自动控制系统说明
自动控制系统基本概念
阶跃输入时微分调节器特性
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微分时间对过渡过程的影响
34
（五）比例积分微分（PID）控制系统 1. 控制器的输出为三部分输出之和。 2. 当偏差刚出现时，微分作用立即变化
（因变化快），比例也同时起作用，使 输出信号发生突然的大幅度变化，然后 慢慢下降，随着时间累积，积分作用逐 渐起主导作用。
式中
e / X max X min p / pmax pmin
100
%
e —— 控制器输入变化量(即偏差)
△P ——
Xmax－Xmin—— Pmax－Pmin——控制器输出的工作范围
28
3. 控制器比例度δ的大小与输入输出的关系
比例度与输入和输出的关系
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4、特点 反应快、无滞后，偏差大，输出也变化 大，但存在余差，只适于有差调节系统。 存在余差的原因：负荷变化前，浮球在 一个位置，进口阀门在某一个开度，出 量增大后，液位降低，浮球下降，进口 阀门开度增大，进、出水量一相等，液 位在新的位置平衡。
给定值的作用 6. 偏差：给定值与被调参数测量值之差
7
五、自动控制分类 1. 自动检测系统：P、Q、T、H检测 2. 自动保护系统：对参数的保护控制 3. 定值控制系统：将参数稳定在一定范围，
又称自动调节系统 4. 自动操纵系统：程序控制 5. 随动控制系统：自动跟踪系统
8
六、自动控制系统的方框图 1、方框图：反映系统各组成部分之间的相
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PID控制器输出特性
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(六)比例、积分、微分控制规律小结
它根据“偏差的大小”来动作。它的输出与输入偏差
的大小成比例，控制及时、有力，但是有余差。用比例度δ来表 示其作用的强弱。δ越小，控制作用越强。比例作用太强时会引
自动控制系统的工作原理
自动控制系统的工作原理
自动控制系统的工作原理是通过感知和测量外部环境的变化，将这些变化信息反馈给控制器，控制器根据预设的控制策略和目标，对执行器发出指令，调整系统的输出，使得系统能够稳定地运行在预期的状态。
其主要包括以下几个步骤：
1. 传感器感知外部环境：自动控制系统会通过传感器来感知外部环境中的各种变量。
这些传感器可以测量温度、压力、速度、位置等。
感知到的变量值会被传输到控制器中。
2. 数据处理和控制策略：控制器接收传感器传输的变量值后，会对这些数据进行处理和分析，根据预设的控制策略来确定下一步的动作。
控制策略可以是一系列的逻辑规则、数学模型或者以机器学习为基础的算法。
3. 输出信号和执行器操作：控制器根据控制策略计算得到的结果，生成对执行器的控制信号。
执行器接收到这些信号后，执行相应的操作，如控制电动机的转速、阀门的开关等。
4. 反馈信号和调整：自动控制系统通常还会有反馈环节，通过传感器监测系统的输出，并将这些信息反馈给控制器。
控制器根据反馈信号与预期值之间的差异，调整控制策略和执行器操作，使得系统能够持续地接近目标状态。
通过不断地感知、处理和调整，自动控制系统能够实现对系统变量的准确控制和稳定运行。
这种工作原理广泛应用于工业自动化、智能交通系统、机器人等各个领域。
自动控制系统简介
自动控制系统简介一、自动控制系统的组成1、看以下框图2、被控对象：需要实现控制的设备、机械或生产过程成为对象，如下塔、主冷、空冷塔、粗氩冷凝器。
3、被控变量：对象内要求保持一定数值（或按某一规律变化）的物理量称为被控变量。
如下塔液空液位、空冷塔液位、粗氩冷凝器液位。
4、控制变量（操作变量）：受执行器控制，用以使被控变量保持一定数值的物料或能量称为控制变量。
如由下塔进入上塔经过液空节流阀（LV1）的液空。
5、干扰：除控制变量外作用于对象并能引起被控变量变化的一切因素。
比如进下塔空气量改变，影响液空产量，对下塔液空液位有影响。
6、给定值：工艺规定被控变量要保持的数值。
7、偏差：设定值与测量值之差。
8、控制器：对来自变送器的测量信号与给定值相比较所产生的偏差，并根据一定的规律进行运算（PID运算），并输出控制信号给执行器。
9、检测与变送装置：它测量被控变量，并将被控变量转换为特定的信号送给控制器的比较环节。
10、执行器：它根据控制器送来的信号相应地改变控制变量，以达到控制被控变量的目的。
