在工业控制与自动化领域中，运动控制到底指的是什么呢?
作为一个工控人，时常都会说到运动控制。那么，在工业控制与自动化领域中，运动控制到底指的是什么呢?
电机控制与运动控制有何区别?
基本架构组成是怎样的?
运动控制发展趋势如何?
......
让我们一起来了解一下!
工业控制主要分两个方向，一个是运动控制，通常用于机械领域;另一个就是过程控制，通常使用于化工领域。而运动控制指的是一种起源于早期的伺服系统，基于电动机的控制，以实现物体对角位移、转矩、转速等等物理量改变的控制。
电机控制与运动控制
在上面的定义中，有提到电机控制，但电机控制和运动控制是不同的。
从关注点来说，电机控制(这里指伺服电机)主要关注的是控制单个电机的转距、速度、位置中的一个或多个参数达到给定值。而运动控制主要关注点在于协调多个电机，完成指定的运动(合成轨迹、合成速度)，比较着重轨迹规划、速度规划、运动学转换;比如数控机床里面要协调XYZ轴电机，完成插补动作。
电机控制常常作为运动控制系统的一个环节(通常是电流环，工作在力矩模式下)，更着重于对电机的控制，一般包括位置控制、速度控制、转矩控制三个控制环，一般没有规划的能力(有部分驱动器有简单的位置和速度规划能力)。
运动控制往往是针对产品而言的，包含机械、软件、电气等模块，例如机器人、无人机、运动平台等等，是对机械运动部件的位置、速度等进行实时的控制管理，使其按照预期的运动轨迹和规定的运动参数进行运动的一种控制。
填空30 问答20 分析10 设计15 计算分析25 第一章： 什么是过程控制？过程控制是生产过程自动化的简称。它泛指石油、化工、电力、冶金、轻工、建材、核能等工业生产中连续的或一定周期程序进行的生产过程自动控制，是自动化技术的重要组成部分。 过程控制系统的组成：被控对象和自动化仪表（包括计算机）两部分组成。（被控参数，控制参数，干扰量f(t)，设定值r(t)，反馈值z(t)，偏差e(t)，控制作用u(t)） 过程控制系统的分类：按结构不同：（1）反馈控制系统（2）前馈控制系统（3）前馈-反馈复合控制系统；按定值不同：（1）定值控制系统（2）随动控制系统（3）顺序控制系统 过程控制系统的性能指标：根据稳定性、快速性、准确性的要求提出以下 单向性能指标：（1）衰减比（2）最大动态偏差和超调量（3）参与偏差（4）调节时间、峰值时间和振荡频率 综合性能指标：（1）偏差绝对值积分IAE（2）偏差平方积分ISE（3）偏差绝对值与时间乘积积分ITAE（4）时间乘偏差平方积分ITSE 第二章： 检测误差的类型、怎样克服？ 1、检测误差的描述 （1）真值所谓真值是指被测物理量的真实（或客观）取值。在当前现行的检测体系中，许多物理量的真值是按国际公认的公式认定的，即用所谓“认定设备”的检测结果作为真值。（2）最大绝对误差绝对误差是指仪表的实测示值x与真值x a的最大差值，记作△，即△=x-x a （3）相对误差δ=△/x a *100% （4）引用误差γ=△/（x max-x min）*100% （5）基本误差基本误差是指仪表在国家规定的标准条件下使用时所出现的误差。 （6）附加误差附加误差是指仪表的使用条件偏离了规定的标准条件所出现的误差。 2、检测误差的规律性 （1）系统误差系统误差是指对同一被测参数进行多次重复测量时，按一定规律出现的误差。克服系统误差的有效方法之一是利用负反馈结构。 （2）随机误差或统计误差当对同一被测参数进行多次重复测量时，误差绝对值的大小和符号不可预知地随机变化，但就总体而言具有一定的统计规律性，通常将这种误差称为随机误差或统计误差。引起随机误差的原因很多且难以掌握，一般无法预知，只能用概率和数理统计的方法计算它出现的可能性的大小，并设计合适的滤波器进行消除。 （3）粗大误差又称疏忽误差。这类误差是由于测量者疏忽大意或环境条件的突然变化而引起的。对于粗大误差，首先应设法判断是否存在，然后再将其剔除。 检测仪表的组成：传感器、变送器 检测仪表的基本特性 固有特性：（1）精确度及其等级（2）非线性误差（3）变差（4）灵敏度和分辨力（5）漂移（6）动态误差
