自動(dòng)化概念核心技術(shù)

電子與信息技術(shù)系田鳳霞A.1.1課程任務(wù)自動(dòng)化高技能人才的職業(yè)屬性與需求自動(dòng)化概念及自動(dòng)化技術(shù)核心信號(hào)概念及其在自動(dòng)化技術(shù)中的作用自動(dòng)控制形式及系統(tǒng)構(gòu)建自動(dòng)化設(shè)備及控制裝置控制策略自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域流程生產(chǎn)行業(yè)控制系統(tǒng)學(xué)習(xí)自動(dòng)化應(yīng)用技術(shù)與技能的方法途徑A.1.2自動(dòng)化技能人才的社會(huì)需求自動(dòng)化技術(shù)為二十世紀(jì)高新技術(shù)之一，普及、深入到各行業(yè)；“用信息化帶動(dòng)制造業(yè)現(xiàn)代化，用高新技術(shù)改造制造業(yè)，以實(shí)現(xiàn)制造業(yè)跨越式發(fā)展”。制造業(yè)生產(chǎn)技術(shù)與手段由“電氣化”時(shí)代全面邁進(jìn)“自動(dòng)化”時(shí)代；自動(dòng)化技術(shù)改革了傳統(tǒng)的的管理模式、生產(chǎn)模式、工藝過程、操作模式，需要自動(dòng)化技術(shù)開發(fā)、設(shè)計(jì)的工程技術(shù)人才，也需要具有自動(dòng)化思想、掌握自動(dòng)化技術(shù)知識(shí)與應(yīng)用能力的高技能人才，從事自動(dòng)化設(shè)備及系統(tǒng)安裝、調(diào)試、運(yùn)行、管理、維護(hù)及檢修工作；A.2.1自動(dòng)化技能人才的就業(yè)前景具備自動(dòng)控制的原理和方法、自動(dòng)化單元技術(shù)和系統(tǒng)集成技術(shù)及其在各領(lǐng)域生產(chǎn)過程中的應(yīng)用；具有““控（制）管（理）結(jié)合，強(qiáng)（電）弱（電）并重，軟（件）硬（件）兼施”鮮明的特點(diǎn)，是理、工、文、管多學(xué)科交叉的寬口徑工科專業(yè)；就業(yè)領(lǐng)域：各類制造業(yè)（過程、離散）、自動(dòng)化科技公司、工程公司、軌道交通、港口物流、城市公用與智能樓宇等。A.2.2自動(dòng)化技能人才的職業(yè)屬性自動(dòng)化技術(shù)專業(yè)是以自動(dòng)化設(shè)備、裝置、系統(tǒng)為操作對(duì)象或工具。技術(shù)應(yīng)用能力與職業(yè)技能體現(xiàn)在對(duì)具體設(shè)備、裝置及系統(tǒng)的安裝調(diào)試、運(yùn)行管理、維護(hù)檢修活動(dòng)之中；職業(yè)活動(dòng)主要涉及四個(gè)方面：1）應(yīng)用與維護(hù)單體自動(dòng)化設(shè)備、裝置；2）組織相關(guān)設(shè)備、環(huán)節(jié)，構(gòu)建與維護(hù)系統(tǒng)完成自動(dòng)控制；3）實(shí)施與維護(hù)系統(tǒng)各環(huán)節(jié)間的信號(hào)傳遞、協(xié)調(diào)工作；4）調(diào)整控制策略、優(yōu)化系統(tǒng)控制參數(shù)。A.2.3自動(dòng)化技能人才的職業(yè)屬性宏觀層面：職業(yè)能力——具有自動(dòng)化核心思想，熟悉工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)、掌握自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用技能（主要針對(duì)工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備、裝置、過程的運(yùn)行狀態(tài)檢測(cè)、控制等）；工作領(lǐng)域——主要服務(wù)于工業(yè)企業(yè)，為工廠自動(dòng)化、自動(dòng)化工程、自動(dòng)化技術(shù)行業(yè)提供一線的技能支持與服務(wù)；A.2.3自動(dòng)化技能人才的職業(yè)屬性職業(yè)范圍——在生產(chǎn)、實(shí)驗(yàn)、試驗(yàn)一線從事自動(dòng)化設(shè)備及系統(tǒng)安裝、運(yùn)行調(diào)試、管理、維護(hù)及檢修工作；職業(yè)價(jià)值——具體實(shí)施自動(dòng)化技術(shù)規(guī)范、圖紙、方案，維護(hù)自動(dòng)化設(shè)備與系統(tǒng)正常工作，保障生產(chǎn)企業(yè)高效運(yùn)行。自動(dòng)化技能人才的職業(yè)價(jià)值不是從事理論研究，也不是從事開發(fā)設(shè)計(jì)，主要是通過所掌握的職業(yè)技能把現(xiàn)有的技術(shù)規(guī)范、操作規(guī)程、施工圖紙和工程方案變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。A.2.3自動(dòng)化技能人才的職業(yè)屬性微觀層面：工作對(duì)象——面向工業(yè)企業(yè)加工設(shè)備、生產(chǎn)裝置、生產(chǎn)過程所用自動(dòng)化設(shè)備及系統(tǒng)；工作手段——運(yùn)用“系統(tǒng)”、“信號(hào)”、“控制”的自動(dòng)化核心思想，以自動(dòng)化技術(shù)知識(shí)為基礎(chǔ)進(jìn)行分析、判斷，利用專業(yè)技能與職業(yè)能力實(shí)施技術(shù)服務(wù)；工作地點(diǎn)——工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)支持部門、自動(dòng)化工程施工場(chǎng)地；工作崗位——自動(dòng)化設(shè)備及系統(tǒng)安裝、運(yùn)行調(diào)試、管理、維護(hù)及檢修職位。自自動(dòng)化技能能人才的職職業(yè)屬性自動(dòng)化技術(shù)術(shù)專業(yè)是以以自動(dòng)化設(shè)設(shè)備、裝置置、系統(tǒng)為為操作對(duì)象象或工具。。技術(shù)應(yīng)用用能力與職職業(yè)技能體體現(xiàn)在對(duì)具具體設(shè)備、、裝置及系系統(tǒng)的安裝裝調(diào)試、運(yùn)運(yùn)行管理、、維護(hù)檢修修活動(dòng)之中中；職業(yè)活動(dòng)主主要涉及四四個(gè)方面：：1）應(yīng)用用與維護(hù)單單體自動(dòng)化化設(shè)備、裝裝置；2））組織相關(guān)關(guān)設(shè)備、環(huán)環(huán)節(jié)，構(gòu)建建與維護(hù)系系統(tǒng)完成自自動(dòng)控制；；3）實(shí)施施與維護(hù)系系統(tǒng)各環(huán)節(jié)節(jié)間的信號(hào)號(hào)傳遞、協(xié)協(xié)調(diào)工作；；4）調(diào)整整控制策略略、優(yōu)化系系統(tǒng)控制參參數(shù)。自自動(dòng)化技能能人才的職職業(yè)屬性宏觀層面：：職業(yè)能力———具有自自動(dòng)化核心心思想，熟熟悉工業(yè)自自動(dòng)化技術(shù)術(shù)、掌握自自動(dòng)化技術(shù)術(shù)應(yīng)用技能能（主要針針對(duì)工業(yè)生生產(chǎn)設(shè)備、、裝置、過過程的運(yùn)行行狀態(tài)檢測(cè)測(cè)、控制等等）；工作領(lǐng)域———主要服服務(wù)于工業(yè)業(yè)企業(yè)，為為工廠自動(dòng)動(dòng)化、自動(dòng)動(dòng)化工程、、自動(dòng)化技技術(shù)行業(yè)提提供一線的的技能支持持與服務(wù)；；自自動(dòng)化技能能人才的職職業(yè)屬性職業(yè)范圍———在生產(chǎn)產(chǎn)、實(shí)驗(yàn)、、試驗(yàn)一線線從事自動(dòng)動(dòng)化設(shè)備及及系統(tǒng)安裝裝、運(yùn)行調(diào)調(diào)試、管理理、維護(hù)及及檢修工作作；職業(yè)價(jià)值———具體實(shí)實(shí)施自動(dòng)化化技術(shù)規(guī)范范、圖紙、、方案，維維護(hù)自動(dòng)化化設(shè)備與系系統(tǒng)正常工工作，保障障生產(chǎn)企業(yè)業(yè)高效運(yùn)行行。自動(dòng)化化技能人才才的職業(yè)價(jià)價(jià)值不是從從事理論研研究，也不不是從事開開發(fā)設(shè)計(jì)，，主要是通通過所掌握握的職業(yè)技技能把現(xiàn)有有的技術(shù)規(guī)規(guī)范、操作作規(guī)程、施施工圖紙和和工程方案案變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)實(shí)。第一節(jié)自自動(dòng)化及及自動(dòng)化技技術(shù)自動(dòng)化實(shí)例例家居環(huán)境：：洗衣機(jī)、、空調(diào)、電電梯、自動(dòng)動(dòng)門、紅外外防盜、火火災(zāi)報(bào)警與與消防聯(lián)動(dòng)動(dòng)；工農(nóng)業(yè)領(lǐng)域域：自動(dòng)動(dòng)化生產(chǎn)線線與生產(chǎn)流流程、數(shù)控控中心、機(jī)機(jī)械手、機(jī)機(jī)器人；自自動(dòng)化農(nóng)業(yè)業(yè)生產(chǎn)機(jī)械械、自動(dòng)灌灌溉系統(tǒng)、、自動(dòng)化種種植大棚等等；交通物流領(lǐng)領(lǐng)域：公路路與軌道交交通控制、、自動(dòng)化分分揀、水電電氣控制等等；航空與國防防領(lǐng)域：火火炮與導(dǎo)彈彈控制、衛(wèi)衛(wèi)星與飛船船控制等；；……自自動(dòng)化什么是自動(dòng)動(dòng)化？自動(dòng)動(dòng)化是如何何實(shí)現(xiàn)的？？自動(dòng)化技技術(shù)包含哪哪些內(nèi)容？？……。1946年年、美國、、D.S.Harder———在一個(gè)生生產(chǎn)過程中中，機(jī)器之之間的零件件轉(zhuǎn)移不用用人去搬運(yùn)運(yùn)——自動(dòng)動(dòng)化-(Automation)。。