分布式电气控制系统改造分析论文（样例5）

第一篇：分布式电气控制系统改造分析论文

【摘要】分布式电气控制系统，是当前电力程序开发的基础，具有基础性、关联性、以及多元性特征，在电气自动化开发中，发挥着越来越重要的地位。基于此，本文基于现场总线相关理论，着重对分布式电气控制系统改造进行分析，以达到充分发挥技术优势，提升电气自动化发展高度的目的。

【关键词】现场总线；分布式；电气控制系统

引言

现场总线，是以厂内检测与控制技术部分为主导的，数字化通讯网络结构，该种信息传输方式，是借助数字化传感器、终端接收操作、以及控制器等结构，构建网络通信信号模式，进而确保信息传输过程，能够达到高质量、高效率、便捷化的传输效果。为了充分发挥现场总线设计优势，就必须准确把握实践应用要点，从而达到全面升级传输结构的目的。

1当前分布式电气控制系统中存在的问题

为了对当前电气生产企业中控制系统深层探究，本文主要以A企业为例，对电气控制系统中分布式程序进行探究。

1.1A电厂基本概况

A厂主要以电子设备零件加工为主导，采用厂电子模拟屏，对全场操作程序进行远程控制。该厂内当前分布式电气控制系统，主要分为远程控制结构、电气自动化控制程序、可调节指示灯、以及遥感测量仪器等。当A厂内电气控制系统正常运行时，系统分布式指示灯将处于稳定状态。一旦程序中出现通信故障，A程序，将按照电子模拟屏与现场设备提示方式，进行电气控制分布调节。

1.2A电厂中分布式电气控制系统不足

1.2.1外部设备问题结合A厂电气控制系统分布基本设计要点来说，该厂内电气控制设备，主要集中厂内电力信息控制的主体部分，而在各个小端口处，却始终存在着欠缺，因而，程序控制操作的实际效果并不理想；同时，该厂内电气控制设备，电气控制软件组态与外部控制开关之间的关系较为密切，且缺少与之相互匹配的程序辅助结构。一旦厂内电气控制中，某一部分出现连接故障，很容易发生局部影响整体的问题，导致厂内分布式电气控制实际应用问题重重。1.2.2程序内部问题A厂内分布式电气控制系统实际应用，也存在着内部程序问题。其一，分布式电气控制系统，以I/O系统为主，DCS系统为辅助实行电力信息的控制系统传输。当电子程序开发与应用时，内部通信与外部通信的关联性较低，一旦外部通信信息量较大，控制系统的内部运行效果将受到影响，很容易出现分布式控制系统瘫痪的情况。其二，A厂内电气控制系统终端程序与总线控制部分的程序开发不同步。当总体程序升级后，终端接收程序未能得到匹配升级，两者电气控制系统运作时，终端无法正常接受到总体系统的控制信息，电气控制传输可靠性受到影响。其三，A厂内DCS系统与FECS系统通信功能匹配不够合理，弱化了分布控制系统实际应用操控能力，电气控制系统的电力传输速率较低。

2基于现场总线下分布式电气控制系统改造

2.1电气控制系统总体改造

基于现场总线下分布式电气控制系统改造，能够有效提升厂内电气控制自动化的信息传输效率，也规避了信息传输相互干扰的问题。从厂内电气控制体系的总体分布格局而言，电气控制系统总体改造方案应落实到外部设备调控，以及内部程序总体设计上。2.1.1外部设备调控厂内现有分布式控制结构设计，主要集中在厂内电气控制的主体部分，且以终端信息监控为主。后期改造时，可在现有基础上，继续完善电气控制系统外部设备终端接收结构，从而形成主体控制与各部分分布控制相互协调的设备分布状态。例如；A厂在进行电气控制体系改造时，在DCS主体传输系统之上，继续延伸出多个与FECS相互匹配的子端口。厂内信息传输时，系统将自主寻求与其相互对应的电气控制子端口，进而实现了，厂内程序协调控制的效果。2.1.2内部程序调控电气控制系统总体改造结构规划，是指将分布式系统各个部分的远程操控模型，都调节到最佳状态，并以I/O为主导，实行更可靠的信传输运行模式，确保厂内电气控制系统，更新效果达到最佳化发展趋向。例如；A厂内未来电气分布控制系统实际改造时，不仅设定了电气传输的总体控制层，也将采取远程携带式调控方法，启动DCS系统分布式信息传输结构，并建立一套与DCS相互匹配的辅助性系统。一旦主体系统出现控制故障，辅助系统将继续进行程序调节，加强程序控制之间关联密切程度。

