过程工业自动化概述论文完整版

第一篇：过程工业自动化概述论文完整版

过程工业自动化概述

——自动化概论论文

过程工业自动化概述

过程工业自动化概述

摘要：

工业自动化就是工业生产中的各种参数为控制目的，实现各种过程控制，在整个工业生产中，尽量减少人力的操作，而能充分利用动物以外的能源与各种资讯来进行生产工作，即称为工业自动化生产，而使工业能进行自动生产值过程称为工业自动化。过程控制是工业自动化的重要分支。过程控制最主要的理论基础是自动化控制理论，同时它也与相关过程机理及自动化仪表和计算机技术密切相关。

Industrial automation is the industrial production of various parameters for the control purposes, to achieve a variety of process control, in the whole industrial production, the operation to minimize the human, and make full use of animals other than energy production with a variety of information to work, that is, known as industrial automation, leaving the production value of industrial process can be automatically referred to as industrial automation.Process control is an important branch of industrial automation.The main theoretical basis of process control automation control theory, and it is also the mechanism and related processes and automation instrumentation and computer technology are closely related.关键字：过程控制、工业自动化、过程工业自动化的发展。

Keywords:Process control, Industrial automation, Process automation development.1.前言：

过程工业自动化概述

理论为基础，采用频域分析方法进行控制系统的分析、设计和综合。那时实现单回路控制的自动化仪表工具主要是一些基地式的气动或电动仪表，它的测量与传感元件、显示器和控制器都集中在一个仪表壳里，要想改造一些控制方案是很困难的。

3.2 到了20世纪50年代中期，开始发展气动或电动单元组合仪表，就为修改控制方案创造了条件。这个时期经典控制理论已经发展很成熟了，并且有大量的相关书籍出版，如1932年奈奎斯特在研究反馈放大器稳定性中提出的稳定性数据及基于频率相应的方法，1948年伊文思提出了跟轨迹法并有效应用于反馈控制系统的分析和综合等，这些理论为经典理论奠定了基础。1943年维纳等学者在《行为、目的和目的论》一文中首次提出了控制论的基本思想，并在以后的研究中得到了进一步的完善。

3.3 20世纪60年代前后，随着宇航事业和计算机技术的发展，控制理论又有了新的发展，前苏联数学家庞特里亚金建立的极大值原理、美国应用数学家贝尔曼提出了动态规则，以及美国学者卡尔曼引入的状态空间法和建立卡尔曼滤波，这些研究推动了现代控制理论的形成，为《控制论》的发展做出了重大贡献。3.4 1975年~1985年前后，世界上一些有能力的仪表、计算机厂家纷纷投入开发和制造DCS。1985年~1995年DCS已有近百种型号，我国也涌现出实力强大的浙大中控和北京和利时公司。1995年至今，DCS与FCS蓬勃发展的时期。几乎绝大多数大中型企业的化工、石化、炼油企业都已经进行了DCS技术改造，中小企业也已实用DCS、工业PC机控制系统和数据采集监控系统。而且很多企业还有了先进控制算法的技术应用，已经建立计算机网络形同实现了厂级信息管理。

4.过程控制系统的组成与特点

4.1 过程控制系统组成

过程控制系统一般以下几部分组成：

被控过程（或对象）；用于生产过程参数检测的检测与变送一器；控制器；执行结构；报警、保护和连锁等其他部件。

过程工业自动化概述

统。从控制方法的角度看，由单变量过程控制系统，也有多变量过程控制系统。同时控制算法多种多样，由PID控制，复杂控制，也有包括智能控制的先进控制方法等等。

4.2.2.3 被控过程属慢多成且多属参数控制

连续工业过程大惯性和大滞后的特点决定了被控过程为慢过程。被控过程是物流变化的过程，伴随物流变化的信息表征为被控过程的状态参数，也是过程控制系统的被控量。

4.2.2.4 定值过程是过程控制的主要形式

在多数生产过程中，被控参数的设定值为一个定值，定值控制的主要任务在于如何减少或消除外界干扰，是被控量剂量保持接近或等于设定值，是生产稳定。过程控制由多种分类方法：

按被控参数分类，可分为温度控制系统、压力控制系统、流量控制系统、液体或物位控制系统，物性控制系统、成分控制系统；按被控量数分类，可分为单变量过程控制系统，多变量过程控制系统；按设定值分类可分为定值控制系统、随动（伺服）控制系统；按参数性质分类可分为集中参数控制系统，分布参数控制系统；按控制算法分类，可分为简单控制系统、复杂控制系统、先进或高级控制系统；按控制器形式分类，可分为常规仪表过程控制系统，计算机过程控制系统。

4.3 过程工业的特点

由于过程控制主要是指连续过程工业的控制过程，故过程工业的特点主要指连续过程工业的特点。

过程工业伴随着物理化学反应、生化反应、物质能量的转换与传递，是一个十分复杂的大系统，存在不确定性、时变性以及非线性等因素。因此，过程控制的难度是显而易见的，要解决过程控制问题必须采用有针对性的特殊方法和途径。

过程工业常常处于恶劣的生产环境中，同时常常要求苛刻的生产条件，如高温、高压、低温、真空、易燃、易爆或有毒等等。因此，生产设备与人身的安全性特别重要。由连续生产的特征可知，过程工业更强调实时性和整体性。协调复杂的耦合与制约因素，求得全局优化也是十分重要的。因此有必要采用智能空制

过程工业自动化概述

化学反映也越来越激烈，对过程控制的品质也提出了更高的要求，这种控制与经济效益的矛盾日益尖锐没，迫切需要一类合适的先进控制策略。近年来，人工智能技术有了长足的进步，并在许多科学领域中取得了广泛的应用。现在，装置的过程控制已逐步发展到整个企业的综合自动化，已经从装置的局部优化，发展到考虑企业的全局优化、如调度优化、计划有话、供应链优化、制造执行系统、企业资源计划系统，形成ERP—MES—PCS（过程控制系统）三层结构体系，这就是当今世界自动化技术的发展趋势。