早期：機(jī)械械的動(dòng)作代代替人力操操作，以以自動(dòng)地完完成特定的的作業(yè)；擴(kuò)展：用機(jī)機(jī)器(包括括計(jì)算機(jī))不僅代替替人的體力力勞動(dòng)、感感覺器官，，而且還代代替或輔助助腦力勞動(dòng)動(dòng)，以自動(dòng)動(dòng)地完成特特定的作業(yè)業(yè)。自自動(dòng)化通過檢測(cè)，，利用反饋饋獲取偏差差去調(diào)節(jié)系系統(tǒng)運(yùn)行狀狀態(tài)并保持持運(yùn)行穩(wěn)定定?！羁乜刂疲ǚ答侌伩刂啤㈤]閉環(huán)控制））圖1-1室內(nèi)空氣溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)自自動(dòng)化嚴(yán)格按照設(shè)設(shè)定程序一一步一步、、按部就班班的自動(dòng)完完成全過程程?！绦蚩乜刂疲ㄩ_環(huán)環(huán)控制）多參數(shù)檢測(cè)測(cè)、邏輯與與模糊判斷斷——“智智能化”圖1-2全自動(dòng)洗衣機(jī)（洗衣機(jī)、控制板）自自動(dòng)化制造業(yè)自動(dòng)動(dòng)化的豐富富內(nèi)涵：形式方面：：代替人的的體力勞動(dòng)動(dòng)，代替或或輔助人的的腦力勞動(dòng)動(dòng)，人機(jī)及及整個(gè)系統(tǒng)統(tǒng)的協(xié)調(diào)、、管理、控控制和優(yōu)化化；范圍方面，，自動(dòng)化不不僅涉及到到具體生產(chǎn)產(chǎn)制造過程程，而是涉涉及產(chǎn)品生生命周期全全過程；功能方面，，自動(dòng)化的的功能目標(biāo)標(biāo)不僅對(duì)生生產(chǎn)過程實(shí)實(shí)施控制，，也對(duì)整個(gè)個(gè)生產(chǎn)運(yùn)行行實(shí)施監(jiān)測(cè)測(cè)與管理，，實(shí)現(xiàn)“管管理-監(jiān)測(cè)測(cè)-控制””一體化。。自自動(dòng)化技術(shù)術(shù)自動(dòng)化技術(shù)術(shù)可理解為為是“為了了自動(dòng)地完完成特定作作業(yè)而實(shí)施施的包括自自動(dòng)化裝備備、方法、、手段、規(guī)規(guī)則及相關(guān)關(guān)信息資料料的總和””。自動(dòng)化的研研究內(nèi)容主主要有自動(dòng)動(dòng)控制和信信息處理兩兩個(gè)方面，，包括理論論、方法、、硬件和軟軟件等，從從應(yīng)用觀點(diǎn)點(diǎn)來看，研研究內(nèi)容有有過程自動(dòng)動(dòng)化、機(jī)械械制造自動(dòng)動(dòng)化、管理理自動(dòng)化、、家庭自動(dòng)動(dòng)化等。工工業(yè)自動(dòng)化化技術(shù)工業(yè)主體———制造業(yè)業(yè)工業(yè)自動(dòng)化化主體———工廠自動(dòng)動(dòng)化——在在無人直接接參與的情情況下，通通過自動(dòng)化化裝置及系系統(tǒng)構(gòu)建對(duì)對(duì)生產(chǎn)設(shè)備備及生產(chǎn)過過程實(shí)施的的控制與管管理。工廠自動(dòng)化化類型———連續(xù)生產(chǎn)產(chǎn)過程自動(dòng)動(dòng)化和斷續(xù)續(xù)生產(chǎn)過程程自動(dòng)化。。連續(xù)生產(chǎn)過過程自動(dòng)化化—過程自自動(dòng)化，主主要指石油油、化工、、冶金等連連續(xù)物料的的生產(chǎn)過程程自動(dòng)化。。處理對(duì)象象物態(tài)是流流體、粉體體，主要涉涉及溫度、、壓力、流流量、物位位、成份量量等變量；；斷續(xù)生產(chǎn)過過程自動(dòng)化化—工業(yè)電電氣自動(dòng)化化，主要指指機(jī)械制造造過程中的的離散物品品加工、裝裝配、包裝裝、輸送、、儲(chǔ)藏等機(jī)機(jī)械作業(yè)自自動(dòng)化。處處理對(duì)象物物態(tài)是固體體，主要涉涉及位置、、形狀、尺尺寸、姿勢(shì)勢(shì)與角度等等問題。工工業(yè)自動(dòng)化化技術(shù)工業(yè)自動(dòng)化化技術(shù)是一種運(yùn)用用自動(dòng)控制制理論、電電磁技術(shù)、、信息技術(shù)術(shù)、數(shù)理知知識(shí)及其它它相關(guān)技術(shù)術(shù)，應(yīng)用自自動(dòng)化設(shè)備備及系統(tǒng)構(gòu)構(gòu)建，通過過電路邏輯輯、軟件程程序有目的的的對(duì)工業(yè)業(yè)生產(chǎn)裝備備及工藝過過程實(shí)現(xiàn)檢檢測(cè)、控制制、優(yōu)化、、調(diào)度、管管理和決策策，達(dá)到增增加產(chǎn)量、、提高質(zhì)量量、降低消消耗、確保保安全等的的綜合性技技術(shù)。小結(jié)自動(dòng)化———利用自動(dòng)動(dòng)化設(shè)備、、裝置與系系統(tǒng)代替人人或幫助人人自動(dòng)地完完成某個(gè)任任務(wù)或?qū)崿F(xiàn)現(xiàn)某個(gè)過程程自動(dòng)化技技術(shù)———“為了了自動(dòng)地地完成特特定作業(yè)業(yè)而實(shí)施施的包括括自動(dòng)化化裝備、、方法、、手段、、規(guī)則及及相關(guān)的的信息資資料的總總和”工業(yè)自動(dòng)動(dòng)化技術(shù)術(shù)——運(yùn)運(yùn)用自動(dòng)動(dòng)控制理理論、電電磁技術(shù)術(shù)、信息息技術(shù)、、數(shù)理知知識(shí)及其其它相關(guān)關(guān)技術(shù)，，應(yīng)用自自動(dòng)化設(shè)設(shè)備，通通過系統(tǒng)統(tǒng)構(gòu)建、、電路邏邏輯、軟軟件程序序有目的的的對(duì)工工業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)裝備及及工藝過過程實(shí)現(xiàn)現(xiàn)檢測(cè)、、控制、、優(yōu)化、、調(diào)度、、管理和和決策的的綜合性性技術(shù)。。第二節(jié)自自動(dòng)動(dòng)化技術(shù)術(shù)的發(fā)展展以蒸汽機(jī)機(jī)為代表表的“機(jī)機(jī)械化””強(qiáng)調(diào)以以大規(guī)模模的機(jī)械械裝置代代替人工工體力勞勞動(dòng)；以電動(dòng)設(shè)設(shè)備為代代表的““電氣化化”強(qiáng)調(diào)調(diào)普遍應(yīng)應(yīng)用電力力來驅(qū)動(dòng)動(dòng)生產(chǎn)機(jī)機(jī)械工作作；以計(jì)算機(jī)機(jī)、網(wǎng)絡(luò)絡(luò)為代表表的“信信息化””強(qiáng)調(diào)大大規(guī)模的的使用計(jì)計(jì)算機(jī)、、網(wǎng)絡(luò)等等現(xiàn)代技技術(shù)工具具高效地地獲取、、處理、、分析和和利用信信息；而以自動(dòng)動(dòng)化設(shè)備備及系統(tǒng)統(tǒng)為代表表的“自自動(dòng)化””強(qiáng)調(diào)生生產(chǎn)運(yùn)行行、管理理方式的的“自動(dòng)動(dòng)”。自動(dòng)化設(shè)設(shè)備/自自動(dòng)化理理論/自自動(dòng)化系系統(tǒng)自自動(dòng)動(dòng)化設(shè)備備發(fā)展自動(dòng)化設(shè)設(shè)備(裝裝置)是是實(shí)現(xiàn)自自動(dòng)化的的工具。。自然界動(dòng)動(dòng)力代替替人力畜畜力。?！糯袊牡闹改宪囈约敖鷼W洲出出現(xiàn)的鐘鐘表和風(fēng)風(fēng)磨控制制裝置第一次工工業(yè)革命命-自動(dòng)動(dòng)調(diào)節(jié)裝裝置對(duì)付付工業(yè)生生產(chǎn)控制制——1788年年英國機(jī)機(jī)械師J.瓦特特將離心心式調(diào)速速器(又又稱飛球球調(diào)速器器)，調(diào)調(diào)節(jié)穩(wěn)定定蒸汽機(jī)機(jī)轉(zhuǎn)速——俄國國人用浮浮子式閥閥門水位位調(diào)節(jié)器器調(diào)節(jié)穩(wěn)穩(wěn)定的蒸蒸汽鍋爐爐水位自自動(dòng)動(dòng)化設(shè)備備發(fā)展圖1-3瓦特蒸汽機(jī)轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)自自動(dòng)動(dòng)化設(shè)備備發(fā)展電的發(fā)明明、磁的的應(yīng)用開開始了電電氣化時(shí)時(shí)代———電動(dòng)設(shè)設(shè)備、電電磁機(jī)構(gòu)構(gòu)代替體體力勞動(dòng)動(dòng)，解放放手腳；；1868年法國國人發(fā)明明了反饋饋調(diào)節(jié)器器（叫伺伺服機(jī)構(gòu)構(gòu)）——自動(dòng)動(dòng)調(diào)節(jié)器器或裝置置代替大大腦的部部份工作作，使一一些物理理量保持持在設(shè)定定值附近近，繼電電裝置實(shí)實(shí)現(xiàn)邏輯輯控制；；自力式式（液壓壓、氣壓壓）調(diào)節(jié)節(jié)裝置自自動(dòng)檢測(cè)測(cè)、調(diào)節(jié)節(jié)穩(wěn)定工工藝參數(shù)數(shù)。自動(dòng)化設(shè)設(shè)備的第第一次改改革與創(chuàng)創(chuàng)新———微電子子技術(shù)檢檢測(cè)裝置置、控制制裝置、、執(zhí)行裝裝置、顯顯示裝置置等功能能自動(dòng)化化儀表，，以及電電子組裝裝控制裝裝置、繼繼電聯(lián)鎖鎖裝置自自動(dòng)動(dòng)化設(shè)備備發(fā)展計(jì)算機(jī)、、數(shù)字與與存儲(chǔ)器器技術(shù)———自動(dòng)動(dòng)化設(shè)備備第二次次飛躍——多參參數(shù)、自自診斷、、可編程程等數(shù)字字化設(shè)備備（可編編程序控控制器（（PLC）、智智能化儀儀表、數(shù)數(shù)控生產(chǎn)產(chǎn)裝置，，機(jī)器人人、自動(dòng)動(dòng)機(jī)械手手成為工工業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)中重要要的勞動(dòng)動(dòng)者。