第十二讲自动控制系统概述（课件）.ppt

定义 控制系统：为完成某种“目标”而采用的一整套的方法和步骤。而这些方法和步骤通常又包含能够更好实现这些“目标”的最佳策略。 在工业领域，自动控制系统常常是指那些在没有人直接参与的情况下，利用控制装置，对生产过程、工艺参数、目标要求等进行自动的调节与控制，使之按照预定的方案达到要求的指标的设备。 使用常规仪表的控制室 早期的DCS控制系统 现代的DCS控制系统 现代操作室 发展历程 基地式 20世纪50年代，适用于单回路 单元组合式（按功能） DDZ, QDZ 20世纪60年代，之间用标准统一信号联系 计算机 DDC, DCS 20世纪70年代 先进控制和优化控制 CIPS, FCS 20世纪80年代以后 模拟仪表?数字仪表?智能仪表 发展历程 经典控制理论：40－50年代形成的SISO系统 基于：二战军工技术 目标：反馈控制系统 基本方法：传递函数，频率法，PID调节器(频域) 现代控制理论：60－70年代形成 MIMO系统 基于： 冷战时期空间技术，计算机技术 目标：最优控制 基本方法：状态方程（时域） 发展历程 智能控制技术： 90年代开始发展 专家系统 模糊控制 神经网络 正在发展的各个领域 自适应控制 大系统理论 鲁棒控制 非线性控制（微分几何，混沌，变结构） 发展历程 生产装置实施先进控制成为发展主流 过程优化受到普遍关注 传统的DCS在走向国际统一标准的开放式系统 综合自动化系统（CIPS）是发展方向 发展历程 发展历程 发展历程 发展历程 发展历程 开环控制与闭环控制 开环控制与闭环控制 抽水过程只与太阳能转换来的电流大小有关，它不能反应水池的蓄水情况。因此，这个控制系统存在着水资源的浪费问题。 如何解决这个问题？ 开环控制与闭环控制 开环控制与闭环控制 开环控制系统(Open－loop Control System) 　若系统的输出量不被引回来对系统的控制部分产生影响，则这样的系统称为开环控制系统。 闭环控制系统(Closed－loop Control System) 　若系统输出量通过反馈环节返回来作用于控制部分，形成闭合环路，则这样的系统称为闭环控制系统，又称为反馈控制系统(Feedback Control System)。 例 锅炉水位控制系统 例 锅炉水位控制系统 主要环节 分类 按输入量变化的规律分类 恒值控制系统（Fixed Set-Point Control System） 控制系统的输入量是恒量，并且要求系统的输出量相应地保持恒定。 随动系统（Follow-Up Control System） 输入量是变化着的(有时是随机的)，并且要求系统的输出量能跟随输入量的变化而作出相应的变化。 过程控制系统（Process Control System） 在化工、轻工、食品等生产过程中对温度、流量、压力、湿度等的控制——过程控制系统。 过程控制系统 过程控制系统 DCS PLC PAC SCADA、RTU PC-based控制器、IPC DCS 分散控制系统(Distributed Control System)，采用功能分级、软硬件分布配置、监控管理功能集中于中央站和有相当操作级别的终端，实时性强的控制和调节功能由分站完成，中央站停止工作不影响分站功能和设备运转，对于局部网络通信控制也不应因此而中断 。 目前生产DCS的厂家： 国外： HONEYWELL公司－Expersion PKS; ABB－Industrial IT；Simenz－PCS7；日本横河的YEPARK MARKⅡ 等等。 国内：浙大中控、和利时等。 DCS DCS DCS由四部份组成（也可以说成三部分）：I/O板、控制器、操作站和通讯网络。 人机接口包括操作站、工程师站和历史站。 控制器I/O部件和生产过程相联接，操作站和人相联系，通讯网络把这两部分联成系统。所以操作站是DCS的重要组成部分，工程师站给控制器和操作站组态，历史站记录生产过程的历史数据。最近几年开发的人机界面还有动态数据服务器。 DCS 现场总线是20 世纪80 年代末、90 年代初国际上形成的,用于生产现场、在微机化测量控制设备之间实现双向串行多节点数字通信的系统,也被称为开放式、数字化、多点通信的底层控制网络。 现场总线技术以数字信号取代模拟信号，在3C（Computer计算机、Control控制、Communication通信）技术的基础上，大量现场检测与控制信息就地采集、就地处理、就地使用，许多控制功能从控制室移至现场设备。  PLC 可编程序控制器，专为在工业环境中应用而设计，采用可编程序的存储器存储操作