目前一些大企业、工厂利用MES能够对条件变化做出迅速相应，减少非增值活动，提高生产运作过程的效率，从而提高工厂及时交货的能力，改善物料的流通性能，提高效益。

工业生产过程由简单到复杂，由小规模到大规模，直至今日，现代化、大型化或多品种、精细化的工业，生产出的各种各样的产品满足人们的生活需要。对这些工业生产过程的操作要求做到正确化、自动化和高效化。由于工业生产过程中实际问题的不断提出，促使理论研究不断的发展，同时理论研究的结果变成相应的自动化工具的产品，用来解决生产实际问题。先进过程控制方法可以有效的解决那些采用常规控制效果差，甚至无法控制的复杂工业过程的控制问题。实践证明，先进过程控制方法能取得更高的品质和更大的经济利益具有广阔的发展前景。参考文献：

《工业自动化及过程控制》（美）J.斯特纳森|译者：张彬、郭燕慧 《过程自动化工程设计》周哲民、任丽静

第二篇：自动化导论论文 过程工业自动化概述

天津理工大学

自动化系课程学习报告

题目：过程工业自动化概述

电气电子工程学院 2017 年 月 日

过程工业自动化概述

摘要：

工业自动化就是工业生产中的各种参数为控制目的，实现各种过程控制，在整个工业生产中，尽量减少人力的操作，而能充分利用动物以外的能源与各种资讯来进行生产工作，即称为工业自动化生产，而使工业能进行自动生产值过程称为工业自动化。过程控制是工业自动化的重要分支。过程控制最主要的理论基础是自动化控制理论，同时它也与相关过程机理及自动化仪表和计算机技术密切相关。

Industrial automation is the industrial production of various parameters for the control purposes, to achieve a variety of process control, in the whole industrial production, the operation to minimize the human, and make full use of animals other than energy production with a variety of information to work, that is, known as industrial automation, leaving the production value of industrial process can be automatically referred to as industrial automation.Process control is an important branch of industrial automation.The main theoretical basis of process control automation control theory, and it is also the mechanism and related processes and automation instrumentation and computer technology are closely related.关键字：过程控制、工业自动化、过程工业自动化的发展。Keywords:Process control, Industrial automation, Process automation development.1.前言：

过程控制是工业自动化的重要分支。几十年来，工业过程控制取得了惊人的发展，无论是在大规模的结构复杂的工业生产过程中，还是在传统工业过程改造中，过程控制技术对于提高产品质量以及节省能源等均起着十分重要的作用。过程控制技术作为自动控制理论在工业过程控制领域中的应用分支，与控制理论一样更新发展着。从某种意义上说，过程控制是从工业生产实际出发而开创的自动控制方法与技术，而对于每个发展阶段的出现，都是生产实际问题、控制理论研究和控制系统三者共同作用的结果。过程控制又被称为工业生产过程自动化，广泛应用于石油、化工、冶金、机械、电力、轻工、纺织、建材、原子能等领域。

2.过程工业自动化简介

工业自动化就是工业生产中的各种参数为控制目的，实现各种过程控制，在整个工业生产中，尽量减少人力的操作，而能充分利用动物以外的能源与各种资讯来进行生产工作，即称为工业自动化生产，而使工业能进行自动生产值过程称为工业自动化。过程控制是在自动控制理论基础上发展起来的，既有理论，又有工程实践。因此，它涵盖控制理论、工业过程特性、建模方法、控制系统分析和设计、工业控制器现场整定等，内容较为丰富，既研究简单控制系统，又阐述复杂控制系统以及先进控制算法。并且在生产过程中，运用适合的控制策略采用自动化系统来代替操作人员的部分或全部直接劳动，是生产过程在不同程度上自动地进行。过程控制最主要的理论基础是自动化控制理论，同时它也与相关过程机理及自动化仪表和计算机技术密切相关。工业过程对控制的要求，可以概括为准确性、稳定性和快速性。另外，定值制系统和随动控制系统对控制的要求既有共同点，也有不同点。定制控制系统在于恒定，既要求克服干扰，使系统的被控参数能稳、准、快地保持接近或等于设定值。而随动控制系统的主要目标是跟踪，即稳、准、快地跟踪设定值。根据过程控制的特点，主要讨论定值检测的性能指标。

3.过程自动化的发展：

3.1

20世纪40年代开始，在工业过程控制中就采用了反馈控制，用PID控制规律，实施输入单输出的反馈控制，负反馈控制是过程控制的核心，它以经典控制理论为基础，采用频域分析方法进行控制系统的分析、设计和综合。那时实现单回路控制的自动化仪表工具主要是一些基地式的气动或电动仪表，它的测量与传感元件、显示器和控制器都集中在一个仪表壳里，要想改造一些控制方案是很困难的。

3.2

到了20世纪50年代中期，开始发展气动或电动单元组合仪表，就为修改控制方案创造了条件。这个时期经典控制理论已经发展很成熟了，并且有大量的相关书籍出版，如1932年奈奎斯特在研究反馈放大器稳定性中提出的稳定性数据及基于频率相应的方法，1948年伊文思提出了跟轨迹法并有效应用于反馈控制系统的分析和综合等，这些理论为经典理论奠定了基础。1943年维纳等学者在《行为、目的和目的论》一文中首次提出了控制论的基本思想，并在以后的研究中得到了进一步的完善。

3.3

20世纪60年代前后，随着宇航事业和计算机技术的发展，控制理论又有了新的发展，前苏联数学家庞特里亚金建立的极大值原理、美国应用数学家贝尔曼提出了动态规则，以及美国学者卡尔曼引入的状态空间法和建立卡尔曼滤波，这些研究推动了现代控制理论的形成，为《控制论》的发展做出了重大贡献。

