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《工程應(yīng)用型自動(dòng)化專業(yè)系列教材：自動(dòng)化系統(tǒng)集成技術(shù)》介紹了自動(dòng)化系統(tǒng)集成的基本知識和技術(shù)基礎(chǔ)，以及自動(dòng)化系統(tǒng)集成涉及的概念、方法、技術(shù)和各類自動(dòng)化系統(tǒng)集成的典型案例。
　　《工程應(yīng)用型自動(dòng)化專業(yè)系列教材：自動(dòng)化系統(tǒng)集成技術(shù)》從工程實(shí)施的角度重點(diǎn)闡述了自動(dòng)化系統(tǒng)集成的技術(shù)和知識，力求具有先進(jìn)性和實(shí)用性，并按照自動(dòng)化系統(tǒng)的工程框架安排了各章的教學(xué)內(nèi)容，其知識體系遵循的邏輯是：根據(jù)用戶的需求選用性價(jià)比優(yōu)良且有利于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)優(yōu)化的各種技術(shù)和產(chǎn)品，并將各個(gè)產(chǎn)品、局部或子系統(tǒng)連接成為一個(gè)完整、可靠、協(xié)調(diào)、經(jīng)濟(jì)和有效的系統(tǒng)，以通過優(yōu)化實(shí)現(xiàn)整體效益。
　　《工程應(yīng)用型自動(dòng)化專業(yè)系列教材：自動(dòng)化系統(tǒng)集成技術(shù)》定位介于教材與手冊之間，大部分內(nèi)容具有工程案例，貼近工業(yè)實(shí)際，既可作為大專院校各類自動(dòng)化專業(yè)及相關(guān)專業(yè)的工程訓(xùn)練教材，也可供自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)和開發(fā)的科研與工程技術(shù)人員參考。

　《工程應(yīng)用型自動(dòng)化專業(yè)系列教材：自動(dòng)化系統(tǒng)集成技術(shù)》：
　　2.2.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容
　　控制系統(tǒng)通常根據(jù)用戶的需求、被控對象的特性、控制方式和系統(tǒng)規(guī)模的不同有所差異，但系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容和主要步驟大致相同。即包括生產(chǎn)過程控制任務(wù)的確定，控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及控制算法設(shè)計(jì)，測量控制設(shè)備的選擇，動(dòng)力系統(tǒng)及安全性設(shè)計(jì)，控制系統(tǒng)組態(tài)，人機(jī)界面設(shè)計(jì)等內(nèi)容。
　　1.系統(tǒng)控制任務(wù)的確定
　　控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是為工藝生產(chǎn)服務(wù)的，因此它與生產(chǎn)工藝流程設(shè)計(jì)、工藝設(shè)備設(shè)計(jì)以及設(shè)備選型等有密切關(guān)系。現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)過程的類型很多，生產(chǎn)設(shè)備日趨復(fù)雜化、大型化，這就需要更安全、更可靠的控制裝置及系統(tǒng)來保證生產(chǎn)過程的正常運(yùn)行。所以，在完成用戶需求分析的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員需要對生產(chǎn)工藝流程、設(shè)備性能、產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)等進(jìn)行深入了解，對被控對象的動(dòng)態(tài)及靜態(tài)特性進(jìn)行研究或必要的試驗(yàn)，并與現(xiàn)場生產(chǎn)技術(shù)人員一起研究各操作單元的特點(diǎn)以及整個(gè)生產(chǎn)裝置工藝流程特性，明確保證產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)安全的關(guān)鍵過程參數(shù)，這樣才能確定系統(tǒng)的控制目標(biāo)和具體控制任務(wù)，合理選擇被控變量和控制變量。
　　2.控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)
　　控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)包括控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和控制算法確定兩部分。
　　控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)最常用的有反饋控制、前饋控制和前饋一反饋控制系統(tǒng)。反饋控制依據(jù)被控變量測量值與設(shè)定值的偏差進(jìn)行控制，達(dá)到消除偏差的目的，對生產(chǎn)過程被控對象具有廣泛的適應(yīng)性。前饋控制根據(jù)完全補(bǔ)償原理，對干擾進(jìn)行控制，是生產(chǎn)過程自動(dòng)化系統(tǒng)抑制經(jīng)常發(fā)生且強(qiáng)度較大干擾的重要手段。