自动化设备中常用的传感器 秦雨生 2018-08-15 磁性开关：它是气缸用传感器的一个专用称呼，主要应用于检测气缸活塞位置。通常，都由气缸供应商根据客户使用情况配套提供。顾名思义，磁性开关是通过电磁感应来检测目标物，所以，其检测精度相当低。 1. 2 微动开关：微动开关是一种接触式传感器，目前主要应用于设备之间的连接或者设备的安全防护门状态的检测。
2. 3 编码器：旋转编码器是一种光电式旋转测量装置，它将被测的角位移直接转换成数字信号（高速脉冲信号），按照工作原理编码器可分为增量式和绝对式两类。增量式编码器是将位移转换成周期性的电信号，再把这个电信号转变成计数脉冲，用脉冲的个数表示位移的大小。绝对式编码器的每一个位置对应一个确定的数字码，因此它的示值只与测量的起始和终止位置有关，而与测量的中间过程无关。编码器通常与步进电机或者伺服电机配使用构成闭环或者半闭环的控制系统。 3. 4 接近开关：接近开关是一种无需与运动部件进行机械直接接触而可以操作的位置开关，当物体接近开关的感应面到动作距离时，不需要机械接触及施加任何压力即可使开关动作，从而驱动直流电器或给计算机（plc）装置提供控制指令。接近开关也是依据电磁感应的原理设计制造的，所以它只能检测金属目标物属，并且不同的金属感应距离略有差距。目前常用的接近开关检测距离大约有如下几种：1mm、2mm、4mm、8mm、12mm等。接近开关通常有两种：埋入型和非埋入型。所谓埋入型就是指接近开关的感应头不检测其圆周方向的金属
目标，只检测其前方的金属目标，即传感器感应头可以不露出金属安装支架；所谓非埋入型就是指接近开关感应头既检测其前方的金属目标也同时会检测其圆周方向的金属目标，即传感器感应头必须露出金属安装支架一段距离且圆周方向一定范围内不得有金属目标物以免引起错误判断。接近开关的检测精度较磁性开关高。接近开关通常用于判断产品有无、工装夹具是否到位等对位置精度要求相对较低的场合。 4. 5 光电开关：光电检测方法具有精度高、反应快、非接触等优点，而且可测参数多，传感器的结构简单，形式灵活多样，因此，光电式传感器在检测和控制中应用非常广泛。我们通常所说的光电开关大致有三种：一种是反射式光电传感器、一种是对射式光电传感器、一种是使用反射板反射光朿的光电传感器。其中后两种都是通过目标物遮光实现检测的，前一种是通过目标物反射光线来实现检测功能。所以，通常后两种检测距离更远、精度更高。由于光电传感器具有相当高的检测精度，所以，通常用于检测产品或者机械手等工件的精确位置以及步进、伺服系统的反馈装置中。
工业控制自动化行业调查 信息与控制工程学院自动化07-1 苏颖0706380128
行业简介 工业控制自动化技术是一种运用控制理论、仪器仪表、计算机和其它信息技术，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软件、硬件和系统三大部分。工业控制自动化技术作为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。虽然自动化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。 行业现状 我国工业控制自动化的发展道路，大多是在引进成套设备的同时进行消化吸收，然后进行二次开发和应用。目前我国工业控制自动化技术、产业和应用都有了很大的发展，我国工业计算机系统行业已经形成。工业控制自动化技术正在向智能化、网络化和集成化方向发展。 