信息技術(shù)術(shù)——自自動(dòng)化設(shè)設(shè)備向數(shù)數(shù)字化、、網(wǎng)絡(luò)化化、人工工智能化化方向發(fā)發(fā)展，DCS系系統(tǒng)控制制裝置、、FCS網(wǎng)絡(luò)控控制裝置置、集成成制造系系統(tǒng)（CIMS）等。。機(jī)械裝置置—繼電電裝置——?dú)鈩?dòng)與與電動(dòng)儀儀表—可可編程儀儀表與設(shè)設(shè)備—網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)型儀儀表與設(shè)設(shè)備—網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)統(tǒng)裝置………。隨著傳感感技術(shù)、、信息處處理技術(shù)術(shù)與人工工智能研研究與應(yīng)應(yīng)用的進(jìn)進(jìn)一步深深入，自自動(dòng)化設(shè)設(shè)備將有有更新的的發(fā)展及及更為有有效的應(yīng)應(yīng)用。自自動(dòng)動(dòng)化系統(tǒng)統(tǒng)發(fā)展“系統(tǒng)””由若干干相互依依存和相相互作用用的子系系統(tǒng)為達(dá)達(dá)到某些些特定目目的組成成的完整整綜合體體。若系統(tǒng)的的構(gòu)建目目標(biāo)為實(shí)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)動(dòng)化功能能任務(wù)，，這樣的的系統(tǒng)就就是自動(dòng)動(dòng)化系統(tǒng)統(tǒng)。典型———自動(dòng)控控制系統(tǒng)統(tǒng)，它是是為了實(shí)實(shí)現(xiàn)各種種控制任任務(wù)，將將被控制制對(duì)象和和控制裝裝置按照照一定的的方式連連接起來來所構(gòu)成成的一個(gè)個(gè)有機(jī)的的總體。。自自動(dòng)動(dòng)化系統(tǒng)統(tǒng)發(fā)展早期的自自動(dòng)化系系統(tǒng)功能能目標(biāo)單單一，生生產(chǎn)設(shè)備備間不存存在關(guān)聯(lián)聯(lián)或關(guān)聯(lián)聯(lián)不強(qiáng)，，主要是是解決單單一設(shè)備備、單一一過程、、單一參參數(shù)的檢檢測(cè)與控控制問題題，被稱為單單機(jī)自動(dòng)動(dòng)化。圖1-3瓦特蒸汽機(jī)轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)自自動(dòng)動(dòng)化系統(tǒng)統(tǒng)發(fā)展二戰(zhàn)期間間及后期期——任任務(wù)主要要局限于于生產(chǎn)過過程監(jiān)測(cè)測(cè)與控制制，主要要功能局局限于穩(wěn)穩(wěn)定系統(tǒng)統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)定值控控制，系系統(tǒng)規(guī)模模通常被被限定在在一個(gè)工工段或一一個(gè)車間間，被稱之為為局部自自動(dòng)化。。系統(tǒng)控制制裝置一一般都可可以分裝裝兩個(gè)機(jī)機(jī)柜：一一個(gè)機(jī)柜柜（儀表表屏）裝裝各種PID調(diào)調(diào)節(jié)器、、顯示記記錄儀表表——如如圖1-4所示示的儀表表控制系系統(tǒng)；另另一個(gè)機(jī)機(jī)柜則裝裝許多繼繼電器和和接觸器器，作起起動(dòng)、停停止、聯(lián)聯(lián)鎖和保保護(hù)之用用。因而而在結(jié)構(gòu)構(gòu)上顯得得相當(dāng)復(fù)復(fù)雜,控控制速度度和控制制精度都都有一定定的局限限性，可可靠性也也不是很很理想的的自自動(dòng)化系統(tǒng)統(tǒng)發(fā)展圖1-4鍋爐控制系統(tǒng)與儀表控制屏自自動(dòng)化系統(tǒng)統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)代控制理理論——系系統(tǒng)性能擴(kuò)擴(kuò)展到自適適應(yīng)、最優(yōu)優(yōu)化等先進(jìn)進(jìn)控制策略略——綜合自動(dòng)化化功能：不局局限于面向向生產(chǎn)過程程的控制，，更是向管管理自動(dòng)化化發(fā)展；系統(tǒng)規(guī)模：：不局限于于單個(gè)車間間，可能包包括整個(gè)企企業(yè)甚至整整個(gè)制造集集團(tuán)。50年代末末出現(xiàn)了計(jì)計(jì)算機(jī)控制制的化工廠廠，60年年代末出現(xiàn)現(xiàn)了大型自自動(dòng)化生產(chǎn)產(chǎn)線，70年代產(chǎn)生生了專用機(jī)機(jī)床組成的的無人工廠廠，80年年代初出現(xiàn)現(xiàn)了柔性制制造系統(tǒng)組組成的無人人工廠。。自自動(dòng)化系統(tǒng)統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)代控制理理論使復(fù)雜雜的控制問問題容易解解決傳感檢測(cè)技技術(shù)能獲取取以前難以以得到的信信息計(jì)算機(jī)技術(shù)術(shù)使復(fù)雜信信息處理更更為簡單迅迅速網(wǎng)絡(luò)技術(shù)促促進(jìn)了信息息的傳遞與與豐富——自動(dòng)化化系統(tǒng)構(gòu)建建進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)絡(luò)時(shí)代，在在網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)整個(gè)生產(chǎn)產(chǎn)過程各環(huán)環(huán)節(jié)的信息息互通互聯(lián)聯(lián)，面向生生產(chǎn)過程的的網(wǎng)絡(luò)體系系形成——分散型型控制系統(tǒng)統(tǒng)（DCS）以及現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)總線型型控制系統(tǒng)統(tǒng)（FCS）。自自動(dòng)化系統(tǒng)統(tǒng)發(fā)展（a）DCS網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)（b）FCS網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖1-6DCS控制系統(tǒng)及FCS控制系統(tǒng)自自動(dòng)化系統(tǒng)統(tǒng)發(fā)展計(jì)算機(jī)集成成制造系統(tǒng)統(tǒng)（CIMS）———生產(chǎn)綜合合自動(dòng)化與與組織管理理自動(dòng)化相相結(jié)合設(shè)想利用計(jì)計(jì)算機(jī)不僅僅實(shí)現(xiàn)單元元生產(chǎn)柔性性自動(dòng)化，，并把制造造過程（產(chǎn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、、生產(chǎn)計(jì)劃劃與控制、、生產(chǎn)過程程等）集成成為一個(gè)統(tǒng)統(tǒng)一的系統(tǒng)統(tǒng)通過多層次次網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)信息綜合合應(yīng)用，實(shí)實(shí)現(xiàn)企業(yè)管管理、生產(chǎn)產(chǎn)組織、生生產(chǎn)過程控控制一體化化，同時(shí)引引入人工智智能，構(gòu)建建自動(dòng)識(shí)別別、評(píng)估、、決策能力力，對(duì)整個(gè)個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)運(yùn)行加以優(yōu)優(yōu)化?！?監(jiān)-控控”一體化化自動(dòng)化系系統(tǒng)自自動(dòng)化系統(tǒng)統(tǒng)發(fā)展（圖1-7“管-監(jiān)-控”一體化自動(dòng)化系統(tǒng)

PCS自自動(dòng)化的發(fā)發(fā)展特性實(shí)踐性———發(fā)展和社社會(huì)重大需需求聯(lián)系。。離心調(diào)速速器與蒸汽汽機(jī)的蒸汽汽閥門連接接穩(wěn)定轉(zhuǎn)速速——不穩(wěn)穩(wěn)定——研研究穩(wěn)定性性——系統(tǒng)統(tǒng)穩(wěn)定性判判據(jù)——控控制理論的的研究。時(shí)代性———最先進(jìn)技技術(shù)作自動(dòng)動(dòng)化技術(shù)主主要內(nèi)容。。初期，反反饋理論為為基礎(chǔ)的自自動(dòng)調(diào)節(jié)原原理，用于于工業(yè)控制制；二戰(zhàn)期期間解決軍軍事設(shè)施控控制；二戰(zhàn)戰(zhàn)后解決迅迅速發(fā)展的的工業(yè)控制制問題，再再后來主要要為解空間間技術(shù)問題題……。系統(tǒng)性———從“系統(tǒng)統(tǒng)”的角度度來分析、、研究和實(shí)實(shí)現(xiàn)各種目目標(biāo)。自動(dòng)動(dòng)控制理論論從初期到到現(xiàn)在的整整個(gè)發(fā)展過過程都是基基于最基本本反饋概念念的閉環(huán)控控制系統(tǒng)來來研究的。。交叉性———涉及信息息與網(wǎng)絡(luò)技技術(shù)、電氣氣技術(shù)、數(shù)數(shù)學(xué)及生產(chǎn)產(chǎn)設(shè)備相關(guān)關(guān)的機(jī)械、、工藝領(lǐng)域域知識(shí)，需需要與更多多學(xué)科交叉叉、融合。。第三節(jié)自自動(dòng)化技技術(shù)核心自動(dòng)化最基基本的功能能目標(biāo)或任任務(wù)——用自動(dòng)動(dòng)化設(shè)備、、裝置與系系統(tǒng)構(gòu)建代代替或幫助助人，使生生產(chǎn)設(shè)備、、工藝過程程按預(yù)定模模式、狀態(tài)態(tài)運(yùn)行，自自動(dòng)地完成成特定的任任務(wù)。