计算机过程控制系统的应用与发展
过程控制技术与系统
过程控制技术与系统过程控制技术是用于管理和控制工业流程的方法和技术，旨在提高生产效率，降低成本，提高安全性和品质。
本文将介绍过程控制技术与系统的基本概念、应用和发展趋势。
基本概念过程控制技术是通过对流程、参数、设备和环境等进行监测、反馈和控制实现的。
它是一个涉及到多学科的系统工程领域，包括电子、计算机、机械、化工、材料等学科的知识。
过程控制技术包括了大量的理论基础，如控制理论、信号处理和数据处理等，还涉及到各种控制算法、控制器软件和硬件、控制系统组件、传感器和执行器等。
应用过程控制技术广泛应用于各个工业领域，包括化工、石化、电力、冶金、纺织、造纸、食品、医药和半导体等。
在这些工业中，通过过程控制技术可以实现以下目的：•实时监测生产过程并采集数据•分析数据并发现潜在问题•基于数据分析和控制原理改善生产流程•根据生产需要进行决策和调整过程控制技术的应用还包括模拟和仿真，以便预测生产过程中的变化和响应。
过程控制系统过程控制系统是将过程控制技术应用于工业生产流程的系统。
它包括各种硬件设备、软件程序、传感器和执行器等。
过程控制系统的基础是一个准确可靠的测量和反馈系统，以确保控制过程正常运行。
过程控制系统一般由以下组成部分：•传感器和执行器：它们是过程控制系统与生产流程之间的桥梁，可以监测和控制工业生产过程。
•控制器：控制器是处理传感器数据，并根据特定算法和控制策略实现生产流程的自动化控制。
•人机界面：人机界面是用于管理界面，向系统操作员显示信息和接受操作指令。
近年来，随着科技的发展，一些新型传感器和执行器，例如无线传感器网络技术（WSN）、智能传感器和网络控制器等，已经越来越多地应用于过程控制系统中。
发展趋势未来的过程控制技术将会有以下发展趋势：1.可持续与环保：由于越来越多的企业重视可持续性和环保问题，未来的过程控制技术将会集成环保和能源利用的要求，用数据和智能算法来更好地优化生产过程。
2.更高效的智能化：未来的过程控制系统将会更加自动化、智能化，使用大数据分析技术为生产流程提供更决策支持。
过程控制系统PCS(Process Control System)的介绍及应用
过程控制系统PCS(ProcessContro1System)的介绍及应用过程控制系统(ProcessContro1System,PCS)是在自动化技术的支持下对生产过程进行实时监测、控制和优化的一种系统。
PCS通过传感器、执行器、计算机和网络等技术手段，对现场各种参数进行实时监测、分析和控制，以确保产品质量、提高生产效率和降低成本。
以下是PCS的介绍及应用。
1.过程控制系统的基础功能核心模块：输入模块、控制模块和输出模块这三个模块是过程控制系统的基础。
其中输入模块主要负责采集现场的数据，如温度、压力、流量等；控制模块则对这些数据进行处理、分析，并制定相应的控制策略；输出模块则将控制信号传送给执行器，如阀门、电机等，来实现对生产过程的控制。
2.过程控制系统的应用2.1化工行业化工行业中存在许多高危作业环节，PCS可以帮助企业降低生产事故风险。
例如，作为一个严格遵循生产规范要求的工业领域，PCS能够在化学反应过程中确保反应的安全性，从而防止不必要的人员伤害和财产损失。
3.2石油行业在石油工业中，过程控制系统也发挥着至关重要的作用。
由于石油生产环境复杂，PCS可以通过对石油采集、加工、储存等环节的实时监测，精准掌握各个环节的生产数据，提高生产效率和节约成本。
4.3电力行业电力行业是一个需要高度自动化技术支持的领域，PCS通常被用来监测、控制和优化发电机组的运行状态。
例如，在燃气发电机组中，使用PCS能够实现自动控制温度、压力和电压等参数，以提高发电效率和减少排放。
5.4制药行业制药行业需要严格遵守安全、卫生、环保等法规标准，PCS在制药过程中的应用非常重要。
例如，通过对药品生产过程进行实时监测和控制，PCS能够确保药品的生产量和质量达到最佳效果，同时满足药品的安全标准。
6.5食品行业食品行业也是PCS的一个重要应用领域。
在生产食品过程中，PCS可以对温度、湿度、氧气等多项参数进行实时监测和控制，提高食品的生产效率和质量，并且确保生产过程符合卫生安全标准。
过程控制系统(DCS系统原理)精选
过程控制系统（DCS系统原理）精选过程控制系统，又称分布式控制系统（DCS），在现代工业生产中发挥着举足轻重的作用。
DCS系统原理以其高度集中、分散控制的特点，为生产过程提供了稳定、高效的保障。
下面，让我们一起来深入了解DCS系统的核心原理。
一、DCS系统概述DCS系统是一种以计算机技术、通信技术和控制技术为基础，实现对生产过程进行实时监控、操作和管理的控制系统。
它将整个生产过程划分为若干个子系统，通过分散控制、集中管理的方式，确保生产过程稳定、高效运行。
二、DCS系统原理1. 分散控制DCS系统采用分散控制原理，将复杂的工业生产过程分解为若干个相对简单的子过程。
每个子过程由相应的控制器进行实时监控和控制，降低了系统故障的风险，提高了生产过程的可靠性。
2. 集中管理虽然DCS系统采用分散控制，但整个生产过程仍需进行集中管理。
DCS系统通过高速通信网络将各子系统的数据实时传输至中央控制室，操作人员可以在中央控制室对整个生产过程进行监控、调整和优化。
3. 模块化设计4. 开放式通信协议DCS系统采用开放式通信协议，便于与其他系统进行集成。
这使得DCS系统可以轻松地与企业管理系统、数据库等实现数据交换，为企业生产提供全面的信息支持。
5. 故障诊断与处理DCS系统具备强大的故障诊断和处理能力，能够实时监测系统运行状态，发现异常情况及时报警，并采取相应措施进行处理，确保生产过程不受影响。