3.4

1975年~1985年前后，世界上一些有能力的仪表、计算机厂家纷纷投入开发和制造DCS。1985年~1995年DCS已有近百种型号，我国也涌现出实力强大的浙大中控和北京和利时公司。1995年至今，DCS与FCS蓬勃发展的时期。几乎绝大多数大中型企业的化工、石化、炼油企业都已经进行了DCS技术改造，中小企业也已实用DCS、工业PC机控制系统和数据采集监控系统。而且很多企业还有了先进控制算法的技术应用，已经建立计算机网络形同实现了厂级信息管理。

4.过程控制系统的组成与特点

4.1 过程控制系统组成 过程控制系统一般以下几部分组成：

被控过程（或对象）；用于生产过程参数检测的检测与变送一器；控制器；执行结构；报警、保护和连锁等其他部件。图1.1过程控制系统基本结构图

图1.1

图1.1表示了过程控制系统放入基本结构。控制器（或称调节器）根据系统输出量检测值y(t)与设定值r的偏差,按照一定的控制算法输出控制量u，对被控过程进行控制。执行机构（如调节阀）接受控制器送来的控制信息调节被控量，从而达到预期的控制目标。过程的输出信号通过过程的检测与变送仪表，反馈到控制器的输入端，构成闭环控制系统。

4.2 过程控制系统特点

4.2.2 过程控制系统的特点

4.2.2.1 被控过程的多样性

过程工业涉及到各种工业部门，其物料加工成的产品是多样的。同时生产工艺各不相同，如：石油化工过程，冶金工业中的冶炼过程、核工业中的动力核反应过程等等，这些过程的机理不同，甚至执行机构也不同。因此过程控制系统中的被控对象是多样的，明显地区别于运动控制系统。

4.2.2.2 控制方案的多样性

由过程工业的特点以及被控过程的多样性决定了过程控制系统的控制方案必然是多样的。这种多样性包含系统硬件组成和控制算法以及软件设计。观察图1.1所示过程控制系统的基本结构，如果将控制器、执行机构和检测与变送仪表统称为过程检测控制仪表，则一个简单的过程控制系统是由被控过程和过程检测控制仪两部分组成，也称之为仪表过程控制系统。随着现代工业生产的发展，工业过程越来越复杂，对过程控制的要求也越来越高，传统的模拟式过程检测控制仪表已经不能满足控制要求，因而采用计算机作为控制器组成计算机过程控制系统。从控制方法的角度看，由单变量过程控制系统，也有多变量过程控制系统。同时控制算法多种多样，由PID控制，复杂控制，也有包括智能控制的先进控制方法等等。

4.2.2.3 被控过程属慢多成且多属参数控制

连续工业过程大惯性和大滞后的特点决定了被控过程为慢过程。被控过程是物流变化的过程，伴随物流变化的信息表征为被控过程的状态参数，也是过程控制系统的被控量。

4.2.2.4 定值过程是过程控制的主要形式

在多数生产过程中，被控参数的设定值为一个定值，定值控制的主要任务在于如何减少或消除外界干扰，是被控量剂量保持接近或等于设定值，是生产稳定。过程控制由多种分类方法：

按被控参数分类，可分为温度控制系统、压力控制系统、流量控制系统、液体或物位控制系统，物性控制系统、成分控制系统；按被控量数分类，可分为单变量过程控制系统，多变量过程控制系统；按设定值分类可分为定值控制系统、随动（伺服）控制系统；按参数性质分类可分为集中参数控制系统，分布参数控制系统；按控制算法分类，可分为简单控制系统、复杂控制系统、先进或高级控制系统；按控制器形式分类，可分为常规仪表过程控制系统，计算机过程控制系统。

过程控制由多种分类方法：

① 按被控参数分类，可分为温度控制系统、压力控制系统、流量控制系统、液体或物位控制系统，物性控制系统、成分控制系统；

②按被控量数分类，可分为单变量过程控制系统，多变量过程控制系统； ③按设定值分类可分为定值控制系统、随动（伺服）控制系统；

④按参数性质分类可分为集中参数控制系统，分布参数控制系统；

⑤按控制算法分类，可分为简单控制系统、复杂控制系统、先进或高级控制系统；

⑥按控制器形式分类，可分为常规仪表过程控制系统，计算机过程控制系统。

4.3 过程工业的特点

由于过程控制主要是指连续过程工业的控制过程，故过程工业的特点主要指连续过程工业的特点。

过程工业伴随着物理化学反应、生化反应、物质能量的转换与传递，是一个十分复杂的大系统，存在不确定性、时变性以及非线性等因素。因此，过程控制的难度是显而易见的，要解决过程控制问题必须采用有针对性的特殊方法和途径。

过程工业常常处于恶劣的生产环境中，同时常常要求苛刻的生产条件，如高温、高压、低温、真空、易燃、易爆或有毒等等。因此，生产设备与人身的安全性特别重要。由连续生产的特征可知，过程工业更强调实时性和整体性。协调复杂的耦合与制约因素，求得全局优化也是十分重要的。因此有必要采用智能空制方法和计算机控制技术。

5.过程工业自动化的发展方向

在现代工业控制中, 过程控制技术是一历史较为久远的分支。在本世纪30 年代就已有应用。过程控制技术发展至今天, 在控制方式上经历了从人工控制到自动控制两个发展时期。

从过程控制采用的理论与技术手段来看，可以粗略地把它划为三个阶段：开始到70 年代为第一阶段，70 年代至90 年代初为第二阶段，90 年代初为第三阶段开始。其中70 年代既是古典控制应用发展的鼎盛时期，又是现代控制应用发展的初期，90 年代初既是现代控制应用发展的繁荣时期，又是高级控制发展的初期。第一阶段是初级阶段，包括人工控制，以古典控制理论为主要基础，采用常规气动、液动和电动仪表，对生产过程中的温度、流量、压力和液位进行控制，在诸多控制系统中，以单回路结构、PID 策略为主，同时针对不同的对象与要求，创造了一些专门的控制系统。