行业发展趋势 一、以工业PC为基础的低成本工业控制自动化将成为主流 众所周知，从20世纪60年代开始，西方国家就依靠技术进步（即新设备、新工艺以及计算机应用）开始对传统工业进行改造，使工业得到飞速发展。20世纪末世界上最大的变化就是全球市场的形成。全球市场导致竞争空前激烈，促使企业必须加快新产品投放市场时间（TimetoMarket）、改善质量（Quality）、降低成本（Cost）以及完善服务体系（Service），这就是企业的T.Q.C.S.。虽然计算机集成制造系统（CIMS）结合信息集成和系统集成，追求更完善的T.Q.C.S.，使企业实现“在正确的时间，将正确的信息以正确的方式传给正确的人，以便作出正确的决策”，即“五个正确”。然而这种自动化需要投入大量的资金，是一种高投资、高效益同时是高风险的发展模式，很难为大多数中小企业所采用。在我国，中小型企业以及准大型企业走的还是低成本工业控制自动化的道路。工业控制自动化主要包含三个层次，从下往上依次是基础自动化、过程自动化和管理自动化，其核心是基础自动化和过程自动化。传统的自动化系统，基础自动化部分基本被PLC和DCS所垄断，过程自动化和管理自动化部分主要是由各种进口的过程计算机或小型机组成，其硬件、系统软件和应用软件的价格之高令众多企业望而却步。 20世纪90年代以来，由于PC-based的工业计算机（简称工业PC）的发展，以工业PC、I/O装臵、监控装臵、控制网络组成的PC-based 的自动化系统得到了迅速普及，成为实现低成本工业自动化的重要途径。我国重庆钢铁公司这样的大企业的几乎全部大型加热炉，也拆除了原来DCS或单回路数字式调节器，而改用工业PC来组成控制系统，并采用模糊控制算法，获得了良好效果。由于基于PC的控制器被证明可以像PLC一样可靠，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
数控插补多轴运动控制系统解剖实验 实验学时：8 实验类型：独立授课实验 实验要求：必修 一、实验目的 1、通过本实验使学生掌握数控插补多轴控制装置的基本工作原理； 2、根据常用低压电器原理分析各运动控制电气元件的应用原理，分析数控插补运动实现的控制原理； 3、根据机电一体化产品的设计要求和设计流程进行运动控制系统的功能分析、机械结构分析、控制系统分析以及相关传感器选型等方面的设计内容。 本实验以数控插补多轴运动控制系统为具体对象，使学生掌握机电一体化产品设计和开发的技术流程和主要内容，通过运动控制系统的实现过程掌握常用电气元件识别和原理、数控插补原理、位置伺服控制系统等的设计和实现方式。 二、实验内容 1、通过数控插补多轴控制装置及其相关系统的测试和观察，分析数控插补的工作原理； 2、分析系统的功能、机械结构分析、运动关系以及相关传感器等，分析其相关的机械结构、电机及其驱动模块和传感反馈环节等； 3、根据常用低压电器原理，分析系统各运动控制电气元件的应用原理，分析数控插补运动过程实现的控制原理，并绘制相关的控制原理图和系统连接图。 三、实验设备 1、多轴运动控制系统一套（含电控箱） 2、PC机一台 3、GT-400-SG-PCI 卡一块（插在PC机内部）
四、实验原理 该数控插补多轴运动控制系统是依据开放式数控系统原理构建的，其以通用计算机（PC）的硬件和软件为基础，采用模块化、层次化的体系结构，能通过各种形式向外提供统一应用程序接口的系统。开放式数控系统可分为 3类：（1）CNC 在 PC中；（2）PC作为前端，CNC作为后端；（3）单 PC，双 CPU平台。 本实验采用第一类，把顾高公司的 GT-400-SG-PCI 多轴运动控制卡插入PC 机的插槽中，实现电机的运动控制，完成多轴运动控制系统的控制。其优点如下：（1）成本低，采用标准 PC机；（2）开放性好，用户可自定义软件；（3）界面比传统的 CNC 友好。 图1为该系统的硬件构成图，运动平台机械本体采用模块化拼装，主要由普通PC机、电控箱、运动控制卡、伺服（步进）电机及相关软件组成。其主体由两个直线运动单元（GX系列）组成。每个GX系列直线运动单元主要包括：工作台面、滚珠丝杆、导轨、轴承座、基座等部分，其结构见图2。伺服型电控箱内装有交流伺服驱动器，开关电源，断路器，接触器，运动控制器端子板，按钮开关等。步进型电控箱则装有步进电机驱动器，开关电源，运动控制器端子板，船形开关等。 图1 数控插补多轴控制系统硬件构成