——用自動(dòng)動(dòng)化設(shè)備及及構(gòu)建的系系統(tǒng)來約束束、限定生生產(chǎn)設(shè)備、、工藝過程程的運(yùn)行模模式、狀態(tài)態(tài)參數(shù)，或者說實(shí)施施控制。自自動(dòng)化本質(zhì)質(zhì)——自動(dòng)動(dòng)控制“控制”———就是掌掌握住對(duì)象象不使任意意活動(dòng)或超超出范圍；；或使其在在控制者的的管理、影影響下活動(dòng)動(dòng)。“自動(dòng)控制制”——是是指在沒有有人直接參參與的情況況下，利用用外加的設(shè)設(shè)備或裝置置及系統(tǒng)構(gòu)構(gòu)建，使生生產(chǎn)機(jī)器、、設(shè)備或工工藝過程的的運(yùn)行狀態(tài)態(tài)或參數(shù)自自動(dòng)地按照照預(yù)定的規(guī)規(guī)律運(yùn)行。。自動(dòng)化與自自動(dòng)控制概概念——自自動(dòng)化的本本質(zhì)是自動(dòng)動(dòng)控制自自動(dòng)化本質(zhì)質(zhì)——自動(dòng)動(dòng)控制自動(dòng)控制VS手動(dòng)控控制？？？控制器圖1-8手動(dòng)控制與自動(dòng)控制(a)手動(dòng)控制(b)自動(dòng)控制眼睛——變變送器大腦——控控制器手操操作作閥閥門門————自自動(dòng)動(dòng)閥閥門門自自動(dòng)動(dòng)化化本本質(zhì)質(zhì)————自自動(dòng)動(dòng)控控制制不同同的的控控制制形形式式對(duì)對(duì)應(yīng)應(yīng)著著不不同同的的系系統(tǒng)統(tǒng)構(gòu)構(gòu)建建模模式式，，產(chǎn)產(chǎn)生生不不同同的的控控制制效效果果。。閉環(huán)環(huán)控控制制反饋饋控控制制偏差差控控制制圖1-9電機(jī)驅(qū)動(dòng)皮帶輪轉(zhuǎn)速控制不同同的的控控制制策策略略——全自動(dòng)化洗衣機(jī)，多種洗衣模式對(duì)應(yīng)于多種控制策略。開環(huán)環(huán)控控制制自自動(dòng)動(dòng)化化本本質(zhì)質(zhì)————自自動(dòng)動(dòng)控控制制《控控制制論論》》：：““控控制制””的的最最基基本本問問題題是是如如何何對(duì)對(duì)系系統(tǒng)統(tǒng)施施加加控控制制作作用用使使其其表表現(xiàn)現(xiàn)出出預(yù)預(yù)定定的的行行為為。。自動(dòng)動(dòng)控控制制涉涉及及兩兩個(gè)個(gè)基基本本內(nèi)內(nèi)容容：：———采采用用何何種種手手段段（（途途徑徑））對(duì)對(duì)生生產(chǎn)產(chǎn)裝裝置置、、生生產(chǎn)產(chǎn)過過程程施施加加控控制制作作用用，，———控控制制者者的的意意愿愿是是如如何何表表達(dá)達(dá)的的。。這分分別別對(duì)對(duì)應(yīng)應(yīng)著著控制制形形式式（硬硬件件系系統(tǒng)統(tǒng)構(gòu)構(gòu)建建））與與控制制策策略略（軟軟件件系系統(tǒng)統(tǒng)構(gòu)構(gòu)建建））。。自自動(dòng)動(dòng)化化思思想想觀觀————系系統(tǒng)統(tǒng)分分析析系統(tǒng)統(tǒng)（（System））是是指指由由相相互互關(guān)關(guān)聯(lián)聯(lián)、、相相互互制系統(tǒng)以外的部分稱為系統(tǒng)環(huán)境，系統(tǒng)環(huán)境對(duì)系統(tǒng)的作用稱為系統(tǒng)的輸入，系統(tǒng)對(duì)系統(tǒng)環(huán)境的作用稱為系統(tǒng)的輸出。傳統(tǒng)的自動(dòng)化系統(tǒng)即機(jī)電一體化系統(tǒng)由機(jī)電本體、動(dòng)力部分、檢測(cè)傳感部分、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)部分、控制及信號(hào)處理單元等硬件元素，在軟件程序和電路邏輯的目的信息流引導(dǎo)下，相互協(xié)調(diào)、有機(jī)融合和集成，形成物質(zhì)和能量的有序規(guī)則運(yùn)動(dòng)，從而組成工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)。自自動(dòng)動(dòng)化信息息載體———信號(hào)號(hào)控制論：：為了““改善””某個(gè)或或某些受受控對(duì)象象的功能能或性能能，需要要獲得并并使用信信息，以以這種信信息為基基礎(chǔ)而選選出的、、施于該該對(duì)象上上的作用用，就叫叫作控制制?？刂频幕A(chǔ)是信信息，一一切信息息傳遞都都是為了了控制，，而任何何控制又又都依賴賴于信息息來實(shí)現(xiàn)現(xiàn)。圖1-10電加熱爐溫度控制系統(tǒng)自自動(dòng)動(dòng)化信息息載體———信號(hào)號(hào)構(gòu)建自動(dòng)動(dòng)化系統(tǒng)統(tǒng)的各組組成環(huán)節(jié)節(jié)，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)協(xié)調(diào)動(dòng)動(dòng)作、必必須依靠靠相互間間的信息息傳遞與與聯(lián)絡(luò)。。信息獲取取與轉(zhuǎn)換換、傳遞遞、各種種操作與與控制指指令的表表達(dá)與傳傳遞、應(yīng)應(yīng)用等均均依賴于于信號(hào)；；信號(hào)是實(shí)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)統(tǒng)環(huán)節(jié)間間信息傳傳遞與聯(lián)聯(lián)絡(luò)的載載體。是是實(shí)現(xiàn)自自動(dòng)化的的信息載載體。工作臺(tái)圖3-5數(shù)控機(jī)床工作臺(tái)閉環(huán)進(jìn)給系統(tǒng)XCΔPXS磁尺ΔX控制器伺服電機(jī)1.3自自動(dòng)化化技術(shù)核核心工業(yè)自動(dòng)動(dòng)化技能能人才的的技術(shù)核核心是———實(shí)施施“系統(tǒng)統(tǒng)”分析析、“信信號(hào)”關(guān)關(guān)聯(lián)、““控制””措施，，保障、、維護(hù)““環(huán)節(jié)””與“系系統(tǒng)”的的協(xié)調(diào)運(yùn)運(yùn)行。其其中，““信號(hào)””在自動(dòng)動(dòng)化技術(shù)術(shù)中具有有重要的的作用。?！胺答仭薄笔菍?shí)現(xiàn)現(xiàn)自動(dòng)控控制的最最典型、、最重要要的技術(shù)術(shù)手段，，也是一一種基本本結(jié)構(gòu)形形式。信信息從圖中你你能感悟悟出什么么？自然事物圖例人類交換信息方式為什么會(huì)會(huì)有如此此感覺呢呢？圖像傳遞遞出某種種？？？第一節(jié)信信息息與信息息技術(shù)通過電話話你了解解到什么么？電磁波電脈沖通訊信號(hào)傳遞方式電波？聲音？語言表達(dá)達(dá)的意思思？信息?。。。　缎畔⒄撜摗穭?chuàng)始始人（美美國,C.仙農(nóng)農(nóng),1916－－2001）:客觀世界界的三大大要素是是物質(zhì)、、能量和和信息。體現(xiàn)了信信息在現(xiàn)現(xiàn)代社會(huì)會(huì)中的重重要作用用.1.信信息——客觀存在在的一切切事物通通過載體體所發(fā)生生的消息息、情報(bào)報(bào)、指令令、數(shù)據(jù)據(jù)、信號(hào)號(hào)和所包包括的一一切可傳傳遞和交交換的知知識(shí)內(nèi)容容2.認(rèn)認(rèn)識(shí)事物物的關(guān)鍵鍵——事物的特特征——各種特征征將通過過一定的的物質(zhì)形形式傳遞遞；——通過不同同特征區(qū)區(qū)別不同同事物；；3.知知識(shí)是一一種特定定的人類類信息——有區(qū)別、、有選擇擇，對(duì)自自然、對(duì)對(duì)社會(huì)、、對(duì)思維維的認(rèn)識(shí)識(shí)與掌握握。信息技術(shù)術(shù)（IT）——用于管理理、處理理信息所所采用的的各種技技術(shù)的總總和。收集、識(shí)識(shí)別、提提取、存存貯、傳傳遞、處處理、檢檢索、檢檢測(cè)、分分析、利利用……主要包括括下列四四大技術(shù)術(shù):傳感技術(shù)術(shù)-擴(kuò)展人人獲取信信息的感感覺器官官功能。。它包括括信息識(shí)識(shí)別、信信息提取取、信息息檢測(cè)等等技術(shù)。。通訊技術(shù)術(shù)-實(shí)現(xiàn)信信息快速速、可靠靠、安全全的轉(zhuǎn)移移。計(jì)算機(jī)技技術(shù)-對(duì)信信息的的編碼碼、壓壓縮、、加密密以及及再生生（更更深層層次的的決策策信息息））控制技技術(shù)-應(yīng)用用信息息為人人類生生活、、生產(chǎn)產(chǎn)服務(wù)務(wù)的技技術(shù)問問題，，主要要包括括控制制技術(shù)術(shù)、顯顯示技技術(shù)。。信息技技術(shù)信信息技技術(shù)與與自動(dòng)動(dòng)化技技術(shù)關(guān)關(guān)系從技術(shù)術(shù)要素素層次次上看看，四四大技技術(shù)相相互包包含、、相互互交叉叉、相相互融融合的的。傳傳感、、通信信、計(jì)計(jì)算機(jī)機(jī)都離離不開開控制制；傳傳感、、計(jì)算算機(jī)、、控制制也都都離不不開通通信；；傳感感、通通信、、控制制更是是離不不開計(jì)計(jì)算機(jī)機(jī)。在自動(dòng)化系系統(tǒng)運(yùn)行過過程中，必必須真實(shí)、、準(zhǔn)確、快快速地獲取取設(shè)備、過過程的運(yùn)行行信息，對(duì)對(duì)相關(guān)的信信息進(jìn)行判判斷、運(yùn)算算、決策，，并能準(zhǔn)確確地傳遞指指令與控制制信息，正正確地執(zhí)行行指令，施施加控制作作用，以使使生產(chǎn)可靠靠地、穩(wěn)定定地運(yùn)行。。《控制論》》:控制的的基礎(chǔ)依據(jù)據(jù)是信息，，一切信息息傳遞都為為了控制，，任何控制制又都有賴賴于信息來來實(shí)現(xiàn)。從信息技術(shù)術(shù)體系角度度看，自動(dòng)動(dòng)化技術(shù)包包括信息獲獲取-傳遞遞-決策-應(yīng)用：控控制與自動(dòng)動(dòng)化技術(shù)的的核心問題題仍然是信信息問題。。