自动化仪表讲义

上传者：付昭旺
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上传时间：2015-05-05
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自动化仪表讲义

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　　　　化工自动化及仪表
　　　　自动化仪表及其控制系统基本概念　控制系统　第一章　自动化仪表及其控制系统
基本概念
　　　　教学要求：了解过程控制的发展概况及特点；　掌握过程控制系统各部分作用，
系统的组成；　掌握管道及仪表流程图绘制方法，认识常见图形符号、文字代号；　学
会绘制简单系统的管道及仪表流程图；　掌握控制系统的基本控制要求（稳定、快速、
准确）　；　掌握静态、动态及过渡过程概念；　自动控制技术在工业、农业、国防和科
学技术现代化中起着十分重要的作用，自动　控制水平的高低也是衡量一个国家科学技
术先进与否的重要标志之一。随着国民经济和　国防建设的发展，自动控制技术的应用
日益广泛，其重要作用也越来越显著。　生产过程自动控制（简称过程控制）自动控制
技术在石油、化工、电力、冶金、　机械、轻工、纺织等生产过程的具体应用，是自动
化技术的重要组成部分。
　　　　控制系统　系统的发展概况及特点　§　控制系统的发展概况及特点
　　　　一、过程控制的发展概况　在过程控制发展的历程中，生产过程的需求、控制理
论的开拓和控制技术工具和手　段的进展三者相互影响、相互促进，推动了过程控制不
断的向前发展。纵观过程控制的　发展历史，大致经历了以下几个阶段：　０　世纪　０
　年代：　手工操作状态，只有少量的检测仪表用于生产过程，操作人员主要根据观　测
到的反映生产过程的关键参数，用人工来改变操作条件，凭经验去控制　生产过程。　
０　世纪　０　年代末～０　年代：　过程控制系统：多为单输入、单输出简单控制系统　
过程检测：　采用的是基地式仪表和部分单元组合仪表　（气动Ⅰ型和电动Ⅰ型）　；　
部分生产过程实现了仪表化和局部自动化　控制理论：以反馈为中心的经典控制理论　
０　世纪　６０　年代：　过程控制系统：串级、比值、均匀、前馈和选择性等多种复杂控
制系统。　自动化仪表：单元组合仪表（气动Ⅱ型和电动Ⅱ型）成为主流产品　６０　年代
后期，出现了专门用于过程控制的小型计算机，直接数字　控制系统和监督计算机控制
系统开始应用于过程控制领域。　控制理论：出现了以状态空间方法为基础，以极小值
原理和动态规划等最优
　　　　
　　　　控制理论为基本特征的现代控制理论传统的单输入单输出系统发　展到多输入多
输出系统领域。　０　世纪　７０～８０　年代：　微电子技术的发展，大规模集成电路制造成
功且集成度越来越高（８０　年　代初一片硅片可集成十几万个晶体管，于是　　位微处
理器问世）　，微型计算　机的出现及应用都促使控制系统发展。　过程控制系统：最优
控制、非线性分布式参数控制、解耦控制、模糊控制　自动化仪表：气动Ⅲ型和电动Ⅲ
型，以微处理器为主要构成单元的智能控制　装置。集散控制系统（ＣＳ）　、可编程逻
辑控制器　ＬＣ　、工　业　Ｃ　机、和数字控制器等，已成为控制装置的主流。　集散控
制系统实现了控制分散、危险分散，操作监测和管理集　中。　控制理论：形成了大系
统理论和智能控制理论。模糊控制、专家系统控制、　模式识别技术　０　世纪　９０　年代
至今：信息技术飞速发展　过程控制系统：管控一体化现场，综合自动化是当今生产过
程控制的发展方　向。　自动化仪表：　总线控制系统的出现，引起过程控制系统体系结
构和功能结　构上的重大变革。现场仪表的数字化和智能化，形成了真正　意义上的全
数字过程控制系统。各种智能仪表、变送器、无　纸纪录仪、人工智能、神经网络控制
　二、自动化技术的应用范畴　宇航方面：　（现代控制理论）　同步卫星与地面接收
站直接对应，偏差影响收看效果（随动控制系统）　卫星的发射与回收（神州　　号卫
星，哥伦比亚号航天飞机）自动关机、点火系统　军事方面：　火炮自动点火、巡航
导弹　其他方面：农业（病虫害防治、专家系统）　社会科学（计划生育，人口增长
模型）　现代管理：　办公自动化　（以计算机技术和现代通信技术为主体的综合处理
与办公活　动相关的语言、数据、图像、文字等人及信息系统。　工业生产：自动车
床、加热炉、发酵罐　三、控制系统的特点　过程控制系统与其他自动控制系统相比，
有如下几个特点：　生产过程的连续性　生产过程的连续性　在过程控制系统中，大多
数被控过程都是以长期的或间歇形式运行，在密闭的设备
ｐａｇｅ　

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