三、DCS系统在现代工业生产中的应用1. 石化行业：DCS系统在石化行业中应用广泛，用于对炼油、化工等生产过程进行控制，提高产品质量和产量。
2. 电力行业：DCS系统在发电厂、电网调度等领域发挥着重要作用，保障电力系统安全、稳定运行。
3. 冶金行业：DCS系统应用于冶金行业的烧结、炼铁、炼钢等工序，提高生产效率，降低能耗。
4. 环保行业：DCS系统在污水处理、烟气脱硫等环保领域具有显著效果，助力企业实现绿色生产。
DCS系统原理在现代工业生产中具有广泛的应用前景，为企业提高生产效率、降低成本、保障安全生产提供了有力支持。
pcs生产过程控制系统技术路径
pcs生产过程控制系统技术路径一、引言随着现代工业的发展，生产工艺变得越来越复杂，对生产过程的控制要求也越来越高。
PCS生产过程控制系统成为了实现自动化生产的重要工具。
本文将探讨PCS技术路径，以及其在工业生产中的应用。
二、PCS技术的发展历程PCS技术起源于自动化控制的发展。
20世纪70年代，随着计算机技术的进步，PCS技术迎来了飞速发展。
当时的PCS主要采用硬件控制，以逻辑电路为基础，实现生产过程的自动化控制。
然而，随着计算机硬件性能的提升，软件控制逐渐成为PCS技术的主流。
在80年代初，PCS技术进入了软件控制的时代。
计算机的普及使得PCS系统的安装和维护变得更加便捷，控制精度和可靠性也有了大幅提升。
此时的PCS系统主要采用开关控制和PID控制算法，通过监测传感器信号和执行器的动作来实现对生产过程的自动化调节。
进入90年代，PCS系统的技术路径又有了新的突破。
随着人工智能技术的发展，专家系统和神经网络开始应用于PCS系统中。
这使得PCS系统能够具备更高级的智能化特性，通过学习和自适应来提高控制效果。
此外，网络通信技术的普及也使得PCS系统可以实现远程监控和管理。
21世纪以来，PCS技术迎来了全面进化。
云计算、物联网和大数据技术的发展，为PCS系统的智能化和数据化提供了巨大的支持。
现代的PCS系统采用先进的算法和模型，通过分析大数据提供的信息进行决策，并通过物联网连接各种设备，实现生产过程的全面控制。
三、PCS技术路径的应用PCS技术在各个领域都有广泛应用。
以化工生产为例，PCS系统通过传感器获取生产过程中各种参数的实时数据，通过控制算法对数据进行分析和处理，再通过执行器调节各种设备的工作状态，实现对化工生产过程的精确控制。
在制造业中，PCS系统也起到了重要的作用。
通过自动化设备和PCS系统的配合，制造过程可以实现完全自动化控制，极大地提高了生产效率和产品质量。
同时，PCS系统可以实时监测生产过程中的异常情况，并及时采取措施进行调整，确保生产的连续稳定。
计算机控制系统的应用及发展
第一章计算机过程控制系统的应用与开展在石油、化工、冶金、电力、轻工和建材等工业生产中连续的或按一定程序周期进行的生产过程的自动控制称为生产过程自动化。
生产过程自动化是保持生产稳定、降低消耗、降低本钱、改善劳动条件、促进文明生产、保证生产平安和提高劳动生产率的重要手段，是20世纪科学与技术进步的特征，是工业现代化的标志。
但凡采用模拟或数字控制方式对生产过程的某一或某些物理参数进行的自动控制就称为过程控制。
过程控制系统可以分为常规仪表过程控制系统与计算机过程控制系统两大类。
随着工业生产规模走向大型化、复杂化、精细化、批量化，靠仪表控制系统已很难到达生产和管理要求，计算机过程控制系统是近几十年开展起来的以计算机为核心的控制系统。
1.1 计算机过程控制系统的开展回忆世界上第一台电子数字计算机于19461959年世界上第一台过程控制计算机TRW-300回忆工业过程的计算机控制历史，经历了以下几个8寸期：(1)起步时期(20世纪50年代)。
20世纪50年代中期，有人开始研究将计算机用于工业过程控制。
(2)试验时期(20世纪60年代)。
1962年，英国的帝国化学工业公司利用计算机完全代替了原来的模拟控制。
(3)推广时期(20世纪70年代。
随着大规模集成电路(LSI)技术的开展，1972年生产出了微型计算机(mi—erocomputer)。
其最大优点是运算速度快，可靠性高，价格廉价和体积小。
(4)成熟时期(20世纪80年代)。
随着超大规模集成电路(VLSI)技术的飞速开展，使得计算机向着超小型化、软件固定化和控制智能化方向开展。
80年代末，又推出了具有计算机辅助设计(CAD)、专家系统、控N*0管理融为一体的新型集散控制系统。
(5)进一步开展时期(20世纪90年代)。
在计算机控制系统进一步完善应用更加普及，价格不断下降的同时，功能却更加丰富，性能变得更加可靠。
1.2 计算机过程控制系统的分类计算机控制系统的应用领域非常厂泛，计算机可以控制单个电机、阀门，也可以控制管理整个工厂企业；控制方式可以是单回路控制，也可以是复杂的多变量解耦控制、自适应控制、最优控制乃至智能控制。
过程控制复习资料
过程控制复习资料* 过程控制系统课后习题解答(不完全版注：红⾊为未作答题⽬)1.1过程控制系统中有哪些类型的被控量？答：被控量在⼯业⽣产过程中体现的物流性质和操作条件的信息。
如：温度、压⼒、流量、物位、液位、物性、成分。
1.2过程控制系统有哪些基本单元组成？与运动控制系统有⽆区别？答：被控过程或对象、⽤于⽣产过程参数检测的检测仪表和变送仪表、控制器、执⾏机构、报警保护盒连锁等其他部件构成。
过程控制系统中的被控对象是多样的，⽽运动控制系统是某个对象的具体控制。
1.3简述计算机过程控制系统的特点与发展。
答：特点：被控过程的多样性，控制⽅案的多样性，慢过程，参数控制以及定值控制是过程控制系统的主要特点。