獲取設(shè)備、、過程運(yùn)行行狀態(tài)——傳感獲取信信息；匹配各環(huán)節(jié)節(jié)間信號(hào)及及傳遞——信息傳遞；；控制策略與與信號(hào)運(yùn)算算——計(jì)算與處理理信息；指令與控制制信號(hào)的輸輸出、執(zhí)行行——信息的應(yīng)用用信息技術(shù)與與自動(dòng)化技技術(shù)兩者關(guān)關(guān)系：自動(dòng)化技術(shù)術(shù)以基礎(chǔ)地地位支撐信信息技術(shù)。。信息技術(shù)發(fā)發(fā)展推動(dòng)自自動(dòng)化技術(shù)術(shù)進(jìn)步；第二節(jié)信信號(hào)—信信息載體2.2.1信號(hào)號(hào)1、信號(hào)C.仙農(nóng)認(rèn)認(rèn)為：對(duì)客客觀事物的的物理特征征進(jìn)行抽象象后的最低低級(jí)表達(dá)層層次——信號(hào)。茫茫宇宙，，存在無數(shù)數(shù)的信號(hào)——含義是？？？人為的/自自然的；有有效的/無無效的；已已知/末知知；——“信息”是傳遞與交交換的具體體內(nèi)容（包包括知識(shí)、、意識(shí)），，那么“信號(hào)”就是信息的的一種表現(xiàn)現(xiàn)形式?！盘?hào)（也稱稱為訊號(hào)））是運(yùn)載消消息的工具具，是消息息的載體。。——工程上，信信號(hào)就是一一種通過媒媒介傳遞的的、含有某某種信息的的實(shí)際物理理量。2、信號(hào)的的兩個(gè)要素素人類通過對(duì)對(duì)光、聲、、電信號(hào)進(jìn)行信息傳遞-接收收，表達(dá)-確認(rèn)信息。①信號(hào)應(yīng)應(yīng)有一種載載體媒介。。如“聲波”、“電脈沖”、“電磁波”、“光脈沖”等。②信號(hào)媒媒介的一種種特性或多多種特性組組合應(yīng)含有有要反映的的“信息”。比如“聲波”、“電脈沖”、“電磁波”、“光脈沖”等能量的強(qiáng)強(qiáng)弱、變化化快慢及規(guī)規(guī)律等應(yīng)能能反映要描描述的信息息，或者說說信息被信信號(hào)的能量量強(qiáng)弱、變變化快慢及及變化規(guī)律律等特征所所表達(dá)。另外，含有有信息的“信號(hào)”必須要能被被人類所接接收、描述述、應(yīng)用才才有實(shí)際意意義。2.2.2信號(hào)號(hào)的描述1．?dāng)?shù)學(xué)描描述——描述為一個(gè)個(gè)或若干個(gè)個(gè)自變量的的函數(shù)或序序列的形式式。被測(cè)t溫度溫度信號(hào)Rt圖2-4熱電阻測(cè)溫光電元件電壓u信號(hào)光照i圖2-5光電檢測(cè)元件2．波形描描述——按照函數(shù)隨自自變量的變化化關(guān)系，以曲曲線、圖形方方式表示出來來。Rttiu(b)熱電阻(c)光敏電阻信信號(hào)的種類類1.按信號(hào)的的描述形式劃劃分①確定信號(hào)號(hào)與隨機(jī)信號(hào)號(hào)；要點(diǎn)：給定的的自變量是否否對(duì)應(yīng)唯一確確定的信號(hào)取取值。對(duì)于確定信號(hào)號(hào)，每一個(gè)信信號(hào)值均有一一個(gè)確定的信信息，因此確確定信號(hào)最簡簡單、最容易易利用的信號(hào)號(hào)，②時(shí)間連續(xù)續(xù)信號(hào)與離散散信號(hào)；要點(diǎn)：自變量量的定義域是是否是整個(gè)連連續(xù)區(qū)間。③模擬與數(shù)數(shù)字信號(hào)。要要點(diǎn)：信號(hào)值值域是否均連連續(xù).注：模擬信號(hào)號(hào)有時(shí)間連續(xù)續(xù)、時(shí)間離散散之分，主要要在于數(shù)值為為無限個(gè)，連連續(xù)變化。注：數(shù)字信號(hào)號(hào)在于數(shù)值為為有限個(gè)，不不連續(xù)④能量信號(hào)號(hào)和功率信號(hào)號(hào)；要點(diǎn)：信信號(hào)能量是否否有限。⑤實(shí)信號(hào)與與復(fù)信號(hào)；要要點(diǎn)：信號(hào)取取值是否為實(shí)實(shí)數(shù)。數(shù)字信號(hào)模擬信號(hào)t圖2-7模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)B.按信號(hào)的的物理形式劃劃分①電信號(hào)（電壓、電流流、脈沖、頻頻率等）：此此種信號(hào)因傳傳輸、轉(zhuǎn)換、、處理、使用用方便而廣泛泛應(yīng)用。②光信號(hào)（強(qiáng)度、脈沖沖、頻率等形形式）：此種種信號(hào)可通過過光纖傳輸，，容量大；抗抗電磁干擾能能力強(qiáng)；信號(hào)號(hào)轉(zhuǎn)換方便。。是一種很具具優(yōu)越性的信信號(hào)。③電磁信號(hào)：此種信號(hào)無無需敷設(shè)專門門傳輸線路，，在通訊行業(yè)業(yè)廣泛應(yīng)用。。電磁信號(hào)容容易受電磁干干擾，需要考考慮抗干擾及及濾波問題。。④氣信號(hào)（氣壓、氣脈脈沖等）：通通常利用壓縮縮空氣的壓力力信號(hào)來表示示某種信息。。氣信號(hào)具有有“本安”特性、不存在在電磁干擾等等優(yōu)點(diǎn)，但氣氣信號(hào)的傳輸輸距離有限、、滯后大、損損失大等不足足，在對(duì)安全全要求很高具具距離較近的的場(chǎng)合使用。。注：氣信號(hào)在在傳輸信息同同時(shí)，也可同同時(shí)傳輸能量量。信信號(hào)拾取取要求設(shè)備、過程運(yùn)運(yùn)行中應(yīng)有一一種或多種形形式的性質(zhì)或或特征物理現(xiàn)現(xiàn)象表現(xiàn)出來來。設(shè)備、過程運(yùn)運(yùn)行中的性質(zhì)質(zhì)、特征物理理現(xiàn)象能被某某種物質(zhì)感知知并能轉(zhuǎn)化為為其它裝置接接受與處理的的信號(hào)。第三節(jié)信信息拾取與傳傳感器設(shè)備、過程狀態(tài)表征1表征2表征n……圖2-8設(shè)備、過程狀態(tài)傳傳感器要確知所得信信息的真實(shí)性性，對(duì)信號(hào)的的形式、種類類、強(qiáng)弱、特特性關(guān)系等有有著特定的要要求，這就要要依靠傳感器器來感知信息息并輸出相應(yīng)應(yīng)的信號(hào)。廣義地說，傳傳感器是指能能感知某一物物理量、化學(xué)學(xué)量或生物量量等信息，并并能將其轉(zhuǎn)化化為可加以利利用的信號(hào)的的裝置。狹義地講，感感受被測(cè)物理理信息（也稱稱之為被測(cè)量量）并按一定定規(guī)律將其轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化為同種或或別種性質(zhì)的的輸出信號(hào)的的裝置。由于電信號(hào)優(yōu)優(yōu)越性，傳感感器的輸出信信號(hào)一般是電電信號(hào)（如電電流、電壓、、電阻、電感感、電容、電電頻率等）傳感器的示例例傳感器應(yīng)滿足足的條件傳感器能感知知設(shè)備、過程程的操作與運(yùn)運(yùn)行狀態(tài)信息息并轉(zhuǎn)化為信信號(hào)，需要滿滿足必要的條條件：①傳感器中中具有一種特特殊材料（敏敏感元件），，對(duì)所要檢測(cè)測(cè)的物理信息息具有很高的的敏感性。②敏感元件件獲得的信號(hào)號(hào)與所表現(xiàn)的的信息之間具具有確定的關(guān)關(guān)系，且能直直接應(yīng)用或再再轉(zhuǎn)化應(yīng)用。。也就是說傳感感器本身具有有將物理信息息賦予到輸出出信號(hào)特征量量上的能力。。地位傳感器是感知知、獲取與檢檢測(cè)信息的關(guān)關(guān)鍵，是實(shí)現(xiàn)現(xiàn)自動(dòng)化的首首要環(huán)節(jié)傳傳感器分分類1.按被測(cè)量量（傳感器的的用途）分類類如壓力傳感器器、溫度傳感感器、位移傳傳感器、顏色色傳感器等。。相應(yīng)傳感器器一般按被測(cè)測(cè)量命名，便便于根據(jù)被測(cè)測(cè)對(duì)象選擇。。2.按工作原原理分類傳感器的工作作原理主要是是基于電磁原原理和固體物物理學(xué)理論。。主要分為電阻阻式、電感式式、電容式、、電渦流式、、熱電式、壓壓電式、光電電式（紅外、、光纖等）、、超聲式、同同位素式、微微波式等。有有利于從原理理方面進(jìn)行分分析、設(shè)計(jì)應(yīng)應(yīng)用3.按輸出信信號(hào)類型分類類傳感器輸出信信號(hào)可分為模模擬式與數(shù)字字式兩大類。。模擬式輸出模模擬信號(hào)，具具有直觀性，，與數(shù)字設(shè)備備相連需要引引入模數(shù)轉(zhuǎn)換換環(huán)節(jié)；數(shù)字式一般將將被測(cè)量轉(zhuǎn)換換成脈沖、頻頻率或二進(jìn)制制數(shù)碼輸出，，抗干擾能力力強(qiáng).注：自動(dòng)化儀儀表領(lǐng)域，常常被稱為變送送器；在一般般電氣裝置領(lǐng)領(lǐng)域，習(xí)慣稱稱為傳感器。。一般而言，傳傳感器廣義的的，變送器是是特指的。兩兩者之間存在在著一定的區(qū)區(qū)別。第四節(jié)信號(hào)號(hào)轉(zhuǎn)換放大與與干擾消減信信號(hào)轉(zhuǎn)換換與放大1.信號(hào)轉(zhuǎn)換換傳感器的輸出出信號(hào)形式取取決于傳感器器本身，為了了傳輸?shù)男枰?、為了接收收設(shè)備對(duì)信號(hào)號(hào)形式、種類類及大小、變變化特性需要要等，信號(hào)在在傳輸、使用用中可能進(jìn)行行一次或多次次的轉(zhuǎn)換。比如電阻式傳傳感器，其信信號(hào)形式為阻阻值，不便于于傳輸，應(yīng)考考慮轉(zhuǎn)換為電電壓信號(hào)；模擬信號(hào)要與與數(shù)字設(shè)備相相連，要考慮慮模擬信號(hào)向向數(shù)字信號(hào)的的轉(zhuǎn)換；數(shù)字信號(hào)要驅(qū)驅(qū)動(dòng)模擬設(shè)備備，則需轉(zhuǎn)換換為模擬量;電信號(hào)轉(zhuǎn)換為為光信號(hào)通過過光纖傳輸?shù)鹊取?