在自动控制时期内，过程控制系统又经历了三个发展阶段, 它们是：分散控制阶段, 集中控制阶段和集散控制阶段。

分散控制系统也叫集散控制系统，它综合了计算机技术、控制技术、通信技术和显示技术，采用多层分级的结构形式,按总体分散、管理集中的原则，完成对工业过程的操作、监视、控制。可以毫不夸张地说，分散控制系统是过程控制发展史上的一个里程碑。

集散控制系统或现场总线控制系统—先进过程控制—实时优化系统（DCS—APC—RTO）都属于工艺装置级的控制范畴，它的优化效益是很大的，但与过程工业自动化一级的优化效益相比，后者的效益要大得多。

监控与数据采集系统是以计算机为基础的生产过程控制与调度自动化系统。它可以对现场的运行设备进行监控和控制，以实现数据的采集、设备的控制，测量、参数调节、自动化程度的高低，以及各类信号报警等各项功能，也可以实时采集现场数据，对工业现场进行本地或远程的自动控制，同时还可以对工艺流程进行全面、实时的监控，并为生产、调度和管理提供必要的数据。实时的实现监督与控制生产过程。

随着市场竞争的激烈，为降低成本，过程工业日益走向大型化，化工生产中化学反映也越来越激烈，对过程控制的品质也提出了更高的要求，这种控制与经济效益的矛盾日益尖锐没，迫切需要一类合适的先进控制策略。近年来，人工智能技术有了长足的进步，并在许多科学领域中取得了广泛的应用。现在，装置的过程控制已逐步发展到整个企业的综合自动化，已经从装置的局部优化，发展到考虑企业的全局优化、如调度优化、计划有话、供应链优化、制造执行系统、企业资源计划系统，形成ERP—MES—PCS（过程控制系统）三层结构体系，这就是当今世界自动化技术的发展趋势。

目前一些大企业、工厂利用MES能够对条件变化做出迅速相应，减少非增值活动，提高生产运作过程的效率，从而提高工厂及时交货的能力，改善物料的流通性能，提高效益。

工业生产过程由简单到复杂，由小规模到大规模，直至今日，现代化、大型化或多品种、精细化的工业，生产出的各种各样的产品满足人们的生活需要。对这些工业生产过程的操作要求做到正确化、自动化和高效化。由于工业生产过程中实际问题的不断提出，促使理论研究不断的发展，同时理论研究的结果变成相应的自动化工具的产品，用来解决生产实际问题。先进过程控制方法可以有效的解决那些采用常规控制效果差，甚至无法控制的复杂工业过程的控制问题。实践证明，先进过程控制方法能取得更高的品质和更大的经济利益具有广阔的发展前景。

参考文献：

《工业自动化及过程控制》（美）J.斯特纳森|译者：张彬、郭燕慧 《过程自动化工程设计》周哲民、任丽静

你认为自动化专业的学生应该学习哪些知识？具有什么样的知识结构？ 毕业生应获得以下几方面的知识和能力：

1．具有较扎实的自然科学基础、较好的人文、艺术和社会科学基础及正确运用本国语言、文字的表达能力；

2．较系统地掌握本专业领域宽广的技术理论基础知识，主要包括力学、机械学、电工与电子技术、机械工程材料、机械设计工程学、机械制造技术、自动化基础、市场经济及企业管理等基础知识；

3．具有本专业必需的制图、计算、实验、测试、文献搜索和基本工艺操作等基本技能；

4．具有本专业领域内某个专业方向所必要的专业知识，了解其科学前沿及发展趋势；

5．具有初步的科学研究、科技开发及组织管理能力；

6．具有较强的自学能力和创新意识。

第三篇：浅析工业当中自动化过程控制系统 理工论文

浅析工业当中自动化过程控制系统

精品源自政治科

摘 要:本文简单的阐述了我国现代制造工业当中过程控制系统的整体水平及主要内容,在总结实际生产运用情况的同时也分析了这一领域所面临的严重考验,并提出了自己的观点和看法。

关键词:制造工业自动化控制过程控制系统

中图分类号:TP2 文献标识码:A 文章编号:1007-9416(2011)03-0022-01 自动控制技术在工业、农业、国防和科学技术现代化中起着十分重要的作用,自动控制水平的高低也是衡量一个国家科学技术先进与否的重要标志之一。随着国民经济和国防建设的发展,自动控制技术的应用日益广泛,其重要作用也越来越显着。生产过程自动控制(简称过程控制)是自动控制技术在石油、化工、电力、冶金、机械、轻工、纺织等生产过程的具体应用,是自动化技术的重要组成部分。

1、过程控制系统的特点

(1)生产过程的连续性:在过程控制系统中,大多数被控过程都是以长期的或间歇形式运行,在密闭的设备中被控变量不断的受到各种扰动的影响。

(2)被控过程的复杂性:过程控制涉及范围广,被控对象较复杂。

(3)控制方案的多样性:过程控制系统的控制方案非常丰富。

2、工业中过程控制系统的主要应用

2.1 自动检测系统

利用各种检测仪表对工艺参数进行测量、指示或记录。

2.2 自动信号和联锁保护系统

自动信号系统:当工艺参数超出要求范围,自动发出声光信号。联锁保护系统:达到危险状态,打开安全阀或切断某些通路,必要时紧急停车。(如图1所示)2.3 自动操纵及自动开停车系统 自动操纵系统:根据预先规定的步骤自动地对生产设备进行某种周期性操作。自动开停车系统:按预先规定好的步骤将生产过程自动的投入运行或自动停车。

