變壓器活動(dòng)觸點(diǎn)的位置即改變了輸入電壓，則通過(guò)電阻絲的電流將產(chǎn)生變化

8、，使恒溫箱得到不同的溫度。被控變量是恒溫箱的溫度，經(jīng)熱電偶測(cè)量并與設(shè)定值比較后，其偏差經(jīng)過(guò)放大器放大，控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向，然后經(jīng)過(guò)傳動(dòng)裝置，移動(dòng)變壓器的活動(dòng)觸點(diǎn)位置。結(jié)果使偏差減少，直到溫度達(dá)到給定值為止。 .17比值控制系統(tǒng)比值控制系統(tǒng) .18程序控制系統(tǒng)程序控制系統(tǒng) n設(shè)定值也是變化的，但它是一個(gè)已設(shè)定值也是變化的，但它是一個(gè)已知的時(shí)間函數(shù)，即根據(jù)需要按一定知的時(shí)間函數(shù)，即根據(jù)需要按一定時(shí)間程序變化。時(shí)間程序變化。.191.3控制系統(tǒng)過(guò)渡過(guò)程及品質(zhì)指標(biāo)控制系統(tǒng)過(guò)渡過(guò)程及品質(zhì)指標(biāo) n1.3.1靜態(tài)與動(dòng)態(tài)靜態(tài)與動(dòng)態(tài) n1.3.2控制系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程及品質(zhì)指控制系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程及品質(zhì)指標(biāo)標(biāo)n當(dāng)自動(dòng)控制

9、系統(tǒng)的輸入發(fā)生變化后，被當(dāng)自動(dòng)控制系統(tǒng)的輸入發(fā)生變化后，被控變量（即輸出）隨時(shí)間不斷變化，它控變量（即輸出）隨時(shí)間不斷變化，它隨時(shí)間而變化的過(guò)程稱(chēng)為系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)隨時(shí)間而變化的過(guò)程稱(chēng)為系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程。也就是系統(tǒng)從一個(gè)平衡狀態(tài)過(guò)渡到程。也就是系統(tǒng)從一個(gè)平衡狀態(tài)過(guò)渡到另一個(gè)平衡狀態(tài)的過(guò)程。另一個(gè)平衡狀態(tài)的過(guò)程。 .202、按補(bǔ)償干擾的方法分類(lèi)反饋調(diào)節(jié)器執(zhí)行器對(duì)象傳感器、變送器+SPxzeuqyf干擾f（t）被控變量調(diào)節(jié)器操作變量補(bǔ)償干擾 前饋前饋補(bǔ)償器執(zhí)行器對(duì)象傳感器、變送器pqy干擾f干擾f（t）變送器補(bǔ)償器操作變量補(bǔ)償干擾 前饋+反饋調(diào)節(jié)器執(zhí)行器對(duì)象傳感器、變送器+SPxzey干擾f變送器前饋補(bǔ)

10、償器+.21系統(tǒng)的輸出被反饋到輸入端并與設(shè)定值進(jìn)行比較系統(tǒng)的輸出被反饋到輸入端并與設(shè)定值進(jìn)行比較的系統(tǒng)稱(chēng)為閉環(huán)系統(tǒng)的系統(tǒng)稱(chēng)為閉環(huán)系統(tǒng)，此時(shí)系統(tǒng)根據(jù)設(shè)定值與測(cè)量值的偏差進(jìn)行控制，直至消除偏差。 調(diào)節(jié)器被控對(duì)象測(cè)量變送裝置+SP執(zhí)行器系統(tǒng)的輸出沒(méi)有被反饋回輸入端，執(zhí)行器僅只根系統(tǒng)的輸出沒(méi)有被反饋回輸入端，執(zhí)行器僅只根據(jù)輸入信號(hào)進(jìn)行控制的系統(tǒng)稱(chēng)為開(kāi)環(huán)系統(tǒng)據(jù)輸入信號(hào)進(jìn)行控制的系統(tǒng)稱(chēng)為開(kāi)環(huán)系統(tǒng)，此時(shí)系統(tǒng)的輸出與設(shè)定值與測(cè)量值之間的偏差無(wú)關(guān)。 要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，系統(tǒng)必須閉環(huán)。閉環(huán)控制系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的必要條件是負(fù)反饋。閉環(huán)控制系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的必要條件是負(fù)反饋。 .223、按控制系統(tǒng)的復(fù)雜程度區(qū)分簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單控