如LV1根据控制器送来的信号，可以改变进入上塔的液空量（操作变量），从而控制了被控变量下塔液空液位。
11、正作用环节：输出信号随输入信号增加而增加的环节称为正作用，输出信号随输入信号的增加而减小的环节称为反作用环节。
12、执行器、变送器、被控对象三个环节组成广义对象，当广义对象为正作用时，控制器为反作用特性。
13、选择控制器的正反作用：13.1判断被控对象的正反作用方向。
当控制变量增加时，被控对象的输出（被控变量）也增加，控制变量减小时，被控对象的输出（被控变量）也减小，则被控对象为正作用方向。
如果被控变量与控制变量的变化方向相反，则被控对象为反作用方向。
13.2确定执行器的正、反作用方向。
气开阀为正作用，气闭阀为反作用。
执行器气开、气闭是根据工艺安全角度考虑。
13.3确定广义对象的正、反作用，一般变送器为正作用，只需根据被控对象和执行器的作用方向判断广义对象的作用方向，这两个环节同向，则广义对象为正作用，反之为反作用。
自动控制系统概述
控制装置(简称控制器）使被控对象（或生产过程等）的某
一物理量（如温度、压力等）准确地按照预期的规律运行。
二、自动控制系统的常用术语
在自动控制系统中，被控制的设备或过程称为被控对象 或对象；被控制的物理量称为被控量或输出量；决定被控量 的物理量称为控制量或给定量；妨碍控制量对被控量进行正 常控制的所有因素称为扰动量。给定量和扰动量都是自动控 制系统的输入量。扰动量按其来源分内部扰动和外部扰动。
第一章 自动控制系统概述
三、闭环控制系统
系统的控制装置和被控对象不仅有顺 向作用，而且输出端和输入端之间存在反 馈关系，所以称为闭环控制系统，闭环控 制系统就是反馈控制系统。
第一章 自动控制系统概述
直流电动机调速系统
第一章 自动控制系统概述
恒温箱
闭 环 控制
第一章 自动控制系统概述
系统框图
第一章 自动控制系统概述
返回
第一章 自动控制系统概述
第五节 自动控制系统的性能指标
一、稳定性
系统的稳定性：系统在受到外部作用后，能否恢复平衡状态
稳定
的能力。
不稳定
第一章 自动控制系统概述
稳定的重要性：不稳定的系统是无法进行工作的；因此，对
任何自动控制系统，首要的条件便是系统能 稳定正常运行。
二、快速性
系统响应的快速性：是指在系统稳定性的前提下，通过系统 的自动调节，最终消除因外作用改变而引起的输出量与给定 量之间偏差的快慢程度。一般用调节时间来衡量 。如图1-16 所示，系统输出即系统响应经过几次振荡后，达到新的稳定 状态。对于系统动态过程性能的优劣除了快速性之外，还有 反映系统动态过程平稳性指标，故将快速性和平稳性作为表 征系统动态性能的指标，统称为动态性能指标。
自动控制系统概述
自动控制原理：经典控制理论，即研究反馈控制。 自动化 自动控制（视频资料） 在没有人参与的情况下，通过控制器或控制装置来控制机器或者设备等物理装置，使
得机器设备的受控物理量按照希望的规律变化，达到控制目的。 是研究控制系统的一般规律，不是讲具体的控制对象、系统、元件。 对象：如炼钢、化工反应，航空航天，机械汽车加工。 系统：运动过程，力学、电学、光学、生物等 元件：控制器、执行（电机），传感器
2021/3/27
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CHENLI
第一章 自动控制系统概述
自动化的发展过程回顾： ①设备自动化 本世纪50年代开始发展起来，由最初的机器、设备的控制问题，引出了机床、轧钢机等设备 的自动化。主要特点：自动调节系统的出现及其大量应用。 ②生产过程自动化 生产过程自动化需要考虑生产过程的协调、优化、计划与调度等问题。它是生产车间级的自动 化。 离散型生产过程的自动化 机械制造自动化，电子制造自动化，…… 连续型生产过程的自动化 化工自动化，冶金自动化，…… ③工厂自动化 工厂是由若干个生产车间组成的、能够完成一定的产品生产任务的实体，工厂自动化实现了产 品加工生产的自动化，工厂自动化=生产过程自动化+管理自动化。 ④企业自动化 企业自动化包括企业的生产加工、企业管理、产品（设计/开发）、市场、销售、计划等方面 的综合自动化，企业自动化的支撑技术包括：制造资源管理MRP-II，企业资源计划ERP，计 算机辅助设计/制造CAD/CAM，计算机集成制造CIM，并行工程CE，产品数据管理PDM，… 计算机集成制造CIM将制造视为一个信息处理、信息转换的过程，将制造过程视为一个集成的 过程，多种计算机技术与工具的综合应用。
设备自动化控制系统操作指南说明书
设备自动化控制系统操作指南说明书尊敬的用户：感谢您选择使用设备自动化控制系统。