2.4 自动控制系统

利用自动控制装置对生产中某些关键性参数进行自动控制,使他们在受到外界扰动的影响而偏离正常状态时,能自动的回到规定范围。

3、过程控制系统的组成 3.1 检测元件

该单元的主要作用是检测被控元件的物理量。

3.2 控制器

将设定值与测量信号进行比较,求出它们之间的偏差,然后按照预先选定的控制规律进行计算并将计算结果作为控制信号送给执行装置。

3.3 执行器

该部分元件作用是接受控制器的控制信号,直接推动被控对象,使被控变量发生变化。

4、过程控制系统中的闭环控制系统

按照自动控制有无针对对象来划分,自动控制可分为“开环控制”和“闭环控制”。区分“开环控制”和“闭环控制”最直接的办法是看是否有最终对象的反馈,当然这个反馈不是人为直观观察的。目前工业自动化控制中采用最为广泛的就是闭环控制系统。

4.1 闭环控制系统的优缺点

闭环控制系统主要是指控制器与被控对象之间既有顺向控制又有反向联系的控制系统。其主要优点为,不管任何扰动引起被控变量偏离设定值,都会产生控制作用去克服被控变量与设定值的偏差。其主要缺点为,由于闭环控制系统的控制作用只有在偏差出现后才产生,当系统的惯性滞后和纯滞后较大时,控制作用对扰动的克服不及时,从而使其控制质量大大降低。

4.2 闭环控制系统的主要类型 根据设定值分为定值控制系统,随动控制系统和程序控制系统。

(1)定值控制系统,其特点是设定值是固定不变的闭环控制系统称为定值控制系统。

作用为克服扰动的影响,使被控变量保持在工艺要求的数值上。

(2)随动控制系统 ,其特点为设定值是一个未知的变化量的闭环控制系统称为随动控制系统。作用为以一定的精度跟随设定值的变化而变化。

(3)程序控制系统可以看成是随动控制系统的特殊情况,其分析研究方法与随动控制系统相同。其特点为设定值是变化的,且按一定时间程序变化的时间函数。作用为以一定的精度跟随设定值的变化而变化。

5、过程控制系统的性能指标及要求

过程控制系统的常见信号有:阶跃信号、斜坡信号、脉冲信号、加速度信号和正弦信号等。我们在生产中使用最频繁的就是阶跃信号,其数学表达式为:

当A=1时称为单位阶跃信号。其特点是易产生,对系统输出影响大,便于分析和计算。在阶跃信号作用下,被控变量随时间的变化表现的形式有:发散振荡过程,非振荡衰减过程,等幅振荡过程,衰减振荡过程,非振荡发散过程。

通过以上的陈述不难看,过程制造系统在我国各行各业已经有了十分广泛的应用,并且技术也在日趋成熟。随着人们物质生活水平的提高以及市场竞争的日益激烈,产品的质量和功能也向更高的档次发展,制造产品的工艺过程变得越来越复杂,为满足这些更高的要求,做为工业自动化的重要分支的过程控制的任务也愈来愈繁重。

参考文献

[1]陈诗涛编着.工业过程仪表与控制.轻工业出版,2000.[2]李友善主编.自动控制原理.国防工业出版社,2001.[3]吴勤勤等编着.控制仪表及装置.化学工业出版社,2002.[4]向婉成编着.控制仪表与装置.机械工业出版社,1999.[5]邵裕森主编,过程控制工程.机械工业出版社,2000

第四篇：工业过程自动化课程学习感想

河南工业职业技术学院

工业过程自动化课程学习感想

摘要： 随着科学技术的发展，工业控制的技术发展越来越快，工业控制技术使得工厂的生产效率大幅提高，而工业控制器PLC、工业PC等的应用也大幅度提高了系统的自动化程度，本文主要对工业控制进行一下初步的了解。

引言： 工业自动化控制主要利用电子电气、机械、软件组合实现。即是工业控制，或者是工厂自动化控制。主要是指使用计算机技术，微电子技术，电气手段，使工厂的生产和制造过程更加自动化、效率化、精确化，并具有可控性及可视性。

工控技术的出现和推广带来了第三次工业革命，使工厂的生产速度和效率提高了300%以上。20世纪80年代初，随着改革开放的春风，国外先进的工控技术进入中国大陆，比较广泛使用的工业控制产品有“PLC，变频器，触摸屏，伺服电机，工控机”等。这些产品和技术大力推广了中国的制造业自动化进程，为中国现代化的建设作出了巨大的贡献。

1、工业自动化仪器仪表

1.1 PLC（可编程序控制器）

PLC—可编程序控制器的英文为Programmable Logic Controller，1968年美国GM(通用汽车)公司提出取代继电器控制装置的要求:①编程简单，可在现场修改和调试程序；②维护方便，采用插入式模块结构；③可靠性高于继电器控制系统；④体积小于继电器控制装置；⑤数据可直接送入管理计算机；⑥成本可与继电器控制系统竞争；⑦可直接用115V交流电压输入；⑧输出量为115V、2A以上，能直接驱动电磁阀、接触器等；⑨通用性强，易于扩展；⑩用户程序存储器容量至少4kB。

为了实现通用汽车提出的要求，第一台适合其要求的PLC（可编程序控制器）于1969年在美国成功制造出来，自从第一台出现之后，随之，日本、德国、法国也相继开始了PLC 的研发，并得到了迅猛的发展，现在主要生产PLC 的厂家分别是：德国西门子、AEG，日本的三菱、美国AB，GE法国的TE公司等。

我国的PLC研制、生产和应用也发展很快，尤其在应用方面更为突出。在20世纪70年代末和80年代初，我国随国外成套设备、专用设备引进了不少国外的PLC。此后，在传统设备改造和新设备设计中，PLC的应用逐年增多，并取得显著的经济效益，PLC在我国的应用越来越广泛，对提高我国工业自动化水平起到了巨大的作用。