11、制系統(tǒng) 復(fù)雜控制系統(tǒng)復(fù)雜控制系統(tǒng)4、按控制變量的名稱(chēng)區(qū)分溫度控制系統(tǒng)溫度控制系統(tǒng) 壓力控制系統(tǒng)壓力控制系統(tǒng) 5、按調(diào)節(jié)規(guī)律區(qū)分P、PI、PD、PID、預(yù)估控制、預(yù)估控制 .23三、自動(dòng)控制系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程和品質(zhì)指標(biāo)三、自動(dòng)控制系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程和品質(zhì)指標(biāo)1 1、控制系統(tǒng)的靜態(tài)與動(dòng)態(tài)、控制系統(tǒng)的靜態(tài)與動(dòng)態(tài) 靜態(tài)：被控變量不隨時(shí)間的變化而變化的平靜態(tài)：被控變量不隨時(shí)間的變化而變化的平衡狀態(tài)；衡狀態(tài)； 特點(diǎn)：暫時(shí)的、相對(duì)的特點(diǎn)：暫時(shí)的、相對(duì)的 動(dòng)態(tài)：被控變量隨時(shí)間的變化而變化的不平動(dòng)態(tài)：被控變量隨時(shí)間的變化而變化的不平衡狀態(tài)；衡狀態(tài)； 動(dòng)態(tài)是個(gè)過(guò)程動(dòng)態(tài)是個(gè)過(guò)程 動(dòng)態(tài)過(guò)程（過(guò)渡過(guò)程）動(dòng)態(tài)過(guò)程（過(guò)渡過(guò)程）.2

12、4三、自動(dòng)控制系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程和品質(zhì)指標(biāo)三、自動(dòng)控制系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程和品質(zhì)指標(biāo)2 2、控制系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程：、控制系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程：是由輸入變化引起的被控變量的變化過(guò)程；是由輸入變化引起的被控變量的變化過(guò)程； （輸入包括干擾輸入和給定輸入）（輸入包括干擾輸入和給定輸入）是控制作用不斷克服干擾作用的過(guò)程；是控制作用不斷克服干擾作用的過(guò)程；是系統(tǒng)從一個(gè)平衡態(tài)過(guò)渡到另一個(gè)平衡態(tài)的過(guò)程。是系統(tǒng)從一個(gè)平衡態(tài)過(guò)渡到另一個(gè)平衡態(tài)的過(guò)程。在階躍干擾作用下，控制系統(tǒng)過(guò)渡過(guò)程的幾種基本形式：在階躍干擾作用下，控制系統(tǒng)過(guò)渡過(guò)程的幾種基本形式：.25在分析和設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)時(shí)，往往選定階躍信號(hào)作為輸入。在分析和設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)時(shí)，往

13、往選定階躍信號(hào)作為輸入。階躍輸入階躍輸入：在某一瞬間：在某一瞬間t t0 0干擾突然階躍式地加入系統(tǒng)，干擾突然階躍式地加入系統(tǒng)， 并保持在這個(gè)幅值。并保持在這個(gè)幅值。階躍階躍輸入輸入比較突然、比較危險(xiǎn)、對(duì)控制系統(tǒng)的影響也最大比較突然、比較危險(xiǎn)、對(duì)控制系統(tǒng)的影響也最大、設(shè)計(jì)過(guò)程容易產(chǎn)生階躍干擾。、設(shè)計(jì)過(guò)程容易產(chǎn)生階躍干擾。 對(duì)于一個(gè)控制系統(tǒng)，如果能有效克服階躍干擾，對(duì)于一個(gè)控制系統(tǒng)，如果能有效克服階躍干擾，肯定能很好地克服其它變化比較緩和的各種干擾肯定能很好地克服其它變化比較緩和的各種干擾.26非周期衰減過(guò)程非周期衰減過(guò)程 衰減振蕩過(guò)程衰減振蕩過(guò)程 等幅振蕩過(guò)程等幅振蕩過(guò)程 發(fā)散振蕩過(guò)程發(fā)散振蕩

14、過(guò)程 單調(diào)發(fā)散過(guò)程單調(diào)發(fā)散過(guò)程 ？X XX X一般是不允許的一般是不允許的除開(kāi)關(guān)量控制回路除開(kāi)關(guān)量控制回路.27三、自動(dòng)控制系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程和品質(zhì)指標(biāo)三、自動(dòng)控制系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程和品質(zhì)指標(biāo)3 3、控制系統(tǒng)的品質(zhì)指標(biāo)（穩(wěn)、準(zhǔn)、快）、控制系統(tǒng)的品質(zhì)指標(biāo)（穩(wěn)、準(zhǔn)、快） 衡量一個(gè)系統(tǒng)控制性能好壞的依據(jù)衡量一個(gè)系統(tǒng)控制性能好壞的依據(jù)最大偏差或超調(diào)量衰減比余差過(guò)渡時(shí)間振蕩周期或頻率.28階躍干擾作用下的過(guò)渡過(guò)程（設(shè)定值固定，加一階躍干擾）階躍干擾作用下的過(guò)渡過(guò)程（設(shè)定值固定，加一階躍干擾）定值系統(tǒng)定值系統(tǒng) t( )y t0BB( )e 3t2t1tC25穩(wěn)定誤差范圍： 或者的新穩(wěn)態(tài)值最大偏差emax：maxe

15、BC衰 減 比n：/nB B余差 e()：( )( )eCy 過(guò)渡時(shí)間tp：3ptt振蕩周期：21tt.29階躍給定作用下的過(guò)渡過(guò)程（設(shè)定值變化）階躍給定作用下的過(guò)渡過(guò)程（設(shè)定值變化）隨動(dòng)系統(tǒng)隨動(dòng)系統(tǒng) 超調(diào)量：/*100%B C衰 減 比n：/nB B余差 e()：( )e 過(guò)渡時(shí)間tp：3ptt振蕩周期：21ttt( )y tSp0BB( )e 3t2t1tC25穩(wěn)定誤差范圍： 或者的新穩(wěn)態(tài)值.30時(shí)間時(shí)間tr上上 升升峰值時(shí)間峰值時(shí)間tpAB超調(diào)量超調(diào)量% =AB100%調(diào)節(jié)時(shí)間調(diào)節(jié)時(shí)間ts衰減比衰減比 n=n=A A1 1A A2 2.31自動(dòng)控制系統(tǒng)希望的結(jié)果：自動(dòng)控制系統(tǒng)希望的結(jié)果：

16、最大偏差（超調(diào)量）？最大偏差（超調(diào)量）？衰減比？衰減比？余差？余差？過(guò)渡時(shí)間？過(guò)渡時(shí)間？振蕩周期？振蕩周期？n n1 1等幅振蕩等幅振蕩 n n1 1發(fā)散振蕩發(fā)散振蕩 n n1 1衰減振蕩衰減振蕩 不振蕩不振蕩 為了保持有足夠的穩(wěn)定程度，衰減比一般取為為了保持有足夠的穩(wěn)定程度，衰減比一般取為4 4：1 1至至1010：1 1；這種過(guò)渡過(guò)程；這種過(guò)渡過(guò)程不是最優(yōu)的結(jié)果，但操作人員容易掌握，一般也是操作人員所希望的過(guò)程不是最優(yōu)的結(jié)果，但操作人員容易掌握，一般也是操作人員所希望的過(guò)程不振蕩：不便于操作人員掌握。不振蕩：不便于操作人員掌握。 .32某換熱器的溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)在單位階躍干擾作用下的過(guò)渡過(guò)程曲

