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控制意味着通过它可以按照所希望的保持和改变机器、机构或其他设备内任何感或可变的量。控制同时是为了使被控制对象达到预定的状态而实施的。控制使被控制对象趋于某种需要的状态

例如，假设有一个汽车的驱动，汽车的速度是其位置的函数。通过控制踏板的压力可以保持所希望的速度（或可以达到所希望的速度变化）。这个汽车驱动（、汽化器和发动机车辆）便组成一个控制。

分类

控制有几种分类

1、按控制原理的不同，自动控制分为开环控制和闭环控制。

开环控制

在开环控制中，输出只受输入的控制，控制精度和的特性都比较差。开环控制中，基于按时序进行逻辑控制的称为顺序控制；由顺序控制装置、检测元件、执行机构和被控工业对象所组成。主要应用于机械、化工、物料装卸运输等的控制以及机械手和生产自动线。

闭环控制

闭环控制是建立在反馈原理基础之上的，利用输出量同期望值的偏差对进行控制，可比的控制性能。闭环控制又称反馈控制。

2、按给定分类，自动控制可分为恒值控制、随动控制和程序控制。

恒值控制

给定值不变，要求输出量以一定的精度接近给定希望值的。如生产中的温度、压力、流量、液位高度、电动机转速等自动控制属于恒值。

随动控制

给定值按未知时间函数变化，要求输出跟随给定值的变化。如跟随的天线。

程序控制

给定值按一定时间函数变化。如程控机床。

工作原理

检测输出量（被控制量）的实际值；将输出量的实际值与给定值（输入量）进行比较得出偏差；

用偏差值产生控制调节作用去偏差，使得输出量维持期望的输出。

性能要求

为了实现自动控制的基本任务，必须对在控制中出来的行为提出要求。对控制的基本要求，通常是通过对特定输入的响应来的。例如，用单位阶跃的过渡及稳态的一些特征值来表示。在确保性的前提下，要求系 统的动态性能和稳态性能好，即：

动态平稳（性）；

响应要快（快速性）；

跟踪值要准确（准确性）。

应用领域

工业方面

控制已被广泛应用于人类社会的各个领域。

在工业方面，对于冶金、化工、机械制造等生产中遇到的各种物理量，包括温度、流量、压力、厚度、张力、速度、位置、、相位等，都有相应的控制。在此基础上通过采用数字计算机还建立起了控制性能更好和自动化程度更高的数字控制，以及具有控制与双重功能的控制。在农业方面的应用包括水位自动控制、农业机械的自动操作等。

技术

自动控制的应用实例有各种类型的伺服、火力控制、制导与控制等。在、和航海方面，除了各种形式的控制外，应用的领域还包括导航、遥控和各种器。

其他

在办公室自动化、图书 、交通乃至日常家务方面，自动控制技术也都有着实际的应用。随着控制理论和控制技术的发展，自动控制的应用领域还在不断扩大，几乎涉及生物、医学、生态、经济、社会等所有领域。

集散控制

发展历程

控制其实从20世纪40年代就开始使用了，早期的现场基地式仪表和后期的继电器构成了控制的前身。以PLC和DCS为代表，从70年****始应用以来，在冶金、电力、石油、化工、轻工等工业控制中迅猛的发展。从90年****始，陆续出现了现场总线控制、基于PC的控制等，将简要介绍各种常见的控制，并分析控制的演进和发展方向。

70年代中期，由于设备大型化、工艺流程连续性要求高、要控制的工艺参数增多，而且条件苛刻，要求显示操作集中等，使已经普及的电动单元组合仪表不能*要求。在此情况下，业内厂商经过市场调查，确定的DCS产品应以模拟量反馈控制为主，辅以开关量的顺序控制和模拟量开关量混合型的批量控制，它们可以覆盖炼油、石化、化工、冶金、电力、轻工及市政工程等大部分行业。

1975年前后，在原来采用中小规模集成电路而形成的直接数字控制器（DDC）的自控和计算机技术的基础上，出了以集中显示操作、分散控制为特征的集散控制（DCS）。由于当时计算机并不普及，所以DCS应强调用户可以不懂计算机就能使用DCS;同时，DCS还应强调向用户提供整个。此外，的DCS应做到与中控室的常规仪表具有相同的技术条件，以保证可靠性、性。