一、填空题 1、直流电动机有三种调速方案：（1）调节电枢供电电压U；（2）减弱励磁磁通Φ；（3）改变电枢回路电阻R。 2、当电流大到一定程度时才出现的电流负反馈，叫做电流截止负反馈。 3、额定励磁状态下的直流电动机电枢电流与直流电动机的电磁转矩成正比。 4、他励直流电动机的调速方法中，调压调速是从基速（额定转速）往下调，在不同转速下容许的输出恒定，所以又称为恒转矩调速。调磁调速是从基速往上调，励磁电流变小，也称为弱磁调速，在不同转速时容许输出功率基本相同，称为恒功率调速。 5、直流调速系统的静态性能指标主要包括静差率和调速范围。 6、在比例积分调节调节过程中，比例部分的作用是迅速响应控制，积分部分的作用是消除稳态误差。 7、采用积分速度调节器的闭环调速系统是无静差的。 8、直流调速系统中常用的可控直流电源主要有旋转变流机组、静止式可控整流器和直流斩波器或脉宽调制变换器三种。 9、所谓稳态是指电动机的平均电磁转矩与负载转矩相平衡的状态。 10、在额定负载下，生产工艺要求电动机提供的最高转速和最低转速之比叫做调速范围。 11、负载由理想空载增加到额定值时所对应的转速降落与理想空载转速之比叫做静差率。 12、一个调速系统的调速范围，是指在最低转速时还能满足所需静差率的转速的可调范围。 13、反馈控制的作用是抵抗扰动、服从给定。 14、脉宽调制的方法是把恒定的直流电源电压调制成幅值相同、频率一定、宽度可变脉冲序列，从而可以改变平均输出电压的大小，以调节转速。 15、调速系统的要求有调速、稳速、加，减速。 16、直流电动机在调速过程中，若额定转速相同，则转速越低时，静差率越大。 17、在转速、电流双闭环直流调速系统中转速调节器的输出作为电流调节器的输入，再用电流调节器的输出去控制电力电子变换器。 18、双闭环调速系统在正常运行时， ACR 调节器是不会达到饱和的。 19、反馈控制系统所能抑制的知识被反馈环包围的前向通道上的扰动。 20、一般来说，调速系统的的动态指标以抗扰性能为主，而随动系统的动态性能指标则以跟随性能为主。 21、转速、电流双闭环直流调速系统在起动过程中，转速调节器ASR经历了不饱和、饱和、退饱和三种情况。 22、双闭环调速系统的起动过程分为三个阶段，即电流上升阶段、恒流升速介段、转速调节阶段。 23、双闭环系统由于起动过程中转速调节器饱和，使电动机一直处于最大起动电流。 24、转速、电流双闭环系统在恒流升速阶段转速调节器饱和，电流调节器不饱和。 25、在转速、电流双闭环系统中，出现电网波动时，电流调节器其主要作用；出现负载扰动时，转速调节器其主要作用。26、在双闭环系统中中引入转速微分负反馈抑制转速超调，显著地降低（填增加或减少）动态速降，提高抗扰性能。 27、V-M系统的可逆线路有两种方法，即电枢反接可逆线路和励磁反接可逆线路。 28、变流装置有整流和逆变两种状态，直流电动机有电动和制动两种状态。 29、逻辑无环流可逆调速系统的结构特点是在可逆系统增加DLC，称为无环流逻辑控制环节，包括电平检测、逻辑判断、延时电路、联锁保护四部分，它的功能是根据系统运行情况实时地封锁原工作的一组晶闸管脉冲，然后开放原封锁的一组晶闸管的脉冲。 30、环流是指不流过电动机或其他负载，而直接在两组晶闸管之间流通的短路电流。 