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第2讲-自动控制系统概述PPT课件
位 器
功率 放大器
速变化的测速发电机电压
送到输入端与电位器电压
进行比较，两者的差值 （又称偏差信号）控制功
测
＋
速 发
电
率放大器（控制器），控
机
制器的输出控制电动机的
图2-1 直流电动机速度自动
转速，这就形成了电动机
控制的原理结构图
转速自动控制系统。
2021
6
电源变化、负载变化等引
起转速变化，称为扰动。 ＋U
象外，控制装置通常是由测量元件、比较元件、
放大元件、执行机构、校正元件以及给定元件等
组成。这些功能元件分别承担相应的职能，共同 完成控制任务。
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4
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5
直流电动机速度自动
控制的原理结构图如图2- ＋U
1所示。图中，电位器电压
为输入信号。测速发电机
是电动机转速的测量元件。电 ＋
电动机
图2-1中，代表电动机转
(3)准确性。即要求动态误差和稳态误差都越小 越好。当与快速性有矛盾时，应兼顾这两方面 的要求。
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26
2.4 传递函数
描述系统的数学模型可以是微分方程，解系 统的微分方程，可以得到在确定初始条件及外 作用下系统输出的响应表达式，并可作出时间 响应曲线，从而可直观地反映系统的动态过程， 即可以阐明系统的性能和行为。
2021
27
一、传递函数的概念及定义
2021
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30
二、典型环节的传递函数
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三、举例
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2.5 结构图（方框图）
《楼宇自控系统培训》PPT课件
立了一个基本规则。
整理ppt
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楼宇自控系统
2、LonTalk协议LonWorks技术所使用的通 信协议。LonTalk协议遵循由国际标准化 组织（ISO）定义的开放系统互连（OSI） 参考模型所定义的全部七层服务。它适用 于任何一种传输媒介。
整理ppt
30
楼宇自控系统
3、LonMark与BACnet
及时发出设备故障及各类报警信号，便于将损 失降到最低点，便于操作人员处理故障
节省运行费用，节省能量
整理ppt
9
楼宇自控系统
四、BAS子系统
a、供热、通风及空调系统为建筑物内提 供了一个舒适的环境，是BAS中的一个重 要子系统。系统为建筑物内的机电设备 （如：冷却塔、冷水机组、空气处理机、 气控设备等）提供一个最优化的控制。
整理ppt
34
楼宇自控系统
2、设计步骤：
确定BAS规模，根据冷冻、空调、变配电、热 力、给排水等相关专业提供的设计条件（资料） 及投资情况，功能内容，确定需要监控的设备种 类、数量、分布情况及标准；
整理ppt
35
楼宇自控系统
确定各子系统组成方案、功能及技术要求； 确定各子系统之间的关联方式； 确定BAS中各子系统与大厦其它部分间的接口
整理ppt
49
楼宇自控系统
c、DDC的电源宜采用中央控制室集中供电方式， 以放射式供给各DDC，如采用就地供电方式，可 由就近的保安电源供给；
整理ppt
36
楼宇自控系统
根据各专业的控制要求和控制内容确定并画出设备监 控系统原理图
统计监控系统的监控点（AI、AO、DI、DO）的数量， 分布情况并列表
根据监控点数和分布情况确定分站的监控区域、分站 设置的位置，统计整个大楼所需分站的数量、类型及 分布情况
第1课 自动控制系统 课件(共13张PPT) 六下信息科技浙教版(2023)
第1课 自动控制系统
学习内容
1.常见的自动控制系统。 2.计算机在控制系统中的作用。
探索 智慧农场为什么可以实现自动灌溉?
建构
生产生活中有很多自动控制系统，为人类社会的发展提 供了帮助。
一、常见的自动控制系统
随着科学技术的发展，控制技术也得到了迅速发展，出现了自 动控制。自动控制系统在无人参与的情况下能自动实现目标。
例如，智慧农场的灌溉系统通过计算机指令，不仅能根 据土壤的湿度来实现自动灌溉，还能根据种植的不同农作物 ，实现分类灌溉。
想一想
智慧农场的自动灌溉系统，除了根据不同的农作 物进行分类灌溉之外，还可以利用计算机实现什么控 制?
练习
制作一份电子小报，介绍一个生活中常见的计算机自 动控制系统，说一说它的特点，并简单说明计算机在其 中的作用。
水箱水位自动控制
全自动干手机
通过设定空调温度实现降温
汽车中的定速巡航
二、计算机在自动控制系统中的作用
计算机在自动控制系统中的作用主要体现在两个方面： 首先，计算机利用指令实现更精准、更复杂的控制；其次， 利用计பைடு நூலகம்机指令能实现智能的控制方式，使系统的改动更加 便利。
二、计算机在自动控制系统中的作用
谢谢聆听！
INTERNET OF THINGS
学习内容
1.常见的自动控制系统。 2.计算机在控制系统中的作用。
探索 智慧农场为什么可以实现自动灌溉?