目前，我国不少科研单位和工厂在研制和生产PLC，如辽宁无线电二厂、无锡华光电子公司、上海香岛电机制造公司、厦门A-B公司，北京和利时和杭州和利时，浙大中控等。

1.2 工控PC 由于基于PC的控制器被证明可以像PLC一样，并且被操作和维护人员接受，所以，一个接一个的制造商至少在部分生产中正在采用PC控制方案。基于PC 的控制系统易于安装和使用，有高级的诊断功能，为系统集成商提供了更灵活的选择，从长远角度看，PC控制系统维护成本低。

由于PLC受PC控制的威胁最大，所以PLC供应商对PC的应用感到很不安。事实上，他们现在也加入到了PC控制“浪潮”中。

近年来，工业PC在我国得到了异常迅速的发展。从世界范围来看，工业PC主要包含两种类 型：IPC工控机以及它们的变形机，如AT96总线工控机等。由于基础自动化和过 河南工业职业技术学院

程自动化对工业PC的运行稳定性、热插拔和 冗余配置要求很高，现有的IPC已经不能完全满足要求，将逐渐退出该领域，取而代之的将是其他工控机，而IPC将占据管理自 动化层。国家于2001年设立了“以工业控制计算机为基础的开放式控制系统产业化”工业自动化重大专项，目标就是发展具有自主知识产权的PC-based控制系统，在3-5年内，占领30%(50%的国内市场，并实现产业化。

几年前，当“软PLC”出现时，业界曾认为工业PC将会取代PLC。然而，时至今日工业PC并 没有代替PLC，主要有两个原因：一个是系统集成原因;另一个是软件操作系统WindowsNT的原因。一个成功的PC-based控制系统要具备两点：一是所有工作要由一个平台上的软件完成;二是向客户提供所需要的所有东西。可以预见，工业PC与PLC的竞争将主要在高端应用上，其数据复杂且设备集成度 高。工业PC不可能与低价的微型PLC竞争，这也是PLC市场增长最快的一部分。从发展趋势看，控制系统的将来很可能存在于工业PC和PLC之间，这些融 合的迹象已经出现。

2、工控行业仪器仪表发展

工控仪表重点发展基于现场总线技术的主控系统装置及智能化仪表、特种和专用自动化仪表；全面扩大服务领域，推进仪器仪表系统的数字化、智能化、网络化，完成 自动化仪表从模拟技术向数字技术的转变，5年内数字仪表比例达到60%以上；推进具有自主版权自动化软件的商品化。2.1 电工仪器仪表

电工仪器仪表重点发展长寿命电能表、电子式电度表、特种专用电测仪表和电网计量自动管理系统。2005年，中低档电工仪器仪表国内市场占有率要达到95%；到2010年，高中档电工仪器仪表国内市场占有率达到80%。2.2 科学测试仪器

科学测试仪器重点发展过程分析仪器、环保监测仪器仪表、工业炉窑节能分析仪器以及围绕基础产业所需的汽车零部件动平衡、动力测试及整车性能检测仪、大地测量仪器、电子速测仪、测量型全球定位系统以及其他试验机、实验室仪器等新产品。产品以技术含量较高的中档产品为主，到2005年在总产值中占50%～60%。2.3 环保仪器仪表

环保仪器仪表重点发展大气环境、水环境的环保监测仪器仪表、取样系统和环境监测自动化控制系统产品，2005年技术水平达到20世纪90年代后期国际先进水平，国内市场占有率达到50%～60%，到2010年国内市场占有率达到70%以上。2.4 仪器仪表

仪器仪表元器件“十五”及2010年前，尽快开发出一批适销对路、市场效果好的产品，品种占有率达到70%～80%，高档产品市场占有率达60%以上；通过科技攻关、新品开发，使产品质量水平达到国际20世纪90年代末水平，部分产品接近国外同类产品先进水平。2.5 信息技术电测仪器

信息技术电测仪器主要发展电测仪器软件化、智能化技术，总线式自动测试技术，综合自动化测试系统，新型元器件测量技术及测试仪器，在线测试技术，信息产业产品测试技术，多媒体测量技术以及相应测试仪器，用电监控管理技术等。参考文献：

[1] PLC控制技术在横排头闸门控制中的应用 [2] 《深入浅出西门子s7—200》

第五篇：研究过程概述

研究过程概述：

（一）、课题研究实施策略

课题组全体成员紧紧围绕课题方案所确定的研究内容、研究目标、研究方法展开了一系列理论学习和教学研讨，在课题分解、交流研讨方面做了大量工作，取得一定成绩，基本达到本阶段的研究目标。

1、下大功夫拓宽理论学习面，增强教师的课题意识

针对课题组成员比较缺乏课题研究的经验，给本课题研究活动进行定位，即边学习边研究，在研究中学习。理论学习开始就一边组织教师学习课题方案，一边学习“研究课题的一般程”，“教师如何做研究”等有关课题研究的方法指导理论和经验；在对教育研究与课题研究方法有了较深入的了解后，才着手就“数学建模哪些内容融入经济数学”“如何融入”等材料进行研究。坚持自主学习与集中交流相结合，做到有计划、有主题、有记录、有收获。通过学习，使教师先进的教学理念在科学的科研方法的指导下，迅速转化为实用的教学行为，用扎扎实实的课题理论支撑课题研究工作。

2、加强课题研究的制度建设和组织工作，课题研究出成效

本课题由蒋元详副校长负责监管，由教科室统一领导，建立了多级监督把关制度，结合常州教科所的网络结题要求建立了课题管理网站（http://61.132.88.19/gblketi），充分调动课题组教师的积极性，使教师坚持每两周一次，认真参与多种形式的课题培训和研究活动，主动完成各项研究任务，做好过程性材料的收集、上网及整理工作，做好经验的交流、推广和总结。

