自动控制技术在工业领域中的应用即工业控制自动化应用技术。它是20世纪现代制造领域中最重要的技术之一,主要解决生产效率与一致性问题。虽然自动控制系统本身并不直接创造效益,但它对企业生产过程有明显的提升作用。自动控制技术的广泛应用提高了工业生产产品的质量、数量和生产设备的效率,并改善了劳动条件,先进的控制技术手段还极大地提高了人们对社会生产的预测及决策能力。
工业自动化是一种运用控制理论、仪器仪表、计算机和其他信息技术,对工业生产过程实现检测、控制、优化、调度、管理和决策,达到增加产量、提高质量、降低消耗、确保安全等目的的综合性技术,主要包括工业自动化硬件、软件和系统三大部分。简言之,工业自动化是自动化技术、电子技术、仪器仪表等技术的综合集成技术。
自动控制技术应用系统是指能够对被控对象的工作状态进行自动控制的系统。它一般由控制装置和被控对象构成,如图1-1所示。其中,控制装置可由各种嵌入式控制器、可编程序控制器、工业控制计算机、分布式控制系统、回路调节器、变频器以及其他控制技术(如现场总线技术、无线通信技术等)构成;控制对象包括各种电动机、生产单元、生产过程等;过程通道完成控制装置与控制对象之间的信号(也包括相应的反馈信号部分)匹配。
常规的自动控制应用按被控变量的时间特性可分为两大类:一类是连续量的控制系统,这类控制系统在时间特性上表现为连续量,以反馈控制、最优控制为典型代表,如速度、温度、压力等定值控制系统以及随动系统就属于这一类,该类系统也称为过程自动化控制系统;另一类是断续量的控制系统,这类控制系统在时间特性上表现为离散量,以顺序控制为典型代表,如时间顺序控制、逻辑顺序控制以及条件顺序控制等就属于这类控制,该类系统也称为机械自动化控制系统。
图1-1 自动控制应用系统图示(www.daowen.com)
随着科学技术的发展,特别是控制理论与微处理器技术的发展,各种自动控制技术和装置得到迅猛的发展,小到智能仪表,大到分布式控制系统以及现代集成制造系统,都属于自动控制应用系统范畴。显然,常规的自动控制应用系统的概念以及分类无法以一概全。
目前,在工业企业自动化技术应用中,自动控制系统广义上按功能可分为三个层次(见图1-2),分别是基础自动化、过程自动化和管理自动化,核心是基础自动化和过程自动化。其中,基础自动化部分涵盖了常规意义上的自动控制系统的内容,过程自动化部分是基于信息化技术的自动化,管理自动化则是最上层的融合了控制技术、管理技术的综合自动化技术。
图1-2 自动化应用系统功能结构图示
本书内容基本涵盖了目前基础自动化和过程自动化中的典型自动控制技术手段或装置,如可编程序控制器技术、工业控制计算机技术、嵌入式控制器技术、变频器技术、触摸屏技术、组态软件技术等内容。本书特别适合于有一定自动化技术基础的读者快速整合知识与提高应用技术技能。
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