发展：⼆⼗世纪六⼗年代中期，直接数字控制系统(DDC )，计算机监控系统(SCC );⼆⼗世纪七⼗年代中期，标准信号为4?20mA 的DDZ 川型仪表、DCS 、PLC ;⼋⼗年代以来，DCS 成为流⾏的过程控制系统。
1.4衰减⽐n 和衰减率①可以表征过程控制系统的什么性能？答：⼆者是衡量震荡过程控制系统的过程衰减程度的指标。
1.5最⼤动态偏差与超调量有何异同之处？答：最⼤动态偏差是指在阶跃响应中，被控参数偏离其最终稳态值的最⼤偏差量，⼀般表现在过渡过程开始的第⼀个波峰，最⼤动态偏差站被控量稳态值的百分⽐称为超调量，⼆者均可作为过程控制系统动态准确性的衡量指标。
2.2通常描述对象动态特性的⽅法有哪些？答：测定动态特性的时域⽅法；测定动态特性的频域⽅法；测定动态特性的统计相关⽅法。
2.4单容对象的放⼤系数 K 和时间常数T 各与哪些因素有关，试从物理概念上加以说明，并解释 K , T 的⼤⼩对动态特性的影响？答： T 反应对象响应速度的快慢，T 越⼤，对象响应速度越慢，动态特性越差。
K 是系统的稳态指标，K 越⼤，系统的灵敏度越⾼，动态特性越好。
2.5对象的纯滞后时间产⽣的原因是什么？答: 被控参数位置有⼀段距离，产⽣纯滞后时间。
过程控制系统原理及应用
2.2 ＰＬＣ系统基本组成
上位机１ 上位机２
通讯网络
下位机
1)下位机：执行PLC的控制程序，完成控制功能，一般采用专用的PLC厂 商提供的专用的PLC程序，西门子PLC的STEP7，GE公司PLC的LM90-70, 莫迪康PLC的CONCEPT。 2)上位机：为人机界面，完成监视操作功能，一般采用工控软件如 IUTCH、FIX、WINCC等，功能类似DCS的监视和控制功能。 3)通讯网络：上位机和下位机的通讯采用各种方式，通用的、专用的，工 控软件可支持各种厂商的PLC的通讯。
5）调整画面：每个控制功能模块的详细调整，PID参数设定、上下限报警输 出、输出限幅、1个回路/窗口，100000个窗口/HIS
6）过程报警画面：100个点的报警一览表。18个报警/窗口，200个报警/HIS 7) 控制方案图窗口：显示控制方案图的数值和报警状态。
DCS系统窗口调用功能键
系帮过操
绑 绑存
２、操作简便：ＤＣＳ系统的操作功能强大，给操作人员提 供了许多便利的操作功能，操作人员通过操作画面方便完成 各种操作功能。
３、系统便于扩展：ＤＣＳ系统设计结构便于增加卡件、增 加机架、增加操作站和增加控制站，便于装置的扩能改造。
４、维护方便：ＤＣＳ系统设计按照标准设计、硬件模块化、 系统配备自诊断软件，方便检测系统故障。
PLC（Programmable Logic Controller)可 编程序控制器于20世纪60年代末期在美国首先 出现，目的是用来取代继电器，实现逻辑计算、 计时、计数和顺序控制，主要用于开关量控制， 随着技术和需求的发展， PLC也可完成模拟量 的控制。
2.１ ＰＬＣ的特点
１）应用灵活：ＰＬＣ为标准的积木式硬件结构，现 场安装方便，各种控制功能通过软件编程完成。
控制系统的发展趋势
控制系统的发展趋势摘要：控制系统是指由控制主体、控制客体和控制媒体组成的具有自身目标和功能的管理系统。
控制系统意味着通过它可以按照所希望的方式保持和改变机器、机构或其他设备内任何感兴趣或可变的量。
控制系统同时是为了使被控制对象达到预定的理想状态而实施的。
控制系统使被控制对象趋于某种需要的稳定状态。
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。
关键词：自动控制控制系统一、控制系统的概述与原理1、自动控制系统的定义（1）自动控制在无人直接参加的情况下，利用控制装置使被控对象和过程自动地按预定规律变化的控制过程。
自动控制系统是实现自动化的主要手段。
（2）自动控制系统是由控制装置和被控对象所组成，它们以某种相互依赖的方式组合成为一个有机整体，并对被控对象进行自动控制。
（3）自动控制系统主要由控制器，被控对象，执行机构和变送器四个环节组成。
2、控制系统的工作原理（1）检测输出量（被控制量）的实际值；将输出量的实际值与给定值（输入量）进行比较得出偏差。
（2）用偏差值产生控制调节作用去消除偏差，使得输出量维持期望的输出。
这种基于反馈原理、通过“检测偏差再纠正偏差”的系统称为反馈控制系统。
可见作为反馈控制系统至少应具备测量、比较（或计算）和执行三个基本功能。
控制系统的控制过程可以用系统的职能框图清晰而形象地表示。
3、对控制系统的基本要求（1）稳定性由于控制系统都包含蓄能元件，若系统参数匹配不当，就有可能引起振荡。
稳定性就是指系统动态过程的振荡倾向及其恢复平衡状态的能力。
对于稳定的系统，当输出量偏离平衡状态时，应能随着时间收敛并且最后回到最初的平衡状态。
稳定性乃是保证控制系统正常工作的先决条件。
（2）精确性控制系统的精确性即控制精度。
一般以稳态误差来衡量。
所谓稳态误差是指以一定变化规律的输入信号作用与系统后，当调整过程结束而趋于稳定时，输出量的实际值与期望值之间的误差值，它反映了动态过程后期的性能。
dcs总结
dcs总结dcs总结DCS与PLC的关系：1、区别:逻辑层次不同，DCS是系统的概念，PLC是装置的概念联系：由PLC也可搭建DCS系统集散控制系统的含义计算机过程控制系统的一种DCS-------DistributeControlSystem（分布式控制系统）集中管理分散控制系统简称：集散控制系统采用危险分散、控制分散、而操作和管理集中的基本设计思想，多层分级、合作自治的结构形式，适应现代化的生产过程控制要求。
DCS的发展背景4C:DCS是计算机（Computer)、通信(Communication)CRT显示、控制（Control）技术（简称4C技术）发展的产物。