3、课题进入课堂，人人参与课题研究

为扩大本课题研究的参与面、力求子课题的研究有深度、有实效。本课题研究启动后，由课题组长负责把课题研究的阶段目标、计划及任务上传至网站，并通过课题交流会议，促使每位成员都明确要求。为增强课题研究的实效性，我们深入课堂，开设了十多节网络观摩课，结合课堂情况对于各种课堂教学模式进行实践与优化，突出了本课题“行动研究法” 为主体的特点。

（二）、研究的思路、视角

1．网络环境下教学过程中师生中心点转换的研究

网络环境下的教学应以学生的学为中心，而不是以教师的教为中心，如何建立一个好的学习情景是教学设计的关键所在，一切都应以如何好学作为出发点，而不是如何使课上得生动形象。教师的作用应着重放在如何制作所需要的多媒体课件、网页，以及把它们组成一个系统。并指导学生如何使用它。

2．多媒体积件的作用和性质的转换研究

网络环境下的多媒体积件的制作应从以往的教师演示工具转变成学生的学习工具。目前教学中的多媒体还是传统教学模式的工具，是教师的工具，是粉笔、语言工具的延伸。而不是学生的工具。而用超文本方式加以组织和处理的图形、动画、图象、声音、视频等多媒体信息已经转变为超媒体。这时不仅可以获取文本信息，还可以通过计算机处理、管理、组织具有逻辑关系的大量信息。

3．教学过程转变的研究

网络环境下的课堂教学过程不一定遵循整个知识体系的前后逻辑关系，而是以组团形式将相关知识制成文本之间的超级链接再整合多媒体积件构成这部分知识的概念框架，让学生随机进入学习，学生的思维可在各个结点进行发散式的跳转。

（三）、三年来我们研究的重点和成效

1、加强学习培训，提高课题组成员的素质

主要是课题研究技术储备阶段，由蒋元详、胡云飞、郭兵利、汤益松三位老师对课题组成员进行培训。

通过培训，课题组教师的理论水平，课题研究的热情都有了较大的提高。对于科研促教学有了全新地认识。在信息技术操作与应用及课件制作水平方面也有了长足的进步，2004年12月举行的溧阳市专题学习网站评比中：汤益松老师的《光合作用》获一等奖，郭兵利老师的《三角函数的图象和性质》、施艳军老师的《万有引力定律》、汪义华老师的《库仑定律》获二等奖。汤益松老师的《光合作用》在常州市同类评比中获得二等奖（更多的参见成果列表）。

组长郭兵利老师参加了溧阳市首批信息技术与学科整合骨干教师培训，并同过了考试，成绩85分。2006年参加常州市首届信息技术应用与研究高级研修班学习，并获优秀学员称号，开发的《对数函数》也获常州市优秀成果一等价；同年的网络环境下的创新教学设计也获江苏省一等奖。2006年组长郭兵利老师随同常州电教馆的专家一行前往深圳、广州等地观摩信息技术网络教学的发展，受益匪浅，为课题研究注入了新的活力。

2、通过系统的课题研究培训，每位教师结合本学科特点，制作了不少相关的课件（散件、整件），参见资源列表、光盘（见资源分册及光盘）。

3、课题组原创了一系列学习资源网站、学习资料，包括：

Powerpoint2000学习教程1套；

Frontpage2000学习教程1套；

Flash Mx专题学习网站1套，内涵丰富的动态资源。

结合课题组成员的需要，由郭兵利、汤益松两位教师负责搜索整理了许多课件制作、网站开发的学习教程资源等，方便了教师自学。

课题研究的副产品，开发了四套校本课程：《中国数学史》、《几何画板高级教程》、《数学双语词汇汇编》、《数学文化》。

（三）、课题组成员结合学科特点，分学科，进行广泛的资源收集整理，获取了大量的学科教学资源，具体的分工与要求入下：对于教学资源的收集，数量与质量不能完全画上等号，介于中学教师教学工作繁重，目前原创课件资源所占比例较少（具体的资源情况见分册列表及光盘）。

（四）、组员制作相关学科的网络课件及信息技术环境下的教学设计

1、结合本学科的特点，选择适合进行网络课教学的章节内容，并进行汇总。

2、精选部分内容，结合所学的课件制作技巧制作出完整的网络课课件（可以使用powerpoint2000,frontpage2000,flash等软件）。

3、精选一些制作质量好的课件，进行组内交流评价，互相提高。

几年来，课题组教师制作的相关教学设计作品有：

（五）明确分工，发挥课题组成员的个人优势：

郭兵利、狄乐群、汤益松老师，计算机操作水平较高，专门负责多媒体课件，网络课开发中的技术支持；蒋元详副校长主管教科研、胡云飞老师是教科室主任，常年从事课题研究与管理工作，有丰富的课题管理经验，在课题组中负责培训，规范课题研究。其他老师发挥学科优势，进行本学科的网络教学理论学习，研究，制作自己的网络课，学科课件。

（六）深入课堂，加强实践，开设好优质网络教学，实践和提炼教学模式

2005年开始，课题组依照计划，安排几位老师开设了本学科的网络课，并结合观摩情况进行了深入研讨，对各种教学模式的应用效果进行了对比及优化，在实践中进行对比教学：改进模式，提炼模式。具体的内容见下表：对于开设网络课的要求如下：

1、网络课要求每一位执教教师在前阶段培训的基础上，结合本学科的特点，精选出适合运用网络环境的内容自主制作；

2、按照上课的思路，提交教学案例设计一份；

3、提交教学配套网络课件一套；

4、要有教学过程简记；

5、做好相关的教学交流、效果反馈，反思记录。

通过教学实践、研讨、学习与交流，课题组分析了网络环境下的一些流行的教学模式，并结合实践效果加以改进提炼，总结出4中典型的网络环境下的教学模式：网络教学模式的基本教学程序；基于网络环境下的基本教学模式（通用型）；网络自主作文教学模式；“自主探索、协作学习、创新发展”的一般教学模式（这几种模式在成果里面会有相关的叙述）。