建构
生产生活中有很多自动控制系统，为人类社会的发展提 供了帮助。
一、常见的自动控制系统
随着科学技术的发展，控制技术也得到了迅速发展，出现了自 动控制。自动控制系统在无人参与的情况下能自动实现目标。
例如，智慧农场的灌溉系统通过计算机指令，不仅能根 据土壤的湿度来实现自动灌溉，还能根据种植的不同农作物 ，实现分类灌溉。
想一想
智慧农场的自动灌溉系统，除了根据不同的农作 物进行分类灌溉之外，还可以利用计算机实现什么控 制?
练习
制作一份电子小报，介绍一个生活中常见的计算机自 动控制系统，说一说它的特点，并简单说明计算机在其 中的作用。
水箱水位自动控制
全自动干手机
通过设定空调温度实现降温
汽车中的定速巡航
二、计算机在自动控制系统中的作用
计算机在自动控制系统中的作用主要体现在两个方面： 首先，计算机利用指令实现更精准、更复杂的控制；其次， 利用计பைடு நூலகம்机指令能实现智能的控制方式，使系统的改动更加 便利。
二、计算机在自动控制系统中的作用
谢谢聆听！
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自动化控制基础培训一课件
培训一课件•自动化控制概述•传感器与执行器技术•控制策略与方法•工业通信网络协议与标准目•自动化控制系统设计与实施•故障诊断与维护保养策略录自动化控制概述01CATALOGUE定义与发展历程定义自动化控制是一种利用控制理论、控制技术和控制设备，对被控对象进行自动操作、调节、优化和管理的技术。
发展历程自动化控制技术的发展经历了从机械化、电气化、自动化到智能化的四个阶段，随着计算机技术和人工智能技术的不断发展，自动化控制技术也在不断升级和完善。
自动化控制系统组成及原理组成自动化控制系统通常由控制器、执行器、被控对象、检测装置等部分组成，其中控制器是核心部分，负责接收检测装置反馈的信号，并根据设定的控制算法进行计算，输出控制信号给执行器，从而实现对被控对象的自动控制。
原理自动化控制系统的原理可以概括为“检测-比较-决策-执行”四个基本环节。
首先通过检测装置对被控对象的状态进行检测，然后将检测到的信号与设定值进行比较，根据比较结果和控制算法进行决策，最后通过执行器将决策结果转换为控制信号作用于被控对象，实现对其的自动控制。
应用领域及现实意义应用领域自动化控制技术广泛应用于工业、农业、交通运输、医疗卫生、军事国防等领域。
例如，在工业领域，自动化控制技术可以实现生产线的自动化、机器人的自主导航和智能加工等；在农业领域，可以实现精准农业、智能温室等；在交通运输领域，可以实现智能交通系统、自动驾驶等。
现实意义自动化控制技术的广泛应用对于提高生产效率、降低能耗和人力成本、提高产品质量和安全性等方面具有重要意义。
同时，随着人工智能技术的不断发展，自动化控制技术将在未来发挥更加重要的作用，推动社会的智能化发展。
传感器与执行器技术02CATALOGUE利用物质热胀冷缩、热电效应等原理，将温度变化转换为电信号输出。
通过压电效应、应变片等原理，将压力变化转换为电信号输出。
利用光电效应、光敏电阻等原理，将光信号转换为电信号输出。
《自动控制系统》课件
判定方法
通过分析系统的误差信号和稳态误差，可以判定系统的稳态性能 。
05
自动控制系统设计
系统建模
总结词
系统建模是自动控制系统设计的关键步 骤，它通过建立系统的数学模型来描述 系统的输入、输出和状态之间的关系。
VS
详细描述
系统建模是利用数学模型来描述一个实际 系统的动态行为。通过建立系统的数学模 型，可以分析系统的性能、预测系统的行 为，以及优化系统的设计。常见的系统建 模方法包括传递函数、状态空间和差分方 程等。
自动控制系统类型
开环控制系统
01
开环控制系统是指系统中没有反馈回路的控制系统 。
02
开环控制系统的输出只受输入的控制，系统的抗干 扰性和可靠性较低。
03
常见的开环控制系统有温度控制系统、液位控制系 统等。
闭环控制系统
闭环控制系统是指系统中具有反馈回路的控制系统。
闭环控制系统的输出会反馈到输入端，通过比较实际输出和期望输出的偏差来调整输入，从而减小或消 除偏差。
分类
根据系统对输入信号的响应，动态性能可以分为快速 性、稳定性和准确性。
判定方法
通过分析系统的阶跃响应和脉冲响应，可以判定系统 的动态性能。
稳态性能分析
定义
稳态性能是指系统在输入信号作用下，系统输出的最终状态，包 括误差、稳态误差等。
分类
根据系统对输入信号的响应，稳态性能可以分为无差系统、有差 系统和积分系统。
实例
环境监测与控制系统可以对城市污水处理厂的污水进行实时监测和控制，根据水质数据 自动调整污水处理设备的运行参数，提高污水处理效果和排放标准。
THANKS
感谢观看
