《自動化控制系統(tǒng)基礎(chǔ)》課件

自動化控制系統(tǒng)基礎(chǔ)本課程介紹自動化控制系統(tǒng)基礎(chǔ)知識，涵蓋定義、特點、組成、分類、原理、應(yīng)用等方面。自動化控制系統(tǒng)的定義和特點定義自動化控制系統(tǒng)是利用自動裝置代替人工操作，實現(xiàn)對生產(chǎn)過程的自動控制。特點提高生產(chǎn)效率、改善產(chǎn)品質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本、提高安全性、減輕勞動強度。自動化控制系統(tǒng)的組成1傳感器感知被控對象的物理量，并將其轉(zhuǎn)化為電信號。2控制器接收傳感器信號，根據(jù)設(shè)定值進行計算，輸出控制信號。3執(zhí)行機構(gòu)接收控制信號，對被控對象進行控制，實現(xiàn)設(shè)定值。4被控對象需要被控制的設(shè)備或生產(chǎn)過程。自動化控制系統(tǒng)的分類按控制方式分類開環(huán)控制系統(tǒng)、閉環(huán)控制系統(tǒng)。按控制對象分類過程控制系統(tǒng)、運動控制系統(tǒng)。按控制功能分類溫度控制系統(tǒng)、壓力控制系統(tǒng)、流量控制系統(tǒng)。按系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分類集中式控制系統(tǒng)、分散式控制系統(tǒng)。自動化控制系統(tǒng)的基本原理1目標設(shè)定2傳感器測量3控制器計算4執(zhí)行機構(gòu)控制5被控對象反饋反饋控制系統(tǒng)的組成和工作原理傳感器測量被控對象的狀態(tài)?？刂破鞅容^實際值與設(shè)定值，發(fā)出控制信號。執(zhí)行機構(gòu)根據(jù)控制信號改變被控對象的運行狀態(tài)。被控對象需要被控制的設(shè)備或生產(chǎn)過程。開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)開環(huán)控制系統(tǒng)沒有反饋信號，控制精度低，但結(jié)構(gòu)簡單。閉環(huán)控制系統(tǒng)有反饋信號，控制精度高，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜。常見的控制模式1比例控制控制輸出與偏差成比例。2積分控制控制輸出與偏差積分值成比例。3微分控制控制輸出與偏差變化率成比例。比例控制、積分控制和微分控制比例控制快速響應(yīng)，但存在靜差。積分控制消除靜差，但響應(yīng)速度慢。微分控制抑制震蕩，但對噪聲敏感。PID控制器的結(jié)構(gòu)和工作原理1比例環(huán)節(jié)放大偏差信號。2積分環(huán)節(jié)累積偏差信號。3微分環(huán)節(jié)預(yù)測偏差變化趨勢。自動化儀表的分類和特點1測量儀表測量被控對象的物理量。2控制儀表實現(xiàn)對被控對象的控制。3執(zhí)行儀表執(zhí)行控制信號，改變被控對象的運行狀態(tài)。4輔助儀表輔助測量和控制功能。常用的傳感器和變送器溫度傳感器測量溫度。壓力傳感器測量壓力。流量傳感器測量流量。最終控制元件的分類和特點執(zhí)行機構(gòu)的工作原理氣動執(zhí)行機構(gòu)利用壓縮空氣作為動力。液壓執(zhí)行機構(gòu)利用液壓油作為動力。電動執(zhí)行機構(gòu)利用電機作為動力。液壓和氣動執(zhí)行機構(gòu)液壓執(zhí)行機構(gòu)力量大，響應(yīng)速度快，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，維護成本高。氣動執(zhí)行機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，成本低，但力量小，響應(yīng)速度慢。電氣執(zhí)行機構(gòu)1步進電機精度高，但速度慢，轉(zhuǎn)矩小。2伺服電機響應(yīng)速度快，轉(zhuǎn)矩大，但成本高。3直流電機結(jié)構(gòu)簡單，成本低，但控制精度低。計算機在自動化控制系統(tǒng)中的應(yīng)用數(shù)據(jù)采集收集傳感器信號?？刂扑惴ǜ鶕?jù)設(shè)定值進行計算?？刂菩盘栞敵隹刂茍?zhí)行機構(gòu)。人機交互提供操作界面。分布式控制系統(tǒng)的特點和優(yōu)勢特點將控制任務(wù)分散到多個控制器上。優(yōu)勢可擴展性強，可靠性高，維護方便?，F(xiàn)場總線技術(shù)及其應(yīng)用1現(xiàn)場總線2提高信息傳遞效率3降低系統(tǒng)成本4擴展性強工業(yè)以太網(wǎng)的特點和應(yīng)用1特點傳輸速率快，可靠性高，可擴展性強。2應(yīng)用數(shù)據(jù)采集、控制信號傳輸、設(shè)備管理。工業(yè)通信總線標準1PROFIBUS德國西門子公司主導(dǎo)的工業(yè)總線標準。2CANopen基于CAN總線，應(yīng)用于運動控制系統(tǒng)。3Modbus廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動化領(lǐng)域的通信協(xié)議。自動化控制系統(tǒng)的安全性和可靠性安全規(guī)范遵守相關(guān)安全標準和規(guī)范。安全測試定期進行安全測試和評估。安全監(jiān)控實時監(jiān)控系統(tǒng)運行狀態(tài)。自動化系統(tǒng)的維護和診斷維護定期檢查，更換零部件，確保系統(tǒng)正常運行。診斷分析故障原因，進行維修或更換。自動化控制系統(tǒng)的設(shè)計方法1需求分析確定控制目標和技術(shù)指標。2系統(tǒng)設(shè)計選擇控制方案，確定系統(tǒng)架構(gòu)。3軟件編程編寫控制程序。4仿真調(diào)試模擬實際運行環(huán)境進行測試。5驗收測試確保系統(tǒng)滿足設(shè)計要求。集成化自動化系統(tǒng)的建設(shè)系統(tǒng)集成將不同子系統(tǒng)整合為一個整體。數(shù)據(jù)共享實現(xiàn)數(shù)據(jù)互通。統(tǒng)一管理提高系統(tǒng)效率。自動化系統(tǒng)的軟件編程技術(shù)PLC編程用于工業(yè)控制應(yīng)用。DCS編程用于過程控制應(yīng)用。SCADA編程用于數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控。自動化系統(tǒng)的仿真與調(diào)試仿真模擬實際運行環(huán)境進行測試。調(diào)試解決系統(tǒng)問題，確保正常運行。自動化系統(tǒng)的驗收和交接驗收測試確保系統(tǒng)滿足設(shè)計要求。系統(tǒng)交接完成系統(tǒng)移交，進行技術(shù)培訓(xùn)。自動化控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢智能化人工智能技術(shù)應(yīng)用于自動