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之 自动化控制基础知识 污水处理厂技术讲堂 前 言 什么是自动化控制？ 自动化控制系统适用于生产、经营、军事等各个领域。如我们常见的有电梯运行、红绿灯控制、卫星发射、导弹制导、冶金、矿山等各个行业。而且伴随着现代化工业的发展，自动化控制已经渐渐的取代了人力劳动，这为企业的快速发展奠定了良好的基础。因此说，企业的自动化程度决定了企业的生死存亡。 1、几个基本概念 2、自动化系统的发展历史 自动化技术的形成 社会的需要是自动化技术发展的动力。自动化技术是紧密围绕着生产、军事设备的控制以及航空航天工业的需要而形成和发展起来的。其最早产生是在1788年，瓦特为了解决工业生产中提出的蒸汽机的速度控制问题，把离心式调速器与蒸汽机的阀门联结起来，构成蒸汽机转速调节系统，使蒸汽机变为既安全又实用的动力装置。瓦特的这项发明开创了自动调节装置的研究和应用，在解决随之出现的自动调节装置的稳定性的过程中，数学家提出了判定系统稳定性的判据，积累了设计和使用自动调节器的经验。 局部自动化 20世纪40年代是自动化技术和理论形成的关键时期，一批科学家为了解决军事上提出的火炮控制、鱼雷导航、飞机导航等技术问题，逐步形成了以分析和设计单变量控制系统为主要内容的经典控制理论与方法。机械、电气和电子技术的发展为生产自动化提供了技术手段。 50年代以后，自动控制作为提高生产率的一种重要手段开始推广应用。它在机械制造中的应用形成了机械自动化；在石油、化工、冶金等连续生产过程中应用，对大规模的生产设备进行控制和管理，形成了过程自动化。电子计算机的推广和应用，使自动控制与信息处理相结合，出现了业务管理自动化。 50年代末到60年代初，大量的工程实践，尤其是航天技术的发展，涉及大量的多输入多输出系统的最优控制问题，用经典的控制理论已难于解决，于是产生了以极大值原理、动态规划和状态空间法等为核心的现代控制理论。现代控制理论提供了满足发射第一颗人造卫星的控制手段，保证了其后的若干空间计划（如导弹的制导、航天器的控制）的实施。控制工作者从过去那种只依据传递函数来考虑控制系统的输入输出关系，过渡到用状态空间法来考虑系统内部结构，是控制工作者对控制系统规律认识的一个飞跃。 综合自动化 现代控制理论在自动化中的应用，特别是在航空航天领域的应用，产生一些新的控制方法和结构,如自适应和随机控制、系统辨识、微分对策、分布参数系统等。与此同时，模式识别和人工智能也发展起来，出现了智能机器人和专家系统。现代控制理论和电子计算机在工业生产中中的应用，使生产过程控制和管理向综合最优化发展。 自动化的应用开始面向大规模、复杂的系统，如大型电力系统、交通运输系统、钢铁联合企业、国民经济系统等，它不仅要求对现有系统进行最优控制和管理，而且还要对未来系统进行最优筹划和设计，运用现代控制理论方法已不能取得应有的成效，于是出现了大系统理论与方法。80年代初，随着计算机网络的迅速发展，管理自动化取得较大进步，出现了管理信息系统、办公自动化、决策支持系统。与此同时，人类开始综合利用传感技术、通讯技术、计算机、系统控制和人工智能等新技术和新方法来解决所面临的工厂自动化、办公自动化、医疗自动化、农业自动化以及各种复杂的社会经济问题。研制出柔性制造系统、决策支持系统、智能机器人和专家系统等高级自动化系统。 1、污水处理厂PLC柜基本知识 此为污水处理厂自动化控制系统PLC控制柜，即指在前文提到的下位机。目前污水处理厂共有PLC控制柜三台，其由北京赛特雷特公司制造，实现与上位机之间的数据交换与控制，内部主要组成部分有以下几项： CPU的核心内容相当于人的大脑，如同计算机中CPU的作用，主要作用就是将上位机下达的各项指令有效的传输至各模块，引起动作；其次是将现场的数据进行有效的收集，将数据传输至上位机，由上位机做出判断。 我们知道，在任何控制电路和任意电路中，均需要有断路器，断路器的主要作用是防止高电压或高电流突然冲击对用电设备造成伤害，而PLC柜中的断路器工作目的也是如此，其主要作用是保护各模块防止高电压产生时对模块造成损害。 继电器的作用相当于开关控制当量。当上位机发出指令，需要某台设备启用或者停止时，这时继电器就发挥作用，通过它控制现场设备的接触器，闭合或打开相应的触点，实现设备的启停控制。 交直流转换电源不仅仅是将交流电转换为直流电，在西门子S7-300中，交直流转换器需要将交流220V电压转换为直流24V电压。24V直流电压的用途一是对机架进行供电，即对模块进行供电，保证模块正常运转，二是为继电器的动作提供支持。 模块的作用对于输入端来说，就是收集现场数据、信息，提供给上位机；对于输出端来说，就是