先进控制系统
在工业生产过程中,一个良好的控制系统不但要保护系统的稳定性和整个生产的安全性,满足一定约束条件,而且应该带来一定的经济效益和社会效益,然而设计这样的控制系统会遇到很多困难,特别是复杂工业过程往往具有不确定性(环境结构和参数的未知性, 时变性,随机性,突变性),非线性,变量间的关联性以及信息的不完全性和大纯滞后性等, 要想获得精确的数学模型十分困难.因此,对于过程控制系统的设计,已不能采用单一基于定量的数学模型的传统控制理论和控制技术,必须进一步开发高级的过程控制系统,研究先进的过程控制规律,以及将现有的控制理论和方法向过程控制领域移植和改造等方面受到越来越多的控制界的关注. 世界各国在加强建模理论,辨识技术,优化控制,最优控制,高级过程控制等方面进行研究,推出了从实际工业过程特点出发,寻求对模型要求不高,在线计算方便,对过程和环境的不确定性有一定适应能力的控制策略和方法,如自适应控制系统,预测控制系统, 稳健控制系统,智能控制系统等先进控制系统.对于含有大量不确定性和难于建模的复杂系统,基于知识的专家系统,模糊控制,人工神经网络控制,学习控制和基于信息论的智能控制等应运而生,它们在许多领域都开始得到了应用,成为自动控制的前沿学科之一. 由于变量间的关联,使系统不能正常平稳运行,出现各类解耦控制系统.对于大纯滞后系统自1957 年史密斯提出Smith 预估补偿器以来,又相继出现了各种改进Smith 预估补偿方法,如观测补偿器控制方案,内模控制,双控制器,达林控制算法,纯滞后对象采样控制等,但均尚未完全真正解决.人们还在继续努力想方设法寻求解决办法.针对信息不完全性出现了推断控制系统和软测量技术.本章就目前应用较多且取得经济效益的预测控制, 软测量技术发展及应用等方面作一些简单介绍,以推动先进控制技术的应用. 先进控制是对那些不同于常规单回路PID 控制,并具有比常规PID 控制更好控制效果的控制策略的统称,而非专指某种计算机控制算法.这些控制策略的先进性在于它们目前在工业过程中尚很少使用.尽管先进控制的定义并不严格和统一,但是先进控制的任务确是十分明确的,即用来处理那些采用常规PID 控制效果不好,甚至无法控制的复杂工业过程控制问题.先进控制最大的特点就是可以带来丰厚的回报.以石油化工为例,一个先进控制项目的年经济效益在百万元以上,其投资回收期一般在一年以内. 先进控制的特点如下所述. (1) 与传统的PID 控制不同,先进控制是一种基于模型的控制策略,如预测控制和推断控制.目前,基于知识的控制,如智能控制和模糊控制,正成为先进控制的一个重要的发展方向. (2) 先进控制通常用于处理复杂的多变量过程控制问题,如大时滞,多变量耦合,被控变量与控制变量存在各种约束的过程控制等.先进控制是建立在常规单回路控制之上的动态协调约束控制,可使控制系统适应实际工业生产过程的动态特性和操作要求. (3) 先进控制的实现需要足够的计算能力作为支持平台.由于先进控制受控制算法的
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复杂性和计算机硬件两方面因素的影响,早期的先进控制算法通常是在上位机上实施的. 随着DCS 功能的不断增强, 更多的先进控制策略可以与基本控制回路一起在DCS 上实现. 后一种方式可有效地增强先进控制的可靠性,可操作性和可维护性.从全厂综合自动化的角度看,先进控制恰好处在承上启下的重要地位.性能良好的先进控制是在线优化得以有效实施的前提,并进而可将企业领导者的经营决策,生产管理和调度的有关信息及时落实到各生产装置的实际运行中,并可真正实现全厂的综合优化控制.作为一个整体,先进控制系统应该包括从数据采集处理,数学模型建立,先进控制策略到工程实施的全部内容. 应用先进控制技术可以取得如下结果. (1) 保证装置平稳操作,大大减少方均差. (2) 实现产品质量卡边操作,提高目标产品的收率,显著提高经济效益. (3) 降低能耗,提高处理量,全面提高工艺装置的自动控制水平和整体经济效益. (4) 能保证物理过程和化学反应的条件, 在线寻找和实现最优的生产条件, 是实现"安, 稳,长,满,优"的有力工具. (5) 实践证明, 先进控制是在现有装置和DCS 基础上挖潜增效的一种有效的技术手段, 具有投资少,见效快以及有利于提高资源利用率的特点,其经济效益和社会效益显著,是一项值得开发应用的高新技术.
5.1
系统关联与解耦控制
随着工业的发展,生产规模越来越大,在一个过程控制系统中,被控量和控制量往往不止一对,这就需要设置若干个控制回路,才能对生产过程中的多个被控量进行准确,稳定地控制.在这种情况下,多个控制回路之间就有可能存在某种程度的相互影响,这种影响称为控制系统的关联或耦合.这样的相互耦合可能妨碍各被控变量和控制变量之间的独立控制,严重时甚至会破坏各系统的正常工作. 为了消除或减小控制回路之间的这些影响,有的可以采用被控变量和控制变量的适当匹配或重新整定调节器的方法.但对于关联较为严重的系统,则一般采用附加补偿装置, 用以解除系统中各控制回路之间的耦合关系.通过对这些联系进行整定,使每个控制变量仅对与其配对的一个被控变量发生影响,而对其他的被控变量不发生影响,或者影响很小, 使各被控变量和控制变量的相互耦合消除或大为减少,把具有相互关联的多参数控制过程转化为几个彼此独立的单输入/单输出控制过程来处理,实现一个调节器只对其对应的被控过程独立地进行调节. 5.1.1 系统耦合及对控制过程的影响
现以两对变量为例来分析说明系统的耦合现象及其对控制过程的影响.图 5.1 为一个精馏塔温度控制系统.图中被控量为塔顶温度T1 和塔底温度T2;控制量为回流量L 和加热蒸汽流量QH .T1C 为塔顶温度控制器(传递函数用Gc1 表示),它的输出u1 控制回流调节阀, 调节塔顶回流量L,从而实现对塔顶温度T1 的控制.T2C 为塔底温度控制器,它的输出u2 控制再沸器加热蒸汽调节阀,调节加热蒸汽流量QH,实现对塔底温度T2 的控制.显然, u1 的变化不仅影响T1,还会影响T2;同样,u2 的变化在影响T2 的同时,还会影响T1.很显然,两个控制回路之间存在耦合关系.
