自控儀表（概述）

1、主講教師： 劉自放,20011.2,給水排水自動控制與儀表,給水排水教研室,長春工程學(xué)院 水利與環(huán)境工程學(xué)院,緒 論自動控制技術(shù)發(fā)展簡介,自動控制技術(shù)發(fā)展的歷程,以半導(dǎo)體元件技術(shù)為主的發(fā)展階段,以引入計算機(jī)技術(shù)為標(biāo)志的發(fā)展階段,以引入計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為標(biāo)志的發(fā)展階段,以引入智能控制技術(shù)為標(biāo)志的發(fā)展階段,60年代以自動化儀表為主體的自動控制系統(tǒng)（圖中為由顯示儀表組成的主控盤）,自動化儀表,自動控制技術(shù)發(fā)展的歷程,以半導(dǎo)體元件技術(shù)為主的發(fā)展階段,以引入計算機(jī)技術(shù)為標(biāo)志的發(fā)展階段,以引入計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為標(biāo)志的發(fā)展階段,以引入智能控制技術(shù)為標(biāo)志的發(fā)展階段,70年代計算機(jī)控制在自動控制系統(tǒng)中應(yīng)用,70年代

2、計算機(jī)控制在自動控制系統(tǒng)中應(yīng)用,世界上第一臺全晶體管計算機(jī),自動控制技術(shù)發(fā)展的歷程,以半導(dǎo)體元件技術(shù)為主的發(fā)展階段,以引入計算機(jī)技術(shù)為標(biāo)志的發(fā)展階段,以引入計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為標(biāo)志的發(fā)展階段,以引入智能控制技術(shù)為標(biāo)志的發(fā)展階段,80年代計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)自動控制系統(tǒng)廣泛應(yīng)用,自動控制技術(shù)發(fā)展的歷程,以半導(dǎo)體元件技術(shù)為主的發(fā)展階段,以引入計算機(jī)技術(shù)為標(biāo)志的發(fā)展階段,以引入計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為標(biāo)志的發(fā)展階段,以引入智能控制技術(shù)為標(biāo)志的發(fā)展階段,21世紀(jì)現(xiàn)代控制理論、計算機(jī)及其網(wǎng)絡(luò)技術(shù)廣泛應(yīng)用,21世紀(jì)現(xiàn)代控制理論、計算機(jī)及其網(wǎng)絡(luò)技術(shù)廣泛應(yīng)用,21世紀(jì)現(xiàn)代控制理論、計算機(jī)及其網(wǎng)絡(luò)技術(shù)廣泛應(yīng)用,21世紀(jì)現(xiàn)代控制理論、

3、計算機(jī)及其網(wǎng)絡(luò)技術(shù)廣泛應(yīng)用,自動化及儀表發(fā)展概述,先進(jìn)控制和優(yōu)化控制： 20世紀(jì)80年代以后，總線控制系統(tǒng)（ FCS），智能儀表總線控制系統(tǒng),一、自動控制系統(tǒng)及儀表的發(fā)展,基地式：20世紀(jì)50年代，適用于單回路 。,單元組合式： 20世紀(jì)60年代，以 DDZ（電動）, QDZ（氣動）儀表為代表，儀表 之間聯(lián)系采用了統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)信號。,計算機(jī)控制： 20世紀(jì)70年代，直接數(shù)字控制（ DDC）, 集散控制系統(tǒng)（ DCS）,先進(jìn)控制技術(shù)成為發(fā)展主流 過程優(yōu)化受到普遍關(guān)注 國際統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的開放式系統(tǒng) 綜合自動化系統(tǒng)（集控制理論、計算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)）,二、自動化儀表的發(fā)展歷程,模擬儀表 數(shù)字儀表 智能儀表

4、（微電腦）,三、當(dāng)前自動控制系統(tǒng)發(fā)展的一些主要特點,1. 自動控制基礎(chǔ)知識,1.1自動控制系統(tǒng)的概念與構(gòu)成,1.自動控制基礎(chǔ)知識,1.自動控制基礎(chǔ)知識 1.1自動控制系統(tǒng)的概念與構(gòu)成,1.1.1 自動控制系統(tǒng)的概念,1.1自動控制系統(tǒng)的概念與構(gòu)成,1.1.1 自動控制系統(tǒng)的概念,1.自動控制基礎(chǔ)知識,系統(tǒng):,按照某一特定要求將事物組成一個整體或體系。,1.1自動控制系統(tǒng)的概念與構(gòu)成 1.1.1自動控制系統(tǒng)的概念,例如：建筑給水系統(tǒng)、水溫自動控制系統(tǒng)等。,1.1自動控制系統(tǒng)的概念與構(gòu)成 1.1.1自動控制系統(tǒng)的概念,動態(tài)系統(tǒng):,按照某一特定要求將事物組成的整體或體系，其狀態(tài)隨時間變化而變化，則該