它解决了原有集中控制系统(CCS)危险集中和常规仪表控制功能单一的局限性过程控制系统：以表征生产过程的参量为被控制量使之接近给定值或保持在给定范围内的自动控制系统。
控制系统的分类:1、控制算法：逻辑控制、过程控制、混合控制2、控制方式：开环控制、闭环控制、监督控制3、控制对象：连续过程、离散过程、批次过程4、系统结构：集中结构（CCS）、分散结构（DCS）控制系统发展阶段：计算机在40年代出现，在50年代中后期开始被应用于过程控制SPC------DDC------CCS------DCS(-----FCS)常规模拟调节仪表仪表与计算机控制系统相结合（SPC）直接数字控制系统（DDC）集中式控制系统（CCS）集散控制系统（DCS）CCS优点：结构简单、清晰，集中式的数据库容易管理，并容易保证数据的一致性。
缺点：（1）软件系统庞大，多种同时进行任务，计算机运行效率低。
（2）软件可靠性下降。
70%故障由于设计不良或存在缺陷的软件造成。
（3）系统的可扩性差。
（4）危险高度集中。
DCS设计的基本原则危险分散、控制分散、操作和管理集中的基本设计思想.多层分级、合作自治的结构形式.（1）使用多台计算机共同完成所有过程量的输入、输出。
（2）用不同的计算机完成不同的功能，提高每台计算机的运行效率，而且单一化的处理在软件结构上简单，提高了软件的可靠性。
过程控制系统及其应用
习题
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第三章 过程通道信号处理及调节仪表
第一节 温度变送器 一、概述 二、放大单元工作原理 三、热电偶温度变送器量程单元 四、变送器的信号调试方法 五、DBW型温度变送器的型号表示 六、DCW型温度变送器
第二节 DDZ-Ⅲ型全刻度指示调节器 一、概述 二、基型调节器的工作原理 三、可编程序数字调节器
器驱动调节阀，改变输入对象的操纵量q，使 被控量受到控制。
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第三节 过程控制的分类
一、各种分类方法
1）按被控量分类：温度控制系统，压力控制系统， 流量控制系统，液位控制系统等。
2）按控制系统回路分类：开环控制系统及闭环控制 系统，单回路控制和多回路控制。
3）按控制器的控制算法分类：比例控制系统，比例 积分控制系统，比例积分微分控制系统及位式控制 系统等。
过程控制系统及其应用
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目录
第一章 过程控制的基本概念
第一节 过程控制的发展概况 第二节 过程控制系统的组成
一、被控对象 二、 传感器和变送器 三、 控制器 四、 执行器 五、 控制阀
第三节 过程控制的分类 一、各种分类方法 二、设定值分类
第四节 生产对过控制的要求和指标 一、生产对过程控制的要求 二、过程控制系统的品质指标
第三节 变风量空调系统 一、变风量空调系统概述 二、变风量空调系统的自动控制
参考文献
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第一章 过程控制的基本概念
第一节 过程控制的发展概况 第二节 过程控制系统的组成 第三节 过程控制的分类 第四节 生产对过程控制的要求和指标
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第一节 过程控制的发展概况
自20世纪50年代以来，由于计算机技术的发 展，带来了自动化发展的惊人成就。自动化的发
过程控制复习资料
过程控制系统课后习题解答（不完全版注：红色为未作答题目）过程控制系统中有哪些类型的被控量答：被控量在工业生产过程中体现的物流性质和操作条件的信息。
如：温度、压力、流量、物位、液位、物性、成分。
过程控制系统有哪些基本单元组成与运动控制系统有无区别答：被控过程或对象、用于生产过程参数检测的检测仪表和变送仪表、控制器、执行机构、报警保护盒连锁等其他部件构成。
过程控制系统中的被控对象是多样的，而运动控制系统是某个对象的具体控制。
简述计算机过程控制系统的特点与发展。
答：特点：被控过程的多样性，控制方案的多样性，慢过程，参数控制以及定值控制是过程控制系统的主要特点。
发展：二十世纪六十年代中期，直接数字控制系统（DDC ），计算机监控系统（SCC ）；二十世纪七十年代中期，标准信号为4~20mA 的DDZ Ⅲ型仪表、DCS 、PLC ；八十年代以来，DCS 成为流行的过程控制系统。
衰减比η和衰减率Ψ可以表征过程控制系统的什么性能答：二者是衡量震荡过程控制系统的过程衰减程度的指标。
最大动态偏差与超调量有何异同之处答：最大动态偏差是指在阶跃响应中，被控参数偏离其最终稳态值的最大偏差量，一般表现在过渡过程开始的第一个波峰，最大动态偏差站被控量稳态值的百分比称为超调量，二者均可作为过程控制系统动态准确性的衡量指标。
通常描述对象动态特性的方法有哪些答：测定动态特性的时域方法；测定动态特性的频域方法；测定动态特性的统计相关方法。
单容对象的放大系数K 和时间常数T 各与哪些因素有关，试从物理概念上加以说明，并解释K ，T 的大小对动态特性的影响答：T 反应对象响应速度的快慢，T 越大，对象响应速度越慢，动态特性越差。
K 是系统的稳态指标，K 越大，系统的灵敏度越高，动态特性越好。
对象的纯滞后时间产生的原因是什么答：由于扰动发生的地点与测定被控参数位置有一段距离，产生纯滞后时间。