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过程控制与自动化仪表
图 5.1 精馏塔温度控制系统
当塔顶温度T1 稳定在设定值T10,如果某种干扰使塔底温度T2 偏离设定值T20 降低, 塔底温度控制器T2C 的输出u2 将发生变化,使蒸汽调节阀开大,增加加热蒸汽流量QH , 期望塔底温度T2 升高并回到T20.当加热蒸汽流量QH 增加时,通过再沸器使精馏塔内的上升蒸汽流量增加,又会导致塔顶温度T1 升高.当塔顶温度T1 升高而偏离其设定值T10 时, 塔底温度控制器T1C 的输出u1 改变,使回流调节阀开大,增加回流量,期望塔顶温度T1 降低并回到T10.当回流量增加时,不但塔顶温度T1 降低,也会导致塔底温度T2 降低;塔底温度控制器T2C 的控制作用与此时塔顶温度控制器T1C 增加加热蒸汽流量QH ,期望塔底温度T2 升高并回到设定值是矛盾的.如果这种耦合严重,将影响系统的正常运行.
《过程控制系统》习题解答 1-1 试简述过程控制的发展概况及各个阶段的主要特点。 答：第一个阶段50年代前后：实现了仪表化和局部自动化，其特点： 1、过程检测控制仪表采用基地式仪表和部分单元组合式仪表 2、过程控制系统结构大多数是单输入、单输出系统 3、被控参数主要是温度、压力、流量和液位四种参数 4、控制的目的是保持这些过程参数的稳定，消除或减少主要扰动对生产过程的影响 5、过程控制理论是以频率法和根轨迹法为主体的经典控制理论，主要解决单输入、单输出的定值控制系统的分析和综合问题 第二个阶段60年代来：大量采用气动和电动单元组合仪表，其特点： 1、过程控制仪表开始将各个单元划分为更小的功能，适应比较复杂的模拟和逻辑规律相结合的控制系统 2、计算机系统开始运用于过程控制 3、过程控制系统方面为了特殊的工艺要求，相继开发和应用了各种复杂的过程控制系统（串级控制、比值控制、均匀控制、前馈控制、选择性控制） 4、在过程控制理论方面，现代控制理论的得到了应用 第三个阶段70年代以来：现代过程控制的新阶段——计算机时代，其特点： 1、对全工厂或整个工艺流程的集中控制、应用计算系统进行多参数综合控制 2、自动化技术工具方面有了新发展，以微处理器为核心的智能单元组合仪表和开发和广泛应用 3、在线成分检测与数据处理的测量变送器的应用 4、集散控制系统的广泛应用 第四个阶段80年代以后：飞跃的发展，其特点： 1、现代控制理论的应用大大促进了过程控制的发展 2、过程控制的结构已称为具有高度自动化的集中、远动控制中心 3、过程控制的概念更大的发展，包括先进的管理系统、调度和优化等。 1-2 与其它自动控制相比，过程控制有哪些优点？为什么说过程控制的控制过程多属慢过程？ 过程控制的特点是与其它自动控制系统相比较而言的。 一、连续生产过程的自动控制 连续控制指连续生产过程的自动控制，其被控量需定量控制，而且应是连续可调的。若控制动作在时间上是离散的（如采用控制系统等），但是其被控量需定量控制，也归入过程控制。 二、过程控制系统由过程检测、控制仪表组成 过程控制是通过各种检测仪表、控制仪表和电子计算机等自动化技术工具，对整个生产过程进行自动检测、自动监督和自动控制。一个过程控制系统是由被控过程和检测控制仪表两部分组成。 三、被控过程是多种多样的、非电量的 现代工业生产过程中，工业过程日趋复杂，工艺要求各异，产品多种多样；动态特性具有大惯性、大滞后、非线性特性。有些过程的机理（如发酵等）复杂，很难用目前过程辨识方法建立过程的精确数学模型，因此设计能适应各种过程的控制系统并非易事。 四、过程控制的控制过程多属慢过程，而且多半为参量控制 因为大惯性、大滞后等特性，决定了过程控制的控制过程多属慢过程；在一些特殊工业生产过程中，采用一些物理量和化学量来表征其生产过程状况，故需要对过程参数进行自动检测和自动控制，所以过程控制多半为参量控制。
第６２卷 第８期 化 工 学 报 Ｖ ｏｌ．６２ Ｎｏ．８ ２０１１年８月 ＣＩＥＳＣ Ｊｏｕｒｎａｌ Ａｕｇ ｕｓｔ ２０１１檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭殐 殐 殐 殐 研究论文 乙烯裂解炉先进控制系统开发与应用 李 平１，李奇安１，雷荣孝２，陈爱军２，任丽丽２，曹 巍２ （１辽宁石油化工大学信息与控制工程学院，辽宁抚顺１１３００１；２ 中国石油兰州石化分公司自动化研究院，甘肃兰州７３００６０ ）摘要：以中国石油兰州石化公司４６万吨／年乙烯装置裂解炉为对象，设计并实施了５台ＳＣ－１型乙烯裂解炉先进控制系统，包括平均ＣＯＴ温度控制、管间温度平衡控制、总进料流量控制。详细描述了该系统的工程实施，介绍了先进控制系统硬软件结构、先进控制与常规控制的切换逻辑、先进控制ＤＣＳ操作界面。本系统的投用极大地提高了裂解炉控制的平稳性和控制精度，带来了显著的经济效益。关键词：乙烯裂解炉；先进控制；温度控制；乙烯装置ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ ．ｉｓｓｎ．０４３８－１１５７．２０１１．０８．０２２中图分类号：ＴＰ ２７３ 文献标志码：Ａ文章编号：０４３８－１１５７（２０１１）０８－２２１６－０５ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ａｎｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ａｄｖａｎｃｅｄ ｐｒｏｃｅｓｓ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙ ｓｔｅｍｆｏｒ ｅｔｈｙｌｅｎｅ ｃｒａｃｋｉｎｇ ｈｅａｔｅｒｓＬＩ Ｐｉｎｇ１，ＬＩ Ｑｉ’ａｎ１，ＬＥＩ Ｒｏｎｇｘｉａｏ２，ＣＨＥＮ Ａｉｊ ｕｎ２，ＲＥＮ Ｌｉｌｉ ２，ＣＡＯ Ｗｅｉ ２（１ Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｌｉａｏｎｉｎｇ Ｓｈｉｈｕａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｆｕｓｈｕｎ１１３００１，Ｌｉａｏｎｉｎｇ，Ｃｈｉｎａ；２ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ，ＰｅｔｒｏＣｈｉｎａ Ｌａｎｚｈｏｕ Ｐｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｌ ａｎｚｈｏｕ７３００６０，Ｇａｎｓｕ，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ａｄｖａｎｃｅｄ ｐｒｏｃｅｓｓ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ＳＣ－１ｔｙｐｅ ｅｔｈｙｌｅｎｅ ｃｒａｃｋｉｎｇ ｈｅａｔｅｒｓ ａｔ ＬａｎｚｈｏｕＰｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙ ４６０ＫＴＡ Ｅｔｈｙｌｅｎｅ Ｐｌａｎｔ ｗｅｒｅ ｄｅｓｉｇｎｅｄ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｔｈｅ ａｖｅｒａｇｅ ｃｏｉｌ ｏｕｔｌｅｔｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｓ，ｔｈｅ ｐａｓｓ ｏｕｔｌｅｔ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｂａｌａｎｃｅ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｓ，ｔｈｅ ｔｏｔａｌ ｔｈｒｏｕｇ ｈｏｕｔｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｓ．Ｔｈｅ ｓｏｆｔｗａｒｅ ａｎｄ ｈａｒｄｗａｒｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍｓ，ｔｈｅ ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ ｌｏｇｉｃ ｂｅｔｗｅｅｎａｄｖａｎｃｅｄ ｃｏｎｔｒｏｌ ａｎｄ ＤＣＳ ｒｅｇｕｌａｒ ｃｏｎｔｒｏｌ，ｔｈｅ ＤＣＳ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ｆｏｒ ａｄｖａｎｃｅｄ ｃｏｎｔｒｏｌ ｗｅｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｔｈｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｔｅａｄｉｎｅｓｓ ａｎｄ ｃｏｎｔｒｏｌ ａｃｃｕｒａｃｙ ｆｏｒ ｃｒａｃｋｉｎｇ ｈｅａｔｅｒｓ ａｒｅ ｇｒｅａｔｌｙ ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｂｙ ｕｓｉｎｇｔｈｅ ａｄｖａｎｃｅｄ ｐｒｏｃｅｓｓ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍｓ，ａｎｄ ｒｅｍａｒｋａｂｌｅ ｅｃｏｎｏｍｉｃ ｂｅｎｅｆｉｔ ｉｓ ｏｂｔａｉｎｅｄ．Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｅｔｈｙｌｅｎｅ ｃｒａｃｋｉｎｇ ｈｅａｔｅｒｓ；ａｄｖａｎｃｅｄ ｐｒｏｃｅｓｓ ｃｏｎｔｒｏｌ；ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｃｏｎｔｒｏｌ；ｅｔｈｙｌｅｎｅ ｐｌａｎｔ ２ ０１１－０５－０１收到初稿，２０１０－０５－１１收到修改稿。联系人及第一作者：李平（１９６４—），男，博士，教授。基金项目：辽宁省高等学校优秀人才支持计划（２００８ＲＣ３２）；辽宁省高校创新团队支持计划（２００７Ｔ１０３ ）。 引 言 乙烯装置是石化工业中能耗最大的装置之一。裂解炉是乙烯装置的关键设备，也是乙烯装置的能 耗大户，其能耗占装置总能耗的５０％～６０％［１］ 。 降低裂解炉的能耗是降低乙烯生产成本的重要途径之一。随着节能降耗任务的日趋紧迫，相关企业近 年来积极开展裂解炉节能降耗的攻关，采取一系列 措施，收到可喜的效果［ ２－ ４］。其中，采用先进控制技术，优化裂解炉操作，能够提高乙烯、丙烯收 Ｒｅｃｅｉｖｅｄ ｄａｔｅ：２０１１－０５－０１．Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ ａｕｔｈｏｒ：Ｐｒｏｆ．ＬＩ Ｐｉｎｇ，ｌｉｐｉｎｇ＠ｌｎｐｕ．ｅｄｕ．ｃｎＦｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｉｔｅｍ：ｓｕｐｐｏｒｔｅｄ ｂｙ ｔｈｅ Ｐｒｏｇｒａｍ ｆｏｒ ＬｉａｏｎｉｎｇＥｘｃｅｌｌｅｎｔ Ｔａｌｅｎｔｓ ｉｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（２００８ＲＣ３２）ａｎｄ ｔｈｅ Ｐｒｏｇｒａｍ ｆｏｒＣｒｅａｔｉｖｅ Ｔｅａｍ ｉｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｌｉａｏｎｉｎｇ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ（２００７Ｔ１０３）． 率，使乙烯装置生产能耗明显下降［ ５－ ７］。因此，充分利用ＤＣＳ与计算机技术的优势，运用现代控制技术，有针对性地开发ＡＰＣ先进控制和优化系统，对于充分发挥现有生产装置的运行潜力，有效实现
自动控制系统及应用-阶段测评2 成绩：100分 一.单选題共20題 題号：1本題分数:5分 下列各式中非最小相伎系统的传递函数是O C A、s+15s+3 C BS s+1-5s-3 C C、s÷1-5s÷3 C DS -s-15s+3 该題考查对最小相位系统定义的理解，传递函数的极点和家点均在S复平而的左侧的系统称为最小相位系统，所以正确选项是C项。理解最小相伎系统定义有利于系统特性分析。 标准答案：C 考生答案：C 本題得分：5分 題号：2本題分数:5分 G(S)=IOOO.01 s+1环节的对数相频符性的高频渐近线为O C A、φ = π2rad的水平直线 C B、φ=-π2rad的水平直线 r CS φ = ∏ rad的水平直线 C D、φ=-π rad的水?平直线 该題考查对典型环节对数频率特性的识记，正确选项是B项。熟记典理环节对数频率特性是系统分析的基 标准答案：B 考生答案：B 本題得分：5分
題号：3本題分数:5分 带有惯性的比例微分环节的传递函数G(S)= O C A、KS C B、1Ts+K C TS C DS τs÷1Ts+K 该題考查对系统可分解为若干典型环节的理解。正确选项是D^O掌握系统分解与合成疔利千系统分析。 标准答案：D 考生答案：D 本題得分：5分 題号：4本題分数:5分 cosωt的拉氏变换式是() C A.IS C B.1s+1 C CX ss2+ω2 C DX ωs2+ω2 该題考查对常用函数拉氏式的识记。正确选项是C项。熟记常用函哉拉氏式是学习系统传递函数和分析系统频率特性的关镀。 标准答案：C 考生答案：C 本題得分：5分 題号：5本題分数:5分 当输入量发生究变时，输出量随时问增加按直线规律变化的环节是O A.积分