31、无环流可逆调速系统可按实现无环流的原理的不同分为逻辑无环流系统和和错位控制无环流系统。 32、有环流可逆调速系统中采用 β ≥ ?配合控制时可消除直流平均环流；设置环流电抗器可抑制瞬时脉动换流。 33、在转速、电流双闭环调速系统中，转速调节器按典型 II 型系统设计，其抗干扰能力 好，稳态无误差；电流调节器按典型 I 型系统设计，其抗干扰能力差，超调较小。 34、异步电动机变压变频调速系统必须具备能同时控制电压幅值和频率的交流电源。 35、电压型变频器的主电路包括整流电路、中间直流电路、逆变电路三部分。 36、根据直流环节的储能方式分，交-直-交变频器可分为电压型和电流型。 37、对异步电动机进行调速控制时，希望电动机的主磁通保持额定值不变。磁通太弱，铁心利用不充分；磁通太强，则铁心饱和，导致励磁电流过大。 38、异步电动机变频调速是靠改变电动机供电频率调速，而其转差频率控制方式中控制的是转差角频率，故可将电动机转差角频率与电动机转速信号相加获得定子给定频率，就可对定子频率进行控制。 39、异步电动机调速，按对转差功率处理方式的不同，交流调速系统可分为转差功率消耗型调速系统、 转差功率回馈型调速系统、转差功率不变型调速系统三类。 40、变频器的转差频率控制方式的控制思想是建立在异步电动机的稳态数学模型的基础上。 41、按照异步电动机的工作原理，电磁功率和机械功率的关系为 mech P= 1-s m P，电磁功率和转差功率的关系为 Ps=sPm 。 42、异步电动机变压调速系统，当电压减小时，最大电磁转矩减小，最大电磁转矩所对应的转差率减小。（减小、增大、不变） 43、SPWM的调制方式有同步调制、异步调制、分段同步调制和混合调制。 44、SPWM逆变器是利用正弦波信号与三角波信号相比较后，而获得一系列等幅不等宽的脉冲波形。 45、矢量控制系统的基本思想是通过坐标变换得到等效的两相数学模型，然后按转子磁链定向，将交流电动机定子电流分解为励磁分量和转矩分量，从而可以获得和直流电动机相仿的高动态性能。
1：串级控制系统参数整定步骤应为（）。 1.先主环，后副环 2.先副环后主环 3.只整定副环 4.没有先后顺序 2：仪表的精度等级指的是仪表的（） 1.误差 2.基本误差 3.允许误差 4.基本误差的最大允许值 3：串级控制系统主、副回路各有一个控制器。副控制器的给定值为（） 1.恒定不变 2.由主控制器输出校正 3.由副参数校正 4.由干扰决定 4：用K分度号的热偶和与其匹配的补偿导线测量温度。但在接线中把补偿导线的极性接反了，则仪表的指示（） 1.偏大 2.偏小
3.可能大,也可能小,要视具体情况而定 5：用4：1衰减曲线法整定控制器参数时得到的TS值是什么数值（） 1.从控制器积分时间旋纽上读出的积分时间 2.从控制器微分时间旋纽上读出的积分时间 3.对象特性的时间常数 4.是4：1衰减曲线上测量得到的振荡周期 6：当高频涡流传感器靠近铁磁物体时（） 1.线圈的震荡频率增加 2.线圈的电阻减小 3.线圈的电感增大 7：某容器控制压力，控制排出料和控制进料，应分别选用的方式为（）。 1.气开式；气开式 2.气关式；气关式 3.气开式；气关式 4.气关式；气开式 8：准确度等级是仪表按（）高低分成的等级。 1.精度 2.准确度
3.限度 9：不属于工程上控制参数的整定方法是（） 1.动态特性法 2.稳定边界法 3.衰减曲线法 4.比较法 10：最常见的控制结构除了反馈控制结构外还有。（） 1.串级控制 2.前馈控制 3.单回路控制 4.多回路控制 11：串级均匀控制系统结构形式与串级控制系统相同，它与串级控制系统有区别也有相同的地方。相同是（） 1.系统构成目的 2.对主、副参数的要求 3.参数整定顺序、投运顺序 4.干扰补偿方式 12：工业现场压力表的示值表示被测参数的（）。 1.动压 2.全压