通过深入课堂教学实践，课题组讨论总结出网络环境下的课堂教学评价方法：

对学生基于网络环境下学习行为和学习结果的把握、判断和评定，包括自主学习的的成绩、进步、能力增长以及其他成就、表现等具体内容。评价需客观地反映学生在研究过程中的能力发展。评价的目的不是“甄别”和分等，评价的基本方式不是“确认”，而是“对话”，并且主要通过学生的自我反思而最终实现；评价结果的表现形式，不再是简单的分数与等级。网络环境下的课堂教学评价的重心应在于“调节学习者学习行为，监控学习过程，促进和指导学习的有效进行”。具体的评价方法体现在以下几个方面：

（1）面向过程，实现学习过程的追踪、学习成果的阶段性展示。学习过程的追踪是依靠现代网络教育平台实现的，其主要功能有课程管理、用户管理、用户统计报表和学习情况分析等功能。通过学习状况功能可以查询用户学习的详细情况，察看用户学习进度，讨论次数，并统计出相关的报表，这便于教师在学生研究和学习过程中更多观察和了解学生的情况，并可以在适当的时候有针对性的对学生进行指导和帮助。另外，在与学生课题研究相关的网站中，记录和体现了学生在研究过程中的阶段性成果，这将有助于教师掌握学生的学习进度，加强对学生的具体指导。例如：在“光合作用”的学习中，教师引导学生充分利用网络完成学习的过程记录，用网络实现学习资料的无纸化管理，比如将“光合作用的实现条件”、“光合作用的原理”等问题以“帖子”的形式，发布在网上的“论坛”或“社区”上，进行适时交流，加强各学习小组间的合作和信息共享。

（2）合作参与，注重协作能力与再学习能力的评价。现代信息社会特征之一是资源共享，它要求人不仅有竞争意识，还要有协作精神。因此，在网络环境下开展教学，需要考虑对学生协作能力与再学习能力的评价。协同工作能力的培养，是指让几个学生学会合作完成同一项任务。协作能力体现了个体在群体中的作用如何，教师应当关注学生之间协作能的培养。比如，在研究“万有引力定律”时，指导学生共同出谋划策，提出设想，精心制作一个“万有引力定律”专题成果网页，就是一个最好的协同过程。所以，协作能力的评价，对培养学生的情商是很有益处的。同时，由于信息技术的不断发展，学生不可能只靠信息技术课所学的知识就能完成任务，往往需要学习者不断地进行自学和充实。

（3）多元评价，着重学习个体的多维评价。网络媒体超文本结构的基本构架决定了网络学习环境将给学生提供大量非结构化的情景，在非结构化的学习中，涉及的不单纯是本学科知识掌握的多寡，而包括知识理解的深度、对知识的应用，以及探究能力、信息处理能力、思维能自主意识的培养，这些是标准化测验所不能反映的，惟有采用包括网络“虚拟实验”在内的多元化的评价体系，才能突破自主学习评价的单一性。学生是作为学习个体参与到活动中去的，对于他的评价应注重于活动参与的多个维度。通过网络活动中的“社区讨论”，“电子邮件”、“聊天室”等交流工具与协作工具的系统服务，不仅可以实现学习的个别辅导，而且能够提供交互式的个性化服务。学生在这些活动中，真正能够主动发展。而网络记载下学生自主学习的发展历程，这将有助于学生个体回顾其发展过程，也对教师评价一个学生综合能力提供了客观的依据。

（七）、通过研讨交流，我们总结出几位教师实施网络教学中的一些共同点：

1、强调学生主体。学生的学习是个性化行为。倡导建立自主、合作、探究的学习方式。把学生个体的自主学习，学生群体间的信息交流，利用网络环境的信息反馈、交流及时普遍地联系起来。促进学生的思维在学习过程中始终处于积极、活跃、主动的状态，使课堂教学成为一系列学生主体活动的展开与整合的过程。

2、培养创新精神。在网络环境下的教学模式中，注重创设一种宽松、和谐的学习氛围，给学生心理安全感。培养学生观察的独创性，探究的自主性，留给学生更多的创新的空间，在学习过程中，注意学生独特个性的培养和合作意识的渗透。

3、训练实践能力。简化头绪，突出重点，观察事物，搜集信息，重视学生的学习过程，加大实践活动量，让学生通过感知→建构→生成→应用的思维过程去发现真理，掌握规律。该说就大胆地说，该做就放手地做，该听就认真地倾听。人机交互，生生合作，师生交流，使学生渐入“自能学习”的佳境。

4、应用信息技术。在现代教育技术的环境下，运用信息技术，利用多媒体的超文本性与网络特性结合，全方位信息交流，为学生提供了丰富的信息量,容量大、速度快。在教学的实际活动中消除学生“畏学”、“苦学”、“难学”的心理。基于网络把声音、色彩、图象、文字、动画等有机地结合起来，便捷、有效地创设教学情境，能充分调动学生学习兴趣和求知欲望，甚至将知识的学习融入娱乐形式中，使枯燥的学习变得轻松愉快，把学生的认知过程，情感过程，意志表现有机统一于教学过程中。

5、发挥教师主导。教师是课堂教学的组织者、设计者、指导者，是学生学习的促进者。在课堂教学中，教师变“应试”的思想为“发展”的思想，变“灌”为“导”，变“教师中心”为“学生中心”，做到教师为学生服务，教法为学法服务，与学生平等对话，合作交流，对学生的学习过程进行积极的评价和正确的引导，使其突破难点，挖掘潜力，不断发展。

（八）、通过自主的设计课件，开发网络课，各位教师加深了对认识信息技术的工具性作用的体现：

（1）、作为演示工具；（2）、作为交流工具；（3）、作为个别辅导工具；（4）、提供资源环境；（5）、作为信息加工工具；（6）、作为协作工具；（7）、作为研发工具。