本操作指南说明书将为您详细介绍系统的操作步骤和注意事项，以帮助您更好地掌握设备的自动化控制操作。
一、系统简介设备自动化控制系统是一款高效、可靠的自动化控制系统，广泛应用于各类生产工艺中。
本系统具有以下特点：1. 灵活性：系统具备灵活的控制策略，能够满足不同设备的控制需求；2. 可定制性：系统具备良好的可定制性，可以根据实际需要进行参数设置；3. 可视化：系统采用直观的图形化界面，使操作更加方便、直观；4. 安全性：系统采用多重安全保护机制，保证操作的安全性。
二、系统操作步骤在正式操作之前，首先需要确保系统已正确安装并接通电源。
以下是操作系统的步骤：1. 登录系统打开电脑，进入系统登录界面。
输入正确的用户名和密码，点击“登录”按钮，进入系统主界面。
2. 系统主界面系统主界面分为若干功能模块，如设备状态显示、参数设置、数据查询等。
根据实际需求，选择相应的功能模块进行操作。
3. 设备状态显示在设备状态显示界面，您可以实时监测设备的运行状态。
通过界面上的图标、数字等方式，您可以清晰了解设备的工作状态及相关指标。
4. 参数设置参数设置界面用于设置设备的相关参数。
根据实际情况，输入相应的参数数值，并点击“确定”按钮保存设置。
5. 数据查询数据查询功能可帮助您查看设备的运行历史数据及相关统计信息。
您可以根据需要设置查询条件，然后点击“查询”按钮获取所需数据。
6. 报警管理系统还具备报警管理功能，可以实时监测设备的异常情况并及时报警。
在报警界面，您可以查看历史报警记录，并进行相应处理。
7. 系统维护系统维护功能用于对系统进行维护和升级。
在维护界面，您可以进行系统备份、数据清理、软件升级等操作，以保证系统的稳定性和安全性。
三、操作注意事项1. 操作前请仔细阅读本说明书，并确保您已了解系统的基本操作步骤；2. 操作时请谨慎操作，确保输入参数正确，并仔细核对操作结果；3. 若系统发生异常情况，请及时联系技术支持人员，切勿私自处理，以免带来不必要的损失；4. 操作过程中请勿随意更改系统的其他设置，以免影响正常的运行。
DCS的控制说明使用介绍
DCS的控制说明使用介绍DCS（分散式控制系统）是一种高级自动控制系统，可以对复杂工业系统进行监控、操作和控制。
DCS由一台或多台计算机和多个分布在系统中的控制器、输入/输出模块和其他设备组成。
DCS提供了用户友好的界面和功能丰富的控制功能，使得操作人员可以轻松地监控和控制整个系统。
以下是DCS的控制说明使用介绍。
1.系统安全性首先，使用DCS之前，必须确保系统的安全性。
这包括确保计算机和网络的安全，以防止未经授权的访问和攻击。
此外，还需要确保所有的仪器和设备都得到有效的维护和校准，以确保其安全运行。
同时，必须定期备份系统数据，以防止数据丢失和损坏。
2.用户界面DCS提供了直观且易于使用的用户界面，使操作人员能够实时监控和控制系统。
用户界面通常基于图形化界面，可以显示各个设备的当前状态和操作面板。
操作人员可以通过界面直接与设备进行交互，例如设置参数、修改设备状态以及启动和停止设备等。
3.实时监控DCS具有强大的实时监控功能，可以连续地监测和显示系统中所有设备的状态。
操作人员可以通过实时监控功能获取实时的数据和报警信息。
实时监控可以帮助操作人员及时发现设备运行异常、故障和安全隐患，并可以采取相应的措施进行处理。
4.远程监控DCS支持远程监控功能，这意味着操作人员可以通过互联网或其他通信方式从远程位置监控和控制系统。
远程监控功能可以帮助操作人员在任何地点实时了解系统的运行状况，并允许他们在需要时进行干预和调整。
5.警报和通知DCS可以自动生成警报和通知，以便操作人员在系统出现异常或故障时能够及时采取行动。
警报和通知可以通过声音、文字和图像等方式进行传达。
操作人员可以根据自己的需求自定义警报和通知的设置，以确保他们能够及时获得相关信息。
6.数据记录和报告DCS可以记录和存储系统中的各种数据，包括设备状态、操作记录和报警事件等。
这些记录可以用于分析系统的运行状况和性能，以及识别潜在的问题和改进的机会。
此外，DCS还可以生成各种报告，用于向管理层和其他利益相关者提供系统运行的详细情况和结果。
自动化控制系统FAT
自动化控制系统FAT引言概述：自动化控制系统（FAT）是一种用于监测和控制工业过程的技术。
它可以提高生产效率、降低成本，并确保生产过程的安全性和可靠性。
本文将详细介绍自动化控制系统FAT的定义、功能、应用和优势。
一、自动化控制系统FAT的定义1.1 FAT的概念自动化控制系统FAT是指通过计算机和控制设备实现对工业过程的监测和控制的系统。
它包括传感器、执行器、控制器和人机界面等组成部份。