在以后的近30年间，DCS先与成套设备配套，而后逐步扩大到工艺装置改造上，与此同时，也分成大型DCS和中小型DCS两类产品，使其性能价格比更具有竞争力。DCS产品虽然在原理上并没有多少突破，但由于技术的进步、外界变化和需求的改变，共出现了三代DCS产品。1975年至80年代前期为代产品，80年代中期至90年代前期为第二代产品，90年代中期至21世纪初为第三代产品。

控制站

DCS中，控制站作为一个完整的计算机，它的主要I/O设备为现场的输入、输出处理设备，以及输入/输出（PI/O），包括变换与调理，A/D、D/A转换。控制站是整个DCS的基础，它的可靠性和性为重要，死机和控制失灵的现象是不允许的，而且冗余、掉电保护、抗、构成防爆等方面都应很有效而可靠，才能用户要求。

关于DCS控制站的，包括实时操作、编程语言及编译、数据库、自诊断等，只是完善程度不同而已。第二代DCS控制站开始有面向语言和语言；第三代DCS控制站的可以完成离线组态及在线修改控制策略。为了完成控制策略，对于顺序控制和批量控制组态编程，各种DCS控制站采用不同的。

DCS操作站

DCS操作站具有操作员功能、工程师功能、通信功能和语言功能等，其中工程师功能中包括组态、、通用（Utility）功能，还有配置、操作标记、趋势记录、历史数据、总貌画面组态、控制站组态、工艺单元或区域组态等。

实际的DCS操作站是典型的计算机，它与控制站不同，有着丰富的设备和人机界面。在人机界面方面，逐渐过渡为以GUI图形用户界面为平台并采用鼠标，组态时制作流程图和控制回路图等采用菜单、窗口等，使人机界面友好。第三代DCS操作站是在个人计算机（PC）及Windows操作普及和通用监控图形已商品化的基础上诞生的。DDE或OPC接术，以太网接口与网络相连。DCS组态、操作站组态、控制站组态均有相应，为DCS用户的工程设计人员提供人机界面。有的DCS的采用通用监控图形，或以此类为核心，进行二次。

数据通信及网络

因为数据通信牵涉到网络结构、通信介质（信道）、通信协议、IEEE802.4令牌总线传输和IEEE802.5令牌环网传输的通信协议在DCS中应用广，是否能够成为今后DCS的通讯，还有待观察。

发展问题

DCS所存在的问题，主要集中在3个方面：

1、即开放性问题;

2、与现场传感器、变送器、执行器的接线问题；

3、价格较贵问题[1]。

这些问题在第三代DCS中已开始解决。在21世纪，新一代的DCS应用户这方面的需求。

在DCS应用行业分布上，如对DCS产品进行改造，是可以保持其在这些行业中的地位的。

编程控制

PLC的诞生和发展

1968年，通用汽车公司的油压部门确立了个可编程控制器的，他们的目的是既复杂又昂贵的继电器控制。该设计规格需要固态和电脑技术，并要求能够在工业中生存，也能够方便地编程，并且可以重复使用。到1969年，个PLC诞生。当时称为可编程控制器，英文是Programmable Controller，缩写为PC。由于代PLC是为了取代继电器的，因此，采用了梯形图语言作为编程，形成了工厂的编程。这些早期的控制器了初的要求，并且打开了新的控制技术的发展的大门。在很短的时间，PLC就迅速扩展到食品、饮料、金属加工、制造和造纸等多个行业。

PLC通常根据CPU所带的I/O点数的规模分为微型PLC、小型PLC、中型PLC、大型PLC、PC插卡式PLC以及PC兼容的PLC。各种规模分类如附表所示。

一套典型的PLC通常包括CPU模块、电源模块和一些输入/输出模块，这些模块在一块背板上。如果配置，可能会包括一个操作员界面、监控计算机、通讯模块、以及一些可选的特殊功能模块。可编程控制器不仅容易安装，占用空间小，能源消耗小，带有诊断指示器可以帮助故障诊断，而且可以被重复使用到其它的项目中去。尽管有PLC的功能，如运行速度、接口种类、数据处理能力已经了很大的，但PLC一直保持了其初设计的原则，那就是简单至上的原则。

