控制系统工程设计
《计算机控制技术》计算机控制系统的设计与实现
在以上硬件设计的每一个阶段，都应该遵循边设计，边调试， 边修改的原则，包括元器件测试、电路模块调试、子系统调试等。 这样，问题发现得越早，对整个控制系统的设计、研制的影响就越 小，付出的代价也越小。
（3）来自控制系统内部的干扰 主要由系统内部元器件及电路间的相互电磁辐射产生，
如逻辑电路相互辐射、模拟地与逻辑地的相互影响及元器件 间的相互不匹配使用等。这都属于控制设备制造厂家对系统 内部进行电磁兼容设计的内容，比较复杂，作为应用部门无 法避免，可不必过多考虑，但要选择具有较多应用实绩或经 过考验的系统。
经过上述系统仿真调试，并取得满意控制性能的计算机控 制系统运到现场就可以进行现场安装调试了。现场调试是实际 生产过程对计算机控制系统性能的全面检查与性能评估，与实 验室的半实物调试相比，需要特别注意系统的安全性与抗干扰 等问题。在通过现场安装调试后，就可以投入实际生产过程进 行试运行。在试运行过程中，往往会出现许多错综复杂、时隐 时现的现象，暴露设计缺陷，这时设计者应当认真分析问题根 源，寻求解决方法。同时，系统的可靠性与稳定性也应当长期 考验，针对现场特殊的工作环境，采取行之有效的措施，在经 过一段时间的试运行并取得满意的性能评价之后，整个控制系 统就可以正式投入到实际运行中了。
8.2.4 系统的调试与运行 在硬件、软件的设计过程中，一般已经进行了分模块调试。在系
统投入现场运行之前，还需要在实验室进行硬件、软件的联合调试与 系统的仿真调试。软、硬件联调是整个调试的基础，这个步骤在硬件 设计时就开始了，即逐个功能模块进行边设计边调试，并将调试好的 模块逐步加入硬件系统进行联调。在硬件调试通过的情况下，就可将 软件系统加入进去，进行控制系统硬件软件的联合调试，联合调试的 目的是检验系统硬件、软件设计的正确性与运行的可靠性。在联合调 试过程中，不但会发现软件错误，还会发现一些在硬件调试中未发现 的硬件故障或设计缺陷，可根据情况予以修正。上述软件、硬件的联 合调试一般是脱离实际的被控过程进行的，主要在于检验系统硬件、 软件设计在功能上的正确性，不能全面反映整个控制系统的性能，因 此，还必须经过整个系统的仿真试验来检验系统的实际控制性能是否 能满足指标要求。
控制工程基础控制系统的设计
K R2 R1
TБайду номын сангаас R1C
y(s) Ts 1 u(s) kTs 1
k R1 R2 R2
T R2C
y(s) T1s 1
u(s)
T2 s
T1 R2C T2 R1C
6. 控制系统的校正
6.2 超前校正
超前校正装置的典型传递函数为
D(s) k Ts 1 kTs 1
(k 1 T 0)
滞后装置的频率特性函数为
| D( j) | q 1 (T)2 1 (qT)2
() tan1(T) tan1(qT)
显然，由于q>1，就有() 0 ，表明校正装置的输出相位滞后 于输入相位。因此，称为滞后校正装置。
6. 控制系统的校正
滞后校正装置的极坐标图
D(s) q Ts 1 qTs 1
(q 1 T 0)
6. 控制系统的校正
6.1 引言
前面讨论的时域分析法、根轨迹法和频域分析法是系统 性能分析的基本方法，这些基本方法是控制工程的理论基 础。由这些方法不但可以对系统性能进行定性分析和定量 计算，还可以设计和验证控制系统。
对于（原）控制系统，当结构及其参数确定时，其性能是确定的。
设计控制系统就是针对原控制系统已有的性能，附加一个所谓的 控制装置，使附加控制装置后构成的新控制系统的性能满足控制要 求。因此，这种附加控制装置的本质作用是对原控制系统性能的校 正，又称为校正装置，或控制器。
由于k<1，因而超前装置的零点(-1/T)总位于极点(-1/kT)的右边。
K值越小，超前装置极点距离虚轴左边越远。一般取k=0.5。
超前装置的频率特性函数为
1 (T)2 | D() | k
1 (kT)2
结合工程项目进行自动控制系统工程课程设计
根 据课 程 设 计 的进 程 ，课 程 设 计 主要 分 为 三 个 阶 段 ：选 项 和 立 项 、项 目的 实 施 、设 计 成 果 的 答 辩 。课 程 设 计 前 应 先 进 行 学 生 分 组 。 由于 在 以 实 际 工 程 项 目 为 背 景 的课 程 设 计 实 施 中 ，需 要 进 行 项 目管 理 、项 目
的立项和理论分析 及设计 、设备 的采购与零件加 工等 事项 。因此 ，在每个项 目小组 中都需要 分别配有较 强 的项 目管理 能力 、动手能力较强 、有 较强 的理论分 析
能 力 以及 较 强 的社 会 交 际 能 力 的学 生 。 在 第 七 学 期 开