1.2 FAT的基本原理FAT基于传感器对工业过程进行实时监测，通过控制器对监测数据进行分析和处理，并通过执行器对工业过程进行控制。
人机界面可以实现对FAT系统的监控和操作。
1.3 FAT的分类FAT可以分为离散控制系统和连续控制系统。
离散控制系统适合于离散型工业过程，如生产线上的装配工序；连续控制系统适合于连续型工业过程，如化工厂中的流程控制。
二、自动化控制系统FAT的功能2.1 监测功能FAT可以实时监测工业过程中的各种参数，如温度、压力、流量等。
通过传感器采集数据，并将数据传输给控制器进行处理和分析。
2.2 控制功能FAT可以根据监测数据对工业过程进行控制。
控制器根据预设的控制策略，通过执行器对工业过程中的设备进行控制，以实现生产过程的自动化。
2.3 优化功能FAT可以通过对监测数据的分析和处理，优化工业过程的运行效率和质量。
通过调整控制策略和参数，可以降低能耗、减少废品产生，并提高生产效率。
三、自动化控制系统FAT的应用3.1 创造业FAT在创造业中广泛应用，如汽车创造、电子设备创造等。
它可以实现生产线的自动化控制，提高生产效率和产品质量。
3.2 化工工业FAT在化工工业中起到关键作用，如石油化工、制药等。
它可以实现对复杂的化工过程的监测和控制，确保生产过程的安全性和稳定性。
3.3 能源行业FAT在能源行业中的应用越来越广泛，如电力、石油等。
它可以实现对能源生产过程的监测和控制，提高能源的利用效率和生产效率。
自动控制系统概述
第一节 自动控制系统的组成
自动控制系统的组成：控制器、执行器、被控对象及 测量变送环节四部分组成。
自动控制系统方块图
第一节 自动控制系统的组成
在自动控制系统的组成中,除必须具有前面所述的自动
化装置外,还必须具有控制装置所控制的生产设备。
在自动控制系统中,将需要控制其工艺参数的生产设
备、机器、一段管道或设备的一部分叫做被控对象,简 称对象。
第四节 过渡过程和品质指标
五种重要品质指标之四
（4） 过渡时间
从干扰作用发生的时刻起，直到系统重新建立新的平 衡时止，过渡过程所经历的时间叫过渡时间。一般在稳态 值的上下规定一个小范围，当被控变量进入该范围并不再 越出时，就认为被控变量已经达到新的稳态值，或者说过 渡过程已经结束这个范围一般定为稳态值的±５％（也有 的规定为±２％）。
第四节 过渡过程和品质指标
五种重要品质指标之五
（5）震荡周期或频率
过渡过程同向两波峰（或波谷）之间的间隔时间叫振 荡周期或工作周期，其倒数称为振荡频率。在衰减比相同 的情况下，周期与过渡时间成正比，一般希望振荡周期短 一些为好。
第四节 过渡过程和品质指标
举例 某换热器的温度控制系统在单位阶跃干扰作用下的过 渡过程曲线如下图所示。试分别求出最大偏差、余差、 衰减比、振荡周期和过渡时间（给定值为200℃）。
阶跃干扰作用
第四节 过渡过程和品质指标
自动控制系统在阶跃干扰作用下过渡过程的四种形式
非周期衰减过程 √
衰减震荡过程
√
对于控制质量要求不 高的场合，如果被控
等幅震荡过程 ？变的量范允围许内在振工荡艺（许主可要
指在位式控制时）， 才可采用。
发散震荡过程
X
自动控制系统简介
PLC的工作原理
扫描技术： 当PLC投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程 序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运 行期间，PLC的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。
输入采样
用户程序执行
输出刷新
PLC的工作原理
比较下二个程序的异同：
程序1
THANK YOU！
自动控制系统简介
PLC的基本概念及工作原理简介
总结及互动
PLC的定义
PLC即可编程控制器，可编程控制器是一种数字运算操作的电子系 统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于 其内部存储程序，执行逻辑运算,顺序控制，定时，计数与算术操作等
面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械
或生产过程。可编程控制器及其有关外部设备，都按易于与工业控制系 统联成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。 可编程控制器是一台计算机，它是专为工业环境应用而设计制造的 计算机。它具有丰富的输入/输出接口，并且具有较强的驱动能力。但 可编程控制器产品并不针对某一具体工业应用，在实际应用时，其硬件 需根据实际需要进行选用配置，其软件需根据控制要求进行设计编制。