被控对象的特性对控制系统的设计有 很大影响，需要充分了解被控对象的 数学模型和动态特性。
通过分析系统的误差信号和稳态误差，可以判定系统的稳态性能 。
05
自动控制系统设计
系统建模
总结词
系统建模是自动控制系统设计的关键步 骤，它通过建立系统的数学模型来描述 系统的输入、输出和状态之间的关系。
VS
详细描述
系统建模是利用数学模型来描述一个实际 系统的动态行为。通过建立系统的数学模 型，可以分析系统的性能、预测系统的行 为，以及优化系统的设计。常见的系统建 模方法包括传递函数、状态空间和差分方 程等。
自动控制系统类型
开环控制系统
01
开环控制系统是指系统中没有反馈回路的控制系统 。
02
开环控制系统的输出只受输入的控制，系统的抗干 扰性和可靠性较低。
03
常见的开环控制系统有温度控制系统、液位控制系 统等。
闭环控制系统
闭环控制系统是指系统中具有反馈回路的控制系统。
闭环控制系统的输出会反馈到输入端，通过比较实际输出和期望输出的偏差来调整输入，从而减小或消 除偏差。
分类
根据系统对输入信号的响应，动态性能可以分为快速 性、稳定性和准确性。
判定方法
通过分析系统的阶跃响应和脉冲响应，可以判定系统 的动态性能。
稳态性能分析
定义
稳态性能是指系统在输入信号作用下，系统输出的最终状态，包 括误差、稳态误差等。
分类
根据系统对输入信号的响应，稳态性能可以分为无差系统、有差 系统和积分系统。
实例
环境监测与控制系统可以对城市污水处理厂的污水进行实时监测和控制，根据水质数据 自动调整污水处理设备的运行参数，提高污水处理效果和排放标准。
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被控对象的特性对控制系统的设计有 很大影响，需要充分了解被控对象的 数学模型和动态特性。
最新自动控制系统概述培训课件.ppt
第1章 自动控制系统概述
1.5 自动控制系统的性能指标
1、系统的稳定性（Stability）
稳定性是保证控制系统正常工作的先决条 件。 一个稳定的控制系统， 其被控量偏离期望 值的初始偏差应随时间的增长逐渐减小或趋于零。
第1章 自动控制系统概述
图1-13 稳定系统和不稳定系统
a)稳定系统
b)不稳定系统
第1章 自动控制系统概述
2) 离 散 控 制 系 统 (Discrete Control System)
离散控制系统又称采样数据控制系统 （Sampted-Date Control System）。 它的特 点是： 系统中有的信号是脉冲序列或采样数据 量或数字量。
第1章 自动控制系统概述
3、按系统的输出量和输入量间的关系分 类
第1章 自动控制系统概述
2 、系统的稳态性能指标
(Steaty-State Performance Specification)
当系统从一个稳态过渡到新的稳态，或系统受扰动作用又重 新平衡后，系统会出现偏差，这种偏差称为稳态误差 (ess)(Steady-State Error)。系统稳态误差的大小反映了系统的稳 态精度(或静态精度)(Static Accuracy)，它表明了系统的准确程度。 稳态误差 ess 越小，则系统的稳态精度越高。
小，则说明系统过渡过程进行得越平稳。
第1章 自动控制系统概述
（2）、调整时间( ts )(Settling Time)
调整时间是给定量作用于系统开始，到输出量进入 并一直保持在离稳态值的允许误差带内所需要的时间。
（3）、振荡次数(N)(Order Number)
振荡次数是指在调整时间内，输出量在稳态值上下 摆动的次数。
《自动控制系统》课件
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汇报人：
03
自动控制系统的基本控 制方式
开环控制方式
开环控制的特点：简单、成 本低、响应速度快
开环控制的定义：不依赖于 反馈信号的控制方式
开环控制的应用：在简单、 稳定的系统中使用
开环控制的局限性：无法适 应环境变化，无法实现精确
控制
闭环控制方式
闭环控制：通过反馈信号来控制输 出，使输出与期望值保持一致
自动控制系统是一种能够自 动控制和调节设备或过程的 系统。
自动控制系统的主要功能是 实现对被控对象的自动控制
和调节。
自动控制系统广泛应用于工 业、农业、交通、医疗等领
域。
自动控制系统的组成
传感器：用于检测和控制对象的状 态
控制器：用于接收传感器的输入信 号，处理后输出控制指令
添加标题
添加标题
添加标题
稳定性分类：分为稳定、不稳 定、临界稳定和半稳定
稳定性分析方法：包括时域分 析法、频域分析法和根轨迹分 析法等
快速性
快速性是指系 统对输入信号
的响应速度
快速性指标包 括上升时间、 峰值时间和超
调量
