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第一章 概论 一、过程自动化的发展概况 从理论与技术装置角度看： 从技术装置来看自动化发展分三个阶段： 1．三、四十年代 基地式仪表(高加水位控制） 2．五、六十年代 单元组合仪表 3 ．七十年代 计算机控制 国外，五十年代开始试验计算机控制 计算机控制 1、DDC控制 （Direct Digital Control直接数字控制 ） 计算机控制 SCC控制 （Supervisory Computer Control监督计算机控制 ） 计算机控制 DCS控制 （Distributed Control Systems分散控制系统 ） 分为若干级：过程控制级、控制管理级、生产管理级、经营管理级 分散控制、集中操作、分级管理，合而自治和综合协调地设计原则。 理论上看控制发展： 五十年代以前， 理论基础是传递函数（经典控制），以简单控制系统为主。 六十年代，以状态空间分析方法为基础，现代控制理论应用。 由于以线性系统为前提，但实际应用效果不好。 第三代控制理论出现 针对机理复杂，精确数学模型难以建立。 理论上看控制发展： 以专家控制系统、神经网络控制和模糊控制为主。 典型应用： MAX Power 1000+ 以专家系统，神经网络进行生产过程设备故障分析和性能分析。 XDPS分散控制系统（新华控制工程公司）加入了模糊控制模块。 OVATION分散控制系统(西屋）提供模糊控制、神经网络算法模块。 二 热工自动化 单元机组：机、炉、电为一整体 热工自动化几个内容： 自动检测 顺序控制 自动保护 自动控制 热工自动控制设备的要求： 工作可靠 专用的监控装置，对工况监视、报警、联锁。任何情况下，都有能双向平衡无扰动切换 设备的抗干扰性能强 使用和维护方便 三、控制系统组成与分类 组成及术语 组成系统四个部分： 被控对象、检测变送单元、调节单元、执行单元 控制系统的分类 结构分：单变量、多变量 工艺参数分：过热汽温控制、主蒸汽压力控制 任务分：比值控制、前馈控制 装置分：常规过程控制系统、计算机控制系统（DCS、FCS） 闭环分：开环控制系统、闭环控制系统 控制系统的分类 按给定值的不同来分类： 1． 定值控制系统：恒定值 2． 随动控制系统：给定值是不断变化，而这种变化往往是无规律的，是未知的时时间函数。 3．程序控制系统：给定值是变化的，变化规律是一个已知的时间函数。 控制系统的过渡过程 静态和动态 静态：被调量不随时间而变化的平衡状态 动态：过渡过程，是从一个平衡状态过渡到另一 个平衡状态的过程。 控制系统的过渡过程 控制性能指标 四个常用指标 (1)衰减比和衰减率： 衰减比： 4:1 10:1 衰减率： 0.75 0.9 (2) 最大偏差和超调量 最大偏差：被调量偏离给定值的最大偏差值 超调量： （3） 调节时间（控制时间ts） 从原来的平衡状态被破坏到另一个新的平衡状态所需要的时间ts，实际上，被调量恢复到给定值的95％的范围时，就认为是稳定的。 （4）? 余差（静态偏差） 新的稳态值y与给定值之间的差值。 * 第一篇 基础篇 自动化 刘禾 厂级管理信息层(MIS) 厂级监控信息层(SIS) Management Information System Supervisor Information System 生产级监控层 控制层 现场层 管理和生产过程控制结构 测量、执行机构、对象 过程控制站（分布式处理单元） 运行操作站、工程师站 辅助车间控制网络系统 Balance of Plant 电网 Network Control System 计算机控制 FCS控制 （Fieldbus Control System现场总线控制系统） 术语：被控对象 被控参数（被调量） 、测量值 干扰（扰动）：内扰和外扰 、基本扰动 调节量（调节介质） 偏差 检测与变送器（单元） 调节器（单元） 执行单元 t y t y t y y t (a)发散振荡 （b）临界振荡 （c）衰减振荡 (d) 非振荡