PLC的基本结构
中央处理单元 电源
输入电路
输出电路
PLC的基本结构
继电器
端子排
PLC的基本结构
24V开关电源
交换机
电源模块 通讯模块 DI、DO、AI、AO模块
光纤收发器 终端盒 跳线
PLC的基本结构
浪涌保护器
空气开关
保险端子排
PLC的工作原理
最初研制生产的PLC主要用于代替传统的由继电器接触器构成的控制装置，但这 两者的运行方式是不相同的：
自动控制系统简介
第二章自动控制系统随着生产和科学技术的发展，自动控制广泛应用于电子、电力、机械、冶金、石油、化工、航海航天、核反应等各个学科领域及生物、医学、管理工程和其他许多社会生活领域，并为各学科之间的相互渗透起到促进作用。
自动控制技术的应用，不仅使生产过程实现了自动化，改善了劳动条件；同时全面提高了劳动生产率和产品质量、降低了生产成本、提高了经济效益；在人类征服大自然、探索新能源、发展新技术和创造人类社会文明等方面都具有十分重要的意义。
可以说，自动控制已成为推动经济发展，促进社会进步所必不可少的一门技术，掌握有关自动控制的知识显得越来越重要。
§2.1自动控制系统概述所谓自动控制，是指在没有人直接参与的情况下，利用控制装置使整个生产过程或工作机械自动地按预选规定的规律运行，达到要求的指标；或使它的某些物理量按预定的要求变化。
所谓系统，就是通过执行规定功能、实现预定目标的一些相互关联单元的组合体。
自动控制系统就是为实现某一控制目标所需要的所有装置的有机组合体。
例如，家用电冰箱能保持恒温；高楼水箱能保持恒压供水；电网电压和频率自动保持不变；火炮根据雷达指挥仪传来的信息，能够自动地改变方位角和俯仰角，随时跟踪目标；人造卫星能够按预定的轨道运行并返回地面；程序控制机床能够按预先排定的工艺程序自动地进刀切削，加工出预期几何形状的零件；焊接机器人能自动地跟踪预期轨迹移动，焊出高质量的产品。
所有这些自动控制系统的例子，尽管它们的结构和功能各不相同，但它们有共同的规律，即它们被控制的物理量保持恒定，或者按照一定的规律变化。
自动控制系统中常用的名词术语系统——系统是由被控对象和自动控制装置按一定方式联结起来的，以完成某种自动控制任务的有机整体。
在工程领域中，系统可以是电气、机械、气动和液压或它们的组合。
不同的系统所要完成的任务也不同。
有的要求某物理量(如温度、压力、转速等)保持恒定，有的则要求按一定规律变化。
输入信号——作用于系统的激励信号定义为系统的控制量或参考输入量。
工业自动化控制系统介绍
工业自动化控制系统介绍
一、工业自动化控制系统简介
工业自动化控制系统（Industrial Automation Control System，IACS）是将传感器、控制器、驱动器、执行器以及相关的逻辑控制设备等
组成的系统，它可以用于控制和管理一些特定的机械或者是化工过程中的
机械装置和设备。
该系统主要用于替代人工完成职责的劳动，使运行的工
厂更加节省能源和降低生产成本，同时提高效率。
二、工业自动化控制系统的应用领域
1、机床控制系统：通过安装传感器来检测机床工作参数，然后通过
安装的控制器来把机床的工作参数发送给机床，最终实现对机床的控制，
可以调整机床的工作速度、质量和安全性等。
2、机器视觉系统：机器视觉系统可以通过安装的摄像头和计算机来
捕捉图像，然后将图像信息转换为机器可识别的信息，通过深度学习或者
规则判断系统，可以实现对物体的检测、识别和定位功能。
3、温湿度控制系统：在一些电子行业中，为了保证元件的质量，需
要对产线环境的温度环境进行控制，可以借助温湿度控制系统来实现温湿
度的自动控制，同时也可以监测环境参数变化趋势，用以诊断出现的问题，进行相应的维护和修理。
4、车间控制系统：在工业企业中。
仪表自动控制系统操作手册
仪表自动控制系统操作手册简介本操作手册旨在提供相关指导和说明，帮助用户熟悉和操作仪表自动控制系统。
本系统旨在实现高效、准确的自动控制，并帮助用户提高工作效率。
系统概述仪表自动控制系统由以下主要组件构成：1. 传感器：用于采集环境和进程相关数据。
2. 控制器：根据传感器数据进行计算和决策，并发送相应命令。
3. 执行器：根据控制器的命令执行相应操作。
4. 人机界面：提供用户与系统交互的界面，用于监视和调整系统的参数和状态。
操作步骤以下是操作仪表自动控制系统的基本步骤：1. 启动系统：将系统电源开启，并等待系统初始化完成。
2. 联机与校准：确保系统与传感器、执行器等设备正确连接，并进行校准操作，以确保数据的准确性。
3. 参数设定：根据具体需求，设定系统的运行参数，例如控制算法、目标数值等。
