现代控制理论概论.ppt

4...20 mA 现场仪表信号：从模拟→混合→全数字信号 CRT 操作站 管理 计算机 过程 控制单元 过程 控制单元 数据 采集单元 … 集中操作与管理装置 分散控制装置 通信系统 分散控制系统示意图 通信接口卡 监控计算机 不同子网 其它网络 路由器 网关 现场仪表 用户应用软件 网络通信软件 现场总线控制系统示意图 华北电力大学 自动化系 2014.02 控制装置与仪表B 《控制仪表及装置》是高等院校自动化专业及测控技术与仪器专业的一门教材。本书详细介绍模拟式控制仪表及装置（模拟式控制器、变送器、运算器和执行器等）以及数字式控制仪表及装置（可编程调节器、智能变送器与阀门定位器、分散控制系统等）的功能特点、结构原理和使用方法。 教学内容及目的 《控制装置与仪表B》是为 自动化专业讲授的一门专业课程。本课程以课堂授课为主，实验教学为辅的教学方式。通过本课程的学习使学生： 1.了解控制仪表发展概况，认识控制仪表在控制系统组成中的作用和控制信号传输的形式，了解控制系统的防爆措施。 2.掌握测量、变送类仪表、自动调节类仪表、执行机构的组成、原理、结构、功能和使用方法。 3.熟悉数字式控制仪表的工作原理、重要模块算法，掌握数字式控制仪表的应用方法。 4.了解控制电机的类型、掌握其工作原理和运用方法，认识控制电机在控制系统中的作用。 从而使学生具有运用控制仪表和装置从事控制系统分析、设计和检测系统故障的能力。 章节安排（控制仪表部分） 概论（4学时） 第一节 控制仪表与控制系统 第二节 控制仪表及装置的分类 第三节 联络信号和传输方式 第四节 安全防爆的基本知识和防爆措施 第一章 模拟式控制器（4学时） 第一节 控制器的运算规律和组成方式 第二节 基型控制器 第二章 变送器和转换器（8学时，含2学时实验） 第一节 变送器的构成 第二节 差压变送器 第四章 可编程调节器（4学时） 第一节 概述 第二节 KMM可编程调节器 第三章 运算器和执行器（12学时，含2学时实验） 第一节 运算器（不讲） 第二节 执行器 第三节 模拟式控制仪表的应用 第五章 控制电机（8学时） 第一节 控制电机概述 第二节 伺服电动机 第三节 测速发电机 第四节 微型同步电动机 第五节 步进电动机 概论 第一节 控制仪表与控制系统 控制仪表与控制系统 自动控制系统一般由被控对象、变送器、控制器和执行器构成，其方框图如下所示： 给定值 被控参数 被控介质 简单控制系统方框图 变送器 执行器 控制器 被控对象 被控对象 － 需要调节其工艺参数的生产设备。 变送器 － 把工艺参数转换成标准统一信号的装置。 控制器 － 将来自变送器的测量值与给定信号相比较后产生的偏差信号, 按照预先设定好的控制规律进行运算后，输出一个控制信号去执行器。 执行器 － 把控制器的输出信号转换成直线位移或角位移，以控制阀门的开度。 此外，根据需要还可设有显示、转换、计算、辅助、给定装置。 概论 第二节 控制仪表及装置分类 控制仪表及装置的分类 电动控制仪表 气动控制仪表 能源 电源（220V AC/24V DC） 气源（140kPa） 传输信号 电信号（电压、电流、数字） 气压信号 元、器件 电子元器件 气动元件 接线 导线 导管 电磁干扰与防爆 受电磁干扰影响 须采取抗干扰、防爆措施 不受电磁干扰影响 本质上安全防爆 电动控制仪表和气动控制仪表的比较 ? 按所用能源形式：气动、电动、液动。工业上主要使用电动和气动控制仪表。 模拟仪表 传输信号为连续变化的模拟量,，这类仪表线路较简单, 操作方便，价格较低。 如气动仪表，电动单元组合仪表Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型等。 数字仪表 传输信号为断续变化的数字量，这类仪表与装置以微型计算机为核心，功能完善，性能优越，能解决模拟仪表难以解决的问题。如可编程调节器、控制器、 DCS、 FCS 等。 现场仪表信号的应用趋势 ? 按信号类型：模拟式和数字式。 基地式仪表：包含多种功能部件（传感、指示、记录、控制、执行等部分），设计成一个整体，结构较简单。如带控制机构的指示记录仪。 单元组合式仪表：系列仪表划分成能独立实现某种功能的若干单元，单元间用标准信号联系。如电动、气动单元组合仪表。 分散控制系统（DCS）：以微型计算机为核心, 集4C技术为一体的计算机控制装置, 实现分散控制和集中管理。如TPS、PCS 7、ECS、Hollias等。 现场总线控制系统（FCS）: 现场总线将具有数字通信能力的现场仪表相连接, 并同上层监控管理级一起构成分布式控制网络。如基于FF、Profibus总线的FCS。 ? 按结构形式 概论 第三节 联络信号和传输方式 联络信号和传