17、線(xiàn)。試分別求出最大偏差、余差、衰減比、振蕩周期和過(guò)渡時(shí)間(給定值為200)。 解：解：1、最大偏差：A23020030 2、余差C2052005 3、第一個(gè)波峰值B23020525 第二個(gè)波峰值B2102055 衰減比n25：55：l。 4、振蕩周期為同向兩波峰之間的時(shí)間間隔，故周期T20515(min) 5、過(guò)渡時(shí)間與規(guī)定的被控變量限制范圍大小有關(guān)，假定被控變量進(jìn)入額定值的2，就可以認(rèn)為過(guò)渡過(guò)程已經(jīng)結(jié)束，那么限制范圍為200(2)4，這時(shí)，可在新穩(wěn)態(tài)值(205)兩側(cè)以寬度為4畫(huà)一區(qū)域，圖中以畫(huà)有陰影線(xiàn)的區(qū)域表示，只要被控變量進(jìn)入這一區(qū)域且不再越出，過(guò)渡過(guò)程就可以認(rèn)為已經(jīng)結(jié)束。因此，從圖上可以

18、看出，過(guò)渡時(shí)間為22min。 .33影響過(guò)渡過(guò)程的主要因素影響過(guò)渡過(guò)程的主要因素? ?固定因素：固定因素： 對(duì)象特性對(duì)象特性 測(cè)量?jī)x表特性測(cè)量?jī)x表特性 執(zhí)行器特性執(zhí)行器特性補(bǔ)償因素：補(bǔ)償因素：這是自動(dòng)控制的主要研究?jī)?nèi)容這是自動(dòng)控制的主要研究?jī)?nèi)容.34三、自動(dòng)控制系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程和品質(zhì)指標(biāo)三、自動(dòng)控制系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程和品質(zhì)指標(biāo)4 4、影響控制系統(tǒng)控制質(zhì)量的主要因素、影響控制系統(tǒng)控制質(zhì)量的主要因素 被控對(duì)象是核心 測(cè)量?jī)x表是基礎(chǔ) 控制器是靈魂 調(diào)節(jié)閥（執(zhí)行器）是關(guān)鍵.35 儀表的簡(jiǎn)要發(fā)展過(guò)程儀表的簡(jiǎn)要發(fā)展過(guò)程常見(jiàn)的測(cè)控參數(shù)：常見(jiàn)的測(cè)控參數(shù)：T、P、L、F、A（五大參數(shù)） 測(cè)控儀表的分類(lèi)：測(cè)控儀表的分類(lèi)

19、：變送器（傳感器）、執(zhí)行器、控制器三大類(lèi) *TPPLFA溫度 ：溫度變送器（熱電偶、熱電阻、集成溫度傳感器）壓力 ：壓力變送器差壓：差壓變送器變送器液位 ：差壓變送器流量 ：流量變送器（電磁流量計(jì)、渦街流量計(jì)、渦輪流量計(jì)）成份 ：成份分析儀（在線(xiàn)、離線(xiàn)）0 1 0 0 %/O nO ff電 動(dòng) 調(diào) 節(jié) 閥能 源 （ 動(dòng) 力 ）氣 動(dòng) 調(diào) 節(jié) 閥執(zhí) 行 器連 續(xù)： 調(diào) 節(jié) 閥工 作 方 式通 斷： 開(kāi) 關(guān) 閥控制器：常規(guī)調(diào)節(jié)器、智能調(diào)節(jié)器、計(jì)算機(jī)系統(tǒng) .36基地式儀表基地式儀表只具備簡(jiǎn)單測(cè)控功能，其信號(hào)一般僅在本儀表內(nèi)起作用，各測(cè)控點(diǎn)間的信號(hào)難以相互溝通，操作人員只能通過(guò)巡視生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)來(lái)了解生產(chǎn)狀