快速性指标反 映了系统的动
态性能
快速性指标对 于控制系统的 稳定性和准确
性至关重要
准确性
自动控制系统的 准确性是指系统 输出与期望输出 之间的误差
发展趋势：智能化、网络化、小型 化、节能化
气动执行器
工作原理：利用压缩空气作为动力源，通过气缸、活塞等部件实现直线或旋转运动 特点：结构简单、体积小、重量轻、响应速度快、易于维护 应用领域：广泛应用于工业自动化、机械制造、化工、食品等行业 发展趋势：智能化、集成化、节能化、环保化
液压执行器
工业消防自控系统培训课件
01
02
03
C/C语言
底层控制、实时性要求高 ，适合开发工业消防自控 系统的核心算法和逻辑控 制。
Python语言
简洁易读、开发效率高， 适合快速开发和调试，以 及数据分析、可视化等应 用。
Java语言
跨平台、安全性高，适合 开发大型分布式系统和网 络应用。
程序结构设计与实现
模块化设计
将系统划分为多个独立的功能模块，降低系统复杂性，提高可维 护性。
针对消防行业设计，具有更高的安 全性和稳定性。
执行器种类及作用
01
02
03
04
喷淋头
自动或手动启动，喷洒灭火剂 进行灭火。
防火门、窗
火灾时自动关闭，阻止火势蔓 延。
排烟风机
排除火灾现场的烟雾，便于人 员疏散和救援。
消防泵
为消防系统提供水源压力，保 证灭火效果。
03
软件编程与调试技巧
编程语言选择及优势
02
硬件设备与选型
传感器类型及特点
烟雾传感器
对烟雾颗粒敏感，能在早期阶段发现 火灾。
温度传感器
气体传感器
检测有毒有害气体，防止爆炸和中毒 事故。
监测环境温度变化，及时预警火灾。
控制器选型与设计
PLC控制器
稳定可靠，适用于大型消防系统 。
DCS控制器
分散控制，适用于多区域、多点位 的消防系统。
专用消防控制器
06
案例分析：成功应用 案例分享
案例背景介绍和选型依据
案例背景
某大型化工厂因消防安全隐患突 出，急需引入先进的工业消防自 控系统。
选型依据
经过市场调研和对比分析，选择 了具有成熟技术、稳定可靠、易 于集成的工业消防自控系统。
自动控制系统课设ppt
传感器技术
传感器是自动控制系统的重要 组成部分，用于检测和测量被
控对象的各种参数。
传感器的选择和设计需要根 据被控对象的特性和测量要 求进行，需要考虑精度、可 靠性、响应速度等因素。
传感器技术的发展对于提高自 动控制系统的性能和可靠性具
有重要意义。
执行器技术
01
执行器是自动控制系统的输出部分，用于实现对被控对象的控 制。
控制策略
采用运动学和动力学控制算法，根据 机器人运动轨迹的数学模型和控制目 标，计算出控制信号，驱动伺服电机 实现机器人的精确运动。
系统组成
工业机器人控制系统主要由机器人本 体、控制器、伺服驱动器等组成，能 够实现机器人的运动轨迹规划、速度 和加速度控制等功能。
优点
工业机器人控制系统能够提高生产效 率、降低劳动强度、提高产品质量等 优点。
硬件设计
选择合适的传感器、执行器、控制器等硬件设 备，并设计连接方式。
软件设计
编写控制算法，设计用户界面，实现数据采集、处理和输出等功能。
系统实现
系统集成
将各个模块集成在一起，进行测试和调试。
系统调试
通过实验验证系统的性能，调整参数以满足 设计要求。
系统优化
根据测试结果，对系统进行优化，提高性能 和稳定性。
3
通信技术的发展对于提高自动控制系统的远程控 制能力和数据传输能力具有重要意义。
04 自动控制系统应用领域
CHAPTER
工业自动化
生产过程控制
物流与仓储管理
通过自动化控制系统，实现对生产过 程中的温度、压力、流量等参数的精 确控制，提高生产效率和产品质量。
通过自动化设备与控制系统，实现物 料的高效搬运、存储和跟踪，降低物 流成本。
《楼宇自控系统培训》课件
网络通信技术是楼宇自控系统中的关键技术之一，用于实现各子系统之间的数据传 输和信息交互。
网络通信技术需要具备高速、稳定和可靠的性能，以确保数据传输的实时性和准确 性。
网络通信技术还需要具备远程控制和安全防护功能，以保障系统的安全性和稳定性 。
数据处理与分析技术
数据处理与分析技术是楼宇自控 系统中的核心部分，用于对采集 的数据进行加工、分析和处理。
01
楼宇自控系统的关 键技术
传感器技术
传感器技术是楼宇自控系统中 的重要组成部分，用于监测楼 宇内的各种参数，如温度、湿 度、压力、光照等。
传感器技术需要具备高精度、 高稳定性和可靠性，以确保采 集数据的准确性和可靠性。
传感器技术还需要具备无线通 信和远程监控功能，以便于远 程管理和维护。
网络通信技术
数据处理与分析技术需要具备高 效、智能和自动化的性能，以实 现数据的快速处理和准确分析。
数据处理与分析技术还需要具备 数据挖掘和预测功能，以提供更
好的决策支持和服务。