　　控制算法選擇的是否合適，決定著控制系統(tǒng)控制效果的優(yōu)劣。控制算法的選擇通常與被控對象的動(dòng)態(tài)特性有關(guān)，所以事先建立被控過程的數(shù)學(xué)模型或試驗(yàn)測取動(dòng)態(tài)響應(yīng)數(shù)據(jù)是非常必要的。對于動(dòng)態(tài)特性變化不大且時(shí)滯不大的被控對象，可以采用固定參數(shù)的PID控制器。如果被控過程的動(dòng)態(tài)特性隨負(fù)荷變化具有明顯的非線性，則需要采用變參數(shù)的PID控制器，保證PID控制器的特性始終與被控對象的動(dòng)態(tài)特性相匹配，達(dá)到最佳控制效果。如果無法獲取準(zhǔn)確的被控過程動(dòng)態(tài)特性，則可以選用模糊PID控制器。對于MIMO被控過程，還需要設(shè)計(jì)解耦控制算法。當(dāng)然，還有許多先進(jìn)和智能的控制算法（請參閱相關(guān)資料）可以根據(jù)被控過程的特性和工藝流程對性能的要求進(jìn)行選擇。
　　3.測量控制設(shè)備的選擇
　　測量控制設(shè)備主要包括傳感器、變送器、控制器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，這些設(shè)備的選擇直接影響著控制系統(tǒng)的控制效果。如果設(shè)計(jì)的系統(tǒng)是全新的，測量控制設(shè)備需要根據(jù)被控對象的特點(diǎn)，并綜合考慮運(yùn)行環(huán)境、工作性能和設(shè)備價(jià)格等因素?fù)駜?yōu)而用。如果設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)是在原系統(tǒng)上進(jìn)行改造和優(yōu)化的，那么設(shè)計(jì)的系統(tǒng)所需要的測量控制設(shè)備可能已經(jīng)在被控過程中全部或部分安裝就位，這時(shí)需要設(shè)計(jì)人員了解這些設(shè)備的運(yùn)行情況，測試其工作性能是否滿足要求，盡量利用現(xiàn)場已有的測控設(shè)備，隨后再?zèng)Q定需要更換或增加的測量控制設(shè)備的數(shù)量，如何選擇這些設(shè)備還需要與用戶協(xié)商。
　　（1）選擇測量裝置
　　通常測量裝置總是包括傳感器和變送器兩個(gè)部分。傳感器用于探測生產(chǎn)過程中的物理變量，如液位、溫度、流量、壓力等。變送器則將探測到的物理變量轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一形式及量程的電信號，且該電信號的大小與物理變量測量值的大小相對應(yīng)。在選擇測量裝置時(shí)應(yīng)遵循以下原則：
　�、賯鞲衅骱妥兯推鞯臏y量準(zhǔn)確度和精度要高，保證測量時(shí)產(chǎn)生的系統(tǒng)誤差盡量小，測量過程中的隨機(jī)誤差或噪聲很��；
　　②在滿足精度和準(zhǔn)確度的前提下，測量范圍比較寬；
　　③測量裝置對物理變量的變化能夠快速響應(yīng)，理想情況下的時(shí)間延遲為零；
　�、軠y量裝置容易校準(zhǔn)且漂移小。校準(zhǔn)是為了建立所測物理量與統(tǒng)一電信號之間的某種準(zhǔn)確轉(zhuǎn)換關(guān)系，測量裝置的校準(zhǔn)是需要定期或不定期進(jìn)行的一項(xiàng)技術(shù)工作。如果測量裝置的漂移小，則意味著測量精度隨時(shí)間變化不大，在預(yù)定的校準(zhǔn)周期內(nèi)，測量值的精度有保障；
　　⑤可靠性高且成本較低。在被測過程或設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，測量裝置仍然可以正常工作。相對于測量裝置的性能而言，購買及安裝成本盡量低。
　　當(dāng)然，選擇的測量裝置能夠同時(shí)滿足以上全部要求是很困難的。因此.系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員必須與現(xiàn)場技術(shù)人員協(xié)商，根據(jù)需要選擇合適的測量裝置。
　�。�2）選擇執(zhí)行器
　　執(zhí)行器根據(jù)動(dòng)力源不同分為電動(dòng)執(zhí)行器、氣動(dòng)執(zhí)行器和液動(dòng)執(zhí)行器三類。執(zhí)行器可以將控制指令信號轉(zhuǎn)換為閥門位置、電機(jī)速度等的改變。下面以電動(dòng)執(zhí)行器為例簡單介紹執(zhí)行器的選擇依據(jù)。
　�、俑鶕�(jù)閥門類型決定采用角行程執(zhí)行器或直行程執(zhí)行器，還是采用多回轉(zhuǎn)電動(dòng)執(zhí)行器；
　�、诟鶕�(jù)生產(chǎn)工藝控制要求確定電動(dòng)執(zhí)行器的控制模式，采用開關(guān)式（適用于開環(huán)控制）或調(diào)節(jié)式（適用于閉環(huán)控制）；
　�、鄹鶕�(jù)閥門正常啟閉所需的扭力，確定電動(dòng)執(zhí)行器的輸出扭力的合理范圍；
　�、芨鶕�(jù)所選電動(dòng)執(zhí)行器確定電氣參數(shù)，如電機(jī)功率、額定電流、二次控制回路電壓等；
　�、莞鶕�(jù)使用場所選擇執(zhí)行器的外殼防護(hù)等級、防爆等級。
　　以上依據(jù)基本能夠?qū)崿F(xiàn)執(zhí)行器的比較理想選型。若選擇智能化的電動(dòng)執(zhí)行器，則會(huì)給系統(tǒng)帶來更多的優(yōu)點(diǎn)，如豐富的信息顯示和人性化的人機(jī)對話界面、多組態(tài)的多組信號輸出、自動(dòng)解決相序問題、具有電源缺相保護(hù)、超強(qiáng)自診斷功能、可修改的參數(shù)設(shè)定、可采用現(xiàn)場總線控制等諸多優(yōu)點(diǎn)。
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