第一章计算机控制系统的特点及其应用领域。 1.计算机控制系统的控制过程是怎样的? 计算机控制系统的控制过程可归纳为以下三个步骤： (1)实时数据采集：对被控量的瞬时值进行检测，并输入给计算机。 (2)实时决策：对采集到的表征被控参数的状态量进行分析，并按已定的控制规律，决定下一步的控制过程。 (3)实时控制：根据决策，适时地对执行机构发出控制信号，完成控制任务。 2.实时、在线方式和离线方式的含义是什么？ (1)实时：所谓“实时”，是指信号的输入、计算和输出都是在一定时间范围内完成的，即计算机对输入信息以足够快的速度进行处理，并在一定的时间内作出反应并进行控制，超出了这个时间就会失去控制时机，控制也就失去了意义。 (2)“在线”方式：在计算机控制系统中，如果生产过程设备直接与计算机连接，生产过程直接受计算机的控制，就叫做“联机”方式或“在线”方式。 (3)“离线”方式：若生产过程设备不直接与计算机相连接，其工作不直接受计算机的控制，而是通过中间记录介质，靠人进行联系并作相应操作的方式，则叫做“脱机”方式或“离线”方式。 3.微型计算机控制系统的硬件由哪几部分组成？各部分的作用是什么？ 由四部分组成。 图1.1微机控制系统组成框图 (1)主机：这是微型计算机控制系统的核心，通过接口它可以向系统的各个部分发出各种命令，同时对被控对象的被控参数进行实时检测及处理。主机的主要功能是控制整个生产过程，按控制规律进行各种控制运算(如调节规律运算、最优化计算等)和操作，根据运算结果作出控制决策；对生产过程进行监督，使之处于最优工作状态；对事故进行预测和报警；编制生产技术报告，打印制表等等。 (2)输入输出通道：这是微机和生产对象之间进行信息交换的桥梁和纽带。过程输入通道把生产对象的被控参数转换成微机可以接收的数字代码。过程输出通道把微机输出的控制命令和数据，转换成可以对生产对象进行控制的信号。过程输入输出通道包括模拟量输入输出通道和数字量输入输出通道。 (3)外部设备：这是实现微机和外界进行信息交换的设备，简称外设，包括人机联系设备(操作台)、输入输出设备(磁盘驱动器、键盘、打印机、显示终端等)和外存贮器(磁盘)。其中操作台应具备显示功能，即根据操作人员的要求，能立即显示所要求的内容；还应有按钮，完成系统的启、停等功能；操作台还要保证即使操作错误也不会造成恶劣后果，
电气控制系统图的绘制及原则 电气控制系统图：就是将许多电器元件按一定的要求连接而成并用一定的图形表达出来，用于表达生产机械电气控制系统的结构、原理等设计意图，方便电气系统的安装、调试、使用和维修的图纸。 电气控制系统图一般有三种：电气原理图、电器布置图和电气安装接线图。（各种图有其不同的用途和规定画法，采用统一的图形符号、文字符号和标准画法来绘制。） 绘制电气原理图时应遵循的原则：电气原理图中所有电器元件都应采用国家标准中统一的图形符号和文字符号表示。电气原理图中电器元件的布局，应根据便于阅读的原则安排。电气原理图一般分为主电路和辅助电路两部分。主电路安排在图面左侧或上方，辅助电路安排在图面右侧或下方。无论主电路还是辅助电路，均按功能布置，尽可能按动作顺序从上到下、从左到右排列。电气原理图中，当同一电器元件的不同部件（如线圈、触点）分散在不同位置时，为了表示是同一元件，要在电器元件的不同部件处标注统一的文字符号。对于同类器件，要在其文字符号后加数字序号来区别。如两个接触器，可用KM1 KM2文字符号区别。电气原理图中，所有电器的可动部分均按没有通电或没有外力作用时的状态画出。对于继电器、接触器的触点，按其线圈不通电时的状态画出；控制器按手柄处于零位时的状态画出；对于按钮、行程开关等触点，按未受外力作用时的状态画出。电气原理图中，应尽量减少
线条和避免线条交叉。各导线之间有电联系时，在导线交点处画实心圆点。根据图面布置需要，可以将图形符号旋转绘制，一般逆时针方向旋转_ 90 °，但文字符号不可倒置。—（下图为参考样板） <1>图纸上方的1、2、3、4 ....... 13等数字是图区的编号，它是为 了便于检索电气线路，方便阅读分析从而避免遗漏设置的。 <2>图区编号下方的文字表明它对应的下方元件或电路的功能，使读者能清楚地知道某个元件或某部分电路的功能，以利于理解电路的工作原理
1、为什么说转矩控制是运动控制的根本？试用负载特性曲线比较恒转矩、恒功率和风 机、泵类负载的区别。 2、简]述直流PWM 变换器-电动机系统（直流斩波器）原理（画图说明）？ 3、试述晶闸管触发整流器为何有失控时间？频率为50Hz 情况下，三相半波整流器的平 均失控时间是多少？ 4、对于恒转矩负载，为什么调压调速的调速范围不大？电动机机械特性越软，调速范 围越大吗？ 1、某调速系统，min /1500max 0r n =，min /150min 0r n =，额定负载时的速降min /15r n N =?，若不同转速下额定速降不变，则系统能达到的调速范围是多少？系统允许的静差率是多少？ 2、某闭环系统开环放大倍数是15时，额定负载下的速降是8r/min ；如果开环放大倍数是30时，速降是多少？同样静差率下，调速范围扩大多少？ 3、有一V-M 系统，电动机参数：额定功率2.2kW ，额定电压220V ，额定电流12.5A ，额定转速为1500r/min ，电枢电阻1.2Ω，整流装置内阻1.5Ω，触发整流环节放大倍数为35，要求系统满足调速范围D=20，静差率小于10%。若采用转速负反馈闭环系统，若主电路电感L=50mH ，系统的转动惯量1.6N.m 2，整流采用三相半波，试判断系统是否稳定？如要稳定，闭环系统的开环放大系数应调整为多少？ 4、旋转编码器光栅数为1024，倍频系数为4，高频时钟脉冲频率1MHz ，旋转编码器输出脉冲个数和高频时钟脉冲个数均采用16位计数器，M 法和T 法测速时间均为0/01s ，求转速为1500r/min 和150r/min 时的测速分辨率和误差率最大值。 一个转速、电流双闭环调速系统。 已知：1）电动机：kW P N 555=，V U N 750=，A I N 760=，min /375r n N =，电动势系数r V C e min/82.1?=； 2）主回路总电阻Ω=14.0R ，允许电流过载倍数5.1=λ，触发整流环节放大倍数75=S K ，整流装置为三相桥式； 3）电磁时间常数s T l 031.0=，机电时间常数s T m 112.0=，电流反馈滤波时间常数s T oi 002.0=，转速反馈滤波时间常数s T on 02.0=，