自动化技术发展的新趋势 转贴自：转贴自：工控自动化网 1. 引言 005年以来，4月12~14日的FIA第四届中国国际现场总线与工业自动化仪表展览会(FIA)及6月14日~17日的第九届国际现代工厂/过程自动化技术与装备展览会(FA/PA)成功地在北京举行，以及众多厂商举办了大型技术交流活动，使工业自动化市场倍受人们瞩目，特别是“MM现代制造”出了新自动化专刊，提出了新自动化的概念，证明工业自动化行业的动向很值得我们重视。 2. 基金会现场总线的规模应用即将逐步展开 总线技术的规划、研究、试制、试用、工程实践及推广应用。这是一项空前的系统工程，它集中了众多人的智慧，获得了众多人的称许，特别是得到了“大客户”的首肯。目前，FF成员338家，已注册产品为227种，通过HIST互操作测试认证的主控系统有11个。应用方面，有50万台现场仪表、8000套系统已投入应用，其中中国占7%，约80套系统，主要分布在石化和化工、石油和天然气、发电几个行业。上海赛科、中海油/壳牌南海项目两大工程均属世界上可数的大型工程，今年即将投产。这些将为我国大规模应用起到示范作用。在技术上国内也有很大进展，华控、沈阳自动化所(中科博微)等单位均研制出并取得FF注册资格的产品，已有10多种专业书籍出版。特别是如下几项技术得到了初步普及:H1的通信原理;H1的功能块组态和“现场控制”策略;现场设备辅助设备及主控系统的选择;H1网段设计及施工安装;设备描述语言(DDL)与互操作性等。而且对于增强型EDDL及FISCO防爆等新技术表现了很大的热情，这些都为今后在国内大规模应用打下了良好的基础。 目前中国仪器仪表行业协会现场总线专业委员会(CFFC)于6个外商驻华机构组成的基金会现场总线中国市场委员会(FFCMC)正在联合开展活动。现在FF正处在类似于70年代末DCS所处的时期，作为一项新技术走向市场之路虽然艰辛的,但经过阵痛，新生的事物将像婴儿出世一样，一定会茁壮地成长起来。 3. 检测技术、识别技术及信息融合技术受到重视 传感器技术这些年来正处于传统型向新型传感器转型的阶段，这将有另文专述。仅由于现场总线技术的助推，监测仪表的数字化、智能化、网络化已前进了一大步。特别是多变量变送器地成功上市，使一个变压变送器(如艾默生德的3015S和横河的EJX)可以完成流量测量及温压补偿、流量积累、显示球罐内液体体积和进行导管堵塞、蒸汽拌热诊断等一些列功能，而且还准备增加孔板磨损监测等功能，设备管理能得到更多有用信息。数字化和网络化为现场设备丰富的信息提供了畅通的渠道，为单信号向多信息采集转变创造了条件，加之检测技术进步，诸如温度场测量等传感器地出现，逐步使这种转变成为可能。
浅谈工业控制自动化的现状及趋势 发表时间：2018-10-18T14:43:04.583Z 来源：《电力设备》2018年第18期作者：曹媛媛 [导读] 摘要：工业自动化是一个既复杂又系统的工业控制过程，其中包括自动控制系统、计算机系统，再加上应用相应的仪表理论，使各个系统之间协调合作，从而实现对工业生产过程控制和检测，更好地进行工业生产。 （天津中晟达科技有限公司天津 300393） 摘要：工业自动化是一个既复杂又系统的工业控制过程，其中包括自动控制系统、计算机系统，再加上应用相应的仪表理论，使各个系统之间协调合作，从而实现对工业生产过程控制和检测，更好地进行工业生产。通过实现工业自动化控制，不仅大幅提高了工业生产的效率和质量，还大大提高了工业生产的安全性。在当今的社会发展过程中，工业自动化控制被各行各业所应用，推动了我国社会的可持续发展。 关键词：工业自动化；控制；现状；发展趋势 前言： 随着社会的发展和经济的进步，我国各行各业都得到了较好的发展，我国工业更是如此。当今时代是信息化时代，高科技技术的飞速发展促进了我国工业实现自动化控制，提高了我国工业的生产效率，推动了我国国民经济的增长。