门综合性课程设 计 ，学生需要根 据技术指标 和性能要 求 ，灵活地综 合运用仪表 、控制软件 、工艺设 计 、计
学初期 ，根据上述 要求 ，将学生分 组 ，每个项 目小组
的人 数 根 据 实 际项 目的 任 务 复 杂 程 度 分 组 ，每 组 分 配
６ 左右 。课 题组 的组长需要 负责整个课 题项 目进程 人 进行统筹管 理 、课 题任务 的统筹 分配等 ．课题组 长的
人 选 对 最 后 该组 课 题 最 后 的 成 败 有 重 要 的 影 响 。 课 题 组 组 长根 据 学 生 推 选 ， 由指 导 教 师 考 虑 该 学 生 的 管 理
Ｃｏ ｓ ｓｇ ｏ ｕｒ ｅ Ｄｅ ｉｎ ｆ Ａｕｔ ｍａ ｉ Ｃｏ ｔ ｏ Ｓ ｓｅ Ｅｎｇｎｅ ｒｎ ｍｂｉ ｄ ｏ ｔｃ ｎ ｒ ｌ ｙ ｔ ｍ ｉ ｅ ｉ ｇ Ｃｏ ｎｅ
ｗｔ ａｔａ Ｅ ｇ ｅｒ ｇ Ｐ ｏｅｔ ｉ Ｆ ｃｕ ｌ ｎ 但 由于该 学期学 生有考研 、就 业等 问题 ，
因此 ，合 理的分组 、安排 时间和任务分 配是课程设计
第八章控制系统工程设计 过程控制系统课件
第八章 控制系统工程设计
8.1.3 自控系统工程设计的方法
接到一个工程项目后，在进行自控系统的工程设计时，一般应按照 以下所述的方法来完成。
（1）熟悉工艺流程 熟悉工艺流程是自控设计的第一步。自控设计人员对工艺流程熟悉
和了解的深度将决定设计的好坏与成败。在此阶段还需收集工艺中有关的 物性参数和重要数据。
而文字资料则是对设计第八章控制系统工程设计表81被测变量和仪表功能的字母代号首位字母后继字母被测变量修饰词读出功能输出功能修饰词a分析报警b喷嘴火焰供选用供选用供选用c电导率控制d密度差e电压电动势检测元件f流量比分数g供选用视镜观察h手动高i电流指示j功率扫描第八章控制系统工程设计自动手动操作器k时间时间程序变化速率l物位指示灯低m水分或湿度瞬动中中间n供选用供选用供选用供选用oo供选用节流孔p压力真空连接或测试点q数量积算累计r核辐射记录s速度频率安全开关联锁第八章控制系统工程设计t温度传送变送u多变量多功能多功能多功能v振动机械监视阀风门百叶窗w重量或力套管x未分类x轴未分类未分类未分类y供选用y轴继动器继电器计算器转换器z位置尺寸z轴驱动器执行元件第八章控制系统工程设计对于表81中所涉及的内容简要说明如下
第八章 控制系统工程设计
8.1.1 工程设计的基本任务和设计步骤
1．基本任务与设计宗旨 自控系统工程设计的基本任务是：依据生产工艺的要求， 以企业经济效益、安全、环境保护等指标为设计宗旨，对生产 工艺过程中的温度、压力、流量、物位、成分及火焰、位置、 速度等各类质量参数进行自动检测、反馈控制、顺序控制、程 序控制、人工遥控及安全保护（如自动信号报警与联锁保护系 统等）等方面的设计，并进行与之配套的相关内容（如控制室、 配电、气源，以及水、蒸汽、原料、成品计量等）的辅助设计。 在实际工作中，必须按照国家的经济政策，结合工艺特点 进行精心设计。一切设计既要注意厂情，又要符合国情，严格 以科学的态度执行相关技术标准和规定，在此基础上建树设计 项目的特色。总之，工程设计的宗旨应切合实际、技术上先进、 系统安全可靠、经济投入/效益比要小。
DCS的工程设计
40
3)、各机柜的直流电源容量应按满载 时考核.
4)、要考虑设置有灵敏过流、过压的 保护装置.
41
6、抗干扰设计 干扰信号的来源：传导、静电、电磁、信号
线耦合、接地不妥和连接电势等； 抗干扰的措施,常用屏蔽、滤波、接地、合理
布线及选择电缆等. DCS的接地要求：直流电阻<1欧，安全保护
词句。
47
招标文件的主要内容
1、总则; 2、工作条件 (包括环境条件); 3、技术指标或规格 (包括培训); 4、附件和备件; 5、文件 (包括技术、培训、维修、操作手册 及验收议定书); 6、技术服务 (包括安装、维修及售后服务); 7、订购数量; 8、交货地点及交货时间。
48
2、DCS的评估方法
便于操作； 不宜设置在工厂主要交通干道旁； 考虑控制室和计算机的朝向。
37
(2) 机房布置 应有利于达到最大工作效率和系统利用率.
✓ 对经常接触的操作设备应靠近DCS操作站； ✓ 对其他操作设备应在操作员所能视及的地方； ✓ 设计合适的维护通道。 ✓ 设备安装宜采用活动方式。
38
(3)、建筑要求
色或其他较暗的颜色. 流程画面的颜色宜采用冷色调,而非操作
画面的颜色可采用暖色调. 对流程画面的配色应使流程图画面简单
明确,色彩协调,前后一致,颜色数量不宜过多 ,应避免引起操作人员的视觉疲劳.
31
2、过程流程图中数据的显示 1) 数据显示的位置;
尽可能靠近被检测的部位.
2) 数据显示的方式;
有数据显示、文字显示和图形显示三种.