浅谈计算机控制系统的发展 摘要：论述了计算机控制系统的发展历史及发展趋势，分析了计算机控制系统的组成部分及其特点。并且对当前计算机系统的发展情况做出评价。 关键词：计算机控制系统发展 1 引言 计算机控制系统就是利用计算机（通常称为工业控制计算机）来实现工业过程自动控制的系统，并且是随着现代大型工业生产自动化的不断兴起而应运产生的综合控制系统，它紧密依赖于最新发展的计算机技术、网络通信技术和控制技术,在计算机参与工业系统控制的历史长河中扮演了重要的角色。 2 计算机控制系统的发展情况 在60 年代,控制领域中就引入了计算机。当时计算机的作用是控制调节器 的设定点，具体的控制则由电子调节器来执行, 这种系统称作是计算机监控系统。这种系统的调节器主要是采用了模拟调节器。系统中既有计算机又有调节器，系统复杂，投资又大。在60 年代末期出现了用一台计算机直接控制一个机组或一个车间的控制系统，简称集中控制系统，集中控制系统在计算机控制系统的发展过程中起到了积极作用。在这种控制系统中, 计算机不但完成操作处理,还可直接根据给定值、过程变量和过程中其它测量值，通过PID运算，实现对执行机构的控制, 以使被控量达到理想的工作状态。这种控制系统即常说的直接数字控制( DDC) 系统。计算机DDC 控制的基本思想是使用一台计算机代替若干个调节控制回路功能。最初发展时希望能够至少可以控制50个回路以上，这在当时对小规模、自动化程度不高的系统，特别是对具有大量顺序控制和逻辑判断操作的控制系统来说收到了良好的效果。 由于整个系统中只有一台计算机, 因而控制集中，便于各种运算的集中处理，各通道或回路间的耦合关系在控制计算中可以得到很好的反映，同时由于系统没有分层, 所有的控制规律均可直接实现。但是，如果生产过程的复杂，在实现对几十、几百个回路的控制时，可靠性难以保证，系统的危险性过于集中，一旦计
电气控制系统图一般有三种：电气原理图、电器布置图和电气安装接线图。 这里重点介绍电气原理图。 电气原理图目的是便于阅读和分析控制线路，应根据结构简单、层次分明清晰的原则，采用电器元件展开形式绘制。它包括所有电器元件的导电部件和接线端子，但并不按照电器元件的实际布置位置来绘制，也不反映电器元件的实际大小。 电气原理图一般分主电路和辅助电路（控制电路）两部分。 A主电路是电气控制线路中大电流通过的部分，包括从电源到电机之间相连的电器元件；一般由组合开关、主熔断器、接触器主触点、热继电器的热元件和电动机等组成。 B辅助电路是控制线路中除主电路以外的电路，其流过的电流比较小和辅助电路包括控制电路、照明电路、信号电路和保护电路。其中控制电路是由按钮、接触器和继电器的线圈及辅助触点、热继电器触点、保护电器触点等组成。 电气原理图中所有电器元件都应采用国家标准中统一规定的图形符号和文字符号表示。 电气原理图中电器元件的布局 电气原理图中电器元件的布局，应根据便于阅读原则安排。主电路安排在图面左侧或上方，辅助电路安排在图面右侧或下方。无论主电路还是辅助电路，均按功能布置，尽可能按动作顺序从上到下，从左到右排列。 电气原理图中，当同一电器元件的不同部件（如线圈、触点）分散在不同位置时，为了表示是同一元件，要在电器元件的不同部件处标注统一的文字符号。对于同类器件，要在其文字符号后加数字序号来区别。如两个接触器，可用KMI、KMZ 文字符号区别。 电气原理图中，所有电器的可动部分均按没有通电或没有外力作用时的状态画出。 对于继电器、接触器的触点，按其线圈不通电时的状态画出，控制器按手柄处于零位时的状态画出；对于按钮、行程开关等触点按未受外力作用时的状态画出。电气原理图中，应尽量减少线条和避免线条交叉。各导线之间有电联系时，在导线交点处画实心圆点。根据图面布置需要，可以将图形符号旋转绘制，一般逆时针方向旋转90o，但文字符号不可倒置。 图面区域的划分 图纸上方的1、2、3…等数字是图区的编号，它是为了便于检索电气线路，方便阅读分析从而避免遗漏设置的。图区编号也可设置在图的下方。 图区编号下方的的文字表明它对应的下方元件或电路的功能，使读者能清楚地知道某个元件或某部分电路的功能，以利于理解全部电路的工作原理。 符号位置的索引 q 符号位置的索引用图号、负次和图区编号的组合索引法，索引代号的组成如下： q 图号是指当某设备的电气原理图按功能多册装订时，每册的编号，一般用数字表示。 q 当某一元件相关的各符号元素出现在不同图号的图纸上，而当每个图号仅有
自动控制系统及应用-4 成绩：20分 一、单选题共 20 题 题号: 1 本题分数:5 分 在串联校正中，根据校正环节对系统开环频率特性相位影响的不同，可分为（） A、相位超前、滞后、超前—滞后校正 B、相位超前、滞后、滞后—超前校正 C、无相位校正和有相位校正 D、无源校正和有源校正 该题考查串联校正分类的识记。正确答案是B选项。相位超前、滞后、滞后—超前校正即典型的PD、PI、PID三大校正。 标准答案：B 题号: 2 本题分数:5 分 设某一随动系统含有一个积分环节，一个大惯性环节，二个小惯性环节（四个环节相串联），如今要求该系统对等速输入信号也是无静差的，那么最合适引入的串联校正环节是（） A、PI B、I
C、PID D、PD 该题考查对系统稳态误差与输入信号间关系，以及串联校正对系统影响的识记。由于系统型别ν=1，输入信号中t 的次数=1，而当系统型别ν＞输入信号中t 的次数时，系统稳态误差$e_(ssr)=0$，PI、PID校正均能改善系统的稳态性能，但PI校正会使系统的稳定性下降，而PID 校正兼顾系统稳态性与动态性的改善，所以C项是正确选项。熟悉它有益于分析系统稳态精度。 标准答案：C 题号: 3 本题分数:5 分 积分环节硬反馈校正后的传递函数为（） A、$(1/alpha)/(1/Ks+1)$ B、$(1/K)/(1/alphas+1)$ C、$1/(1/(Kalpha)s+1)$ D、$(1/alpha)/(1/(Kalpha)s+1)$ 该题考查反馈校正的理解。正确答案是D。熟悉反馈校正特点有利于系统性能分析与改进。
题号: 4 本题分数:5 分 在系统中串联PD调节器，以下错误的说法是（） A、是一种相位超前校正装置 B、能影响系统开环幅频特性的高频段 C、使系统的稳态性能得到改善 D、使系统的稳定性能得到改善 该题考查典型串联校正对系统影响的识记。由于PD校正能使系统的稳定性和快速性改善，但抗高频干扰能力明显下降，所以C项是正确选项。熟悉它有益于系统性能分析和改进。 标准答案：C 题号: 5 本题分数:5 分 减小PI调节器（比例积分调节器）的积分时间常数，将使PI调节器的响应速度（） A、加快 B、减慢 C、不变 D、不一定 该题考查时间常数与系统响应速度间关系的识记。A项是正确选项。熟悉它有益于系统动态性能分析。