附：常见的过程动态特性类型有哪几种各可通过什么传递函数来表示答：（1）单容对象动态特性（有自平衡能力），用一阶惯性环节表示传递函数(s)1K G s τ=+；（2）无自平衡能力单容对象的动态特性，传递函数用一个积分换届表示11(s)G Ta s=；（3）具有纯延迟的单容对象特性，多了一个延迟因子0s e τ-表示传递函数0(s)1s K G e Ts τ-=+；（4）多容对象的动态特性（具有自平衡能力），传递函数()()()()()1234(s)1111...1n K G T s T s T s T s T s =+++++其中123,,,...n T T T T 为n 个相互独立的多容对象的时间常数，总放大系数为K ；（5）无自平衡能力的双容对象，传递函数为一个积分环节与一个一阶惯性环节之积，11(s)1a G Ts T s=+g ，对于多容对象，若有纯延迟则类似于单容对象，传递函数多一个延迟因子0s e τ-；（6）相互作用的双容对象，211221122211(s)()s 1G R C R C s R C R C R C =++++简述流量检测的基本原理，流量的测量与哪些因素有关答：在管道中流动的流体具有动能和位能，并在一定条件下这两种形式的能量可以互相转换，但参加转换的能量总和是不变的，利用节流元件进行流量检测是基于此原理；流量的测量与流量系数、可膨胀系数、节流装置开孔截面积，流体流经节流元件前的密度、节流元件前后压力差有关。
gmp计算机化系统分类
gmp计算机化系统分类概述GMP（Good Manufacturing Practice）是一种质量管理体系，广泛应用于医药、食品和化妆品行业，旨在确保产品的质量、安全和合规性。
计算机化系统在GMP中发挥着重要的作用，可以提高生产过程的可靠性、效率和准确性。
本文将介绍GMP计算机化系统的分类，以及各类系统的特点和应用。
一、过程控制系统过程控制系统是GMP计算机化系统的一种常见类型，用于监控和控制生产过程中的仪器设备和操作参数。
这类系统通常包括传感器、数据采集、仪器仪表控制、数据存储和分析等功能。
通过对生产过程参数的实时监控和反馈，过程控制系统可以提升生产的稳定性和一致性，降低产品质量变异性。
在医药行业中，过程控制系统被广泛应用于药物合成、粉剂制备、灭菌和包装等环节。
通过精确控制温度、压力、pH值和搅拌速度等参数，可以确保药物制剂的质量符合GMP要求。
二、质量管理系统质量管理系统是GMP计算机化系统的另一种重要类型，用于实现质量管理的全面和系统化。
这类系统通常包括标准操作程序（SOP）的编写和维护、电子文档管理、培训记录管理、异常处理和变更控制等功能。
通过统一的质量管理系统，企业可以确保工作人员按照标准操作程序操作，文档得到正确管理和控制，异常事件能够及时处理，变更得到审批和跟踪。
在食品行业中，质量管理系统可以帮助企业建立食品安全和卫生管理体系，确保从原材料采购到最终产品流通的所有环节都符合GMP标准。
三、设备管理系统设备管理系统是GMP计算机化系统的另一个重要组成部分，用于实现对生产设备和仪器的管理和维护。
这类系统通常包括设备台帐管理、设备日常维护、保养计划和故障维修记录等功能。
通过设备管理系统，企业可以实时掌握设备的状态和维护情况，及时进行保养和维修，确保设备的可靠性和正常运行。
在化妆品行业中，设备管理系统可以帮助企业管理和跟踪设备使用情况，及时进行保养和维修，减少设备故障对生产的影响。
四、采购和供应链管理系统采购和供应链管理系统是GMP计算机化系统的另一重要应用领域，用于实现原材料的采购管理和供应链的追溯。
DCS、FCS、PLC的应用及发展
PLC的产生 ◇ 1969年，美国数字设备公司（DEC公司）研制出了基于集 成电路和电子技术的控制装置，首次采用程序化的手段应 用于电气控制，这就是第一代可编程序控制器，称 Programmable Controller（PC），用于GM（通用汽车） 公司。
◇
◇
1971年，日本从美国引进了这项新技术，很快研制成了 日本第一台可编程控制器DSC－8；
国产PLC主要生产厂家
我国有许多厂家、科研院所从事PLC的研制与开发， 如中国科学院自动化研究所的PLC-0088，北京联 想计算机集团公司的GK-40，上海机床电器厂的 CKY-40，上海起重电器厂的CF-40MR/ER，苏州电 子计算机厂的YZ-PC-001A，原机电部北京机械工 业自动化研究所的MPC-00l/20、KB-20/40，杭州 机床电器厂的DKK02，天津中环自动化仪表公司的 DJK-S-84/86/480，上海自立电子设备厂的KKI系 列，上海香岛机电制造有限公司的ACMY-S80、 ACMY-S256，无锡华光电子工业有限公司（合资） 的SR-10、SR-20/21等。
浙大中控
中控科技集团有限公司（浙大中控）是中国领先的自动化信息化技术、 产品与解决方案供应商，业务涉及工厂自动化、公用工程信息化、装备自 动化等领域。 浙大中控自1993年进入自动化行业领域以来，始终致力于工厂自动化 领域前沿科技的研究与开发，经过十多年的积累，浙大中控在工厂自动化 领域已经成长为业内最知名的公司之一。
计算机控制系统
实现“管理集中、控制分散”
6、现场总线控制系统（FCS） 上世纪九十年代走向实用化的现场总线控制系 统，正以迅猛的势头快速发展，是目前世界上最新 型的控制系统。 定义：是指将现场智能设备（如数字传感器、变送 器、仪表与执行机构等）与工业过程控制单元、现 场操作站等互连而成的计算机网络（局域网）。 作用：主要用于现场的智能化仪表、控制器、执行 机构、I/O模块等现场设备间的信息传递。 特点： ◆具有全数字化、分散、双向传输和多分支的特点， 是工业控制网络向现场级发展的产物。