2.2站控层改造

2.2.1站控层“合并”站内控制层改造，是基于现场总线结构之上，形成的首个分布式电气控制改造方面。A厂站内控制层变革，将分布式可控程序，分为监视联络结构、电气设备检测结构、以及网络信息传输结构三部分。运用现场总线路体系，兼并了厂内原有单个电力传输分支，但依旧保留分布式程序控制联络监视结构、电气信息传输检测、以及网络信息高效率传输的优势，并以以太网为基础，增加两台空间信息传输转换站，实现双服务器下，电气自动化控制体系体系协调传输。与A厂内原有的分布式电气控制体系相比，新型电气传输控制方式，不仅实现了电气控制系统的综合传输，也能够“规避”冗余式传输信息带来的站内信息传输阻碍，从而达到站内信息高效率、高质量的传输分析[1]。2.2.2站控层“扩充”站内控制新层改造，也将单机一控方式，改为双机调控体系，并且建立了站内信息传输过渡空间。这样，当A厂内电气控制系统外部终端口，接收到相应较多的信息资源时，系统可先将信息整理为私有部分，公共应用部分，然后再具体结合站控层操作的需求，寻求与其相互匹配的电气控制信息。与A厂现有分布式控制结构相比，信息传输的可靠性相对更高，且信息传输的速率也将大大提升。

2.3内部控制层改造

2.3.1理论分析内部控制层改造，也是A厂内分布式程序，在现场总线路基础上需调控的一部分。主控单元调节与改造，主要是对I/O控制系统，实行通信和传输功能的更新。一般而言，主控单元结构变革，需定时扩充主控单元程序中的数据资源，确保厂内主控单元数据与现有电气设备程序保持一致，进而保障厂内电气控制总程序发出命令后，内部程序能够顺利实行电气控制操作。同时，内部控制层改造，也应对外部网络设备组成部分进行改造，更新终端检测窗口，实行相应的经济结构调配体系，并自主开展稳定的信息处理系统革新，确保智能通讯设备稳定性传输[2]。2.3.2实践探究举例来说，A厂现有的分布式控制结构，是按照厂内电气控制的主体部分，实行厂内智能化控制设备调节，但系统各部分的关联性较低。实行厂内分布式控制结构的改造时，首先要改变当前电气智能化控制设备，相互“分离”的分布结构，加强主控单元与辅助性网络设备之间的关联密切性。其次，全面更新A厂内I/O程序下，电气分布控制数据，加强系统中资源控制信息安全率，形成新的厂内数据传输应用保障。A厂在现场总线下分布式电气控制系统改造后，系统不仅实现了内部控制数据的集中性更新，也能够保障主体控制与各个终端控制之间的关联紧密度，进而实现了，A厂内分布式电气控制结构内部信息高效率传输，这是现代信息体系传输中，最为可靠的信息更新传导方法，在新时期信息传输过程中，发挥着不可忽视的替代作用。

2.4间隔层改造

间隔层改造，是确保分布式控制系统实际应用安全的主要环节，间隔层改造与调控，需对当前分布式电气控制体系下的传输体系，按照程序调控的基本需求，建立相对稳定、且自我保护能力较高的自动化控制程序。与传统的电气控制结构相比，间隔层本身就具有监控与通信信息保护的作用，实行分布式控制体系下将分层改造，将进一步增加其安全检测灵敏度，进而提升电气资源调控的质量[3]。例如：A厂内实行电气控制间隔层更改时，设计人员首先对程序的检测保护能力进行检测，然后再按照其安全程序高低，适当的进行间隔层后期改造趋向调节，始终确保厂内电气控制信息传输，与当前信息传输相互匹配，并有效弥补其原有电气控制安全层面的不足。同时，改造后的电气结构，能够将负荷开关调控的可靠性增强，具有自动感应与调节的能力，一旦电气设备传输效果处于不稳定状态，间隔层将在第一时间内进行问题处理，保障电气控制系统传输的可靠性。