人机交互技术
人机交互技术是楼宇自控系统中不可 或缺的一部分，用于实现人与系统的 交互和操作。
人机交互技术还需要具备智能提示和 预警功能，以提供更好的服务和保障 。
《楼宇自控系统培训 》ppt课件
THE FIRST LESSON OF THE SCHOOL YEAR
目录CONTENTS
• 楼宇自控系统概述 • 楼宇自控系统的应用场景 • 楼宇自控系统的关键技术 • 楼宇自控系统的实施与维护 • 楼宇自控系统的未来展望
01
楼宇自控系统概述
定义与特点
定义
楼宇自控系统是一种智能化的建筑管 理系统，通过集散控制技术对建筑内 的设备进行实时监测和控制，以提高 建筑的能源效率、安全性和舒适度。
网络通信技术需要具备高速、稳定和可靠的性能，以确保数据传输的实时性和准确 性。
网络通信技术还需要具备远程控制和安全防护功能，以保障系统的安全性和稳定性 。
数据处理与分析技术
数据处理与分析技术是楼宇自控 系统中的核心部分，用于对采集 的数据进行加工、分析和处理。
01
楼宇自控系统的关 键技术
传感器技术
传感器技术是楼宇自控系统中 的重要组成部分，用于监测楼 宇内的各种参数，如温度、湿 度、压力、光照等。
传感器技术需要具备高精度、 高稳定性和可靠性，以确保采 集数据的准确性和可靠性。
传感器技术还需要具备无线通 信和远程监控功能，以便于远 程管理和维护。
网络通信技术
数据处理与分析技术需要具备高 效、智能和自动化的性能，以实 现数据的快速处理和准确分析。
数据处理与分析技术还需要具备 数据挖掘和预测功能，以提供更
好的决策支持和服务。
人机交互技术
人机交互技术是楼宇自控系统中不可 或缺的一部分，用于实现人与系统的 交互和操作。
人机交互技术还需要具备智能提示和 预警功能，以提供更好的服务和保障 。
《楼宇自控系统培训 》ppt课件
THE FIRST LESSON OF THE SCHOOL YEAR
目录CONTENTS
• 楼宇自控系统概述 • 楼宇自控系统的应用场景 • 楼宇自控系统的关键技术 • 楼宇自控系统的实施与维护 • 楼宇自控系统的未来展望
01
楼宇自控系统概述
定义与特点
定义
楼宇自控系统是一种智能化的建筑管 理系统，通过集散控制技术对建筑内 的设备进行实时监测和控制，以提高 建筑的能源效率、安全性和舒适度。
第一章自动控制系统概述ppt课件
当自动控制系统的输入发生变化后，被控变量 （即输出）随时间不断变化，它随时间而变化的过 程称为系统的过渡过程。也就是系统从一个平衡状 态过渡到另一个平衡状态的过程。
所有正常工作的反馈系统都是稳定系统,对于一 个稳定的系统,要分析其稳定性、准确性和快速性， 常以阶跃作用为输入时的被控变量的过渡过程为例， 因为阶跃作用很典型，实际上也经常遇到，且这类 输入变化对系统来讲是比较严重的情况。
自动化仪表的发展经历了如下过程： 模拟仪表 数字仪表 智能仪表。
➢当前自动控制系统发展的一些主要特点
•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
1.2 自动控制系统
1.2.1自动控制系统 自动控制的必要性
操纵变量：水的流量 扰动：水压力、蒸汽流量
操纵变量：受控 制器操纵的用以 克服干扰的影响， 使被控变量保持 设定值的物料量 或能量
扰动：除操纵变 量外，作用于被 控过程并引起被 控变量变化的因 素
蒸汽
汽包
LT
LC
省煤器
给水
锅炉汽包自动控制系统示意图
设定值：工艺参 数所要求保持的 数值
偏差：被控变量 实际值与设定值 之差
1.2.3自动控制系统的组成及方框图
在研究自动控制系统时，为了更清楚的表示控制系 统各环节的组成、特性和相互间的信号联系，一般都 采用方框图。每个方框表示组成系统的一个环节，两 个方框之间用带箭头的线段表示信号联系；进入方框 的信号为环节输入，离开方框的为环节输出。
控制器
扰动
比较
f(t)
广义对象
机构
（1）最大动态偏差（emax）或超调量（ ）
所有正常工作的反馈系统都是稳定系统,对于一 个稳定的系统,要分析其稳定性、准确性和快速性， 常以阶跃作用为输入时的被控变量的过渡过程为例， 因为阶跃作用很典型，实际上也经常遇到，且这类 输入变化对系统来讲是比较严重的情况。
自动化仪表的发展经历了如下过程： 模拟仪表 数字仪表 智能仪表。
➢当前自动控制系统发展的一些主要特点
•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
1.2 自动控制系统
1.2.1自动控制系统 自动控制的必要性
操纵变量：水的流量 扰动：水压力、蒸汽流量
操纵变量：受控 制器操纵的用以 克服干扰的影响， 使被控变量保持 设定值的物料量 或能量