用于分散控制、共用显示仪表、逻辑 和计算机系统，通常由现场硬件通信网 络和控制室操作设备所组成。
自动电压控制系统（AVC）在电厂的工程设计
自动电压控制系统（A VC）在电厂的工程设计发布时间：2021-07-22T07:27:26.793Z 来源：《中国电业》（发电）》2021年第7期作者：王伟华1 张静2 [导读] 电力系统无功功率的优化和补偿是电力系统安全经济运行的一个重要组成部分。
通过对无功电源的合理控制，可以有效的维持电压水平和提高电力系统运行的稳定性，降低网损。
1.浙江国华余姚燃气发电有限公司浙江宁波余姚市 315400；2.华润（浙江）电力销售有限公司浙江杭州市 310011摘要：本文介绍了A VC在电力系统的作用,结合电厂A VC子站的工程建设情况，详细介绍了在最新的功能规范要求下电压自动控制装置A VC在厂站的优化配置，结构，功能设计。
关键词：自动电压控制；A VC子站；方案；设计0引言电力系统无功功率的优化和补偿是电力系统安全经济运行的一个重要组成部分。
通过对无功电源的合理控制，可以有效的维持电压水平和提高电力系统运行的稳定性，降低网损。
随着电力系统电网规模日益扩大，运行水平和自动化调度管理水平的不断提高，依赖值班员人为干预跟踪静态电压曲线计划的传统管理方式已经不能满足电网的控制要求。
自动电压控制A VC系统充分利用SCADA/EMS一体化平台提供的电网实时数据信息，根据分层、分区无功平衡的原则，以一定的时间间隔通过全网的无功优化计算，得出各节点的电压目标后，将各发电厂母线电压／无功目标值发送到A VC子站，对分布在全网的直调机组进行无功调节，达到调节整个系统电压的目的。
电厂（2*1000MW)作为华东电网新建的电压支撑点，按照Q/GDW-08- J107-2010《华东电网500KV涉网电厂A VC功能技术规范》以及调度数据网双平面的新形势要求，完成了A VC子站的工程设计与建设。
1电厂A VC子站系统A VC系统是以A VC装置为核心的，与机组励磁系统、测控装置，电网调度中心相互作用构成的整体。
电厂A VC子站配置二台上位机接收A VC主站下发的500KV母线电压实时值或设定的电压控制曲线，按照一定的控制策略，合理分配各运行机组的无功出力。
电气工程中的自动化控制系统硬件与软件设计
电气工程中的自动化控制系统硬件与软件设计自动化控制系统在电气工程中扮演着重要角色，它能够实现对电气设备和系统的自动控制，提高工作效率和安全性。
而这个系统的设计，则需要考虑到硬件和软件两个方面的要求和实现。
本文将对电气工程中的自动化控制系统硬件与软件设计进行探讨。
一、硬件设计在自动化控制系统的硬件设计中，需要考虑到如下几个方面的内容。
1. 传感器和执行器选择与设计传感器和执行器是自动化控制系统的核心组成部分，起到了感知和执行的作用。
在硬件设计中，需要根据系统的需求选择合适的传感器和执行器，并进行设计和布置。
例如，在某个监测系统中，可以选择温度传感器、压力传感器等来实现对环境参数的感知，同时选择电机、阀门等执行器来实现对设备的控制。
2. 控制器选择与配置控制器是自动化控制系统的“大脑”，负责对传感器获得的信息进行处理和决策，并向执行器发送控制信号。
在硬件设计中，需要选择合适的控制器，并进行配置和编程。
例如，可以选择PLC（可编程逻辑控制器）作为控制器，并通过编程来实现对系统的控制。
3. 电路设计与连接在自动化控制系统的硬件设计中，电路设计和连接是一个重要环节。
需要设计和布置合适的电路来实现传感器和执行器的连接，以及控制信号的传递。
在设计电路时，需要注意电路的稳定性、可靠性和安全性。
二、软件设计在自动化控制系统的软件设计中，需要考虑到如下几个方面的内容。
1. 系统架构设计系统架构设计是软件设计的基础，需要根据系统的功能需求和硬件设计结果来进行设计。
在系统架构设计中，可以使用层次结构、模块化等方法来对系统进行划分和组织，保证系统的可扩展性和灵活性。
2. 程序编写根据系统架构设计的结果，需要进行程序的编写。
程序编写需要根据具体的控制任务和功能来进行，要考虑到实时性、可靠性等方面的要求。
常见的编程语言如C、C++、Java等可以被用于自动化控制系统的软件开发。
3. 界面设计自动化控制系统的界面设计非常重要，它直接影响着操作人员与系统的交互体验。
机电控制工程基础控制系统的工程设计
汇报人：文小库 2024-01-01
目录
• 机电控制系统概述 • 控制系统的基本原理 • 控制系统的分析与设计 • 现代控制技术及应用 • 工程设计案例分析
01
机电控制系统概述
机电控制系统的定义与特点
总结词
机电控制系统是由各种自动化元件和线路组成的，用于实现机械运动和工艺动作 的控制。其特点包括自动化、高效性、精确性和可靠性。
预测控制技术
总结词
预测控制技术是一种基于模型预测和滚动优化的控制方法。
详细描述
预测控制技术通过建立被控对象的动态模型，预测未来的输 出轨迹，并滚动优化控制策略，以达到最优的控制效果。
05
工程设计案例分析
数控机床控制系统设计
数控机床控制系统设计是机电控制工程中的重要应用之一， 它涉及到机械、电子、控制等多个领域的知识。在设计过程 中，需要考虑机床的加工精度、运动性能、稳定性等方面的 要求，并选择合适的控制算法和硬件设备来实现。
