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工业自动化技术

授课：黎英

博士，教授

;工业自动控制技术的开展概况;二、工业自动控制系统根本类型：

顺序控制系统：顺序控制是按照预先规定的时间顺序〔或逻辑关系〕，逐步对各设备或对象进行控制到方法。如电梯等。

过程控制系统：对工业生产过程中的各物理量〔如温度、压力、液位等〕进行闭环控制，使其按照要求的规律变化。

运动控制系统：控制运动物体的转速或位置，使其按照要求的规律变化。如调速系统，位置随动系统等。

监控系统：对生产过程中的大量运行参数进行采集、显示、记录或报警。;三、控制系统的传统实现方法：

顺序控制系统：继电逻辑控制系统。

过程控制系统：常规仪表控制系统。

运动控制系统：拖动控制系统。

监控系统：常规显示、记录或报警仪表。

;四、计算机技术对工业控制技术的影响

;五、实现计算机控制到几种尝试方案

直接数字控制系统〔DDC)。

单片机控制。

总线式工控机。

可编程调节器。

;六、计算机控制的现状及开展

可编程控制器(PLC)。

集散控制系统(DCS)。

现场总线控制系统(FCS)。

工业以太网。;七、计算机控制的设计原那么

可靠性与适应性。

操作性与友好性。

灵活性与扩展性。

实时性。;分布式控制系统的体系结构;二、分布式控制系统分层结构中各层的功能

;三、分布式控制系统系统的根本结构

现场控制器：通常带有I/O部件，与生产过程相联接，实现数据采集和控制执行。

人机接口：让操作员了解生产能够过程的运行状况，并通过它发出操作指令给生产过程。主要由操作站、工程师站和历史站。

通信系统：在分散过程控制装置与操作管理装置之间完成数据交换和传递。;四、现场控制器

回路控制器：能完成以PID为根底的回路控制的数字仪表，多路数据采集器以及无纸记录仪等一系列数字仪表，在面板上仍保存棒图和手/自动切换，用数字显示代替指针显示，这些数字仪表统称为回路控制器。回路控制器内部的算法预先用程序作成功能块的形式，存在ROM中。可以按照所要求的控制策略，进行组态。

可编程控制器(PLC)：PLC是由摸仿继电器控制原理开展起来的，以存储执行逻辑运算、顺序控制???定时、计数和运算等操作的指令；并通过数字输入和输出操作，来控制各类机械或生产过程。现代的也增加有一些控制回路用的算法。

运动控制器：用于控制运动部件的速度或位置，通常包括变频器和伺服系统。

现场总线：全数字化、智能、多功能取代模拟式单功能仪器、仪表、控制装置；用分散的虚拟控制站取代集中的控制站；改变传统的信号标准、通信标准。;控制系统的硬件体系结构;模块1;模块1;模块3;tA;200ms:;主控制器应用设计：工艺过程划分;热电阻（RTD）

（ResistorTemperatureDetector）;双积分型A/D转换器;逐次比较型A/D转换器;;变压器隔离型放大器;电容隔离型放大器;线性光偶隔离型放大器;性价典型值

;模拟量输出;开关量输入〔DI：DigitalInput);开关量输出〔DO：DigitalOutput);常见计算机控制算法、

PID控制算法：形成一个闭环的控制回路，对被控变量产生的一切扰动都进行响应。

选择性控制系统：对两个或多个控制器的输出端的信号进行选择。

前馈控制：按扰控量进行补偿的开环控制，即当影响系统的扰动出现是〔被控变量还未显示变化以前〕，按扰动量大小直接产生校正作用，以抵消扰动的影响。

顺序控制：顺序控制是按照预先规定的顺序〔逻辑关系〕，逐步对各阶段进行信息处理的控制方法.

计算机优化控制;2024/12/15;控制作用：

比例控制：比例控制能迅速反响误差，从而减小稳态误差。但是，比例控制不能消除稳态误差。比例放大系数的加大，会引起系统的不稳定。

积分控制：积分控制的作用是，只要系统有误差存在，积分控制器就不断地积累，输出控制量，以消除误差。因而，只要有足够的时间，积分控制将能完全消除误差，使系统误差为零，从而消除稳态误差。积分作用太强会使系统超调加大，甚至使系统出现振荡。

微分控制：微分控制可以减小超调量，克服振荡，使系统的稳定性提高，同时加快系统的动态响应速度，减小调整时间，从而改善系统的动态性能。

应用PID控制，必须适当地调整比例放大系数KP，积分时间TI和微分时间TD，使整个控制系统得到良好的性能。;2024/12/15;2024/12/15;为了求和，必须将系统的偏差的全部过去值都储存起来，这种算法得出的全量U(K)是控制量的绝对值。在控制系统中，这种控制量确定了执行机构的位置，是一一对应的。缺点是每时刻计算机都要重复计算阀位的位置，必须把偏差的全部过去数据都积累起来，容易产生积分饱和

;2024/12/15;2024/12/15;采样周期选择：

◆根据香农采样定理，系统采样频率为：

fs≥2fmax〔