、信號(hào)放大大通常傳感器輸輸出信號(hào)很小小，不宜傳輸輸、不便使用用，有些器件件、設(shè)備對(duì)信信號(hào)有閾值要要求，特別是是對(duì)于數(shù)字設(shè)設(shè)備及邏輯設(shè)設(shè)備而言，存存在高電平與與低電平的定定義，所以信信號(hào)應(yīng)符合標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)，否則可可能造成邏輯輯上的錯(cuò)誤。。信號(hào)傳遞、轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換或使用前前、過程中需需要進(jìn)行適當(dāng)當(dāng)?shù)姆糯?，放放大后的信?hào)號(hào)應(yīng)具有原信信號(hào)的全部信信息特征。放大環(huán)節(jié)干干擾與消消減根據(jù)信號(hào)的種種類，對(duì)于信信號(hào)的傳輸有有不同技術(shù)要要求與傳輸方方式。工工程應(yīng)用用中的信號(hào)大大多數(shù)為電信信號(hào)，信號(hào)的的傳輸則是以以傳輸導(dǎo)線為為主。傳感器信號(hào)接收設(shè)備干擾電磁場(chǎng)圖2-10信號(hào)的傳輸1．信號(hào)管線線的阻抗特性性影響電信號(hào)沿導(dǎo)線線傳輸，電荷荷會(huì)受到導(dǎo)體體的電阻作用用，導(dǎo)線與導(dǎo)導(dǎo)線、導(dǎo)線與與器件間存在在著電容，即即存在著對(duì)能能量的儲(chǔ)存，，同時(shí)傳輸導(dǎo)導(dǎo)線上也存在在著感抗，對(duì)對(duì)于信號(hào)的變變化也會(huì)產(chǎn)生生抑制作用；；氣壓信號(hào)沿管管線傳輸時(shí)，，也會(huì)受到管管線的阻力作作用，信號(hào)路路線也存在著著容量。這些阻礙作用用、容量儲(chǔ)存存等因素將會(huì)會(huì)導(dǎo)致信號(hào)能能量的損失，，信號(hào)數(shù)值降降低；原始信信號(hào)的變化不不及時(shí)得到反反映，時(shí)間上上造成滯后。。2．周圍環(huán)境境的電磁、靜靜電干擾環(huán)境中存在的的電磁場(chǎng)將在在信號(hào)傳輸導(dǎo)導(dǎo)線中產(chǎn)生電電磁感應(yīng)，導(dǎo)導(dǎo)線中會(huì)出現(xiàn)現(xiàn)感應(yīng)電勢(shì)迭迭加在原始信信號(hào)中，特別別嚴(yán)重時(shí)會(huì)淹淹沒原始信號(hào)號(hào)。靜電感應(yīng)也是是一種干擾源源，在傳輸導(dǎo)導(dǎo)線各處，靜靜電感應(yīng)強(qiáng)度度不一，沿信信號(hào)線各處靜靜電電位不等等，同樣產(chǎn)生生附加的電勢(shì)勢(shì)。除此以外，電電源波動(dòng)、雷雷電、溫度、、濕度的變化化及接觸點(diǎn)等等均可能在傳傳輸線上產(chǎn)生生附加電勢(shì)。。3．干擾的消消減與濾除干擾無處不在在，信號(hào)中或或多或少都存存在擾動(dòng)，需需要去設(shè)法消消減、濾除干干擾，保證信信息的真實(shí)性性。（1）在信號(hào)號(hào)傳輸中，要要考慮信號(hào)的的電磁屏蔽、、防雷防靜電電、接地問題題，以及導(dǎo)線線的特性阻抗抗匹配等技術(shù)術(shù)問題；（2）同時(shí)考考慮對(duì)信號(hào)種種類的選擇，，不同類型的的信號(hào)自身抗抗干擾的能力力不同，因此此選擇一種適適合的、可行行的信號(hào)類型型進(jìn)行傳輸。。（3）信號(hào)接接收中一般可可借助濾波去去除干擾。濾波的方法有有多種，考慮慮信號(hào)的特征征頻率、頻譜譜等特性，通通過高通、低低通、帶通與與帶阻、采樣樣頻率等手段段盡可能地去去除干擾，獲獲得真實(shí)的信信號(hào)。第五五節(jié)節(jié)信信號(hào)號(hào)制制式式與與傳傳輸輸規(guī)規(guī)則則一個(gè)個(gè)信信息息源源點(diǎn)點(diǎn)（（信信息息產(chǎn)產(chǎn)生生者者））被被傳傳遞遞到到信信息息終終點(diǎn)點(diǎn)（（消消費(fèi)費(fèi)者者））獲獲得得應(yīng)應(yīng)用用按按系系統(tǒng)統(tǒng)圖圖示示實(shí)實(shí)施施：：當(dāng)信信號(hào)號(hào)從從信信源源點(diǎn)點(diǎn)裝裝載載信信息息經(jīng)經(jīng)過過傳傳輸輸網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)傳傳遞遞到到目目的的系系統(tǒng)統(tǒng)后后，，應(yīng)應(yīng)能能被被準(zhǔn)準(zhǔn)確確的的接接收收，，并并正正確確分分離離出出其其中中的的信信息息。。需需要要發(fā)發(fā)送送方方與與接接收收方方都都能能理理解解并并共共同同遵遵守守的的信信號(hào)號(hào)傳傳輸輸標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)、、約約定定或或規(guī)規(guī)則則。。在自自動(dòng)動(dòng)化化領(lǐng)領(lǐng)域域中中，，要要從從信信號(hào)號(hào)中中得得出出操操作作指指令令、、數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)信信息息，，必必須須清清楚楚指指令令、、數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)信信息息是是以以什什么么格格式式、、組組織織關(guān)關(guān)系系被被賦賦予予到到信信號(hào)號(hào)的的什什么么特特征征上上的的，，也也就就是是說說必必須須首首先先找找出出操操作作指指令令、、數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)與與信信號(hào)號(hào)特特征征間間的的關(guān)關(guān)系系————信號(hào)號(hào)制制式式或或協(xié)協(xié)議議源點(diǎn)發(fā)送器傳輸系統(tǒng)接收器終點(diǎn)輸入信息輸入信號(hào)發(fā)送信號(hào)接收信號(hào)輸出信號(hào)輸出信息源系統(tǒng)傳輸系統(tǒng)目的系統(tǒng)信信號(hào)號(hào)制制式式在現(xiàn)現(xiàn)代代信信息息傳傳遞遞網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)出出現(xiàn)現(xiàn)之之前前，，信信息息主主要要是是在在兩兩個(gè)個(gè)硬硬件件間間單單向向的的、、一一對(duì)對(duì)一一交交換換，，信信息息功功能能主主要要在在于于兩兩硬硬件件間間連連接接、、控控制制。。信信息息較較單單一一、、容容量量小小、、格格式式簡簡單單，，信信息息載載體體主主要要是是模模擬擬量量或或簡簡單單脈脈沖沖量量信信號(hào)號(hào)，，信信息息傳傳輸輸依依靠靠單單回回路路結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)即即可可實(shí)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)，，信信息息傳傳遞遞系系統(tǒng)統(tǒng)結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)簡簡單單。。信號(hào)號(hào)制制———在在這這種種簡簡單單的的信信息息傳傳輸輸系系統(tǒng)統(tǒng)中中，，采采用用的的兩兩硬硬件件間間實(shí)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)傳傳遞遞與與接接收收、、相相互互理理解解、、共共同同遵遵守守的的信信息息傳傳遞遞規(guī)規(guī)則則。。發(fā)信裝置接收裝置傳輸管、線圖2-13簡單信息傳遞系統(tǒng)功能能：：主要要是是規(guī)規(guī)定定了了建建立立、、維維持持及及斷斷開開物物理理通通道道所所需需的的機(jī)機(jī)械械的的、、電電氣氣的的、、功功能能性性的的和和規(guī)規(guī)程程性性的的特特性性。。其其作作用用是是確確保保信信號(hào)號(hào)能能在在物物理理通通道道上上傳傳輸輸；；約定定了了信信息息的的一一種種簡簡單單表表達(dá)達(dá)形形式式，，如如用用電電流流的的大大小小來來表表示示一一個(gè)個(gè)溫溫度度信信息息的的大大小小，，或或者者控控制制作作用用的的強(qiáng)強(qiáng)弱弱。。其其作作用用是是描描述述信信息息加加載載部部位位。。1、、模模擬擬信信號(hào)號(hào)制制式式———用用于于模模擬擬量量設(shè)設(shè)備備之之間間進(jìn)進(jìn)行行信信息息的的傳傳遞遞。。電動(dòng)動(dòng)類類早早期期：：0-10mA.DC與與0-2V.DC信信號(hào)號(hào)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)，，現(xiàn)國國際際標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)：：4-20mA.DC與與1-5V.DC。。氣動(dòng)動(dòng)類類：：主主要要采采用用20-100KPa氣氣壓壓信信號(hào)號(hào)制制式式。。（2））脈脈沖沖（（開開關(guān)關(guān)））信信號(hào)號(hào)制制式式脈沖沖是是指指在在很很短短時(shí)時(shí)間間內(nèi)內(nèi)出出現(xiàn)現(xiàn)的的電電壓壓或或電電流流信信號(hào)號(hào)。。脈沖沖具具有有較較多多的的特特征征參參數(shù)數(shù)，，加加上上脈脈沖沖信信號(hào)號(hào)通通常常具具有有突突變變性性、、短短促促性性，，可可以以承承載載更更多多的的信信息息，，除除常常規(guī)規(guī)數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)信信息息以以外外，，還還用用于于承承載載操操作作指指令令。。在在自自動(dòng)動(dòng)控控制制、、數(shù)數(shù)字字技技術(shù)術(shù)、、計(jì)計(jì)算算機(jī)機(jī)、、通通訊訊及及多多種種電電器器裝裝置置等等方方面面得得到到廣廣泛泛的的應(yīng)應(yīng)用用。。脈沖沖承承載載信信息息所所用用的的特特征征主主要要集集中中于于脈脈沖沖寬寬度度、、作作用用時(shí)時(shí)刻刻（（上上升升或或下下降降））、、脈脈沖沖高高低低電電平平（（幅幅度度））、、脈脈沖沖周周期期、、脈脈沖沖頻頻率率、、脈脈沖沖個(gè)個(gè)數(shù)數(shù)等等。。