电梯控制系统设计的主要内容包括：逻辑控制电路设计、 安全保护电路设计、显示电路设计等。在设计过程中，需 要综合考虑各种因素，如建筑结构、人员流量、使用频率 等，以确保设计的有效性。
工业机器人控制系统设计
工业机器人控制系统是实现机器人自动化操作的核心部分，它的设计涉及到运动学、动力学、控制理 论等多个领域的知识。在设计过程中，需要考虑机器人的运动轨迹、速度、加速度等方面的要求，并 选择合适的控制算法和硬件设备来实现。
03
控制系统的分析与设计
控制系统的数学模型
控制系统数学模型
描述控制系统动态行为的数学表达式，包括 微分方程、传递函数、状态方程等。
建立数学模型的步骤
现场总线控制系统的工程设计
工 程设 计 及 标 准
石 油 化 工
自
动 化 ，２ ０ ，４： ３ ０８ １
ＡＵ Ｔ０Ｍ ＡＴＩ ＯＮ Ｎ Ｉ ＰＥＴＲｏ— ＣＨＥＭ Ｉ ＣＡＬ Ｉ ＮＤＵＳ ＴＲＹ
现 场 总 线 控 制 系 统 的 工 程 设 计
ａ ｄ ｃ ｎ ｅ ｔ ｒ ｌｔｄ ｔ ＣＳ ｉ ｉ ｔｏ ｕ ｅ ． Ｔｈ ｅ ｉｎ ｐ ｉ ｃｐ ｅ ｍ ａｎ ｙ ｉ ｃ ｕ ｅ ｏ ｅ ｎ ｓ ， ａ ａ ｌ ｂ ｌ ｙ ｎ ｏ ｃ ｐ ｅａ ｅ ｏ Ｆ ｓ ｎ ｒ ｄ ｃ ｄ ｅ ｄ ｓｇ ｒ ｉ ｌ ｉ ｌ ｎ ｌ ｄ ｓ ｐ ｎ ｅ ｓ ｎ ｖ ｉ ｉ ， ａ ｉ
Ｌｉ ｕ Ｃｈａ ｍ ｉ ｇ ｏ ｎ
（ ｉａＮａ ｕ ａ ｓａ ｄ Ｐ ｔｏ ｅ ｍ ｅ ａｉ ｎ＆ Ｄｅ ｅｏ ．Ｃｏ ｐ ，Ｂ ｉ ｎ ０ ０ ４，Ｃｈｎ ） Ｃｈ ｎ ｔ ｒ ｌ Ｇａ ｎ ｅ ｒ ｌｕ Ｏｐ ｒ ｔ ｏ ｖ ｌｐ ｒ ． ｅｊ ｇ １ ０ ３ ｉ ｉ ａ
指选 择 的 总 线 标 准 、 备 以及 构 建 的 现 场 总 设 线控制系统 对相关 标 准具有 一致 性 、 开性 ， 公 最 大 限度 地 支 持 不 同 生 产 厂 家 性 能 类 似 的 设 备 之
在制 造或 过程 区域 的现 场 装 置 与 控 制 室 内 的 自动 装置之间的数字式、 串行 、 点 通 信 的数 据 总 线 。 多
具有全 数 字化 、 全分 布 、 向传 输 、 双 自诊 断 、 成本 、 低
开放 性 、 互操 作 性 、 能 化 等特 点 ， 石 油 、 化 等 智 在 石
１ 引 言
成 的现场 总 线控 制 系 统 在 整个 生命 周 期 内所 具 有
建设工程控制方案设计
建设工程控制方案设计一、工程概况1.1 项目背景本项目是某地区城市基础设施建设工程，范围包括道路、桥梁、排水系统等。
工程总投资数额巨大，施工周期较长，施工区域多样化，需要综合考虑各种因素进行合理的工程控制。
1.2 项目目标本项目的主要目标是确保工程质量、安全和进度，使得项目能够按时按质完成，达到设计要求，并在规定时间内投入使用。
1.3 项目特点本项目的特点主要有以下几个方面：（1）工程规模大，施工内容复杂。
工程包括道路、桥梁、排水系统等，需要进行多种工程技术和设备的使用。
（2）施工环境多样化。
工程施工区域涵盖城市内外，包括不同的地形、地貌和地质条件。
（3）施工周期长。
工程总投资数额较大，施工周期约为3年，需要进行持续的工程控制和监管。
1.4 控制方案的编制依据本控制方案的编制依据于国家相关法律法规、行业标准和相关管理制度要求，结合项目实际情况，制定合理的工程控制方案。
二、施工管理组织架构2.1 工程管理组织结构根据本项目的要求，建立由项目经理、总工程师、质量工程师、安全工程师、监理工程师、施工队长等构成的工程管理组织结构。
2.2 工程管理职责划分项目经理负责整个工程的整体协调管理，总工程师负责工程技术方案的制定和实施，质量工程师负责工程质量的控制和检查，安全工程师负责工程施工安全的管理和监督，监理工程师负责工程进度和质量的监督，施工队长负责具体施工过程的管理。
2.3 工程管理流程建立合理的工程管理流程，包括项目启动、设计审查、施工准备、施工实施、工程验收等环节，并明确各个环节的工作程序和责任人员。
三、工程质量控制3.1 质量管理目标本项目的质量管理目标主要是：全面落实《建筑工程质量管理规范》和相关国家标准，保障工程的整体质量和安全性，确保工程整体符合设计要求和国家法律法规要求。
3.2 质量管理措施采用实行水平管理，建立质量管理制度，并明确质量管理责任，实行全员质量精神，落实主体责任，建立完善的质量检查记录，落实质量追溯制度。
电气自动化控制系统设计方案
电气自动化控制系统的设计思想电气自动化控制系统设计方案目录第一章绪论 (3)1.1 电气自动化控制系统的发展趋势 (3)1.2电气自动化控制系统的现状 (3)1.3电气自动化控制系统的目的和意义 (3)第二章电气自动化控制系统的设计思想 (4)2.1 控制系统的监控方式 (4)2.1.1 集中监控方式 (4)2.1.2 远程监控方式 (4)2.1.3 现场总线监控方式 (4)2.2 传感器与传感器的分类 (5)2.2.1 传感器 (5)2.2.2、传感器的组成 (5)2.2.3、传感器的测量 (5)2.2.4 传感器的基本特性 (6)2.2.5 传感器的静态输出-输出特性 (7)第三章电气自动化控制系统的主要内容 (8)3.1电气自动化是高等院校开设的一门工科专业。