4. 系统运行：启动系统运行，在人机界面上监视传感器数据和系统状态，确保系统正常运行。
5. 故障处理：如果系统出现故障或异常，及时停止系统运行，并根据故障代码和报警信息进行排查和处理。
6. 系统维护：定期检查系统设备的工作状态，保持设备干净和正常运行。
定期备份系统数据并更新系统软件。
注意事项在操作系统时，请注意以下事项：1. 请保证系统设备的安全性，避免损坏或意外事故。
2. 在设定运行参数时，请根据具体需求进行合理设定，避免过高或过低的参数值导致系统运行异常。
3. 注意传感器的准确性和稳定性，确保采集到的数据具有可靠性。
4. 在处理故障时，请参考故障处理指南，并及时与维修人员联系。
5. 如果对系统操作有疑问或遇到困难，请参考本操作手册或与技术支持人员联系。
总结本操作手册提供了仪表自动控制系统的基本操作步骤和注意事项。
在使用系统时，请确保遵循操作手册所述的步骤，并注意安全和数据的准确性。
如有问题，请随时与相关技术人员联系。
祝您使用愉快！以上是文档的全部内容，希望能帮助到您。
如有其他问题，请随时告诉我。
自动化控制系统概述
随着设备连接的增加，数据安全问题将更加突出，需要加强数据加密和安全防护措施。
云计算与自动化控制
数据存储和处理
云计算技术将提供高效的数据存储和处 理能力，支持大规模的自动化控制系统 数据处理和分析。
VS
远程监控与控制
通过云计算平台，可以实现远程监控和控 制自动化系统，提高系统的可维护性和灵 活性。
04 自动化控制系统的未来发 展
人工智能与自动化控制
人工智能技术
人工智能技术将进一步融入自动化控制系统中，实现更智能化的决策和控制，提高生产 效率和降低能耗。
深度学习
深度学习技术将在自动化控制领域发挥重要作用，通过学习历史数据和实时反馈，优化 控制策略和算法。
物联网与自动化控制
设备连接
物联网技术将促进设备间的互联互通，实现更高效的数据采集和传输，为自动化控制系统提供更多维度的数据支 持。
自动化控制系统概述
目 录
• 自动化控制系统简介 • 自动化控制系统的工作原理 • 自动化控制系统的应用领域 • 自动化控制系统的未来发展 • 自动化控制系统的挑战与解决方案
01 自动化控制系统简介
定义与特点
定义
自动化控制系统是一种利用计算 机、电子和自动化技术实现设备 或生产过程的自动控制和监测的 系统。
详细描述
农业自动化通过各种传感器、控制器和执行器，实现农田土壤湿度、温度、光照 等参数的监测和控制，自动化灌溉、施肥、喷药等功能，提高农作物的产量和质 量。
机器人技术
总结词
机器人技术是利用自动化控制系统实现机器人的智能化行为，广泛应用于工业、医疗、服务等领域。
详细描述
机器人技术通过各种传感器、控制器和执行器，实现机器人的感知、决策和执行能力，能够完成复杂 、危险或重复性的任务，提高工作效率和质量。
自动化控制系统概述
自动化控制系统概述自动化控制系统是指能够使各种机械设备、工艺过程、制造流程和生产线自动运行的系统。
它是现代工业制造的关键技术之一，广泛应用于工业生产、交通运输、能源领域、机械设备等各个领域。
本文将对自动化控制系统的概述进行详细介绍。
一、自动化控制系统的定义自动化控制系统是由硬件设备、软件系统、通信网络和人机界面等组成的一套综合系统。
它通过采集、传输、处理和控制相关数据，来实现对设备、过程或生产线的自动控制和运行。
自动化控制系统利用传感器、执行器、控制器和计算机等技术手段，实现了对生产过程的监测、调节和优化，提高了生产效率和产品质量。
二、自动化控制系统的基本组成自动化控制系统一般由传感器、执行器、控制器和计算机等组件组成。
1. 传感器：传感器是自动化控制系统中的重要部件，用于采集和转换被控对象的物理量、化学量或电气量等信息，并将其转化为可供控制器处理的电信号。
2. 执行器：执行器是根据控制器的指令，通过做功元件将电能转化为机械能，控制作业对象的位置、速度、力、温度等参数。
3. 控制器：控制器是自动化控制系统的核心部件，其作用是根据传感器的数据和事先设定的控制策略，采取相应的控制方法对执行器进行控制。
4. 计算机：计算机作为自动化控制系统的主控设备，负责控制、监测、管理和优化自动化系统的运行。
它可以根据实时数据进行监控和调整，同时还可以通过网络传输数据，实现远程控制和管理。
三、自动化控制系统的应用领域1. 工业生产：自动化控制系统在工业生产中得到广泛应用，可以实现生产过程的全面自动化。
它可以提高产品的质量和生产效率，减少人力资源的浪费，降低能源消耗和排放。
2. 交通运输：自动化控制系统在交通运输中的应用包括交通信号控制系统、自动驾驶系统和航空航天系统等。
