《自动化控制系统基础》课件

自动化控制系统基础本课程介绍自动化控制系统基础知识，涵盖定义、特点、组成、分类、原理、应用等方面自动化控制系统的定义和特点定义特点自动化控制系统是利用自动装置代替人工操作，实现对生产过程提高生产效率、改善产品质量、降低生产成本、提高安全性、减的自动控制轻劳动强度自动化控制系统的组成传感器控制器12感知被控对象的物理量，并将接收传感器信号，根据设定值其转化为电信号进行计算，输出控制信号执行机构被控对象34接收控制信号，对被控对象进需要被控制的设备或生产过行控制，实现设定值程自动化控制系统的分类按控制方式分类按控制对象分类开环控制系统、闭环控制系统过程控制系统、运动控制系统按控制功能分类按系统结构分类温度控制系统、压力控制系统、流量控制系统集中式控制系统、分散式控制系统自动化控制系统的基本原理目标设定1传感器测量2控制器计算3执行机构控制4被控对象反馈5反馈控制系统的组成和工作原理传感器控制器执行机构被控对象测量被控对象的状态比较实际值与设定值，发出控根据控制信号改变被控对象的需要被控制的设备或生产过制信号运行状态程开环控制系统和闭环控制系统开环控制系统闭环控制系统没有反馈信号，控制精度低，但结构简单有反馈信号，控制精度高，但结构复杂常见的控制模式比例控制1控制输出与偏差成比例积分控制2控制输出与偏差积分值成比例微分控制3控制输出与偏差变化率成比例比例控制、积分控制和微分控制比例控制快速响应，但存在静差积分控制消除静差，但响应速度慢微分控制抑制震荡，但对噪声敏感控制器的结构和工作原理PID比例环节1放大偏差信号积分环节2累积偏差信号微分环节3预测偏差变化趋势自动化仪表的分类和特点12测量仪表控制仪表测量被控对象的物理量实现对被控对象的控制34执行仪表辅助仪表执行控制信号，改变被控对象的运行状态辅助测量和控制功能常用的传感器和变送器温度传感器压力传感器流量传感器测量温度测量压力测量流量最终控制元件的分类和特点执行机构的工作原理气动执行机构液压执行机构电动执行机构利用压缩空气作为动力利用液压油作为动力利用电机作为动力液压和气动执行机构液压执行机构气动执行机构力量大，响应速度快，但结构结构简单，成本低，但力量复杂，维护成本高小，响应速度慢电气执行机构步进电机1精度高，但速度慢，转矩小伺服电机2响应速度快，转矩大，但成本高直流电机3结构简单，成本低，但控制精度低计算机在自动化控制系统中的应用数据采集收集传感器信号控制算法根据设定值进行计算控制信号输出控制执行机构人机交互提供操作界面分布式控制系统的特点和优势特点优势将控制任务分散到多个控制器可扩展性强，可靠性高，维护方上便现场总线技术及其应用现场总线1提高信息传递效率2降低系统成本3扩展性强4工业以太网的特点和应用特点1传输速率快，可靠性高，可扩展性强应用2数据采集、控制信号传输、设备管理工业通信总线标准12PROFIBUS CANopen德国西门子公司主导的工业总线标基于总线，应用于运动控制系CAN准统3Modbus广泛应用于工业自动化领域的通信协议自动化控制系统的安全性和可靠性安全规范安全测试安全监控遵守相关安全标准和规范定期进行安全测试和评估实时监控系统运行状态自动化系统的维护和诊断维护诊断定期检查，更换零部件，确保系统正常运行分析故障原因，进行维修或更换自动化控制系统的设计方法需求分析1确定控制目标和技术指标系统设计2选择控制方案，确定系统架构软件编程3编写控制程序仿真调试4模拟实际运行环境进行测试验收测试5确保系统满足设计要求集成化自动化系统的建设系统集成将不同子系统整合为一个整体数据共享实现数据互通统一管理提高系统效率自动化系统的软件编程技术PLC编程DCS编程用于工业控制应用用于过程控制应用SCADA编程用于数据采集和监控自动化系统的仿真与调试仿真调试模拟实际运行环境进行测试解决系统问题，确保正常运行自动化系统的验收和交接验收测试系统交接确保系统满足设计要求完成系统移交，进行技术培训自动化控制系统的发展趋势智能化网络化绿色化人工智能技术应用于自动化控制系统实现系统互联互通节能环保理念贯穿系统设计自动化技术在行业中的应用结论与总结自动化控制系统在现代工业生产中发挥着重要作用，未来将朝着智能化、网络化、绿色化方向发展。