微机控制技术的发展概况及趋势 微机控制技术是以微型计算机作为机电一体化的控制器，结合微型计算机的工作原理和接口设计，相应的控制硬件和软件以及它们的配合，实现对控制对象的控制的一门技术。它的发展离不开自动控制理论和计算机技术的发展，随着科学技术的发展，人们越来越多地用计算机来实现控制系统。 本文从计算机控制系统的发展历史，我国工业控制机及系统的发展应用，计算机控制系统的发展趋势，这几个方面来阐述微机控制技术的发展概况及相关趋势。 计算机控制系统在60年代引入控制领域当时计算机是控制调节器的设定点, 具体的控制则由电子调节器来执行, 这种系统称为计算机监控系统。在60 年代末期出现了用一台计算机直接控制一个机组或一个车间的控制系统,简称集中控制系统。这种控制系统即常说的直接数字控制(DDC)系统。计算机DDC 控制的基本思想是使用一台计算机代替若干个调节控制回路功能。这个控制系统由于只有一台计算机而且没有分层，所以非常有利于集中控制盒运算的集中处理，并且能得到很好的反映，并且，各个控制规律都可以直接实现。但是，如果生产过程复杂，则该系统的可靠性就很难保证了。系统的危险性过于集中, 一旦计算机发生故障, 整个系统就会停顿。[7] 70 年代随着电子技术的飞速发展,随着大规模集成电路的出现和发展, 集散控制系统（DCS）出现，之后在此基础上，随着生产发展的需要而产生了一种更新一代的控制系统，即分布式控制系统。典型的集散控制系统具有两层网络结构下层负责完成各种现场级的控制任务,上层负责完成各种管理、决策和协调任务。 90年代以来，随着各个学科的发展和交叉融合，随着现代大型工业生产自动化的不断兴起, 利用计算机网络作为控制工具的综合性控制系统，计算机集成系统（CIPS）应运而生。它紧密依赖于最新发展的计算机技术、网络通信技术和控制技术，并且终将成为未来控制系统的发展趋势。 我国工业控制发展的道路是比较曲折的，20世纪80年代末到90年代初，我国市场上大都是首先引进了成套设备，在引进成套设备的同时相继引进了各种工控系统，来填充国内在这方面的不足，90年代后，在我国一批科学家的带领下，我国逐渐有了自己设计的控制系统和装置，建立自己的实验室，生产出属于自己版权的产品，然后在原有技术的基础上进行二次开发和应用，从1997年开始，大陆本土的IPC厂商开始进入该市场，IPC也随之发展成了中国第二代主流工控机技术。[1] 目前国内的工控机供应渠道主要来源于中国台湾及内地的厂商，国外的产品（例如RADISYS、ROCKWELL、INTEL等）经过几年的市场拼杀后，由于成本高、价格高、服务难，现已完全退出国内市场。目前，国内的IT业研发、加工技术力量不断提升；各类芯片和各类器件、生产设备在国际市场基本可平等选购；软件资源的可移植性可节省大量的人力、物力。在这些有利条件下，国内一些厂商抓住机会快速崛起，利用本土综合竞争优势逐步将国外品牌挤出国内工控市场。某些企业以每年超过100%的资产增长速度，鼎立于国内的工控市场，而且
分布式控制系统的七个功能和应用 一、处理复杂的过程 在工业自动化结构中，PLC编程逻辑控制器用于对高速要求的过程参数进行控制和监视。但是由于I / O设备数量的限制，PLC不能处理复杂的结构。因此，对于复杂的控制应用而言，DCS是具有更多专用控制器的I / O的首选。这些用于多个产品的设计在多个过程（例如批量过程控制）中的制造过程中。 二、系统冗余 DCS可以在各个层面通过冗余功能提高系统的可用性。在任何停电后恢复稳态运行，无论是有计划的还是无计划的，与其他自动化控制设备相比都有所改善。 在系统运行过程中，即使在某些异常情况下，冗余系统也可以持续保持系统运行，从而提高了系统的可靠性。
三、很多自定义的功能块 四、强大的编程语言 它提供了更多的编程语言，如梯形图，功能块，顺序等，用于创建基于用户兴趣的自定义编程。 五、更复杂的HMI 与SCADA系统类似，DCS也可以通过HMI（人机界面）进行监控，为操作人员提供充足的数据，为各种过程充电，充当系统的核心。但是这种类型的工业控制系统覆盖了很大的地理区域，而DCS则覆盖了密闭区域。 DCS完全把整个加工厂作为PC窗口控制室。人机界面的趋势记录和图形表示提供了有效的用户界面。DCS强大的报警系统可以帮助操作员更快速地响应设备状况。
六、可扩展平台 通过在通信系统中添加更多的客户端和服务器，并在分布式控制器中增加更多的I / O模块，DCS的结构可以根据从小到大的服务器系统的I / O数量来扩展。 六、系统安全 获得控制各种过程导致工厂安全。DCS设计提供完善的安全系统来处理系统功能，从而实现更好的工厂自动化控也提供不同级别的安全性，如工程师级别，企业家级别，操作员级别等。 分布式控制系统的应用 DCS系统可以在一个简单的应用程序中实现，如使用微控制器网络的负载管理。这里的输入是从一个键盘给一个微控制器，与另外两个微控制器通信。其中一个微控制器用于显示过程的状态以及负载，另一个微控制器控制继电器驱动器。继电器驱动器又驱动继电器来操作负载。
先进控制系统（APC）管理办法 1 基本要求 1.1 为全面提升公司生产装置先进控制系统（以下简称APC）的建设和应用水平，充分利用公司开发维护APC的力量，做好APC的建设、应用和维护工作，挖掘装置潜力，进一步降低生产成本，提高公司整体竞争力，特制定本办法。 1.2 APC应用是指在生产装置上实施APC后，充分利用APC 的功能优化装置操作，并对其不断进行维护，保持长期正常运行等一系列工作。APC运行考核包括APC系统日常运行情况检查、监督考核。 2 职责 2.1技术部职责 2.1.1技术部为APC建设运维主管部门。 2.1.2负责对APC建设和运维进行管理、协调、监督与考核。 2.1.3负责组织APC系统的培训。 2.2 质检部职责 2.2.1 质检部为APC应用管理的主管部门。 2.2.2 负责对装置APC、在线质量仪表（与APC应用相关的在线质量仪表，下同）应用运行情况进行考核。 2.2.3 负责组织装置APC方案审核（审定）。 2.3 装备部职责 2.3.1 负责协调APC相关的现场仪表、在线质量仪表、控制系统及数据接口的故障处理。 2.3.2 组织协调机电公司实施APC控制系统组态，以满足APC 应用需求。