3、模拟控制系统与计算机控制系统的比较 （1）模拟控制系统 ◆控制原理：检测偏差，按偏差进行控制，减少或 消除偏差。
设定值r e u 模拟调节器 执行器 被控对象 被控参数 y
ym
测量变送器 图a 单回路常规模拟控制系统方框图
（2）计算机控制系统 ◆控制原理：检测偏差，按偏差进行控制，减少或 消除偏差。
二、计算机控制系统的分类 1、数据采集和数据处理系统（DAS）
DAS(Data Acquisition System) 结构如下图：
CRT 打印机 报警
数字计算机
过程输入通道
测量变送
……
人
执行机构
……
测量变送
被 控 生 产 过 程
DAS作用：数据采集系统的工作是对大量的 过程状态参数实现巡回检测、数据存贮记录、 数据处理(计算、统计、整理)、进行实时数据 分析以及数据越限报警等功能。
计算机控制系统与模拟控制系统不同之处： ◆在计算机控制系统中，计算机代替了模拟 控制器；对控制对象的参数、状态信息的检 测和控制结果的输出在时间上是断续（离散） 的；对检测信号的分析计算是数字化的，而 在模拟控制系统中则是连续的。 ◆在常规控制系统中，系统的控制规律是用 硬件电路实现的，改变控制规律就要改变硬 件；而在微型计算机控制系统中，控制规律 是用程序实现的，改变控制规律只需改变程 序。
计算机过程控制系统
海明距离
长度相同的两个编码的对应数字不同的比特数 我们的简单编码存在的问题是两个有效的数字
（“0”和“1”）之间的海明距离也是1。这样 ，一位错误会将一个有效的数字变成另一个有 效的数字…
错误检测
我们所需要的编码方案是一位错误不会产生另 一个有效数字
无校验位 1000010”B” 1000011”C” 有奇校验位 11000010-”B” 11000011-”A”
10.3.1.4差错控制技术
在通信线路上传输信息时，往往由于各种干扰 ，使接收端收到信息出现错误。提高传输质量 的方法有两种：第一种方法是改善信道的电性 能，使误码率降低；第二种方法是接收端检验 出错误后，自动纠正错误，或让发送端重新发 送，直至接收到正确的信息为止。通常把第一
括检验错误和纠正错误。
7层网络结构模型
10.3.3 IEEE802标准
电气与电子工程师协会(IEEE)是世界上最大的 专业学会。成立于1980年2月的IEEE802课题 组(IEEE Standards Project 802)于1981年底 提出了IEEE 802局域网标准
IEEE 802局域网标准与OSI对应关系
图10.30PLC的基本结构
图10.33PLC工作流程图
PLC的基本技术指标
(1) CPU类型 (2) 存储器容量 (3) I/O点数 (4) 扫描速度 (5) 编程软件 (6) 扩展功能
10.4.2梯形图
可编程序控制器是专为工业控制应用开发的。 为方便广大电气技术人员使用，PLC的编程方 法通常不采用一般微机的编程语言，而是各种 面向控制的编程方法，如梯形图法、功能图法 、逻辑图法等。其中，梯形图(Ladder Diagram)法是应用最为广泛的一种。
计算机控制技术在工业自动化生产中的应用
计算机控制技术在工业自动化生产中的应用随着科技的不断发展，计算机控制技术在工业自动化生产中发挥着越来越重要的作用。
计算机控制技术在工业生产中的应用已经成为一种趋势，它不仅提高了生产效率，降低了生产成本，还提高了产品质量，使得生产过程更加稳定可靠。
本文将从计算机控制技术的基本原理和在工业自动化生产中的具体应用方面对其进行详细介绍。
一、计算机控制技术的基本原理计算机控制技术是通过计算机控制系统实现对生产过程的控制和调节。
计算机控制系统通常由输入设备、计算机、控制设备和输出设备组成。
输入设备用来采集各种生产过程中的参数，计算机通过对这些参数的处理和分析，得出相应的控制指令，然后通过控制设备对生产过程进行控制，最终通过输出设备显示控制效果或者对生产过程进行反馈调节。
计算机控制技术的基本原理就是通过计算机对生产过程进行全面监控和调节，使得生产过程能够更加精确、稳定和高效。
1. 数控加工数控加工是计算机控制技术应用最为广泛的领域之一。
通过数控系统，可以实现对加工设备进行精准的控制和调节，提高了加工精度和效率，同时降低了人工成本。
数控机床、加工中心等设备的大量应用，使得工件的加工质量得到了很大的提高。
2. 自动化装配线在一些制造行业，特别是汽车制造行业，自动化装配线已经成为主流。
通过计算机控制技术，可以实现多个工序的自动化协调与控制，大大提高了产品的生产速度和质量。
自动化装配线的应用使得生产成本得到了有效地控制，同时也降低了劳动强度。
3. 过程控制系统在化工、冶金、石油等行业，过程控制系统应用十分广泛。
通过计算机控制技术，可以实现对生产过程中的各种参数实时监测和调节，保证生产过程的稳定和安全。
过程控制系统的应用不仅提高了生产效率，降低了生产成本，还提高了产品的质量和安全性。
4. 机器人应用5. 物流管理系统物流管理系统是近年来计算机控制技术在工业自动化生产中的新应用领域。
通过计算机控制技术，可以实现对生产和物流过程的全面监控和调度，提高了物流效率，降低了仓储和运输成本，实现了生产和物流的无缝衔接。
过程控制技术的发展历史
过程控制技术的发展历史过程控制技术是指通过测量、控制、调节和优化的手段来实现工业过程中各种参数的自动化控制。
它的发展经历了多个阶段和重要的里程碑。
本文将回顾过程控制技术的发展历史，并探讨其对现代工业的影响。
一、早期控制技术的出现在工业化开始之前，人们就开始使用简单的控制技术。
例如，在古代就有利用水钟来控制水流的方法。
然而，这种控制技术非常有限，只能应用于一些简单的系统。