扰动：除操纵变 量外，作用于被 控过程并引起被 控变量变化的因 素
蒸汽
汽包
LT
LC
省煤器
给水
锅炉汽包自动控制系统示意图
设定值：工艺参 数所要求保持的 数值
偏差：被控变量 实际值与设定值 之差
1.2.3自动控制系统的组成及方框图
在研究自动控制系统时，为了更清楚的表示控制系 统各环节的组成、特性和相互间的信号联系，一般都 采用方框图。每个方框表示组成系统的一个环节，两 个方框之间用带箭头的线段表示信号联系；进入方框 的信号为环节输入，离开方框的为环节输出。
控制器
扰动
比较
f(t)
广义对象
机构
（1）最大动态偏差（emax）或超调量（ ）
自控系统培训 PPT课件
自控系统培训
徐州荆马河污水处理厂自控系统
重庆工业自动化仪表研究所
李葵
1
自控系统目的
自控系统最终目标
本系统是将自动化仪器仪表和自动控制的最新技术应用于该污水处 理的各个生产环节，进一步提高城市污水处理工艺中各个生产设备的利 用率和可控性。
利用先进的可编程控制器和计算机网络技术，在提高生产设备自动 化控制水平的同时减轻操作工人的劳动强度，将大大提高污水处理质量、 降低污水处理成本。
通道状态指示灯 模板状态指示灯
状态 亮 闪烁
灭 亮 灭
说明
通道允许 通道允许但存在配置错误、信号连 接中断、信号超范围 通道禁止 模板正常
模板故障
1747-NI8 1747-NI16
21
自控系统设备介绍
可编程控制器PLC – Rockwell SLC500
模拟量输出：1746-NO4I
22
自控系统设备介绍
量量
自控系统构成示意图
5
自控系统组成
PLC控制基本原理
控制网络（通讯）
电源 CPU AI AO DI
DO
模拟量输入（4-20mA）
液位、Do、 MLSS、pH、 ORP、流量等
电动调节阀开度
运行模式 运行状态 故障
设备电器控制柜
设备启停
PLC
6
自控系统组成
0# PLC控制站 0# PLC控制站设在中央控制机房，0# PLC控制站通过以太网接口挂到全 厂控制以太网上，接收其它各控制站传来的信息；同时，0# PLC控制站 通过与模拟屏的接口的模拟量和开关量模板进行通信，将设备运行状态 信号（运行、停止、故障）与工艺参数（液位、PH值、DO、MLSS、流量 等）送到模拟屏上进行显示，模拟整个工艺流程。
徐州荆马河污水处理厂自控系统
重庆工业自动化仪表研究所
李葵
1
自控系统目的
自控系统最终目标
本系统是将自动化仪器仪表和自动控制的最新技术应用于该污水处 理的各个生产环节，进一步提高城市污水处理工艺中各个生产设备的利 用率和可控性。
利用先进的可编程控制器和计算机网络技术，在提高生产设备自动 化控制水平的同时减轻操作工人的劳动强度，将大大提高污水处理质量、 降低污水处理成本。
通道状态指示灯 模板状态指示灯
状态 亮 闪烁
灭 亮 灭
说明
通道允许 通道允许但存在配置错误、信号连 接中断、信号超范围 通道禁止 模板正常
模板故障
1747-NI8 1747-NI16
21
自控系统设备介绍
可编程控制器PLC – Rockwell SLC500
模拟量输出：1746-NO4I
22
自控系统设备介绍
量量
自控系统构成示意图
5
自控系统组成
PLC控制基本原理
控制网络（通讯）
电源 CPU AI AO DI
DO
模拟量输入（4-20mA）
液位、Do、 MLSS、pH、 ORP、流量等
电动调节阀开度
运行模式 运行状态 故障
设备电器控制柜
设备启停
PLC
6
自控系统组成
0# PLC控制站 0# PLC控制站设在中央控制机房，0# PLC控制站通过以太网接口挂到全 厂控制以太网上，接收其它各控制站传来的信息；同时，0# PLC控制站 通过与模拟屏的接口的模拟量和开关量模板进行通信，将设备运行状态 信号（运行、停止、故障）与工艺参数（液位、PH值、DO、MLSS、流量 等）送到模拟屏上进行显示，模拟整个工艺流程。
自控技术培训课件(PLC)
电源：PLC一般使用220V交流电源或24V直流电源，内部的开关电源 为PLC的中央处理器、存储器等电路提供5V、12V、24V直流电源，使PLC 能正常工作。
存储器：PLC的存储器包括系统存储器和用户存储器两种。系统存储器 用于存放PLC的系统程序，用户存储器用于存放PLC的用户程序。PLC一般 均采用可电擦除的E2PROM存储器来作为系统存储器和用户存储器。
19
S7-300CPU
CPU的型号说明：
CPU 313 C - 2 DP ① ② ③ ④⑤
CPU的分类：
西门子S7-300系列CPU根据自身集成的功能及 通信口类型分为以下的5种类型：
1)标准型CPU 2)紧凑型CPU 3)户外型CPU 4)故障安全性CPU 5)具有运动控制功能的CPU 而实际项目中常使用的是“标准型CPU”和“紧 凑型CPU”