2.4 仪表运维中心职责 2.4.1负责装置APC方案的编制。 2.4.2负责APC应用的开发和运行维护 2.4.3负责对APC应用提供技术支持和服务。 2.4.4 负责装置APC、在线质量仪表应用运行数据统计。 2.5装置职责 2.5.1参与APC项目的建设与实施。 2.5.2 参与装置APC方案的编制与审核。 2.5.3负责APC投用，确保投用率达到指标要求。 2.5.4参与装置操作人员APC使用培训，保证APC长期稳定运行。 3 管理内容及要求 3.1 APC项目建设及应用流程 APC项目建设及应用流程包括APC项目立项→APC方案编制→APC方案审核与审定→APC项目实施→APC运行维护及考核→APC项目验收。 3.1.1 APC项目立项 由仪表运维中心根据装置APC应用调研情况，提出APC 建设、重建计划报技术部审批,并上报总部信息化管理部立项，技术部负责项目前期立项管理及组织APC系统的培训。 3.1.2 APC方案编制 APC立项后，由仪表运维中心会同APC合作单位、生产装置技术人员编制APC技术方案（包括阶跃测试方案,项目变更方案）。 3.1.3 APC方案审核与审定
《过程控制系统》习题解答 1－1 试简述过程控制的发展概况及各个阶段的主要特点。 答:第一个阶段5０年代前后:实现了仪表化和局部自动化，其特点： 1、过程检测控制仪表采用基地式仪表和部分单元组合式仪表? 2、过程控制系统结构大多数是单输入、单输出系统 3、被控参数主要是温度、压力、流量和液位四种参数? 4、控制的目的是保持这些过程参数的稳定,消除或减少主要扰动对生产过程的影响? 5、过程控制理论是以频率法和根轨迹法为主体的经典控制理论,主要解决单输入、单输出的定值控制系统的分析和综合问题 第二个阶段6０年代来：大量采用气动和电动单元组合仪表,其特点: 1、过程控制仪表开始将各个单元划分为更小的功能，适应比较复杂的模拟和逻辑规律相结合的控制系统 2、计算机系统开始运用于过程控制?３、过程控制系统方面为了特殊的工艺要求，相继开发和应用了各种复杂的过程控制系统（串级控制、比值控制、均匀控制、前馈控制、选择性控制） ４、在过程控制理论方面，现代控制理论的得到了应用 第三个阶段７0年代以来：现代过程控制的新阶段——计算机时代，其特点： 1、对全工厂或整个工艺流程的集中控制、应用计算系统进行多参数综合控制 2、自动化技术工具方面有了新发展，以微处理器为核心的智能单元组合仪表和开发和广泛应用 3、在线成分检测与数据处理的测量变送器的应用 ４、集散控制系统的广泛应用 第四个阶段８0年代以后:飞跃的发展，其特点： 1、现代控制理论的应用大大促进了过程控制的发展 2、过程控制的结构已称为具有高度自动化的集中、远动控制中心 3、过程控制的概念更大的发展,包括先进的管理系统、调度和优化等。 １-2 与其它自动控制相比,过程控制有哪些优点？为什么说过程控制的控制过程多属慢过程? 过程控制的特点是与其它自动控制系统相比较而言的。 一、连续生产过程的自动控制 连续控制指连续生产过程的自动控制,其被控量需定量控制,而且应是连续可调的。若控制动作在时间上是离散的（如采用控制系统等），但是其被控量需定量控制，也归入过程控制。 二、过程控制系统由过程检测、控制仪表组成 过程控制是通过各种检测仪表、控制仪表和电子计算机等自动化技术工具，对整个生产过程进行自动检测、自动监督和自动控制。一个过程控制系统是由被控过程和检测控制仪表两部分组成。 三、被控过程是多种多样的、非电量的 现代工业生产过程中，工业过程日趋复杂，工艺要求各异,产品多种多样;动态特性具有大惯性、大滞后、非线性特性。有些过程的机理(如发酵等)复杂,很难用目前过程辨识方法建立过程的精确数学模型，因此设计能适应各种过程的控制系统并非易事。 四、过程控制的控制过程多属慢过程，而且多半为参量控制 因为大惯性、大滞后等特性，决定了过程控制的控制过程多属慢过程；在一些特殊工业生产过程中,采用一些物理量和化学量来表征其生产过程状况，故需要对过程参数进行自动检测和自动控制,所以过程控制多半为参量控制。 五、过程控制方案十分丰富 过程控制系统的设计是以被控过程的特性为依据的。 过程特性:多变量、分布参数、大惯性、大滞后和非线性等。
2018年10月自考《自动控制系统及应用》考前试题和答案02237 一、单项选择题（本大题共8小题，每小题2分，共16分）在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。错选、多选或未选均无分。 第1题比例环节的传递函数G（s）等于（） A. Ａ B. Ｂ C. Ｃ D. Ｄ 【正确答案】 B 本题分数2分 第2题下列不属于对数坐标的特点的是（） A. 对数坐标是不均匀的 B. 对数坐标的每一级代表10倍频程 C. 对数坐标是由密到疏周期性变化排列的 D. 对数坐标中的每一个小分格代表的量不一定是相同的 【正确答案】 C 本题分数2分 第3题在比例（P）串联校正中，如果增加系统的增益，将使系统的（）变差。 A. 快速性 B. 抗高频干扰能力 C. 稳态精度 D. 稳定性 【正确答案】 D 本题分数2分
第4题比例微分环节的传递函数G（s）等于（） 【正确答案】 C 本题分数2分 第5题右图表示的是（） A. 比例调节器 B. 积分调节器 C. 惯性调节器 D. 比例积分调节器 【正确答案】 C 本题分数2分 第6题已知某控制系统框图如下图所示，则该系统在单位阶跃信号作用下的稳态误差为（） A. 0
B. ∞ C. 1/K1 D. K1 【正确答案】 A 本题分数2分 第7题下列属于比例加积分（PI）调节器的传递函数的是（） 【正确答案】 C 本题分数2分 第8题设某比例环节传递函数为G（s）=100，则其对数相频特性φ（ω）为（） A. 0° B. 45° C. 90° D. -90° 【正确答案】 A 二、填空题（本大题共7小题，每小题2分，共14分）请在每小题的空格中填上正确答案。错填、不填均无分。 第1题单位脉冲函数δ（t）的拉普拉斯变换为______。 【正确答案】（P92） 1