为此，在今后的工业发展过程中，加强工业自动化控制是尤为重要的。 1工业自动化的概念及意义 工业自动化，是指工业生产的一个自动化过程，在这个过程中利用各种先进的科技设备，使生产不需要人员的直接参与。 工业实现这种自动化的生产，目的是节省人力资源，提高工作效率。工业自动化控制，主要是通过对生产过程中参数的控制，从而控制整个过程。控制参数，实现自动化，而不是人为的直接参与，这就节约了人力资源，优化了生产和管理结构；工业自动化控制，是通过一些能源和资讯进行生产工作，应用了先进的科学和技术，将生产模式优化，使之提高生产效率。自动化技术是涉及机械、微电子、计算机等技术领域的一门综合性技术。工业革命是自动化技术的起源。工业革命与科学技术是相互作用的，科学技术有效地促进了工业的发展。如今，自动化技术已经运用到社会各个领域，比如，机械制造、电力、建筑、交通运输、信息技术等领域，并且自动化技术已经成为提高劳动生产率的主要手段。 2 当今我国工业自动化控制的现状 2.1工业自动化控制的PLC控制系统 近些年来，随着工业自动化控制的广泛应用，PLC控制系统作为重要的自动化控制系统也得到了人们的重视。PLC控制系统可以为多个不同的自动化设备提供安全可靠的自动化控制方案，促进着工业自动化控制的发展。当今的大多数PLC控制系统由国外生产制造，其中生产型号就多达三百多种。近些年来，虽然我国PLC控制系统在生产制造和研发方面在一定程度上取得了阶段性成果，但是还没有形成较大的规模，生产能力也十分有限，也就是说，当今我国使用的PLC控制系统还是以国外产品为主。当今的PLC控制系统在各行各业得到了广泛应用，切实地促进了相关领域的发展，PLC控制系统在社会发展中的作用是不可忽视的，今后还应对PLC控制系统不断研究和探索，提高PLC控制系统的发展水平。 2.2工业自动化控制的DCS控制系统 DCS控制系统就是集散控制系统，在二十世纪七十年代被研发出来并在各行各业得到了广泛应用。随后，在二十世纪八十年代，我国自主研发的DCS控制系统也横空出世，并且推动了我国工业化进程。随着我国科学技术的发展水平不断提高，加快了我国DCS控制系统的研发步伐，使我国的工业生产在应用DCS控制系统时，提高了工业生产的产品质量和生产效率。就目前来看，我国的DCS控制系统技术已经较为成熟，国内出现了很多DCS控制系统生产企业，并且获得了健康发展。 2.3工业自动化控制的工业PC控制系统 就当今的发展情况来看，工业PC控制系统已经逐渐了取代了PLC控制系统和DCS控制系统，被社会各行各业所应用，在工业自动化控制领域发挥着重要的作用。基于工业PC控制系统具有分布控制系统的特点，可以使具有基础性能的工业实现自动化控制。同时，工业PC控制系统还具有客户模式多样性和服务器模式多样性的特点，从而使工业PC控制系统可以扮演服务器或者客户机的角色，形成具有区域性的工业PC机群，实现管理和控制的统一结合，使企业内部之间的信息交流变得十分便捷，建立了完善的信息综合系统。 3 工业自动化控制的发展趋势 3.1将自动化仪表与企业的信息化有效结合，增强工业自动化控制，更好地为企业服务。信息技术的发展与自动化仪表两者也是相互联系，相互影响的。信息化对自动化的影响主要体现在两个方面：其一，信息技术与自动化仪表同样都需要科技人才；另一方面自动化仪表借用了信息技术，加快了信息的步伐。自动化对信息化的影响呢？自动化仪表技术包括内容广泛，其在信息采集、信息处理、信息应用这方面，其实是信息化技术的一个分支。也就是说信息技术的发展是依赖于自动化仪表的。在工业生产过程中，重视信息技术与自动化控制技术的结合，是工业自动化控制得以发展的重要方法之一。 3.2自动化仪表重视工业内部信息的分层次、有序性、开放性。自动化仪表系统在工业内部要具有全面可互操作性。