3结论

综上所述，基于现场总线下分布式电气控制系统改造的分析，是电力传输自动化技术在实践中应用的具体体现，对于新型电力传输体系的规划具有指导性作用。在此基础上，为了有效突破分布式电气控制系统存在的问题，应通过电气控制系统总体改造、站控层改造、内部控制层改造、以及间隔层改造，实现分布式电气控制模式逐步优化。因此，浅析基于现场总线下分布式电气控制系统改造，将为当代电力传输模式整合创新提供引导。

参考文献

[1]胡兵.新工科背景下地方应用型本科电气控制与PLC课程教学改革与探索[J].教育现代化,2018,5(06):70-72+81.[2]刘丽,李岩.探究电气控制系统故障分析诊断及维修技巧[J].内燃机与配件,2018(02):139-140.[3]姜建伟.PLC在电气控制系统中的应用探究[J].佳木斯职业学院学报,2018(01):3-4.

第二篇：分布式控制系统(DCS)中国市场研究报告

ARC发布《分布式控制系统(DCS)中国市场研究报告》

主笔分析师：曹炜

关键词：分布式控制系统(DCS)，新建项目，油气，化工，电力近日发布2012年中国DCS市场研究及未来5年发展预测报告。2012年，中国DCS市场规模在12亿美元，与2011相比同比增长率为2%。冶金、电力、水泥、纸浆与造纸等市场新建项目数量的减少及激烈的价格竞争是导致整体市场不振的主要原因。而展望未来5年的增长，ARC预测中国DCS市场会继续保持适度的成长，年复合增长率在5~6%左右。

油气行业领跑DCS市场应用

化工、电力、炼油与石油化工、油气仍然是2012排名靠前的DCS应用行业，尤其是油气行业，受旺盛的国内需求的驱动，以国内三大石油公司为主体的投资方投资积极性高，资本开支巨大，海洋及陆地油气开采、LNG接受终端、天然气管线等子行业都保持较高的景气度；化工行业尽管一定程度受产能过剩的负面影响，但整体看，主要投资方基于实现规模化生产、延伸产业链、基本原材料增值等考虑，资本开支在2012年仍保持了高速的成长；受水电、风电等可再生能源发展的影响，火力发电的资本开支在2012年继续负增长，但电力行业的DCS市场规模比较大，仍是最重要的应用行业之一。

多因素推动中国DCS未来发展形势看好

展望未来5年的发展，ARC预计中国DCS市场会保持适度的成长。一方面，部分应用行业保持着较高的景气度，新建项目众多，例如油气、煤化工、现代材料、核电、天然气电站等等；而国家对于节能减排政策的进一步推进也会为DCS市场创造新的机会，例如冶金、电力、造纸等行业高耗能高排放产能的关停；电力、冶金、水泥等行业的脱硝，油品质量的升级等等。另外一方面，海外总承包市场近些年迅速崛起，一批中国EPC在海外市场取得相当大的份额，这也驱动了DCS市场的发展。最后，在售后服务领域，基于最终用户理念的一步步成熟，及主要DCS供应商的苦心经营，这一市场蕴藏着很大潜力。

Copyright 2013 © ARC Advisory Group • ARCweb.com.cn • Page | 1

第三篇：风力发电机电气控制系统

电气控制系统

电气控制系统的作用是确保风力机运行过程的安全性和可靠性，提高机组的运行效率和发电供电质量。离网型风力发电机组电气控制系统分为直流和交流系统。直流系统是由风力机驱动直流发电机、经过调压限流器向蓄电池充电及向电阻性负载供电。交流系统包括交流发电机、整流装置、控制器、分流卸载电阻箱、蓄电池组、逆变器和负载。它是一个由交流发电机经整流装置整流后向蓄电池充电及向电阻性负载供电，还可以在蓄电池之后连接逆变器向交流负载供电的交直流供电系统。发电机 按类型分为同步和异步发电机；励磁和永磁发电机；直流和交流发电机。按运行方式又分为内转子和外转子。现有国产离网型风力发电机多采用同步三相永磁式交流发电机，而且是直接驱动的低转速、内转子运行方式。这种发电机为永磁体转子，无励磁电流损耗，它比同容量电励磁发电机效率高、重量轻、体积小、制造工艺简便、无输电滑环，运转时安全可靠，容易实现免维护运行。它的缺点是电压调节性能差。