(8)3.2自动控制系统的分类方法较多，常见的有以下几种。
(8)3.3.对控制系统性能的要求 (9)第四章电气综合自动化系统的功能 (11)结论 (12)参考文献 (13)电气自动控制系统摘要文章通过介绍电气综合自动化系统的功能，讨论了目前电气自动化控制系统的设计思想（以发电厂为例子），展望了将来电气自动化控制系统的发展趋势。
设各智能化水平的提高使得对现场设备状况的精确掌握成为可能，通讯技术的发展则为大容量的数据传输提供了平台。
在自动化领域，基于Pc的控制系统以其灵活性和易于集成的特点正在被更多的采纳。
【论文关键词】：电气自动化；控制系统；设计思想；系统功能电气自动化控制系统的设计思想第一章绪论1.1 电气自动化控制系统的发展趋势作为现代先进科学技术方面的核心领域，依靠最先进的科学建立起来的电气自动化工程控制系统在社会经济的快速发展中起着不可替代的作用，它引领着现代化工业的前进方向，在工业生产中，电气自动化控制系统能够在减少劳动力成本和强度上起到很好的效果，并且能够增强传输信息的有效性和实时性、提高检测精确度，同时，电气自动化控制系统能够降低安全事故发生的概率，保证生产的安全。
控制系统工程设计方案
控制系统工程设计方案一、项目背景与目标随着科技的不断发展，控制系统在工业生产、交通运输、医疗设备等众多领域发挥着越来越重要的作用。
为了提高生产效率、降低成本、保障人员安全，本项目旨在设计一套高性能、高可靠性的控制系统，以满足某企业生产过程中对温度、压力、流量等参数的实时监控与控制需求。
二、系统需求分析1. 控制对象：温度、压力、流量等参数。
2. 控制精度：±0.5%3. 控制速度：快速响应，≤1s4. 通信方式：以太网、串口通信5. 系统可靠性：平均无故障时间（MTBF）≥5000h6. 用户界面：友好的人机交互界面，便于操作与维护三、系统设计方案1. 硬件设计（1）控制器：采用高性能工业控制计算机，具备强大的数据处理与运算能力。
（2）传感器：选用高精度、快速响应的温度、压力、流量传感器，确保信号的准确性与实时性。
（3）执行器：选用高效、可靠的电动调节阀门，实现对控制对象的精确控制。
（4）通信模块：采用以太网、串口通信模块，实现与上位机、其他设备的数据交互。
（5）电源模块：提供稳定的电源供应，确保系统正常运行。
2. 软件设计（1）控制算法：采用先进的PID控制算法，实现对控制对象的精确控制。
（2）数据处理：对实时采集的数据进行处理，生成趋势图、报警信息等。
（3）人机交互界面：采用图形化设计，便于操作与维护。
（4）远程监控：支持远程监控与控制，提高生产管理效率。
四、系统实施与测试1. 系统安装：按照设计方案，完成硬件设备的安装与调试。
2. 软件配置：配置控制参数，确保系统正常运行。
3. 系统测试：进行温度、压力、流量等参数的控制测试，验证系统性能。
4. 性能评估：根据测试结果，对系统性能进行评估，如有需要进行优化调整。
五、项目总结本项目成功设计并实现了一套控制系统工程，满足了企业对温度、压力、流量等参数的实时监控与控制需求。
经过实际运行与测试，系统具有高性能、高可靠性、快速响应等特点，为企业提高了生产效率、降低了成本、保障了人员安全。
控制系统工程设计方法
控制系统工程设计方法摘要:在我国经济快速发展、国家积极提倡努力建设创新型社会的今天,研究控制系统工程设计的共性方法,寻找一种具有普遍意义的模式和方法具有重要的现实意义而且迫在眉睫。
随着计算机和电子技术的飞速发展以及各行业控制系统日趋规模化和信息化,自动化控制系统的设计要求也不断提高,相应的人力资源成本也日趋增加。
由于任何一个控制系统因具体工艺细节要求的不同而不同。
因此,几乎没有完全相同的两个系统(除完全拷贝的)。
控制系统集成者往往凭借个人经验来完成控制系统设计,所以在系统设计过程中存在大量的重复的人力资源成本。
关键词:控制系统总体设计功能设计软件硬件控制器在控制系统工程设计中,常采用的是化繁为简的方法,或称目标变换法,即将主目标分解成若干个从属目标,通过从属目标的一一实现继而达到主目标,这是一种合理、规范而科学的框架模型。
分析各类自动化控制系统,不论其工艺对象是石油、化工、电力还是机械等,也不论其主控制器是采用DCS、PLC、FCS还是嵌人式计算机系统等,工程设计的一般步骤:分析工艺要求进行总体设计—确定具体监控对象完整I/O清册—分析对象特点进行详细功能设计—功能实现和测试—FAT—现场安装调试—SAT。
各从属目标也可进一步分解,直至各从属目标变得简单明了,进而根据时间变量和人力变量的具体情况进行分配,从而既能保证主目标的实现,又能使资源成本最低。
前三个步骤是自动化控制系统工程设计的主要内容,也是本文的重点。
限于篇幅,FAT、SAT和现场安装调试不在本文所述范围。
1 分析工艺要求进行总体设计每一个工程项目,由于行业、工艺、使用地点和用户目标等的不同,其控制系统必定也不尽相同,总体设计就要从上述几方面仔细研究项目的技术规范书或控制要求、工艺流程图以及相关行业和国家规范等,避免设计一开始就偏离目标。
从方法论角度分析,总体设计可以细分为总体架构设计和总体功能设计。
一个自动化系统工程能否顺利实施,工程初期的控制系统架构设计和总体功能设计相当重要。
控制系统工程设计中的方法论研究
０ 引言