20、況。（目前已淘汰） 單元組合儀表單元組合儀表智智 能能 儀儀 表表儀表中含有微處理器，功能強(qiáng)，往往具備數(shù)字信號(hào)傳輸和模擬信號(hào)傳輸兩種功能。 現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)儀表現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)儀表簡(jiǎn)而言之就是滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的智能儀表。 QDZ：氣動(dòng)單元組合儀表，氣源(140kPa)，信號(hào)(20100kPa)。主要有力平衡型和力矩平衡型兩類(lèi)，氣動(dòng)單元組合儀表已基本淘汰。DDZ：電動(dòng)單元組合儀表。 DDZII型：電源220VAC，信號(hào)010mA DDZIII型：電源24VDC，信號(hào)420mA、15VDC .37 自動(dòng)化裝置的簡(jiǎn)要發(fā)展過(guò)程自動(dòng)化裝置的簡(jiǎn)要發(fā)展過(guò)程基地式系統(tǒng)基地式儀表第0代常規(guī)儀表控制系統(tǒng)單元組合儀表：調(diào)、變、

21、執(zhí)、算(DDZ-II、III、QDZ)第1代 DDC控制變、執(zhí)(DDZ-II、III) 集中型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)變、執(zhí)(DDZ-II、III) 第2代DCSOS：小型機(jī)、IPCCS：IPC、PLC、智能調(diào)節(jié)器現(xiàn)場(chǎng)儀表：DDZ-III為主 第3代*FCS將全廠(chǎng)最基礎(chǔ)的現(xiàn)場(chǎng)級(jí)儀表和裝置均通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)連接起來(lái)，實(shí)現(xiàn)全數(shù)字化通訊。現(xiàn)場(chǎng)儀表：總線(xiàn)儀表 第4代*分布式IO DCS現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)根據(jù)傳輸距離或功能不同連接到現(xiàn)場(chǎng)I/O設(shè)備上，各現(xiàn)場(chǎng)I/O設(shè)備與控制站間通過(guò)網(wǎng)絡(luò)（現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)）連接。現(xiàn)場(chǎng)儀表：DDZ-III、總線(xiàn)儀表 過(guò)渡型*.38緒論進(jìn)進(jìn)料料口口執(zhí)執(zhí)行行器器變變送送器器 進(jìn)進(jìn)料料口口執(zhí)執(zhí)行行器器變變送送器器

22、.39直接計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)生產(chǎn)過(guò)程數(shù)字計(jì)算機(jī)A/D轉(zhuǎn)換D/A轉(zhuǎn)換操作臺(tái)擾動(dòng)控制變量輸出變量.40集中型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)由于當(dāng)時(shí)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的體積龐大，價(jià)格由于當(dāng)時(shí)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的體積龐大，價(jià)格非常昂貴，為了使計(jì)算機(jī)控制能與常規(guī)儀表非常昂貴，為了使計(jì)算機(jī)控制能與常規(guī)儀表控制相競(jìng)爭(zhēng)，企圖用一臺(tái)計(jì)算機(jī)來(lái)控制盡可控制相競(jìng)爭(zhēng)，企圖用一臺(tái)計(jì)算機(jī)來(lái)控制盡可能多的控制回路。能多的控制回路。CRT、鍵盤(pán)過(guò)程控制計(jì)算機(jī)AIDIAODO 被控過(guò)程（對(duì)象）被控變量操作變量輸入子系統(tǒng)輸出子系統(tǒng)集中型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)原理圖.411). 計(jì)算機(jī)直接數(shù)字控制（DDC）系統(tǒng)直接數(shù)字控制直接數(shù)字控制(DDC)計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)CRT打印機(jī)打印