5、系統(tǒng)為動態(tài)系統(tǒng)。,引起系統(tǒng)狀態(tài)變化的原因，是因為系統(tǒng)邊界輸入或輸出流的平衡被打破。,例如：建筑給水系統(tǒng)中，供水與用戶用水量的不平衡。,過程:,如果某一設(shè)備裝置組成的動態(tài)系統(tǒng)，采用某一指標(biāo)集合對其狀態(tài)進(jìn)行連續(xù)觀測與測量，可以發(fā)現(xiàn)該系統(tǒng)狀態(tài)隨時間推移發(fā)生著變化，這種系統(tǒng)狀態(tài)在某時間段內(nèi)的變化，成為系統(tǒng)的變化過程。,1.1自動控制系統(tǒng)的概念與構(gòu)成 1.1.1自動控制系統(tǒng)的概念,例如：一個居室室內(nèi)空間，其空氣溫度、濕度會隨時間的推移而變化，則可稱之為室內(nèi)溫濕度變化過程。,受控過程:,采用人為手段使受控過程狀態(tài)按照預(yù)期指標(biāo)而改變，就稱為過程控制。 對過程進(jìn)行控制，可以采用手動操作的方法完成，也可以依靠由

6、儀器設(shè)備裝置組成的系統(tǒng)自動進(jìn)行操作來完成。 由手動操作完成的過程控制，稱為人工過程控制；由儀器設(shè)備系統(tǒng)自行完成的過程控制，則稱為自動過程控制。,過程控制:,對一個系統(tǒng)的狀態(tài)變化過程進(jìn)行人為的干預(yù)，使其狀態(tài)發(fā)生改變，則稱系統(tǒng)的狀態(tài)變化過程為受控過程。,1.1自動控制系統(tǒng)的概念與構(gòu)成 1.1.1自動控制系統(tǒng)的概念,1.1自動控制系統(tǒng)的概念與構(gòu)成 1.1.1自動控制系統(tǒng)的概念,過程參數(shù)及其監(jiān)測:,要及時了解生產(chǎn)過程的運(yùn)行狀態(tài)，就需要從正在運(yùn)行的生產(chǎn)過程中快速、準(zhǔn)確、連續(xù)地檢測能反映生產(chǎn)過程的特征量的值，即從過程中提取過程參數(shù)，提取過程參數(shù)的過程，就是過程參數(shù)的實時監(jiān)測。,1.1自動控制系統(tǒng)的概念與構(gòu)

7、成 1.1.1自動控制系統(tǒng)的概念,過程參數(shù)控制:,如果能使用某些操作人為地改變過程中的某些特征量，使過程按照預(yù)期的狀態(tài)正常進(jìn)行，這就是過程參數(shù)控制，也稱作過程參數(shù)調(diào)節(jié)。 常用的控制手段如：開啟加熱器、冷卻器；開啟、關(guān)閉閥門等。,1.1自動控制系統(tǒng)的概念與構(gòu)成 1.1.1自動控制系統(tǒng)的概念,受控對象與控制系統(tǒng):,用于完成過程且需要對其進(jìn)行控制的工藝設(shè)備裝置，稱為受控對象； 用于參數(shù)監(jiān)測和過程狀態(tài)控制調(diào)整的過程控制設(shè)備裝置，稱為控制系統(tǒng)。,1.1自動控制系統(tǒng)的概念與構(gòu)成 1.1.1自動控制系統(tǒng)的概念,過程控制實例:,在給水處理過程中，需要對水在各工藝環(huán)節(jié)中的濁度、流量、液位等過程參數(shù)進(jìn)行檢測，并根

8、據(jù)其監(jiān)測值對水處理過程加以控制，使其達(dá)標(biāo)。當(dāng)濁度、流量、液位的變化偏離了所允許的正常值時，由儀器儀表裝置系統(tǒng)自行控制并使其恢復(fù)，則該過程為自動過程控制；水處理過程就是受控過程，用于水處理過程自動控制的一整套儀表與控制設(shè)備裝置，稱為水處理自動控制系統(tǒng)。,1.1自動控制系統(tǒng)的概念與構(gòu)成 1.1.1自動控制系統(tǒng)的概念,過程控制系統(tǒng)實例,過程控制實例:,蒸汽加熱容積式熱交換器溫度控制示意圖 1冷水進(jìn)口；2熱水出口；3溫度傳感器；4溫度顯示儀表； 5人眼；6手動調(diào)節(jié)閥；7熱媒蒸汽進(jìn)口；8蒸汽回水出口,1.1自動控制系統(tǒng)的概念與構(gòu)成 1.1.1自動控制系統(tǒng)的概念,受控過程：保持熱水出口溫度在一定范圍內(nèi)的加熱過程； 受控對象：熱交換器； 受控參數(shù)：容積式熱交換器熱水出口的熱水溫度； 受控過程的影響因素：冷水進(jìn)水溫度；熱水、冷水流量；熱媒蒸汽進(jìn)口壓力、流量；熱交換器表面散熱等。,1.1自動控制系統(tǒng)的概念與構(gòu)成 1.1.1自動控制系統(tǒng)的概念,自動控制系統(tǒng)的任務(wù)：保證熱水出口的熱水溫度在某規(guī)定溫度范圍內(nèi)； 過程參數(shù)：熱水出口水溫； 主要的過程控制參數(shù)：蒸汽流量； 控制類型：手動控制。,1.1自動控制系統(tǒng)的概念與構(gòu)成 1.1.1自動控制系統(tǒng)的概念,蒸汽加熱容積式熱交換器熱水出口水溫自動控制系統(tǒng)圖 1冷水進(jìn)口；2熱水出口；3溫度傳感器；4自動控制設(shè)備；5電動蒸汽調(diào)節(jié)閥；6熱媒蒸汽進(jìn)口；7蒸氣