二、PID控制器的发明20世纪20年代，自动控制领域发生了重大的突破，巴贝奇和波得莱发明了PID控制器。
PID控制器是一种基于比例、积分和微分的控制算法。
它的出现标志着过程控制技术的新时代。
三、控制理论的发展随着PID控制器的应用，控制理论也得到了快速发展。
20世纪50年代，控制理论开始向更加复杂的系统扩展，如多变量系统和非线性系统。
瑞典控制理论家奥斯特罗姆的贡献被广泛地应用于自动控制系统的设计与分析中。
四、数字控制系统的出现1960年代，随着计算机技术的飞速发展，数字控制系统开始在工业中应用。
数字控制系统可以实现更高级的控制策略，提高系统的性能和稳定性，并且能够实现远程监控与管理。
这标志着过程控制技术进入了一个新的阶段。
五、现代过程控制技术的发展数字控制系统为过程控制技术的发展奠定了基础，随后出现了更为先进的技术和系统。
比如，人工智能技术的应用使得过程控制系统具备了学习和自适应的能力，能够根据实时的过程数据进行精确的控制。
而工业互联网的兴起则使得过程控制系统实现了更高水平的信息化和智能化。
六、过程控制技术的应用领域过程控制技术广泛应用于各个行业，如化工、电力、石化、制药等。
它能够提高生产效率、降低能源消耗、确保产品质量和安全性。
尤其在高危行业，过程控制技术的应用对于保障生产安全具有重要意义。
结语：过程控制技术的发展历史可以看出，它对现代工业的发展起到了重要的推动作用。
随着技术的不断创新，过程控制技术将会继续向更为先进的方向发展，为工业生产带来更多的便利和效益。
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计算机过程控制系统的应用与发展李杰训!徐晶（大庆油田工程设计技术开发有限公司）岳绍信!石少敏（吉林油田设计院）!!在石油、化工、冶金、电力、轻工和建材等工业生产中连续的或按一定程序周期进行的生产过程的自动控制称为生产过程自动化。
生产过程自动化是保持生产稳定、降低消耗、降低成本、改善劳动条件、促进文明生产、保证生产安全和提高劳动生产率的重要手段，是"#世纪科学与技术进步的特征，是工业现代化的标志。
凡是采用模拟或数字控制方式对生产过程的某一或某些物理参数进行的自动控制就称为过程控制。
过程控制系统可以分为常规仪表过程控制系统与计算机过程控制系统两大类。
随着工业生产规模走向大型化、复杂化、精细化、批量化，靠仪表控制系统已很难达到生产和管理要求，计算机过程控制系统是近几十年发展起来的以计算机为核心的控制系统。
$%计算机过程控制系统的发展回顾世界上第一台电子数字计算机于$&’(年在美国问世。
经历了十多年的研究，$&)&年世界上第一台过程控制计算机*+,—-##在美国德克萨斯的一个炼油厂正式投入运行。
这项开创性工作为计算机控制技术的发展奠定了基础，从此，计算机控制技术获得了迅速的发展。
回顾工业过程的计算机控制历史，经历了以下几个时期：（$）起步时期（"#世纪)#年代）。
"#世纪)#年代中期，有人开始研究将计算机用于工业过程控制。
（"）试验时期（"#世纪(#年代）。
$&("年，英国的帝国化学工业公司利用计算机完全代替了原来的模拟控制。
（-）推广时期（"#世纪.#年代）。
随着大规模集成电路（/01）技术的发展，$&."年生产出了微型计算机（234 56757289:;6），其最大优点是运算速度快，可靠性高，价格便宜和体积小。
（’）成熟时期（"#世纪<#年代）。
随着超大规模集成电路（=/01）技术的飞速发展，使得计算机向着超小型化、软件固定化和控制智能化方向发展。
<#年代末，又推出了具有计算机辅助设计（>?@）、专家系统、控制和管理融为一体的新型集散控制系统。
（)）进一步发展时期（"#世纪&#年代）。
在计算机控制系统进一步完善，应用更加普及，价格不断下降的同时，功能却更加丰富，性能变得更加可靠。
"%计算机过程控制系统的分类计算机控制系统的应用领域非常广泛，计算机可以控制单个电机、阀门，也可以控制管理整个工厂企业；控制方式可以是单回路控制，也可以是复杂的多变量解耦控制、自适应控制、最优控制乃至智能控制。
因而，它的分类方法也是多样的，可以按照被控参数、设定值的形式进行分类，也可以按照控制装置结构类型、被控对象的特点和要求及控制功能的类型进行分类，还可以按照系统功能、控制规律和控制方式进行分类。
常用的是按照系统功能分类，分为以下几类：（$）数据处理系统（@?0），对生产过程参数作巡检、分析、记录和报警处理。
（"）操作指导控制系统（AB>），计算机的输出不直接用来控制生产过程，而只是对过程参数进行收集，加工处理后输出数据，操作人员据此进行必要的操作。
（-）直接数字控制系统（@@>），计算机从过程输入通道获取数据，运算处理后，再从输出通道输出控制信号，驱动执行机构。
（’）监督控制系统（0>>），计算机根据生产过程参数和对象的数字模型给出最佳工艺参数，据此对系统进行控制。
（)）多级控制系统，企业经营管理和生产过程控制分别由几级计算机进行控制，一般是三级系统，即经营管理级（C10）、监督控制级（0>>）和直接数字控制级（@@>）。
（(）集散控制系统（@>0），以微处理器为核心，实现地理和功能上的分散控制，同时通过高速数据通道将分散的信息集中起来，实现复杂的控制和管理。
（.）监控与数据采集系统（0>?@?），0>?@?是以计算机、控制、通讯与>+*技术为基础的一种综合自动化系统，更适用于“点多、面广、线长”的生产过程。
由于控制中心和监控点的分散而自然形成了两层控制结构。
（<）现场总线控制系统（D>0），是新一代分布式控制系统，与@>0的三层结构不同，其结构模式为“工作站—现场总线智能仪表”两层结构，降低了总成本，提高了可靠性，系统更加开放，功能更加强大。