23、機(jī)報(bào)報(bào) 警警操作臺(tái)操作臺(tái)過(guò)程輸入通道過(guò)程輸入通道 測(cè)量變送測(cè)量變送 測(cè)量變送測(cè)量變送被被 控控 生生 產(chǎn)產(chǎn) 過(guò)過(guò) 程程過(guò)程輸出通道過(guò)程輸出通道 執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行機(jī)構(gòu) 執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行機(jī)構(gòu) .422). 計(jì)算機(jī)監(jiān)督控制（SCC）系統(tǒng)監(jiān)督控制計(jì)算機(jī)監(jiān)督控制計(jì)算機(jī)(SCC)CRT打印機(jī)打印機(jī)報(bào)警報(bào)警DDC計(jì)算機(jī)或調(diào)節(jié)器計(jì)算機(jī)或調(diào)節(jié)器輸入通道輸入通道 輸出通道輸出通道被被 控控 生生 產(chǎn)產(chǎn) 過(guò)過(guò) 程程操作臺(tái)操作臺(tái)輸入通道輸入通道.433）計(jì)算機(jī)集散控制系統(tǒng)（DCS）.44 監(jiān)督控制計(jì)算機(jī)監(jiān)督控制計(jì)算機(jī)CRT操作站操作站基本調(diào)節(jié)器基本調(diào)節(jié)器基本調(diào)節(jié)器基本調(diào)節(jié)器 被控對(duì)象被控對(duì)象被控對(duì)象被控對(duì)象高高 速速 數(shù)數(shù)

24、據(jù)據(jù) 通通 道道.45集散控制系統(tǒng)集散控制系統(tǒng)控制臺(tái)控制臺(tái)過(guò)程控制計(jì)算機(jī)控制單元控制單元多路采集器可編程邏輯控制器數(shù)據(jù)通道工程師/操作員控制臺(tái)其他系統(tǒng).46 基于計(jì)算機(jī)技術(shù)的過(guò)程控制系統(tǒng)生產(chǎn)過(guò)程數(shù)字計(jì)算機(jī)A/D轉(zhuǎn)換D/A轉(zhuǎn)換操作臺(tái)擾動(dòng)控制變量輸出變量控制臺(tái)控制臺(tái)過(guò)程控制計(jì)算機(jī)控制單元控制單元多路采集器可編程邏輯控制器數(shù)據(jù)通道工程師/操作員控制臺(tái)其他系統(tǒng) 分布式計(jì)算機(jī)控制分布式計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)系統(tǒng) 直接數(shù)字控制系統(tǒng)直接數(shù)字控制系統(tǒng).47IPC、PLCI/O子系統(tǒng)子系統(tǒng)Ethernet/Highway FieldbusController/GatewayFieldbus現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)集散控制系統(tǒng).48

25、第三階段：綜合自動(dòng)化（CIPS） 1).1).計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMSCIMS）的概念與發(fā)展）的概念與發(fā)展 計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)是在自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)是在自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)及制造技術(shù)的基礎(chǔ)上，通過(guò)計(jì)算機(jī)算機(jī)技術(shù)及制造技術(shù)的基礎(chǔ)上，通過(guò)計(jì)算機(jī)及其軟件，將制造工廠(chǎng)全部生產(chǎn)活動(dòng)（設(shè)計(jì)、及其軟件，將制造工廠(chǎng)全部生產(chǎn)活動(dòng)（設(shè)計(jì)、制造及經(jīng)營(yíng)管理，包括市場(chǎng)調(diào)研、生產(chǎn)決策、制造及經(jīng)營(yíng)管理，包括市場(chǎng)調(diào)研、生產(chǎn)決策、生產(chǎn)計(jì)劃、生產(chǎn)管理、產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)計(jì)劃、生產(chǎn)管理、產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、加工制造以及銷(xiāo)售經(jīng)營(yíng)等）與整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程加工制造以及銷(xiāo)售經(jīng)營(yíng)等）與整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程有關(guān)