随着计算机和 电子技术 的飞速发展以及各 行业控 制系统 日趋规模化和 信息化 ， 自动化 控制 系统 的设计
要 求也 不 断 提 高 ， 应 的 人 力 资 源 成 本 也 日趋 增 加 。 相
ห้องสมุดไป่ตู้
ｏｏ ｇ》 书中指 出“ 究方 法论 是一 种可 以系统解 ｄ１ ｙ 一 ｏ 研
决研究问题的途径 ， 可被理解为如何科学地进行研究 。 研究方 法 论 是 研 究 所 有 步 骤 以 及 背后 所 存 在 的逻 辑 。 方法论是关 于 目标及 其 实现 途径 的理论 。在具 ” 体建立系统工程设计 的方法论 之前 ， 当对系统 工程 应 设计的 目标及其所 受到 的约束 条件进行 定义 ， 以经 并 验思维和有序规 范方法 的对 比 ， 见证方 法论 的深 远意
ｄ ｓ ｎａｃｒｉｇｔ ｅｒｑ ｉ ｍ ｎｓｏ ｅｐｏｅｔ。ｏｓｔ ｐａｃｍｐｅ ｅ ｓ ｅｌＯ ｌｔ ｎ ｏｃｍｐｅ ｅｓｓｅ ａｉ ｎ ｔ ｎｌ ｅｉｎｉｃｕ ｅｉ ｃｏｄｎ ｔ ｅｕｒ ｅ ｔ ｆ ｈ ｒｊｃｓ ｔ ｅ ｕ ｏ ｒｈ ｎｉ ｉ ｄｔ ｏ ｌｅｔ ｙｔｍ ｔ ｆ ｃｉ ａ ｄ ｓ ｌ— ｇ ｏｈ ｅ ｔ ｖ Ｙ ｓａ ｔ ｈ ｃｕ ｏ ｇ ｎ
徐 昔
（ 海工业 自动化 仪表研 究 院 ， 上 上海 ２０３ ） ０２３
摘
要 ：针对 控制 系统设计 中由于不合 理 、 不科 学 的设 计方 法所造 成 的人力 资 源和 时 间资 源 浪费 现象 ， 出 了在 工程 科 学 中寻 求 如 提
同数 学模 型一 般被使 用和 复制 的思维模 式 ， 探讨 了一种 规范 的工程 设计 法 。分 别从 分 析工 艺 要求 进 行 总体 设计 、 立 完整 的 ＩＯ清 建 ／ 册 以及 完成软 硬件 的系统功 能设计 这几个 方面 介绍 了工程设 计方法 论 。该 方法论 符合 系统工 程设 计应 用科 学 领域 所追 求 的高 效 、 规
过程控制系统工程设计PPT课件
北京科技大学自动化学院
2020/4/13
1. 控制系统对象的机理分析
无 为 1.2 被控对象输出机理分析。输出量是过程参数，但 而 是不一定是系统的目标参数，二者关系需要分析。 治 例如：空调的输出是制冷（热）量，并非是目标参数，
而空调的目标参数是室内温度；
和 加热炉的输出与目标参数是同一个变量，即温度； 谐 炼钢的输出参数是终点碳值、终点温度； 发 炼铁的输出是铁水与炉渣； 展 电动机的输出是速度与电流等。
无
为
而 治
过程控制系统工程设计
和 谐 发 展
北京科技大学自动化学院
2020/4/13
目录
无
为 控制系统对象的机理分析
而 治
控制目标与性能指标
控制系统的信息反馈与执行机构
和 控制系统的结构设计与功能分配
谐 控制系统的综合指标
发 展
大型控制系统的设计步骤
北京科技大学自动化学院
2020/4/13
400#
原ABPLC5/40L系统 DP+ L1-L5电动活套传动系统profibus DP
图2-1 基础自动化控制系统总体配置图
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2020/4/13
5.控制系统的综合指标
无
为 系统性能价格比
而 治
系统安全性指标
系统运行率指标
和 系统可维护性
谐 系统可扩展性
发 展
系统生命周期
直流电动机的输入量是电枢电压、电流、磁场电流等。
输入参数往往也是一个子系统。例如：炼钢中的氧枪，炼 铁中的热风炉。
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2020/4/13
2. 控制目标与性能指标
无
为 2.1 控制目标
控制系统工程设计
控制系统工程设计1. 引言控制系统工程设计是一种工程设计方法，按照一定的规范和要求，设计并实施用于控制和监测工业过程的系统。
控制系统工程设计在现代工程中起着至关重要的作用，它能够提高工业过程的效率、稳定性和可靠性。
本文将介绍控制系统工程设计的基本概念、设计流程和常用的设计方法。
2. 控制系统工程设计的基本概念2.1 控制系统控制系统是指将输入信号转换为输出信号以实现特定目标的系统。
它由传感器、执行器、控制器和反馈环路等组成。
通过将传感器采集到的数据输入控制器进行处理，并根据反馈信号进行调整，控制系统能够对工业过程进行精确的控制。
2.2 控制系统工程设计控制系统工程设计是指在特定的工业过程中，根据工艺需求和控制要求，设计出符合这些要求的控制系统。
控制系统工程设计需要考虑到控制系统的实时性、稳定性、可靠性以及成本等因素，以达到最佳的控制效果。
3. 控制系统工程设计的流程控制系统工程设计一般包括需求分析、系统设计、硬件选型、软件开发、系统集成和调试等阶段。
下面将对每个阶段进行详细介绍。
3.1 需求分析阶段在需求分析阶段，设计人员需要与客户进行充分的沟通和了解，确定控制系统的功能需求和性能指标。
同时，对工业过程本身进行分析，确定系统所需要监测和控制的参数和范围。
需求分析是控制系统工程设计的基础，它直接影响到后续设计阶段的进行。
3.2 系统设计阶段在系统设计阶段，设计人员需要综合考虑控制系统的结构、算法和组件的选择。
控制系统的结构包括确定控制器的类型（如PID控制器、模糊控制器等）以及传感器和执行器的布局等。