(矩形波)(方波)(尖脈沖)(三角波)(階梯波)(鋸齒波)圖2-15幾種常見脈沖信號(hào)波形在數(shù)數(shù)字字邏邏輯輯系系統(tǒng)統(tǒng)中中，，脈脈沖沖““高高、、低低””電電平平表表示示數(shù)數(shù)字字““0、、1””（（圖圖2-16所所示示））、、邏邏輯輯““真真、、假假””等等；；脈沖沖作作用用時(shí)時(shí)刻刻可可用用于于描描述述某某種種作作用用動(dòng)動(dòng)作作時(shí)時(shí)刻刻并并觸觸發(fā)發(fā)該該動(dòng)動(dòng)作作；；脈脈沖沖寬寬度度可可用用于于描描述述并并維維持持某某種種作作用用或或動(dòng)動(dòng)作作的的持持續(xù)續(xù)時(shí)時(shí)間間；；脈脈沖沖頻頻率率或或個(gè)個(gè)數(shù)數(shù)可可用用于于表表示示某某種種信信息息的的程程度度或或數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)大大小?。?；轉(zhuǎn)速速測(cè)測(cè)量量中中使使用用脈脈沖沖編編碼碼器器來來表表示示轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速速與與轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向向；；在在邏邏輯輯控控制制裝裝置置中中應(yīng)應(yīng)用用脈脈沖沖來來實(shí)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)各各種種邏邏輯輯運(yùn)運(yùn)算算等等。。定定時(shí)時(shí)器器內(nèi)內(nèi)使使用用秒秒脈脈沖沖來來實(shí)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)計(jì)計(jì)數(shù)數(shù)與與定定時(shí)時(shí)（（圖圖2-17所所示示））011100110圖2-16數(shù)字0-1的描述定時(shí)系統(tǒng)啟動(dòng)定時(shí)定時(shí)動(dòng)作圖2-17秒脈沖計(jì)數(shù)與定時(shí)N個(gè)秒脈沖動(dòng)作通通訊訊協(xié)協(xié)議議現(xiàn)代代傳傳輸輸是是在在復(fù)復(fù)雜雜網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)實(shí)實(shí)體體（（硬硬件件、、軟軟件件））間間多多對(duì)對(duì)多多、、雙雙向向、、數(shù)數(shù)字字化化方方式式進(jìn)進(jìn)行行信信息息交交換換，，信信息息復(fù)復(fù)雜雜、、海海量量。。需需要要一一整整套套傳傳輸輸規(guī)規(guī)則則來來約約束束、、控控制制實(shí)實(shí)體體間間的的信信息息交交換換，，保保證證信信息息傳傳遞遞與與交交換換正正常常進(jìn)進(jìn)行行。。通訊協(xié)議、、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議議：網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中中兩實(shí)體間間相互理解解、共同遵遵守的控制制信息傳遞遞與交換的的規(guī)則集合合。網(wǎng)絡(luò)協(xié)協(xié)議三要素素：語義、、語法和時(shí)時(shí)序規(guī)則三三部分。語義：規(guī)定通信雙雙方彼此““講什么””，即確定定協(xié)議元素素的類型，，如規(guī)定通通信雙方要要發(fā)出什么么控制信息息，執(zhí)行的的動(dòng)作和返返回的應(yīng)答答；語法：規(guī)定通信雙雙方彼此““如何講””，即確定定協(xié)議元素素的格式，，如數(shù)據(jù)和和控制信息息的格式；；時(shí)序：規(guī)定了信息息交換的次次序。第三節(jié)自自動(dòng)化系系統(tǒng)分類按系統(tǒng)的功功能任務(wù)與與系統(tǒng)構(gòu)建建差異，分分為三類：：自動(dòng)檢測(cè)測(cè)系統(tǒng)、自自動(dòng)控制系系統(tǒng)、自動(dòng)動(dòng)聯(lián)鎖保護(hù)護(hù)系統(tǒng)。3.3.1、自動(dòng)檢檢測(cè)系統(tǒng)以獲取設(shè)備備、過程的的操作與運(yùn)運(yùn)行狀態(tài)，，并以指針針、數(shù)字、、數(shù)據(jù)表格格或圖形及及其它形式式顯示出來來為目的，，同時(shí)配合合參數(shù)警戒戒值設(shè)定，，實(shí)現(xiàn)運(yùn)行行狀態(tài)的監(jiān)監(jiān)控與報(bào)警警。通過獲取并并顯示出來來的運(yùn)行狀狀態(tài)，指導(dǎo)導(dǎo)操作、控控制、管理理人員掌握握設(shè)備、過過程及生產(chǎn)產(chǎn)運(yùn)行狀態(tài)態(tài)，通過分分析、判斷斷、作出相相關(guān)生產(chǎn)組組織、調(diào)度度、操作等等決策。生產(chǎn)設(shè)備、過程、環(huán)境狀態(tài)參數(shù)1、2…………參數(shù)n傳感檢測(cè)裝置顯示報(bào)警裝置圖3-12自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換與附屬環(huán)節(jié)傳輸網(wǎng)絡(luò)隨著通訊技技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)絡(luò)技術(shù)的發(fā)發(fā)展及應(yīng)用用深入，自自動(dòng)化檢測(cè)測(cè)系統(tǒng)正向向網(wǎng)絡(luò)化發(fā)發(fā)展，通過過有線、無無線網(wǎng)絡(luò)構(gòu)構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)檢檢測(cè)、監(jiān)控控系統(tǒng)。如：廠級(jí)集集中監(jiān)測(cè)系系統(tǒng)（SIS）、環(huán)環(huán)境監(jiān)測(cè)系系統(tǒng)、樓宇宇監(jiān)測(cè)系統(tǒng)統(tǒng)、危險(xiǎn)源源監(jiān)測(cè)系統(tǒng)統(tǒng)、設(shè)備狀狀態(tài)監(jiān)測(cè)系系統(tǒng)等。圖3-13廠級(jí)設(shè)備集中監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（SIS）分析自動(dòng)檢檢測(cè)系統(tǒng)的的任務(wù)過程程，它主要要涉及信息息獲取、信信號(hào)轉(zhuǎn)換與與傳輸以及及信息處理理三個(gè)過程程。也就是是說自動(dòng)檢檢測(cè)系統(tǒng)的的結(jié)構(gòu)主體體是：傳感感檢測(cè)環(huán)節(jié)節(jié)、信號(hào)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換與傳輸輸環(huán)節(jié)、信信息處理與與顯示環(huán)節(jié)節(jié)。在系統(tǒng)中，，傳遞的信信息是現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)運(yùn)行狀態(tài)態(tài)類數(shù)據(jù)信信息，信號(hào)號(hào)是單向傳傳遞的：由由現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)傳傳輸轉(zhuǎn)換環(huán)環(huán)節(jié)到監(jiān)控控室或集中中監(jiān)控點(diǎn)。。敏感元件轉(zhuǎn)換放大處理與顯示傳輸網(wǎng)絡(luò)傳輸網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)參數(shù)過程參數(shù)傳輸網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控室3.3.2、自動(dòng)控控制系統(tǒng)1、按控制制方式分類類分為兩類，，一是開環(huán)環(huán)控制系統(tǒng)統(tǒng)，也可稱稱為自動(dòng)操操作系統(tǒng)，，一是閉環(huán)環(huán)控制系統(tǒng)統(tǒng)，也可稱稱之為反饋饋控制系統(tǒng)統(tǒng)。1）自動(dòng)操操縱（操作作）系統(tǒng)———開環(huán)控控制系統(tǒng)自動(dòng)操作系系統(tǒng)的主要要目的是實(shí)實(shí)現(xiàn)在無人人干預(yù)的情情況下，操操作裝置按按預(yù)先設(shè)定定的步驟、、程序?qū)υO(shè)設(shè)備或過程程自動(dòng)進(jìn)行行相關(guān)的操操作。比如，手動(dòng)動(dòng)遙控操作作航空器、、全自動(dòng)洗洗衣機(jī)、數(shù)數(shù)控車床步步進(jìn)電機(jī)開開環(huán)進(jìn)給系系統(tǒng)等以及及基于時(shí)基基工作的控控制系統(tǒng)，，均屬于自自動(dòng)操作類類系統(tǒng)生產(chǎn)設(shè)備、過程狀態(tài)參數(shù)1、2………參數(shù)n現(xiàn)場(chǎng)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)時(shí)基程序裝置圖3-14自動(dòng)操作系統(tǒng)（開環(huán)）轉(zhuǎn)換及附屬環(huán)節(jié)自動(dòng)操縱縱（操作作）系統(tǒng)統(tǒng)存在的的問題是是“做””之后的的效果怎怎樣？是是否實(shí)現(xiàn)現(xiàn)預(yù)定的的目標(biāo)？？這類有有關(guān)結(jié)果果的問題題不屬系系統(tǒng)考慮慮的范疇疇。（操操作效果果不能送送回自動(dòng)動(dòng)修正操操作方式式）。自動(dòng)操作作系統(tǒng)的的任務(wù)過過程，主主要涉及及操作指指令的產(chǎn)產(chǎn)生、操操作指令令的轉(zhuǎn)換換與傳輸輸、操作作指令的的實(shí)施三三個(gè)過程程。