集散式控制系统原理培训

第一节半导体技术导体技术的发展1、什么是半导体1导体技术的发展2、半导体的发现3、半导体发展史4、半导体发现的意义

真空管

半导体

2导体技术的发展集成电路3半导体器件与半导体工作的基本原理

（1）PN结4半导体器件与半导体工作的基本原理（2）二极管（3）二极管的类型a)点接触型

b)面接触型

c)平面型

5二极管的伏安特性

2CP10硅二极管

2AP2锗二极管

6半导体器件与半导体工作的基本原理（4）晶体三极管NPN型

PNP型

7半导体器件与半导体工作的基本原理三极管电流实验分配接线

8半导体器件与半导体工作的基本原理（5）MOS场效应管也称金属氧化物半导体场效应管

分为耗尽型和增强型

9半导体器件与半导体工作的基本原理（6）晶闸管结构：四层半导体、三个PN结晶闸管的结构

10半导体器件与半导体工作的基本原理晶闸管的等效电路图

11半导体器件与半导体工作的基本原理

(7)

集成电路三次变革：1、以加工制造为主导的IC产业发展的初级阶段。2、Foundry公司与IC设计公司的崛起。3、IC产业跨入以竞争为导向的高级阶段。12半导体器件与半导体工作的基本原理(8)微处理器（CPU）是一种大规模集成电路

13半导体制造过程

14第二节电力电子技术

电力电子学是从电工学分支出来的，是由电力系统、控制理论和电子学等学科发展起来的新型边缘性学科。电力电子学的特点是具有很强的应用性和与其他学科的交叉融合性，也是电力电子学的基础理论和应用技术在短短的几十年间得以飞速发展的一个重要因素。15电力电子学定义与应用1、定义电力电子技术的Newell定义

16电力电子学定义与应用电力电子技术的新定义17电力电子学定义与应用2、电力电子技术的构成

电力半导体器件、电力电子成套装置及控制理论构成。18电力电子学定义与应用3、电力电子技术的应用范围

1．在电力系统中的应用发电环节、输配电系统、储能系统等方面。飞轮储能系统19电力电子学定义与应用2.在电机调速传动中的应用20电力电子学定义与应用3．在工业生产供电电源中的应用

21电力电子学定义与应用4．在汽车工业中的应用电子开关替代传统的机械开关无触点点火

电子自动变速

改造直流电源系统电子监控

2223电力电子学定义与应用5．在航天及国防中的应用6．在民用与消费品方面的应用24电力电子学定义与应用4、电力电子技术的作用电力半导体器件

25电力电子学定义与应用家庭领域

工业自动化环保方面

26电力电子器件

电力整流管

27电力电子器件普通晶闸管及其派生器件

28电力电子器件全控型电力电子器件

门极可关断晶闸管（GTO）

大功率晶体管

29双极型静电感应晶体管（BSIT）

功率场效应晶体管

30大功率晶体管（GTR）

31电力电子器件复合型电力电子器件

绝缘门极双极型晶体管（IGBT）

32MOS控制晶闸管（MCT）

33电力电子器件功率集成电路（PIC）

34电力电子技术在各个领域中的应用（一）功率变换技术

电能的变换形式

35电力电子技术在各个领域中的应用典型的整体电源结构

36电力电子技术在各个领域中的应用直流分布结构示意图

37电力电子技术在各个领域中的应用（二）电力系统中的电力电子技术1．电磁兼容、谐波抑制及电力质量控制2．在柔性交流输电中的应用3．在高质量供电方面的应用38电力电子技术在各个领域中的应用交流分布电源结构（ACDPA）

39电力电子技术在各个领域中的应用电容负载三相不控整流器电流波整形技术拓扑

40电力电子技术在各个领域中的应用常规12脉电力电子系统

41电力电子技术在各个领域中的应用装UPFC的系统结构

42电力电子技术在各个领域中的应用柔性配电系统的控制元件构成图

43电力电子技术的发展

新器件44电力电子技术的发展21世纪电力电子的研究与发展的重点

能源、环保、信息与通信、生命科学、生产、材料、交通

45第三节计算机的发展与应用计算机的发展

46计算机的发展

计算机硬件结构

47计算机的发展模型计算机CPU内部逻辑示意图

48第四节计算机控制系统计算机控制=计算机技术+自动控制理论+通讯技术+网络技术特点：1.用软件可以实现复杂的控制规律；2．可以显示、存储、打印系统的运行状态，具有报警功能，人机接口功能；3．控制规律可以很方便的改变；4．通讯组网功能。

49计算机控制系统单回路常规控制系统

50计算机控制系统单回路计算机控制系统

51计算机控制系统的组成

计算机控制系统原理图

52计算机控制系统的组成软件部分计算机控制系统硬件部分控制计算机主机、外设、系统总线生产过程输入输出通道人—机联系设备、通信设备

现场仪表（测量传感器、执行机构等）

操作系统汇编或高级语言、过程控制语言通信网络软件、诊断程序等

系统软件

应用软件过程输入/输出程序、过程控制程序人机接口程序、打印显示程序各种公共子程序历史数据库、实时数据库53计算机控制系统的分类

操作指导控制系统组成框图

54操作指导控制系统

操作指导控制系统的特点:

（1）结构简单，控制灵活和安全；（2）可减少大量常规显示、记录仪表；（3）无输出过程通道；（4）人工操作，速度受到限制，不易控制多个对象。55操作指导控制系统计算机巡回检测系统

56操作指导控制系统计算机直接数字控制（DDC）系统

57计算机直接数字控制（DDC）系统

DDC系统实例框图

58计算机直接数字控制（DDC）系统DDC控制的特点：（1）系统直接控制生产过程，属闭环控制；（2）可控制多个回路；（3）可实现灵活的控制算法，改变软件即可；（4）对计算机要求实时性好、可靠性高。59

计算机监督控制（SCC）系统

SCC+模拟调节器控制系统

60计算机监督控制（SCC）系统SCC+DDC控制系统

61计算机监督控制（SCC）系统分级计算机控制系统层次结构

62计算机监督控制（SCC）系统集散型计算机控制系统

63计算机集散控制系统（DCS）

DCS定义：采用分散控制、集中操作、分级管理、分而自治和综合协调的设计原则，把系统从上到下分为分散过程控制级、集中操作监控级、综合信息管理级，形成分级分布式控制。特点：①控制分散，显示操作集中；②系统可靠性高。

64现场总线控制系统现场总线控制系统结构模式为：“工