在统一的国际标准下，可实现真正的开放式互连系统结构。
（&）计算机集成过程控制系统（>1E0），利用@>0作基础，开发高级控制策略，实现各层次的优化，利用管理信息系统C10进行辅助管理和决策，将企业中有关过程控制、计划调度、经营管理、市场销售等信息进行集成，经科学加工后，为各级领导、管理及生产部门提供决策依据，实现控制、管理的一体化。
-%计算机过程控制系统国内外应用状况近十几年，过程控制系统发展非常迅速，由于集散控制系统是这一领域的主导发展方向，各国厂商都在这一市$ !!李杰训：计算机过程控制系统的应用与发展!!万方数据场不断推陈出新。
美国和日本的产品代表两个主要的发展方向：美国厂商重点推出开放型集散系统，加速研制现场总线产品，推广应用智能变送器；日本厂商则着重发展高功能集散系统，从软件开发入手，挖掘软件工作的潜力，强调控制功能和管理功能的结合。
!"世纪#"年代，比较著名的大型集散控制系统新产品有：美国$%&’()’**公司的+,-./"""，0%12%3%公司的4567，89:*’(公司的4;04.<"，日本横河公司的-=;+>?@ .AB，英国C1D%3E6FG%H9G:%&公司的7I7+=@.#J，德国7:’H’&K公司的+=B=L=>@系统等等。
这些都属于第三代,-7，控制点可达到一万点以上，系统结构接近标准化，采用局域网技术。
它的主要改变是在局域网络方面，采用了符合国际标准化组织47C的C74开放系统互连的参考模型。
因此，在符合开放系统的各制造厂商产品间可以互相连接、互相通讯和进行数据交换，第三方的应用软件也能在系统中应用，从而使集散控制系统进入了更高的阶段。
在!"世纪<"年代初，随着对控制和管理要求的不断提高，第四代集散控制系统以管控一体化的形式出现。
它在硬件上采用了开放的工作站，使用>47-替代-47-，采用了客户机5服务器（-*:’&G57’3M’3）的结构。
在网络结构上增加了工厂信息网（4&G39&’G），并可与国际信息网（4&N G’3&’G）联网。
在软件上则采用?;4A系统和A.O:&E%)K 的图形用户界面，系统的软件更丰富。
同时，在制造业，计算机集成制造系统（-4@7）得到了应用，使人们看到了应用信息管理系统的经济效益。
随着现场总线技术的出现，在世界上引起了广泛重视，各大仪表制造厂商纷纷在自己的,-7系统中融入现场总线技术，推出现场总线控制系统及相应的现场总线仪表装置。
第四代集散控制系统的典型产品有$%&’()’**公司的+L7控制系统，横河公司-=;+=> .-7控制系统，0%12%3%公司4567P"5PQ系列控制系统，688公司6EM9&G系列C-7开放控制系统等。
这一代集散控制系统主要是为解决,-7系统的集中管理而研制，它们在信息的管理、通讯等方面提供了综合的解决方案。
我国的工业控制计算机技术起步于!"世纪P"年代末期，经历了巡回检测装置、小型工业控制机、可编程控制器等几个阶段以后，R"年代中期研制了小型工业控制计算机网络系统。
R"年代末，有少数几家化工企业从国外引进了集散控制系统。
!"世纪#"年代中期，集散控制系统进入冶金、电力等行业。
Q<#P年，济钢第一套控制系统. @C,4-C;P#S系列LB-在济钢炼铁厂S T高炉上料系统应用获得成功。
Q<<Q年，济钢炼钢/T板坯连铸机二冷配水改造工程和中板厂加热炉改造工程中，选用了美国德州仪器（+4）公司生产的+4.PSP系列LB-系统。
<"年代初期，我国将集散控制系统与工业控制局部网络列入国家攻关计划，并取得了一些可喜的成果。
我国石化行业“八五”期间新建和技改的石化生产装置大多数采用,-7系统，现已有/""多套。
同时，开展了计算机集成制造系统试点，近几年部分石化企业已开始实施-4@7。
-4@7在石油行业虽已开始应用，但尚属探索阶段。
由于建立大型的控制与管理相接合的管理信息系统所需投资较大，一般企业无法承受，而且我国当前的生产过程与国际先进水平还有一定的差距，这对过程控制系统的发展产生了一定的影响。
我国自动化仪表行业通过引进技术和与外商合作，还合资组装生产了,-7，逐步实现了国产化。
我国自动化仪表行业通过引进技术和与外商合作，还合资组装生产了,-7，逐步实现了国产化。
如上海的福克斯波罗、西安横河、北京贝利、四川仪表总厂等都有相应的,-7产品。
我国独立自主开发的,UV.RP""（重庆自动化研究所）、$7. !"""（北京和利时自动化公司）、08.!"""（浙江威盛自动化公司）、友力.!"""（航空航天部）、,-7.Q""（清华大学）和!.!"""（上海调节器厂）集散控制系统，适合我国国情，有自己的特色，已投入生产和使用。
SW计算机过程控制系统的发展趋势计算机控制系统以其特有的优势和强大的功能，已在过程控制领域得到广泛的应用。
同时，随着计算机软硬件技术和通讯技术的飞速发展，新的控制理论和新的控制方法也层出不穷。
展望未来，它的发展趋势有以下几个方面。
（Q）大力推广应用成熟的先进技术。
普及应用具有智能45C模块的、功能强、可靠性高的可编程控制器（LB-），广泛使用智能化调节器，采用以位总线（8:G2FK）、现场总线（0:’*E2FK）技术等先进网络通讯技术为基础的新型,-7和0-7控制系统。
（!）大力研究和发展智能控制系统。
智能控制是一种无需人的干预就能够自主地驱动智能机器实现其目标的过程，也是用机器模拟人类智能的又一重要领域。
智能控制系统的类型主要包括：分级梯阶智能控制系统、模糊控制系统、专家控制系统、学习控制系统、人工神经网络控制系统和基于规则的仿人工智能控制系统等。
（/）控制与管理结合，向低成本自动化（B%)-%KG 6FG%H9G:%&，B-6）方向发展。