I/O扩展接口：用于连接I/O扩展单元和特殊功能单元。 通过扩展接口 可以扩充开关量 I/O 点数和增加模拟量的I/0端子，也可配接智能单元完成 特定的功能，使PLC的配置更加灵活以满足不同控制系统的需要。是本身PL C内部的I/O信号的扩展通讯。西门子的DP现场总线通讯（双绞）、施耐德 Modicon S908 RI/O工业控制现场总线（同轴）。
3
PLC\DCS常用品牌
公司常用的PLC（DCS)品牌:西门子（Siemens)、施耐德（Schnei der)、罗克韦尔(Allen Bradley-Rockwell，艾伦-布拉德利 罗克韦尔， 简称AB）、霍尼韦尔（Honeywell）、横河（Yokogawa）、和利时H ollysys、南京科远、浙大中控。GE（美国通用电气）
I/O接口：PLC的输入接口电路的作用是将按钮、行程开关或传感器等 产生的信号输入CPU；PLC的输出接口电路的作用是将CPU向外输出的信号 转换成可以驱动外部执行元件的信号，以便控制接触器线圈等电器的通、断 电。PLC的输入输出接口电路一般采用光耦合隔离技术，可以有效地保护内 部电路。
存储器：PLC的存储器包括系统存储器和用户存储器两种。系统存储器 用于存放PLC的系统程序，用户存储器用于存放PLC的用户程序。PLC一般 均采用可电擦除的E2PROM存储器来作为系统存储器和用户存储器。
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S7-300CPU
CPU的型号说明：
CPU 313 C - 2 DP ① ② ③ ④⑤
CPU的分类：
西门子S7-300系列CPU根据自身集成的功能及 通信口类型分为以下的5种类型：
1)标准型CPU 2)紧凑型CPU 3)户外型CPU 4)故障安全性CPU 5)具有运动控制功能的CPU 而实际项目中常使用的是“标准型CPU”和“紧 凑型CPU”
I/O扩展接口：用于连接I/O扩展单元和特殊功能单元。 通过扩展接口 可以扩充开关量 I/O 点数和增加模拟量的I/0端子，也可配接智能单元完成 特定的功能，使PLC的配置更加灵活以满足不同控制系统的需要。是本身PL C内部的I/O信号的扩展通讯。西门子的DP现场总线通讯（双绞）、施耐德 Modicon S908 RI/O工业控制现场总线（同轴）。
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PLC\DCS常用品牌
公司常用的PLC（DCS)品牌:西门子（Siemens)、施耐德（Schnei der)、罗克韦尔(Allen Bradley-Rockwell，艾伦-布拉德利 罗克韦尔， 简称AB）、霍尼韦尔（Honeywell）、横河（Yokogawa）、和利时H ollysys、南京科远、浙大中控。GE（美国通用电气）
I/O接口：PLC的输入接口电路的作用是将按钮、行程开关或传感器等 产生的信号输入CPU；PLC的输出接口电路的作用是将CPU向外输出的信号 转换成可以驱动外部执行元件的信号，以便控制接触器线圈等电器的通、断 电。PLC的输入输出接口电路一般采用光耦合隔离技术，可以有效地保护内 部电路。
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CN65-1-6A
双联断路器
C65N-1-4A
1：1隔离变电压器
BK250VA
光纤转换器
SC-RJ45
光纤接续箱
24V电源箱 PLC主机架
SC-201-24 1747-L551(1746-A10)
中间继电器 端子 信号接地端子排
MY-2NJ SAK2.5 GN4.0
备注
柜内布置图
自控系统设备介绍
可编程控制器PLC – Rockwell SLC500
自控系统设备介绍
可编程控制器PLC – Rockwell SLC500
机架电源： 在SLC系统中，每个框架都需要配置一个电源，给处理器 和I/O模板供电。仔细配置选择适当型号的电源，并考虑 未来系统扩展。
特点： 电源配有LED，可指示电源是否正常工作； 电源设计能承受瞬间断电，20ms—3s端电不会影响系统运
自控系统组成
OPC简介 OPC是OLE for Process Control的缩写，即把OLE应用于工业控制 领域。OLE原意是对象链接和嵌入，随着OLE 2的发行，其范围已远远超 出了这个概念。现在的OLE包含了许多新的特征，如统一数据传输、结 构化存储和自动化，已经成为独立于计算机语言、操作系统甚至硬件平 台的一种规范，是面向对象程序设计概念的进一步推广。OPC建立OLE规 范之上，它为工业控制领域提供了一种标准的数据访问机制。 OPC 实质是在硬件供应商和软件开发商之间建立了一套完整的“规 则”，只要遵循这套规则，数据交互对两者来说都是透明的，硬件供应 商无需考虑应用程序的多种需求和传输协议，软件开发商也无需了解硬 件的实质和操作过程。