一种爪极无刷自励磁交流发电机，具备励磁电流自动调节功能。在为独立运行的小型风力发电机配套时，可以有效的避免因风速变化，发电机转速变化而引起的端电压波动，使发电机的电压和电流输出保持平稳。控制器功率容量几千瓦的离网型风电系统常配置简易的控制器。它包括三相全桥整流、电压限制、分流卸载电阻箱、对蓄电池充电时的充放保护和容量10kVA以下逆变电源。逆变电源输出的交流电波形分正弦波和方波，感性负载宜采用正弦波形的逆变电源。

比较完善的控制器采用：PWM斩波整流，使电气控制系统具备了AC-DC/DC-AC双向变换功能；（2）PWM升压型（Boost型）整流，弥补了永磁发电机在低风速、低转速时电压偏低的缺陷；（3）根据风力发电机的运行特性切入了最大功率跟踪技术（PTTP）；（4）向蓄电池智能充电功能；（5）通过改善输出的交流波形，大幅提高风力发电系统的运行效率和年发电量；（6）设置风速及风力机转速传感器并在风速和转速达到限定值时启动执行机构实施制动停机；（7）设置了状态显示和主参数通讯接口。功能完善的控制系统能保障风力机技术性能可靠，运行稳定安全。

离网型风力发电系统对配套控制系统的基本要求如下：

（1）整流器件的耐电压、耐电流的高限值要有充足的裕度，推荐3倍以上；

（2）向蓄电池充电的控制系统，以充电电流为主控元素，控制蓄电池的均充、浮充转换，以均充电流、浮充电压、充电时间作为控制条件，按蓄电池的充电、放电技术规范进行充、放电；

（3）向逆变器供电的控制系统应满足逆变电源所需直流电压和容量的要求；

（4）卸荷分流要兼容电压调控分流和防止风力机超转速加载两项控制；

（5）检测风力机转速、输出电压、输出电流、机组振动等状态超过限定值或允许范围时，控制系统自动给风力机加载，同时实施制动；

（6）应具备短路、直流电压“+”、“-”反接、蓄电池过放电、防雷击等安全保护功能。蓄电池组风能是随机性的能源，高峰和低谷落差甚大，且具有间歇性，极不稳定。为有效地利用风能必须配备蓄能装置。当前风力发电系统可选择的蓄能方式有：蓄电池蓄能、飞轮蓄能、提水蓄能、压缩空气蓄能、电解水制氢蓄能等几种。离网风力发电系统广泛采用蓄电池作为蓄能装置。蓄电池的作用是当风力强劲、风力机发电量大，或用电负荷少时，将电能存入蓄电池；当风力较弱，或用电负荷较大时，蓄电池中的电能向负荷供电，以补充风电的不足，保持风力发电系统持续稳定供电的运行状态。

目前，离网风力发电系统较多采用储能型（固定）铅酸蓄电池，它的单体电动势为2V，单体容量从几百安时到数千安时。电池组配套时可根据风力发电系统的要求，以串、并联接方式组合成所需要的端电压（V）和总容量（Ah）。

蓄电池经多次充放电之后，其充放电转换效率和电池容量会迅速降低，寿命即终结，继续使用已很不经济。

影响蓄电池使用寿命的因素很多，其中主要有：

（1）未按技术规范配制符合要求的电解液；

（2）未严格实行均充、浮充分阶段充电规程；

（3）蓄电池过度充电、深度放电；

（4）蓄电池在亏电状态下，久置未及时充电。

参考书目

《风力发电》中国电力出版社2003年3月 王承煦张源 主编

《风力发电机组原理与应用》机械工业出版社2011年6月 姚兴佳 宋俊编著

《风能技术》[美]Tony Burton 等著 武鑫等译科学出版社

第四篇：浅谈电气现场总线控制系统

浅谈电气现场总线控制系统（FCS）

引言

随着我国电力行业的高速发展，DCS的应用也越来越广泛，但DCS主要完成的是汽轮机、锅炉的自动化过程控制，对电气部分的自动化结合较少，DCS一般未充分考虑电气设备的控制特点，所以无论是功能上还是系统结构上，与网络微机监控系统相比在开放性、先进性和经济性等方面都有较大的差距。1 电气现场总线控制系统的监控对象

