自控仪表（概述）

1、主讲教师： 刘自放,20011.2,给水排水自动控制与仪表,给水排水教研室,长春工程学院 水利与环境工程学院,绪 论自动控制技术发展简介,自动控制技术发展的历程,以半导体元件技术为主的发展阶段,以引入计算机技术为标志的发展阶段,以引入计算机网络技术为标志的发展阶段,以引入智能控制技术为标志的发展阶段,60年代以自动化仪表为主体的自动控制系统（图中为由显示仪表组成的主控盘）,自动化仪表,自动控制技术发展的历程,以半导体元件技术为主的发展阶段,以引入计算机技术为标志的发展阶段,以引入计算机网络技术为标志的发展阶段,以引入智能控制技术为标志的发展阶段,70年代计算机控制在自动控制系统中应用,70年代

2、计算机控制在自动控制系统中应用,世界上第一台全晶体管计算机,自动控制技术发展的历程,以半导体元件技术为主的发展阶段,以引入计算机技术为标志的发展阶段,以引入计算机网络技术为标志的发展阶段,以引入智能控制技术为标志的发展阶段,80年代计算机网络自动控制系统广泛应用,自动控制技术发展的历程,以半导体元件技术为主的发展阶段,以引入计算机技术为标志的发展阶段,以引入计算机网络技术为标志的发展阶段,以引入智能控制技术为标志的发展阶段,21世纪现代控制理论、计算机及其网络技术广泛应用,21世纪现代控制理论、计算机及其网络技术广泛应用,21世纪现代控制理论、计算机及其网络技术广泛应用,21世纪现代控制理论、

3、计算机及其网络技术广泛应用,自动化及仪表发展概述,先进控制和优化控制： 20世纪80年代以后，总线控制系统（ FCS），智能仪表总线控制系统,一、自动控制系统及仪表的发展,基地式：20世纪50年代，适用于单回路 。,单元组合式： 20世纪60年代，以 DDZ（电动）, QDZ（气动）仪表为代表，仪表 之间联系采用了统一的标准信号。,计算机控制： 20世纪70年代，直接数字控制（ DDC）, 集散控制系统（ DCS）,先进控制技术成为发展主流 过程优化受到普遍关注 国际统一标准的开放式系统 综合自动化系统（集控制理论、计算机技术、网络技术）,二、自动化仪表的发展历程,模拟仪表 数字仪表 智能仪表

4、（微电脑）,三、当前自动控制系统发展的一些主要特点,1. 自动控制基础知识,1.1自动控制系统的概念与构成,1.自动控制基础知识,1.自动控制基础知识 1.1自动控制系统的概念与构成,1.1.1 自动控制系统的概念,1.1自动控制系统的概念与构成,1.1.1 自动控制系统的概念,1.自动控制基础知识,系统:,按照某一特定要求将事物组成一个整体或体系。,1.1自动控制系统的概念与构成 1.1.1自动控制系统的概念,例如：建筑给水系统、水温自动控制系统等。,1.1自动控制系统的概念与构成 1.1.1自动控制系统的概念,动态系统:,按照某一特定要求将事物组成的整体或体系，其状态随时间变化而变化，则该

5、系统为动态系统。,引起系统状态变化的原因，是因为系统边界输入或输出流的平衡被打破。,例如：建筑给水系统中，供水与用户用水量的不平衡。,过程:,如果某一设备装置组成的动态系统，采用某一指标集合对其状态进行连续观测与测量，可以发现该系统状态随时间推移发生着变化，这种系统状态在某时间段内的变化，成为系统的变化过程。,1.1自动控制系统的概念与构成 1.1.1自动控制系统的概念,例如：一个居室室内空间，其空气温度、湿度会随时间的推移而变化，则可称之为室内温湿度变化过程。,受控过程:,采用人为手段使受控过程状态按照预期指标而改变，就称为过程控制。 对过程进行控制，可以采用手动操作的方法完成，也可以依靠由

6、仪器设备装置组成的系统自动进行操作来完成。 由手动操作完成的过程控制，称为人工过程控制；由仪器设备系统自行完成的过程控制，则称为自动过程控制。,过程控制:,对一个系统的状态变化过程进行人为的干预，使其状态发生改变，则称系统的状态变化过程为受控过程。,1.1自动控制系统的概念与构成 1.1.1自动控制系统的概念,1.1自动控制系统的概念与构成 1.1.1自动控制系统的概念,过程参数及其监测:,要及时了解生产过程的运行状态，就需要从正在运行的生产过程中快速、准确、连续地检测能反映生产过程的特征量的值，即从过程中提取过程参数，提取过程参数的过程，就是过程参数的实时监测。,1.1自动控制系统的概念与构

7、成 1.1.1自动控制系统的概念,过程参数控制:,如果能使用某些操作人为地改变过程中的某些特征量，使过程按照预期的状态正常进行，这就是过程参数控制，也称作过程参数调节。 常用的控制手段如：开启加热器、冷却器；开启、关闭阀门等。,1.1自动控制系统的概念与构成 1.1.1自动控制系统的概念,受控对象与控制系统:,用于完成过程且需要对其进行控制的工艺设备装置，称为受控对象； 用于参数监测和过程状态控制调整的过程控制设备装置，称为控制系统。,1.1自动控制系统的概念与构成 1.1.1自动控制系统的概念,过程控制实例:,在给水处理过程中，需要对水在各工艺环节中的浊度、流量、液位等过程参数进行检测，并根

8、据其监测值对水处理过程加以控制，使其达标。当浊度、流量、液位的变化偏离了所允许的正常值时，由仪器仪表装置系统自行控制并使其恢复，则该过程为自动过程控制；水处理过程就是受控过程，用于水处理过程自动控制的一整套仪表与控制设备装置，称为水处理自动控制系统。,1.1自动控制系统的概念与构成 1.1.1自动控制系统的概念,过程控制系统实例,过程控制实例:,蒸汽加热容积式热交换器温度控制示意图 1冷水进口；2热水出口；3温度传感器；4温度显示仪表； 5人眼；6手动调节阀；7热媒蒸汽进口；8蒸汽回水出口,1.1自动控制系统的概念与构成 1.1.1自动控制系统的概念,受控过程：保持热水出口温度在一定范围内的加热过程； 受控对象：热交换器； 受控参数：容积式热交换器热水出口的热水温度； 受控过程的影响因素：冷水进水温度；热水、冷水流量；热媒蒸汽进口压力、流量；热交换器表面散热等。,1.1自动控制系统的概念与构成 1.1.1自动控制系统的概念,自动控制系统的任务：保证热水出口的热水温度在某规定温度范围内； 过程参数：热水出口水温； 主要的过程控制参数：蒸汽流量； 控制类型：手动控制。,1.1自动控制系统的概念与构成 1.1.1自动控制系统的概念,蒸汽加热容积式热交换器热水出口水温自动控制系统图 1冷水进口；2热水出口；3温度传感器；4自动控制设备；5电动蒸汽调节阀；6热媒蒸汽进口；7蒸气