自控系统培训
徐州荆马河污水处理厂自控系统
重庆工业自动化仪表研究所
李葵
自控系统目的
自控系统最终目标
本系统是将自动化仪器仪表和自动控制的最新技术应用于该污水处 理的各个生产环节，进一步提高城市污水处理工艺中各个生产设备的利 用率和可控性。
利用先进的可编程控制器和计算机网络技术，在提高生产设备自动 化控制水平的同时减轻操作工人的劳动强度，将大大提高污水处理质量、 降低污水处理成本。
自控系统组成
徐州荆马河污水处理厂自控系统主要由前端现场仪表、现场（PLC） 控制站和上位监控计算机操作站组成，现场控制站和上位机通过光纤以 太网相连，控制网络采用基于Ethernet的OPC通讯协议。
根据工艺流程布置，PLC系统分为7个控制站，其中包括有设备带来 的鼓风机房PLC工作站和脱水车间PLC工作站。
自控系统组成
1# PLC控制站 1# PLC站设在配电中心，管理和控制污水处理厂低压配电系统有无功功率、电 流、电压，污水进水和预处理区域的设备和仪表。 监控范围为：配电中心、粗格栅间、厂内污水提升泵房、细格栅间、沉砂池、鼓 风机总出风流量。
本子站应实现以下主要功能 对整个污水处理厂低压供电系统进行监视和报警。 根据粗格栅前后液位差或时间周期控制格栅机的启停，无轴螺旋输送机和压榨机与格栅机连锁运行； 根据液位控制潜污泵的启停台数，按照运行时间，先开先停； 根据液位差或时间周期控制细格栅机的启停，无轴螺旋输渣机和压榨机与细格栅机的联动； 实现砂水分离器和排砂泵控制，砂水分离器和排砂泵联动运行，排砂泵停车后延时停砂水分离机； 各个设备状态信号采集；各个生化参数采集。 实现对鼓风总风量的监测。
自控系统组成
2#、3# PLC控制站 生化处理现场控制站（2#、3# PLC）安装位置分别在1#、2# A2/O生化反应池 旁,管理和控制生化处理区域设备和仪表,主要构筑物包括1、2# A2/O池、PLC柜。 监控对象主要有：风管调节阀、水下推流器、潜水搅拌器、内回流污泥泵及各 种监测仪表和分析仪表。
自控系统组成
控制站PLC0
码塞克模拟屏
自控系统组成
PLC控制基本原理
控制网络（通讯）
电源 CPU AI AO DI
DO PLC
模拟量输入（4-20mA）
液位、Do、 MLSS、pH、 ORP、流量等
电动调节阀开度
运行模式 运行状态 故障
设备电器控制柜
设备启停
自控系统组成
0# PLC控制站 0# PLC控制站设在中央控制机房，0# PLC控制站通过以太网接口挂到 全厂控制以太网上，接收其它各控制站传来的信息；同时，0# PLC控制 站通过与模拟屏的接口的模拟量和开关量模板进行通信，将设备运行状 态信号（运行、停止、故障）与工艺参数（液位、PH值、DO、MLSS、流 量等）送到模拟屏上进行显示，模拟整个工艺流程。
本子站应实现以下主要功能 根据进水流量和污泥泵站液位控制回流污泥泵的启动，从而达到根据工艺要求控制回流污泥量； 控制二沉池吸刮泥机的运行（远程手动和定时方式）； 回流和剩余污泥流量监测； 出厂水质、流量的监测。
自控系统组成
5# PLC控制站 5# PLC控制站安装在鼓风机房内，有鼓风机成套设备带来。
6# PLC控制站 6# PLC控制站安装在污泥脱水机房内，由污泥脱水机成套设备带来。
自控系统设备介绍
PLC控制站
序号 代 号 PBS Q1-Q2 Q3-Q13 Q14 T1 GT GX PT PLC KA0-KA7 X SG
材料清单
名
称
数量
规格型号
Hale Waihona Puke 防雷器T-385双联断路器
CN65-2-16A
单联断路器
本子站应实现以下主要功能 根据好氧池上的DO仪检测值，通过控制进气调节阀，实现对好氧区域DO的调节，达到最佳处理效果； DO的设定值可人工任意设定，控制范围在设定值的上下区间内； 远程手动控制搅拌器和推流器等设备； 各个设备状态信号采集；各个仪表信号采集。
自控系统组成
4# PLC控制站 污泥泵房现场PLC控制站安装位置在污泥泵房内，管理和控制污泥处理 和沉淀池区域的设备和仪表，主要构筑物包括配回流和剩余污泥泵站、配 水井、二沉淀。
工业以太网 控制站PLC4
经理室
自控系统构成示意图
控制站PLC3
工程师站
总出水 二沉池 剩余污泥量 回流污泥量 污泥泵房
2# A2/O池风管 2# A2/O池
1# A2/O池风管 1# A2/O池
鼓风机总风量 进水流量计渠 沉砂池 提升泵站 格栅井 配电信息
控制站PLC1 控制站PLC2
打印机 操作站