计算机控制技术的发展及趋势 张赟枫 自动化1304 0901130425 一、计算机控制技术的发展 1、第一代工业计算机控制技术 第一代工控机技术起源于20世纪80年代初期，盛行于80 年代末和90年代初期，到90年代末期逐渐淡出工控机市场，其标志性产品是STD总线工控机。STD总线最早是由美国Pro-Log公司和Mostek公司作为工业标准而制定的8位工业I/O总线，随后发展成16位总线，统称为STD80，后被国际标准化组织吸收，成为IEEE961标准。国际上主要的STD总线工控机制造商有Pro- Log、Winsystems、Ziatech等，而国内企业主要有北京康拓公司和北京工业大学等。STD总线工控机是机笼式安装结构，具有标准化、开放式、模块化、组合化、尺寸小、成本低、PC兼容等特点，并且设计、开发、调试简单，得到了当时急需用廉价而可靠的计算机来改造和提升传统产业的中小企业的广泛欢迎和采用，国内的总安装容量接近20万套，在中国工控机发展史上留下了辉煌的一页。 2、第二代工业计算机控制技术 1981年8月12日IBM公司正式推出了IBM PC机，震动了世界，也获得了极大成功。随后PC机借助于规模化的硬件资源、丰富的商业化软件资源和普及化的人才资源，于80年代末期开始进军工业控制机市场。美国著名杂志《CONTROL ENGINERRING》在当时就预测“90年代是工业IPC的时代，全世界近65%的工业计算机将使用IPC，并继续以每年21%的速度增长”。历史的发展已经证明了这个论断的正确性。IPC在中国的发展大致可以分为三个阶段：第一阶段是从20世纪80年代末到90年代初，这时市场上主要是国外品牌的昂贵产品。 90年代末期，ISA总线技术逐渐淘汰，PCI总线技术开始在IPC中占主导地位，使IPC工控机得以继续发展。但由于IPC工控机的结构和金手指连接器的 限制，使其难以从根本上解决散热和抗振动等恶劣环境适应性问题，IPC开始逐渐从高可靠性应用的工业过程控制、电力自动化系统以及电信等领域退出，向管理信息化领域转移，取而代之的是以CompactPCI总线工控机为核心的第三代工控机技术。值得一提的是，IPC工控机开创了一个崭新的PC-based时代，对工业自动化和信息化技术的发展产生了深远的影响。 3、迅速发展和普及的第三代工控机技术 PCI总线技术的发展、市场的需求以及IPC工控机的局限性，促进了新技术的诞生。作为新一代主流工控机技术，CompactPCI工控机标准于1997年发布之初就倍受业界瞩目。相对于以往的STD和IPC，它具有开放性、良好的散热性、高稳定性、高可靠性及可热插拔等特点，非常适合于工业现场和信息产业基础设备的应用，被众多业内人士认为是继STD和IPC之后的第三代工控机的技术标准。采用模块化的CompactPCI总线工控机技术开发产品，可以缩短开发时间、降低
填空题 1．使用PWM技术在同一逆变器中可以实现调压和变频功能。 2．自动控制系统中的比较元件是用来比较输入信号与反馈信号，并产生两者偏差的信号。 3．传递函数只与系统本身的内部结构和参数有关，而与系统输入量、扰动量等外部因素无关。 4．延迟环节对系统的对数幅频特性不产生影响，但却会使系统对数相频特性产生一个滞后为的角度。5．幅频特性曲线描述了系统输出响应的复制随正弦激励信号频率变化的特性。 6．若按系统是否存在反馈来分，可将系统分为开环系统和闭环系统。 7．系统的传递函数是指在零初始条件下，系统输出的拉氏变换式与系统输入的拉氏变换式之比。 9、PLC执行程序的过程分为输入采样、程序执行、输出刷新三个阶段。 10、传感器通常由敏感元件和转换元件组成。 11、逆变器是将直流电变换为交流电的装置。 13.机电控制系统的基本性能要求是稳定性，快速性，准确性。 14、PLC是由输入部分、输出部分、 CPU 、存储器和电
源及外围设备组成。 判断题 （√）1．传感器是实现自动检测和自动控制的首要环节。×（）2．SPWM各脉冲的幅值是相等的。 （）3．异步电动机变频调速过程中，在调节频率的同时，还要协调的控制其他量，才可以使电动机具有良好的 性能。 （）4．开环系统是由给定信号值控制的，而闭环系统则是由偏差信号值控制的。 （）5．PWM变换器(斩波器)是把恒定的直流电压，调制成频率不变，宽度不变的脉冲直流电压。 （）6．传感器的静态特性主要由线性度、灵敏度和重复性来描述。 （）7．按正反馈或负反馈原理组成的闭环控制系统能实现自动控制的功能。 （）8．偏差信号是指参考输入与主反馈信号之差。 （）9.电容式位移传感器的输出特性是线性关系。 （）10．SPWM载频信号为等腰三角波，而基准信号采用正弦波。 选择题 1．PID控制器的控制对象是。 (A)给定值（B）偏差信号（C）扰动信号 (D)
浅析工业当中自动化过程控制系统 11自动化一班邹航 201110320135 摘要:本文简单的阐述了我国现代制造工业当中过程控制系统的整 体水平及主要内容,在总结实际生产运用情况的同时也分析了这一领 域所面临的严重考验,并提出了自己的观点和看法。自动控制技术在 工业、农业、国防和科学技术现代化中起着十分重要的作用,自动控 制水平的高低也是衡量一个国家科学技术先进与否的重要标志之一。随着国民经济和国防建设的发展,自动控制技术的应用日益广泛,其 重要作用也越来越显着。生产过程自动控制(简称过程控制)是自动 控制技术在石油、化工、电力、冶金、机械、轻工、纺织等生产过 程的具体应用,是自动化技术的重要组成部分。 1、过程控制系统的特点 (1)生产过程的连续性:在过程控制系统中,大多数被控过程都是以 长期的或间歇形式运行,在密闭的设备中被控变量不断的受到各种扰动的影响。 (2)被控过程的复杂性:过程控制涉及范围广,被控对象较复杂。 (3)控制方案的多样性:过程控制系统的控制方案非常丰 富。 2、工业中过程控制系统的主要应用 2.1 自动检测系统 利用各种检测仪表对工艺参数进行测量、指示或记 录。 2.2 自动信号和联锁保护系统 自动信号系统:当工艺参数超出要求范围,自动发出声光信号。联锁保护系统:达到危险状态,打开安全阀或切断某些通路,必要时紧急停车。(如图1所示) 2.3 自动操纵及自动开停车系统
自动操纵系统:根据预先规定的步骤自动地对生产设备进行某种周期性操作。自动开停车系统:按预先规定好的步骤将生产过程自动的投入运行或自动停车。 2.4 自动控制系统 利用自动控制装置对生产中某些关键性参数进行自动控制,使他们在受到外界扰动的影响而偏离正常状态时,能自动的回到规定范围。 3、过程控制系统的组成 3.1 检测元件 该单元的主要作用是检测被控元件的物理量。 3.2 控制器 将设定值与测量信号进行比较,求出它们之间的偏差,然后按照预先选定的控制规律进行计算并将计算结果作为控制信号送给执行装置。 3.3 执行器 该部分元件作用是接受控制器的控制信号,直接推动被控对象,使被控变量发生变化。 4、过程控制系统中的闭环控制系统 按照自动控制有无针对对象来划分,自动控制可分为“开环控制”和“闭环控制”。区分“开环控制”和“闭环控制”最直接的办法是看是否有最终对象的反馈,当然这个反馈不是人为直观观察的。目前工业自动化控制中采用最为广泛的就是闭环控制系统。 4.1 闭环控制系统的优缺点 闭环控制系统主要是指控制器与被控对象之间既有顺向控制又有反向联系的控制系统。其主要优点为,不管任何扰动引起被控变量偏离设定值,都会产生控制作用去克服被控变量与设定值的偏差。其主要缺点为,由于闭环控制系统的控制作用只有在偏差出现后才产生,当系统的惯性滞后和纯滞后较大时,控制作用对扰动的克服不及时,从而使其控制质量大大降低。