电气现场总线控制系统的监控对象主要有:发电机-变压器组，其监控范围主要包括发电机、发电机励磁系统、主变压器、220kV断路器；高压厂用工作及备用电源，其监控范围主要包括高压厂用工作变压器、起动-备用变压器等；主厂房内低压厂用电源，其监控范围主要包括低压厂用工作和公用变压器、照明变压器、检修变压器和除尘变压器等主厂房的低压厂用变压器；辅助车间低压厂用电源；动力中心至电动机控制中心电源馈线；单元机组发电机和锅炉DCS控制电动机；保安电源；直流系统；交流不停电电源。电气现场总线控制系统的特点

2.1 电气参数变化快电气模拟量一般为电流、电压、功率、频率等参数，数字量主要为开关状态、保护动作等信号，这些参数变化快，对计算机监控系统的采样速度要求高。

2.2 电气设备的智能化程度高电气系统的发电机-变压器组保护、起动-备用变压器保护、自动同期装置、厂用电切换装置、励磁调节器等保护或自动装置均为微机型，6kV开关站保护为微机综合保护，380V开关站采用智能开关和微机型电动机控制器，所有的电气设备均实现了智能化，能方便地与各种计算机监控系统采用通信方式进行双向通信。另外，电气设备的控制一般均为开关量控制，控制逻辑十分简单，一般无调节或其它控制要求，电气设备的控制逻辑简单。

2.3 电气设备的控制频度较低除在机组起、停过程中，部分电气设备要进行一些倒闸或切换操作外，在机组正常运行时电气设备一般不需要操作。在事故情况下，大多由继电保护或自动装置动作来切除故障或进行用电源切换。且电气设备具有良好的可控性，这是因为电气的控制对象一般均为断路器、空气开关或接触器，其操作灵活，动作可靠，与电厂其它受控设备相比，具有良好的可控性。

2.4 电气设备的安装环境较好且布置相对集中电气设备大多集中布置在电气继电器室和各电气配电设备间内，设备布置相对比较集中，且安装环境极少有水汽或粉尘的污染，为控制设备就地布置提供了有利条件。电气现场总线控制系统配置

每台机组配置现场总线控制系统(fieldbusco nt rol sys-tem，FCS)，将机组电气系统的发电机-变压器组、单元机组厂用电系统和公用厂用电系统都纳入FCS，FCS作为DCS的一个子系统，在DCS操作员站实现对电气系统的监控，并通过冗余配置的通信服务器在站控层与DCS进行连接。

3.1 网络结构电气FCS采用分层、分布式计算机控制系统，在系统功能上分层，设备布置上分散。网络结构为3层设备2层网方式，3层设备指监控主站层、通信子站层和间隔层，2层网指连接监控主站层与通信子站层的以太网以及连接通信子站层与间隔层的现场总线网。监控主站层由双冗余的系统主机、工程师站、网络交换机和负责与DCS及厂级监控系统(SIS)通信的双冗余通信服务器等组成，通信子站层主要由安装于电气继电器室的多串口通信服务器和安装在各配电室的通信管理机组成，间隔层设备主要包括安装在电气继电器室、6kV开关柜和380V开关柜的智能测控装置、综合保护测控装置、电动机控制器和智能仪表等。通信管理机与监控主站采用双冗余的光纤以太网连接，与间隔层设备可根据设备情况采用Profibus，LON，CAN，工业以太网或其它现场总线进行连接，其主要功能除完成对各综合智能测控单元的数据进行管理外，还完成实时数据的加工和分布式数据库的管理工作。公用厂用电系统的站控层以太网独立组网，通过通信网关分别与机组自动化系统以太网连接，共用单元机组的工程师站，并通过软、硬件闭锁手段只能接受一台机组控制系统的操作指令。