算法的选择需要根据工艺过程的特点和需求进行权衡。
组件的选择则需要考虑到硬件的性能、可靠性和成本等因素。
3.3 硬件选型阶段在硬件选型阶段，设计人员需要根据系统设计的要求，选择合适的硬件设备。
这包括传感器、执行器、控制器以及通信设备等。
硬件设备的选型需要考虑到设备的性能、可靠性、兼容性以及成本等因素。
3.4 软件开发阶段在软件开发阶段，设计人员需要根据系统设计的需求和硬件选型的结果，编写相应的控制程序。
dcs工程项目方案设计
dcs工程项目方案设计一、项目概况本项目是一座新建的数字化控制系统（DCS）工程项目，旨在实现对工厂生产线的自动化控制和监控。
该项目将覆盖工厂的工艺生产线，并通过DCS系统对生产过程进行监控、调控和管理，以提高生产效率、降低成本、提高产品质量，并达到智能化生产的目标。
项目位置：工厂生产车间项目范围：涵盖生产车间的工艺设备控制和监测项目预算：预计投资5000万元项目周期：预计工期12个月二、项目目标1. 实现工厂生产设备的自动化控制和监测，提高生产效率和质量。
2. 构建集中化的生产监控平台，实现对生产过程的实时监测和远程控制。
3. 实现生产数据的采集和分析，为生产过程的优化提供支持。
三、系统架构设计1. DCS系统硬件设计DCS系统将采用先进的控制器和I/O模块，以及可靠的通信网络设备，确保系统的稳定性和可靠性。
控制器：选用知名的PLC品牌，以保证系统的稳定性和可靠性。
I/O模块：选择适配工厂设备的数字量、模拟量输入输出模块。
通信网络设备：选择高速、可靠的以太网设备，以及现场总线设备，确保设备间的通讯畅通。
2. DCS系统软件设计DCS系统将采用先进的集成控制软件，实现对工艺设备的自动化控制以及生产过程的监测和管理。
控制软件：选择功能强大的DCS软件，支持多种工艺控制策略，满足不同工艺要求。
监控软件：配置实时监控界面，支持多种图形化展示方式，便于操作和管理人员查看生产情况。
数据采集与分析软件：配置数据采集和分析软件，从生产过程中采集数据，并进行分析，为生产过程的优化提供支持。
四、系统集成方案本项目将采用分散型DCS系统，将生产线上的各种设备通过现场总线与控制器连接，实现对设备的控制和监测。
同时，将配置集中化的监控系统，通过网络连接各个生产线，实现远程监控和管理。
1. 设备控制集成根据生产线的实际情况，对各种设备进行功能分解，并设计相应的控制策略，实现设备的智能化控制。
同时，配置相应的I/O模块，将设备的输入输出信号连接到控制器，实现对设备的远程控制。
工程控制系统的设计与优化
工程控制系统的设计与优化第一章：引言在现代社会中，工程控制系统已成为许多企业和机构的重要管理工具，它可以有效地管理现代工业生产和运营过程中的各个环节，并实现生产过程的数字化、自动化和信息化。
本文将基于工程控制系统的实际应用和优化实践，从系统设计和优化两个方面，探讨如何提高工程控制系统的效率和优化管理。
第二章：工程控制系统的设计2.1 工程控制系统的构成工程控制系统由数据采集系统、反馈控制系统、执行系统和信息管理系统四部分组成。
数据采集系统主要负责采集生产过程中的各种信号和数据，并对其进行预处理、过滤和存储；反馈控制系统通过对生产过程中的各个环节进行监测和控制，实现生产过程的调控和优化；执行系统主要负责实现生产过程中各项操作的自动化，如机器加工、物料输送等；信息管理系统则负责对生产过程中产生的各种数据和信息进行收集、分析和处理，为企业决策提供支持。
2.2 工程控制系统的原理工程控制系统的核心原理是反馈控制和闭环控制。
在工业生产中，通过对生产环节的监测和控制将产生的数据和信号反馈给系统中的反馈控制器，经过处理和分析后，反馈控制器将指令传递给执行系统，实现对生产过程的控制和调整。
此外，工程控制系统还可以通过前馈控制和开环控制等方式实现对生产过程的调控和优化，以提高生产效率和质量。
2.3 工程控制系统的优化在设计和应用工程控制系统时，需要注意以下几个方面：（1）参数设置。
在实际应用中，需要根据生产过程的特点和要求，对系统中的各项参数进行调整和优化，以达到最佳的控制效果。
（2）控制策略。
不同的生产过程需要采用不同的控制策略，例如前馈控制、反馈控制或开环控制等，需要根据实际情况进行选择。
（3）系统稳定性。
在系统设计和应用中，需要考虑系统的稳定性和可靠性，避免系统崩溃或失控现象的发生。
第三章：工程控制系统的优化3.1 工程控制系统的实践实践是检验理论的重要途径，只有通过实践才能不断完善工程控制系统的设计和应用。
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: (ΔF(s)=0）随动调节
Gb(s)Y X((ss))1 W W CW CW VW VW PP
: (Δ X (s)=0, E (s) (s)) 定值调节
Gd(s)YF((ss))
WP
1WCWVWPWT
Y(s)GS(s)X(s)Gd(s)F(s)
＝ WCWVWP X(s)
WP
F(s)
1WCWVWPWT
1WCWVWPWT
1:
If :
W P(s )
1 0.2s 1
WT(s )
1 0.3s 1
WC(s )
K P(1
1) Tis
WV(s )
1 0.5s 1
Find :
G d(s )
Y (s ) F(s )
?