也就就是說自自動(dòng)操作作系統(tǒng)主主體結(jié)構(gòu)構(gòu)是：指指令產(chǎn)生生環(huán)節(jié)(控制裝裝置)、、指令轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換與傳傳輸環(huán)節(jié)節(jié)、指令令執(zhí)行環(huán)環(huán)節(jié)。在系統(tǒng)中中，產(chǎn)生生與傳遞遞的信息息是操作作指令信信息，信信號(hào)傳遞遞也是單單向的：：由集中中控制室室或控制制裝置經(jīng)經(jīng)傳輸轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)節(jié)到現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)。執(zhí)行環(huán)節(jié)轉(zhuǎn)換放大指令產(chǎn)生環(huán)節(jié)傳輸網(wǎng)絡(luò)傳輸網(wǎng)絡(luò)動(dòng)作參數(shù)傳輸網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控室2）反饋饋控制系系統(tǒng)———閉環(huán)控控制系統(tǒng)統(tǒng)反饋控制制系統(tǒng)的的功能是是自動(dòng)檢檢測(cè)設(shè)備備、過程程的運(yùn)行行狀態(tài)，，與設(shè)定定狀態(tài)進(jìn)進(jìn)行比較較，根據(jù)據(jù)其偏差差情況，，按一定定的方式式或規(guī)律律產(chǎn)生控控制信號(hào)號(hào)，自動(dòng)動(dòng)調(diào)節(jié)設(shè)設(shè)備、過過程的運(yùn)運(yùn)行狀態(tài)態(tài)，克服服干擾影影響，最最終達(dá)到到設(shè)定運(yùn)運(yùn)行狀態(tài)態(tài)。自動(dòng)動(dòng)操作系系統(tǒng)的主主要目的的是實(shí)現(xiàn)現(xiàn)在無人人干預(yù)的的情況下下，操作作裝置按按預(yù)先設(shè)設(shè)定的步步驟、程程序?qū)υO(shè)設(shè)備或過過程自動(dòng)動(dòng)進(jìn)行相相關(guān)的操操作。生產(chǎn)設(shè)備、過程、環(huán)境狀態(tài)參數(shù)1、2…………參數(shù)n傳感檢測(cè)裝置顯示、報(bào)警裝置圖3-15反饋（閉環(huán)）控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)換與附屬環(huán)節(jié)傳輸網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)場(chǎng)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)換及附屬環(huán)節(jié)反饋控制裝置網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)比較、判斷、運(yùn)算、決策反饋控制制系統(tǒng)結(jié)結(jié)合了““看”、、“做””、同時(shí)時(shí)還具有有“想””——比比較、判判斷、運(yùn)運(yùn)算、決決策能力力。根據(jù)據(jù)傳感檢檢測(cè)———“看””的情況況，進(jìn)行行比較、、判斷、、運(yùn)算、、決策———“想想”，調(diào)調(diào)整執(zhí)行行與操作作行為———“做做”，使使“做””的效果果與設(shè)定定目標(biāo)一一致。反反饋控制制系統(tǒng)有有一關(guān)鍵鍵環(huán)節(jié)：：反饋，，即根據(jù)據(jù)控制結(jié)結(jié)果———傳感檢檢測(cè)送來來的數(shù)據(jù)據(jù)修正控控制行為為，也正正因?yàn)榉捶答伒囊?，形形成了閉閉環(huán)結(jié)構(gòu)構(gòu)——閉閉環(huán)控制制系統(tǒng)。。自動(dòng)操縱系統(tǒng)（做）自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)（看）生產(chǎn)設(shè)備、過程、環(huán)境狀態(tài)參數(shù)1、2…………參數(shù)n傳感檢測(cè)裝置顯示、報(bào)警裝置圖3-15反饋（閉環(huán)）控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)換與附屬環(huán)節(jié)傳輸網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)場(chǎng)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)時(shí)基、程序控制裝置轉(zhuǎn)換及附屬環(huán)節(jié)反饋控制裝置網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)比較、判斷、運(yùn)算、決策反饋閉環(huán)控制系統(tǒng)看想做分析反饋饋控制系系統(tǒng)的任任務(wù)過程程：它涉涉及現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)運(yùn)行狀狀態(tài)信息息的獲取取與傳輸輸、對(duì)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行行信息的的分析、、判斷與與決策并并產(chǎn)生控控制信號(hào)號(hào)、控制制信號(hào)的的傳輸及及執(zhí)行三三大過程程。也就就是說反反饋控制制系統(tǒng)的的主體結(jié)結(jié)構(gòu)為：：現(xiàn)場(chǎng)生生產(chǎn)運(yùn)行行信息獲獲取與傳傳輸環(huán)節(jié)節(jié)——傳傳感檢測(cè)測(cè)、信息息處理環(huán)環(huán)節(jié)———控制裝裝置與網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)、控控制信息息的傳輸輸與執(zhí)行行環(huán)節(jié)———驅(qū)動(dòng)動(dòng)與執(zhí)行行。在系統(tǒng)中中，存在在兩類信信息：一一類是由由現(xiàn)場(chǎng)傳傳遞到控控制裝置置的反映映現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)運(yùn)行狀態(tài)態(tài)的數(shù)據(jù)據(jù)信息，，另一類類是由控控制裝置置產(chǎn)生的的傳遞到到現(xiàn)場(chǎng)需需要被執(zhí)執(zhí)行的指指令類信信息。從系統(tǒng)功功能與結(jié)結(jié)構(gòu)比較較，反饋饋控制系系統(tǒng)通過過控制裝裝置與網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)了自動(dòng)動(dòng)檢測(cè)系系統(tǒng)、自自動(dòng)操作作系統(tǒng)的的聯(lián)接。。生產(chǎn)設(shè)備、過程、環(huán)境狀態(tài)參數(shù)1、2…………參數(shù)n傳感檢測(cè)裝置顯示、報(bào)警裝置圖3-15反饋（閉環(huán)）控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)換與附屬環(huán)節(jié)傳輸網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)場(chǎng)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)換及附屬環(huán)節(jié)反饋控制裝置網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)比較、判斷、運(yùn)算、決策2、按設(shè)定值值特點(diǎn)分分類按設(shè)定值值情況又又可分為為定值控控制系統(tǒng)統(tǒng)、程序序控制系系統(tǒng)、隨隨動(dòng)控制制系統(tǒng)等等主要類類型。1）定值值控制系系統(tǒng)設(shè)備、過過程的運(yùn)運(yùn)行狀態(tài)態(tài)設(shè)定值值為恒定定不變的的自動(dòng)控控制系統(tǒng)統(tǒng)?？刂破骼淞线M(jìn)熱料出燃料氣控制閥傳感器加熱爐圖3-16定值控制系統(tǒng)工藝過程程：物料料通過加加熱爐內(nèi)內(nèi)管道，，吸收加加熱爐爐爐膛熱量量后，溫溫度升高高到設(shè)定定溫度后后，由出出口管送送出。加加熱爐爐爐膛熱量量由燃料料氣在爐爐膛內(nèi)燃燃燒產(chǎn)生生。干擾因素素：冷物物料進(jìn)料料量變化化，冷物物料溫度度、壓力力變化，，烯料氣氣流量、、壓力變變化，控制過程程：傳感感檢測(cè)裝裝置感知知熱料出出口溫度度，并轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化為電電信號(hào)，，與設(shè)定定溫度對(duì)對(duì)應(yīng)的電電信號(hào)比比較，兩兩者不等等時(shí)，控控制器便便會(huì)根據(jù)據(jù)差值的的大小與與極性產(chǎn)產(chǎn)生相應(yīng)應(yīng)變化的的控制信信號(hào)，開開大或關(guān)關(guān)小控制制閥，改改變?nèi)剂狭蠚饬康牡拇笮。?，調(diào)節(jié)爐爐膛熱量量（溫度度），達(dá)達(dá)到控制制熱料出出口溫度度的目的的。控制器冷料進(jìn)熱料出燃料氣控制閥傳感器加熱爐2）程序序控制系系統(tǒng)當(dāng)自動(dòng)控控制系統(tǒng)統(tǒng)的設(shè)定定值是已已知的時(shí)時(shí)間函數(shù)數(shù)時(shí)，這這類控制制系統(tǒng)為為程序控控制系統(tǒng)統(tǒng)。如工業(yè)窯窯爐的溫溫度控制制要求：：在第一一時(shí)間段段內(nèi)，將將窯爐內(nèi)內(nèi)溫度升升到溫度度T1，，保持此此溫度預(yù)預(yù)熱第二二段時(shí)間間t2,然后在在第三時(shí)時(shí)間段內(nèi)內(nèi)將溫度度升至T2，在在第四時(shí)時(shí)間段內(nèi)內(nèi)保持溫溫度不變變，最后后在第五五時(shí)間段段內(nèi)，將將溫度