它可以提高交通运输的安全性和效率，并减少事故的发生率。
3. 能源领域：自动化控制系统在能源领域的应用主要包括电力系统控制、石油化工过程控制和新能源发电等。
什么是自动化控制系统
什么是自动化控制系统
自动控制技术
在没有人直接参与的条件下，利用控制装置使被控对象按照预定的技术要求进行工作。
或：利用外加设备或装置（控制装置、控制器），使机器、设备或生产过程（被控对象）的某个工作状态或参数（被控量）自动地按预
定的规律运行（控制目标）。
自动控制系统
自动控制系统是指用一些自动控制装置，对生产中某些关键性参数进行自动控制，使它们在受到外界干扰（扰动）的影响而偏离正常状态时，能够被自动地调节而回到工艺所要求的数值范围内。
生产过程中各种工艺条件
不可能是一成不变的。
特别是化工生产，大多数是连续性生产，各设备相互关联，当其中某一设备的工艺条件发生变化时，都可能引起其他设备中某些参数或多或少地
波动，偏离了正常的工艺条件。
当然自动调节是指不需要人的直接参与。
自动控制系统是在无人直接参与下可使生产过程或其他过程按期望规律或预定程序进行的控制系统。
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自动控制系统说明
一、引言
本技术方案面向靖远晖泽化工有限责任公司电石炉改造项目工程。
根据靖远晖泽化工有限责任公司提出的要求，结合我公司多年在电石行业生产、运行、建设的经验，设计出符合电石炉工艺特点的自动化控制系统方案。
二、概述
根据该项目所提出的改造要求，对电石炉的配料上料系统、电极升降、电极压放、电极参数显示、净化系统等进行自控改造，以减少能耗、降低人工劳动强度、提高产能为控制目标，设计一种基于PLC 的电石炉控制系统。
本系统采用具有高性价比的SIEMENS PLC控制系统作为下位机，用于完成对现场数据的采集和对工艺设备的控制。
采用装有WINCC组态软件和STEP7编程软件的工控机为上位机，实现对现场生产的监控与控制作用。
系统的应用降低人工劳动强度，改善电极电流的稳定性，提高电石生产自动化水平，并达到节能降耗、提高生产效率的最终目的。
三、自控设计方案
自控系统由工控机、显示器、PLC、报警装置等组成，对现场仪表数据，设备运行信息进行实时采集，通过界面监控整个电石炉的运行情况。
完成配料上料系统控制、电极升降控制、电极压放控制、电极参数显示、净化系统控制的自动化控制。
提高了电石炉工作负荷和作业率，避免操作失误时炉况波动和设备事故。
1)系统配置
1、工业计算机软件部分
◆微软WINDOWS XP操作系统
◆西门子WINCC V6.2组态软件
◆西门子S7-300编程软件SETUP7 v5.2+sp1
2、工业计算机部分
采用最稳定的原装工业电脑
3、可编程控制器PLC。
采用德国西门子的S7-300系列可编程控制器内置PID模块，32K存储器，I/O能扩展到2048点
2)软件描述
上位机监控系统上位机采用西门子WINCC软件。
WinCC 是西门子公司在自动化领域采用最先进的技术、微软公司共同开发的、居于世界领先地位的工控软件。
WINCC是SIEMENS在过程自动化领域中的先进技术与MICROSOFT在软件世界的领先水平相结合的产物。
WINCC即WINDOWS_CONTROL_CERTER（视窗控制中心）。
WINCC是一个强大的全面开放的监控系统，既可以用来完成小规模的简单的过程监控应用，也可以用来完成复杂的应用。
在任何情况下WINCC都可以生成漂亮而便捷的人机对话接口，使操作员能够清晰地管理和优化生产过程。
WINCC拥有先进人机界面产品的所有功能，其集成的功能已包括： WINCC浏览器
快速访问所有工程数据和全局设定的中心项目管理器。
✧图形系统编辑器
用于自由地组态画面，并完全通过图形对象进行操作，图形对象具有动态属性并可对属性进行在线组态。
✧报警信息系统
记录和存储事件并予以显示，可自由选择信息分类、信息显示和报表，操作非常简便。
✧变量归档和通讯管理
接收、记录和压缩测量值，用于曲线和图表显示及进一步的编辑功能。
✧报表系统
通过控制属性,可以准确选择需要在报表中显示的图片、变量、组态信息、组态的测量值的归档
✧数据处理
对图形对象的动作使用C语言及VB脚本。
✧标准接口
通过ODBC、OPC和SQL访问用于组态和过程数据的数据库。
✧应用程序接口
允许用户编写可用于扩展WINCC基本功能的标准应用程序。
另外，WINCC还提供多种可选软件包。
如，通讯开发工具CDK，允许用户开发用于连接数据管理器与任何目标系统的通讯软件。
操作站WINCC的性能直接依赖于PC硬件的性能。
采用高性能的PC 将明显获得高的性能。