26、的物料流與信息流實(shí)現(xiàn)高度統(tǒng)一的綜合有關(guān)的物料流與信息流實(shí)現(xiàn)高度統(tǒng)一的綜合化管理，構(gòu)成一個(gè)化管理，構(gòu)成一個(gè)優(yōu)化的完整的生產(chǎn)系統(tǒng)優(yōu)化的完整的生產(chǎn)系統(tǒng)。 .492).CIM的概念與發(fā)展（1）CIM(Computer Integrated Manufacturing) 計(jì)算機(jī)集成制造 企業(yè)資源（人、財(cái)、物、技術(shù)、經(jīng)營(yíng)管理） 計(jì)算機(jī)技術(shù)集成 資源優(yōu)化，產(chǎn)品優(yōu)質(zhì)、低耗、上市快，增強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力.502) CIMS的概念與發(fā)展（2）nCIMS的概念 CIMS(Computer Integrated Manufacturing system） 計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng) 是CIM哲理的具體體現(xiàn)nCIMS的主要特征是“四化”

27、 計(jì)算機(jī)化、信息化、智能化和集成優(yōu)化.512). CIMS的概念與發(fā)展（3）nCIM理念起源于70年代（Joseph Harrington, 1973) 一種新的生產(chǎn)模式nCIMS 80年代初被廣泛接受（美國(guó)制造工程師學(xué)會(huì)）n首先廣泛應(yīng)用于離散制造業(yè) 汽車(chē)、機(jī)械設(shè)備、家用電器等行業(yè) 在離散工業(yè)，CIMS已形成較為成熟的體系框架 （CAD、CAM、CAPP、MRP II 等） 國(guó)內(nèi)已有上百家應(yīng)用示范企業(yè)n開(kāi)始在流程行業(yè)受到重視.523). 過(guò)程工業(yè)CIMS的遞階控制層次 過(guò)程控制過(guò)程控制過(guò)程優(yōu)化過(guò)程優(yōu)化生產(chǎn)調(diào)度生產(chǎn)調(diào)度企業(yè)管理企業(yè)管理經(jīng)營(yíng)決策經(jīng)營(yíng)決策第五層：第五層：企業(yè)決策，生產(chǎn)規(guī)劃企業(yè)決策，生產(chǎn)規(guī)劃第四層：供銷(xiāo)第四層：供銷(xiāo) ,財(cái)務(wù)財(cái)務(wù),計(jì)劃計(jì)劃,管理等管理等第二層：第二層：先進(jìn)控制，過(guò)程優(yōu)化先進(jìn)控制，過(guò)程優(yōu)化第三層：第三層：生產(chǎn)調(diào)度，系統(tǒng)優(yōu)化生產(chǎn)調(diào)度，系統(tǒng)優(yōu)化第一層：第一層：?jiǎn)卧詣?dòng)化，簡(jiǎn)單控制單元自動(dòng)化，簡(jiǎn)單控制生生 產(chǎn)產(chǎn) 過(guò)過(guò) 程程過(guò)程過(guò)程CIMS的遞階控制示意圖的遞階控制示意圖.532.過(guò)程工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展過(guò)程n常規(guī)儀表，單回路，簡(jiǎn)單控制（70年代前）n分布式計(jì)算機(jī)(DCS)，多回路，先進(jìn)控制 （70-80年代）nDCS網(wǎng)，多流程，過(guò)程控制優(yōu)化與生產(chǎn)調(diào)度 （80-90年代）n企業(yè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，多層次，過(guò)程控制優(yōu)化、生產(chǎn)調(diào)度管理與企業(yè)經(jīng)營(yíng)決策管理：綜合自動(dòng)化 CIPS