3.2 数据采集对发电机-变压器组、高压厂用变压器及起动-备用变压器，除少量模拟量信号、高压侧断路器、隔离开关、接地开关位置信号、控制回路断线及允许远方操作信号、发电机-变压器组及起动-备用变压器所有控制量信号采用硬接线直接与DCS连接外，其它监测信号均通过专设的测控装置接入FCS，再以通信方式送DCS。电气专用装置如发电机-变压器组及起动-备用变压器保护、电压自动调整装置(AVR)、同期装置、故障录波、厂用电快速切换、柴油机、直流系统以及交(直)流不停电电源(UPS)系统等均设有通信接口，通过多串口通信服务器接入FCS。

电厂厂用电源分高压厂用工作及备用电源、主厂房低压厂用电源系统和辅助车间低压厂用电源系统，主厂房低压厂用电源包括低压厂用工作和公用变压器、照明变压器、检修变压器和除尘变压器及其380V配电装置等，辅助车间低压厂用电源包括输煤系统、工业废水处理站、翻车机、循环水系统、补给水系统变压器及其380V配电装置等。为与本工程水、煤、灰辅助系统集中控制的思路相适应，辅助车间厂用电源系统均纳入机组DCS监控。针对热控水、煤、灰单独设置控制点的方案，辅助车间380V电源系统也可纳入相应可编程序控制器(PLC)控制。

为使控制系统接线更加简单，对主厂房重要厂用电源如6kV厂用电系统及锅炉、汽轮机、主厂房公用系统等，采用硬接线和现场总线相结合的采集方式，即重要DI信号(如断路器合闸位置、断路器跳闸位置、允许操作、故障)和DO信号(如断路器合闸指令、断路器跳闸指令等)保留硬接线，回路其它所有信息均通过现场总线以通信方式送入FCS及DCS；而对机组不重要厂用电源如检修、照明、电除尘及辅助车间厂用电系统等，取消厂用电电源系统全部的硬接线，完全采用通信方式进行监视和控制。

对单元机组电动机，由于与机组热工系统联系紧密，采用硬接线和现场总线相结合的采集方式，同时，要保留和监控逻辑有关的重要信息，采用硬接线的方式，接入DCS中进行监控。FCS采集的供电气系统分析管理的信息如各保护整定值、故障时电流和电压波形等数据，送入FCS的工程师站进行分析处理，不送入DCS，但可以通过独立的通信接口送入SIS和管理信息系统(MIS)。4 结束语

随着电厂自动化水平的不断提高，电气系统采用计算机控制已成为当前设计的主流，控制方式也从单纯的DCS监控逐步向具备故障分析、信息管理、设备管理、自动抄表、仿真培训等高等级运行管理功能的方向发展，由此又推动了现场总线技术在电厂电气控制系统中的应用。将FCS应用到火力发电厂控制过程有利于提高火力发电厂电气系统的自动化水平，节约工程投资，值得大力推广应用。

参考文献：

[1]李虞文.火电厂计算机控制技术与系统[M].北京:水利水电出版社.2003.[2]张建.计算机测控系统设计与应用[M].北京:机械工业出版社.2004.[3]周其节.自动控制原理[M].广州:华南理工大学出版社.1989.

第五篇：过程控制系统论文

过程控制系统的发展史

“过程控制”是现代工业自动化的一个重要领域.随着各类生产工艺技术的不断改进提高,生产过程的连续化、大型化不断强化，随着对过程内在规律的进一步了解，以及仪表、计算机技术的迅猛发展，生产过程控制技术获得了更大的进展。《过程控制系统》是过程控制自动化及相关专业的一门主要专业课程。过程控制系统可分为常规仪表过程控制系统与计算机过程控制系统两大类。前者在生产过程自动化中应用最早，已有六十余年的发展历史，后者是自20世纪70年代发展起来的以计算机为核心的控制系统。从系统结构来看，过程控制已经经历了四个阶段。

1.基地式控制阶段(初级阶段)

20世纪50年代,生产过程自动化主要是凭生产实践经验，局限于一般的控制元件及机电式控制仪器,采用比较笨重的基地式仪表(如自力式温度控制器,就地式液位控制器等),实现生产设备就地分散的局部自动控制。在设备与设备之间或同一设备中的不同控制 系统之间，没有或很少有联系，其功能往往局限于单回路控制。过程控制的目的主要是几种热工参数(如温度，压力，流量及液位)的定值控制，以保证产品的质量和产量的稳定。时至今日,这类控制系统仍没有被淘汰，而且还有了新的发展，但所占的比重大为减小。