1
Gd(s )
1
1 0 . 2s
1
0.2s 1
1
1
0.3s 1 0.5s
1
K p(1
调节参数（调节量）：用来克服干扰对被调 参数的影响，实现调节作用的参数。最常用的调 节量是流量。
调节参数的选择原则：
(1) 为了保证生产的稳定性，避免选用主物料 流量为调节量。
(2) 调节参数应是工艺上允许调节的参数 (3) 调节参数一般应比其他干扰对被调参数的影响
更加灵敏。调节量改变后，被调参数随着变 化，灵敏度越高越好。
• 目的： • • ① 喷浆速度一定，保证喷浆速度与网速成一定比
例，符合浆网速比。 • ② 保持浆位一定。
stock
compressed air
H T
H
Tp T
2. . 由工艺人员和自控人员共同完成。
被调参数：生产中希望借助自动调节保持恒定 的参数。
被调参数的选择原则： (1) 尽可能用工艺控制指标作为被调参数，或用
1) Tis
＝
(0 . 1 5s 2 0 . 8s 1)Tis
0 . 0 3Tis 4 0 . 3 1Tis 3 Tis 2 (Ti K pTi )s K p
§5-1-2.
自动控制系统的稳定性：作用在其上的扰动去除后，系统能否恢复原状， 或以一定的精度恢复原状的特性。能恢复，则稳定；否则就不稳定。
与工艺控制指标有直接的、单值的、反应灵敏的参 数作为被调参数。
(2) 被调参数应有现成的测量仪表（变送器）测 量转化为标准信号。
(3) 用便于调整的调节量去改变被调参数。
被调参数： ① 液位：以保证纤维分散的区域。 ② 流速不便测，用测量压力：
V＝k 2gTp
3.
气压+液压 总压：以保证喷浆速度稳定。
正作用方式：调节器的输出信号P随被调量Y 的增 大而增大
反作用方式：调节器的输出信号P随被调量Y 的增 大而减小
(规定：偏差信号e =设定值x －测量值z) 对象：当通过调节阀的物料或能量增加时，按工艺
机理分析，若被控变量随之增加，则为正对 象+”，反之如随之降低，则为负对象 “－”。 变送器：一般视为正环节。
5
控制系统工程设计
5
Ⅰ
§5-1-1. §5-1-2. 劳斯 Ⅱ
§5-2-1. §5-2-2.
— §5-2-3.
Ⅰ.
§5-1-1.
以简单调节系统为例:
F(s)
x(s) E(s)
P(s)
Q(s)
- Wc(s)
Wv(s)
Y(s) Wp(s)
Z(s) WT(s)
已知：W p (s) 、W c (s)、W v (s)、 (s)， 求系统的输出Y (s)。
Ⅱ
§5-2-1.
:
以设计气垫流浆箱自动调节系为例
() .
了解被调过程的特性，明确控制的目的
• 成纸的均匀度取决于纤维在流浆箱中分散的程度 和流浆箱唇口喷浆的均匀度。
• 控制箱内总压：为了获得均匀的从流浆箱喷到网 上的纸浆的流速和流量。
• 控制浆位：为了获得适当的纸浆流域以减少横流 和浓度的变化。
调节气垫空气量：
① 进浆量（调节进浆量） ② 返回压力
4.
选择调节方案：简单的反馈调节系统？ 复 杂调节系统？ 现代（计算机）控制系统？
一般是能用简单的，就不用复杂的。大多数参 数可用简单的反馈调节系统。
流浆箱控制系统的双参数、双调节系统：T
5. (1) 选择执行机构的形式。在工程上尤以气
动薄膜式调节 阀应用最 广。
:
G(s)B A((ss))ab m nssm n a bm n 11ssnm 1 1.... . .ba 1s1sba 00(mn) the:B n(s)bnsnbn1sn1.. .b1sb0
B.
:
(1) 1 2, .
(2) 3, ①； ② b2b10b3>0 .
(3) 4, ①; ② b1b2b3 - b12b4 - b0b42>0 .
比例积分控制器（）：适用于控制
通道滞后较小，负荷变化不大，被控变 量不允许有余差的场合，如流量、压力 和要求较严格的液位控制系统，这种控 制器在工程上使用最多，应用最广。
比例积分微分控制器（）：适用于
负荷变化大、容量滞后较大、控制质量
(2) 调节器正反作用方式的确定
原则：使整个调节系统构成负反馈系统。 调节阀：气开式为“+”，气关式为“-”。 调节器：正作用为“+”，反作用为“-”。
(2) 选择阀体的结构形式。在结构形式的选 择时，主要从
调节介质的工艺条件和物理性质出发。 如在制浆造纸
过程中，安装在纸 浆管道上的阀多为
(1) 基本控制规律的选择如下： 比例控制器（P）：适用于控制通
道滞后较小，负荷变化不大，允许被控 变量在一定范围内变化的场合，如贮液 槽液位的控制，不太重要的压力控制等。
b1b2b3 b12b4 b0b32 310.3190.0320.312 0.4680 所以系统稳定。
(2)当Kp＝7，Ti 1时，
B(s)0.03s4 0.31s3 s2 8s7 判断： b1b2b3 b12b4 b0b32 0.113 0 所以系统不稳定。
说明： (1) 调节器的比例放大系数的大小，直接影 响系统的稳定， 过大，系统不稳定。 (2)调节器的，应设计成可调整的，以利于 系统的稳定。
2:
例1中的调节系统中，若分别选用调节器： （1）2，1时 （2）K 7，1时， 系统是否稳定？
解：特征方程
B(s) 0.03Tis4 0.31Tis3 Tis2 (Ti KpTi )s Kp (1)当Kp 2, Ti 1时，
B(s) 0.03s4 0.31s3 s2 3s 2 判断：
因此，调节器的正、反作用方式选择判别式为:
：选择调节器的正反作用方式：
Q1 Lsp