画面的数量只受硬盘容量的限制，每幅画面容
纳的过程测点数可以达到500个以上。
操作站（WINCC）可提供多个窗口显示及32层显示。
WINCC采用多层显示结构，显示的层数可根据工艺过程和运行要求来确定，这种多层显示可使运行人员方便地翻页，以获得操作所必需地细节和对特定的工况进行分析。
多层显示包括总貌显示（区级显示）、成组显示和回路显示。
3)硬件描述
采用西门子S7-300PLC.所有的控制程序都在控制器内运行。
控制器具有很强的控制性能。
适合于模拟量和逻辑量的控制。
具有较强的PID 控制功能。
SIMATIC S7－300一种通用型PLC，能适合自动化工程中的各种应用场合，尤其是在生产制造工程中的应用。
模块化、无排风扇结构、易于实现分布式的配置、以及用户易于掌握等特点，使得S7－300在以下工业部门中实施各种控制任务时，成为一种既经济又切合实际的解决方案：生产制造工程汽车工业通用机械制造专用机械制造各种类型的专用机床，OEM塑料加工包装工业食品和饮料工业工艺过程工程（例如，供水、排水、建筑设施等）S7－300具有以下显著特点循环周期短、处理速度高指令集功能强大、可用于复杂功能产品设计紧凑、可用于空间有限的场合模块化结构、适合密集安装有不同档次的CPU、各种各样的功能模块和I/0模块可供选择100%免维护一般特性设计
S7－300是由各种模块部件所组成，各模块能以各种不同方式组
合在一起。
这表明可将控制系统设计成完全符合应用的需要。
除了模块之外，用户其他所需要的就是一种DIN标准导轨。
各模块安装在导轨上，并用螺丝固定。
这种结构形式既可靠又电磁兼容。
背板总线集成在各模块上，通过将总线连接器插在模块机壳的背后，使背板总线联成一体。
最多8个模板可一起装在一个机架上（中央控制器/扩展单元）。
4）控制方案
✧配料上料控制系统
配料上料控制系统主要检测控制原料仓、加/卸料电振机、料斗秤、炉顶料仓等设备的运行状况，控制原料配比和加料量的准确度，保证加料过程的连续性。
通过该系统，原料的准备及原料加入料仓的整个过程都可以得到监测和控制，并且允许操作人员控制原料配送线上每个过程。
根据逆启顺停的延时自动配送料过程，使原料按照一定的配比及设定的重量准确无误的加入发出求料的下料仓中。
在整个配送料过程中，系统将检测每条皮带的运行状态、卸料挡板的动作情况以及料仓的料位情况，并对设备运行过程中的故障情况作出判断，产生报警信息提示操作人员注意。
✧电极升降系统
电极升降自动控制系统主要根据采集到的电极电流、电极电压、炉压、档位给定等信号，按照恒电流、恒电阻的控制原理对电极进行控制，通过控制液压系统来实现电极升降的自动控制。
在自动控制过
程中，随时可以人为干预，通过按键增大或减少输入电流、阻抗或直接修改控制参数，对于电石炉可以根据已有的控制模型输入相应的参数值，也可以手动控制电极升降。
✧电极压放系统
电极压放自动控制系统完成电极自动压放的动作。
PLC系统根据设定的时间来计时，预定的时间到达时系统发出执行压放动作指令，将指令输出到液压系统中的压放单元，控制其依次动作来完成电极压放的自动控制。
预设压放时间在工况条件变化时允许修改，最短不低于8分钟,最长不超过2 小时，这样的时间段足以保证电极不过焙，或焙烧不好。
液压系统的全部动作要求在1分钟内全部完成。
在自动控制过程中，随时可以人为干预，通过按键增大或减少输入的时间间隔或直接修改控制参数，也可以手动操作控制电极压放。
通过定时定量（每次压放20mm）的压放电极，使电极的消耗能得以及时的补充。
✧电极参数显示系统
经过模拟量信号采集，对电极电流、电极电压、档位、炉压、温度等进行界面显示，实时监测电石炉有关的工艺参数、电气参数、以及设备的运行状态等。
✧净化系统
密闭电石炉产生的500℃~800 ℃炉气，最高温度可达1000 ℃，在粗气直排阀关闭的状态下，从炉盖水冷烟管经净化系统水冷套管引入旋风沉降器，再经一、二级旋风冷却器冷却，烟气温度温度控制在220℃~250 ℃之间以防止焦油在低于200 ℃时析出并堵塞管道，同
时将烟气中粗颗粒粉尘大部分捕集下来，捕集后的含微尘烟气再通过高温粗气风机鼓入布袋器仓，过滤后的净气通过较大功率的净气风机增压后分配给各用气单位。
净气风机具有反吹功能，清除布袋过滤器的灰尘。
5）自控系统的功能与特点
实时准确检测电石炉的运行参数，实时监测并采集电石炉有关的工艺参数、电气参数、以及设备的运行状态等。
系统具有丰富的图形库，通过组态可将电石炉的设备图形连同相关的运行参数显示在画面上；除此之外，还能将参数以列表或分组等形式显示出来。
综合分析及时发出控制指令，调节电石炉系统设备的运行，从而保证电石炉高效、可靠运行。