2.单元组合仪表自动化阶段

20世纪60年代出现了单元组合仪表组成的控制系统,单元组合仪表有电动和气动两大类。所谓单元组合,就是把自动控制系统仪表按功能分成若干单元，依据实际控制系统结构的需要进行适当的组合，因此单元组合仪表使用方便，灵活。单元组合仪表之间用标准统一的信号联系，气动仪表(QDZ系列)为20~100kPa气压信号，电动仪表为0~10mA直流电流信号(DDZ—Ⅱ系列）和4～20mA直流电流信号（DDZ—Ⅲ系列）。由于电流信号便于远距离传送，因而实现了集中监控与集中操纵控制系统,对提高设备效率和强化生产过程有所促进，使用那个了工业生产设备日益大型化与连续化发展的需要。随着仪表工业的迅速发展,对过程控制对象特性的认识，对仪表及控制系统的设计计算方法等都有了较大的进步。但从设计构思来看，过程控制仍处于各控制系统互不关联或关联甚少的定值控制范畴,只是控制的品质有了较大的提高。单元组合仪表已延续了几十年,目前国内还广泛应用。由单元组合仪表组成的控制系统,其控制策略主要是PID控制和常用的复杂控制系统(如串级、均匀、比值、前馈、分程和选择性控制等）。

3.计算机控制的初级阶段

20世纪70年代出现了计算机控制系统，最初是直接数字控制(DDC)实现集中控制，代替常规的控制仪表。但由于集中控制的固有缺陷,未能普及与推广就被集散控制系统(DCS)所替代。DCS在硬件上将控制回路分散化，数据显示，实时监督等功能集中化，有利于安全平稳的生产。就控制策略而言，DCS仍以简单的PID控制为主,再加上一些复杂的控制算法,并没有充分发挥计算机的功能。

4.综合自动化阶段

20世纪 80年代以后出现了二级优化控制 ,在DCS的基础上实现先进控制和优化控制。在硬件上采用上位机和DCS(或电动单元组合仪表)相结合，构成二级计算机优化控制。随着计算机及网络技术的发展，DCS出现了开放式系统,实现多层次计算机网络构成的管控一体化系统(CIPS)。同时，以现场总线为标准，实现以微处理器为基础的现场仪表与控制系统之间进行全数字化,双向和多站通信的现场总线网络控制系统(FCS)。FCS将对控制系统结构带来革命性变革 ,开辟控制系统的新纪元。

当前自动控制系统发展的主要特点是:生产装置实施先进控制成为发展主流;过程优化受到普遍关注;传统的DCS正在走向国际统一标准的开放式系统;综合自动化系统(CIPS)是发展方向。

综合自动化系统，就是包括生产计划和调度,操作优化,先进控制和基层控制等内容的递阶控制系统，亦称管理控制一体化系统(简称管控一体化系统)。这类自动化系统是靠计算机和及其网络来实现的,因此也称为计算机集成过程系统(CIPS)。这里,“计算机集成”指出了它的组成特征，“过程系统”指明了它的工作对象,正好与计算机集成制造系统(CIMS)相对应,有人也称之为过程工业的CIMS。

可以认为，综合自动化是当代工业自动化的主要潮流。它以整体优化为目标,以计算机为主要技术工具，以生产过程的管理和控制的自动化为主要内容,将各个自动化 “孤岛”综合集成为一个整体的系统。近二十几年来，工业生产规模的迅猛发展，加剧了对人类生存环境的污染，因此,减小工业生产对环境的影响也已纳入了过程控制的目标范围,综上所述,过程控制的主要目标有保障生产过程的安全和平稳,达到预期的产量和质量，尽可能减少原材料和能源消耗,把生产对环境的危害降低到最小程度。由此可见，生产过程自动化是保持生产稳定、降低消耗、降低成本、改善劳动条件、促进文明生产、保证生产安全和提高劳动生产率的重要手段，是20世纪科学与技术进步的特征，是工业现代化的标志之一。

以上为过程控制系统的历史，现状以及未来的发展方向。

电专111班

孟阳

120114303113