的PLC

PLC的技术从诞生之日起，就不停地发展。这些发展不仅改进了PLC的设计，也改变了控制的设计理念。过去，PLC适用于离散控制，如开关、顺序执行等场所，但随着PLC的功能越来越强大，PLC也开始进入自动化领域。

PLC分类

PLC种类 外观 典型I/O点数范围 典型应用

微型PLC 固定I/O点，砖块式 <32点 替代继电器，分布式I/O

小型PLC 砖块式，模块式 33-128点 工业机器开关控制和商业用途

中型PLC 模块式，小机架 129-512点 复杂机器控制和一些分布式

大型PLC 大机架 >513点分布式，监控

PC插卡式PLC ISA或PCI总线卡式 >129点机器控制，监控

PC兼容控制器 模块式，大或小机架 >129点机器控制，监控

PLC的硬件进展

以下列出了PLC的硬件进展：

·采用新的*的微处理器和电子技术达到快速的扫描时间;

干熄焦控制

·小型的、低成本的PLC，可以代替四到十个继电器;

·高密度的I/O，以低成本提供了节省空间的接口;

·基于微处理器的智能I/O接口扩展了分布式控制能力，典型的接口如PID，网络，CAN总线，现场总线，ASCII通信，定位，主机通讯模块和语言模块（如BASIC，PASCALC）等;

·包括输入输出模块和端子的结构设计改进，使端子更加集成；

·特殊接口允许某些器件可以直接接到控制器上，如热电偶、热电阻、应力测量、快速响应脉冲等；

·外部设备改进了操作员界面技术，文档功能成为了PLC的功能。

以上这些硬件的改进，了PLC的产品系列的丰富和发展，使PLC从小的只有10个I/O点的微型PLC，到可以达到8000点的大型PLC，*。这些产品系列，用普通的I/O和编程外部设备，可以组成局域网，并与办公网络相连。整个PLC的产品系列概念对于用户来说，是一个非常节约成本的控制概念。

PLC的进展

与硬件的发展相似，PLC的也取得了巨大的进展，大大强化了PLC的功能:

·PLC引入了面向对象的编程工具，并且根据电工会的IEC61131-3的形成了多种语言;

· 小型PLC也提供了强大的编程指令，并且因此延伸了应用领域;

·语言，如BASIC，C在某些控制器模块中已经可以实现，在与外部通讯和处理数据时提供了更大的编程灵活性;

·梯形图逻辑中可以实现的功能块指令，可以使用户用简单的编程实现复杂的功能;

·诊断和错误检测功能从简单的控制器的故障诊断扩大到对所控制的机器和设备的和设备诊断;

·浮点算术可以进行控制应用中计量、平衡和统计等所牵涉的复杂计算;

·数据处理指令简化和改进, 可以进行涉及大量数据存储、跟踪和存取的复杂控制和数据采集和处理功能。

尽管PLC比原来复杂了很多，但是，他们依然保持了令人吃惊的简单性，对操作员来说，的高功能的PLC与30年前的PLC一样那么容易操作，甚至更为简单。

PLC的未来发展

PLC的未来发展不仅取决与产品本身的发展，还取决于PLC与其它控制和工厂设备的集成情况。PLC通过网络，被集成到计算机集成制造（CIM）中，把他们的功能和资源与数控技术、机器人技术、CAD/CAM技术、个人计算机、信息以及分层结合起来，在工厂的未来发展中，将占据重要的地位。 新的PLC的技术进展包括，更好的操作员界面，图形用户界面（GUI），人机界面，也包括与设备、硬件和的接口，并支持人工智能比如逻辑I/O等。进展将采用广泛使用的通讯提供不同设备的连接，新的PLC指令将立足于PLC的智能性，基于知识的学习型的指令也将逐步被引入，以的能力。可以肯定的是，未来的工厂自动化中，PLC将肯定占据重要的地位，控制策略将被智能地分布开来，而不是集中，超级PLC将在需要复杂运算、网络通信和对小型PLC和机器控制器的监控的应用中使用。

西门子S7-300通讯模块全系列代理商

控制意味着通过它可以按照所希望的保持和改变机器、机构或其他设备内任何感或可变的量。控制同时是为了使被控制对象达到预定的状态而实施的。控制使被控制对象趋于某种需要的状态