可操作性是分层次的，最基本的是控制系统与现场仪表表层的联系，上一层是控制系统维护与生产设备诊断信息，再高一层是企业管理信息的客户操作。整体信息化至少要实现可互操作。不同层级实现可互操作的技术和方法是不完全一样的。在控制系统中就要实现相应的程序设置，让全局信息整合至少要使企业各层之间的信息交换无障碍。仪表的用户企业由于贴近生产过程和应用，一些用户组织对自动化仪表的应用提出许多要求，制订了一些团体标准。当然这是一个漫长的过程，需要不断地完善。 3.3注意自动化控制功能安全问题。安全是一个非常广泛的主题，在自动化仪表领域，主要的安全问题是关注功能方面的安全问题。近年来，大量经过功能安全认证的仪表已经推向市场。因此，功能安全仪表，不只是用在有安全要求的系统中，功能安全认证还起到对仪表质量的检测中。为了争取竞争中的有利地位，仪表制造商都会致力于开展功能安全研究。自20世纪，由于研究的重视，仪表制造的质量大幅提高。但是由于可行性数据都是由制造企业自己取得的，对用户的公信力较低，因此只有很少企业将可行性的定量数据公布出来。所以可行性对用户来说是经验性的、模糊的，人们更愿意相信品牌。 3.4控制网络。由于近年我国上的大型工程项目多，我国无论在采用现场总线仪表的项目规模还是在采用的数量方面都处于国际领先位
2012-2013学年第二学期课程名称: 运动控制系统（A） 专业：姓名: 学号: 学习中心: 题号一二三四五六七八九十合计题分 一、简述下列问题（每题10分） 1．在转速、电流双闭环调速系统中，若要改变电动机的转速，应调节什么参数？2．哪些因素造成逻辑无环流系统要比配合控制的有环流系统的切换过程长？3．从电压频率协调控制而言，同步电动机与异步电动机的调速有何差异？4．伺服系统的给定误差和扰动误差与那些因素有关？ 二、采用电压空间矢量PWM控制方法，若直流电压u d 恒定，如何协调输出电压与输出频率的关系？（15分） 三、分析比较按转子磁链定向和按定子磁链定向异步电动机动态数学模 型的特征，指出它们的相同和不同之处。（15分） 网络教育学院2011级（秋）期末试卷
五、试比较矢量控制系统和直接转矩控制系统的特点和性能。（15分） 四、论述同步电动机按气隙磁链定向和按转子磁链定向矢量控制系统 的工作原理，并与异步电动机矢量控制系统作比较。（15分）
运动控制系统试卷(A)答案 一、简答题 1、答：若调节电动机转速，应改变给定电压*,n U α，不能改变,n S K K 。 2、答：影响因素有：逻辑切换条件的判断，封锁延时时间，开放延时时间。 3、答：同步电机存在失步问题，可以根据转子位置直接控制变压变频装置换相时刻，进行自控变频调速。 4、答：给定误差与系统的开环增益K 和前向通道中所有积分环节的总数p+q 有关扰动误差则只与扰动作用点以前部分的增益Ｋ１和积分环节个数ｐ 有关。 二、答： 有效的方法是插入零矢量，使有效工作矢量的工作时间仅为 1t t ?
---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------ 自动化仪表与过程控制课后答案 自动化仪表与过程控制课后答案 0-1 自动化仪表是指哪一类仪表？什么叫单元组合式仪表？自动化仪表:是由若干自动化元件构成的，具有较完善功能的自动化技术工具单元组合式调节仪表 : 由具有不同功能的若干单元仪表按调节系统具体要求组合而成的自动调节仪表 0-2DDZ-II 型与 DDZ-III 型仪表的电压,电流信号输出标准是什么？在现场与控制室之间采用直流电流传输信号有什么好处？ P5 第二段 0-3 什么叫两线制变送器？它与传统的四线制变送器相比有什么优点？试举例画出两线制变送器的基本结构,说明其必要的组成部分？ P5~6 0-4 什么是仪表的精确度？试问一台量程为-100~100C,精确度为 0.5 级的测量仪表,在量程范围内的最大误差为多少？一般选用相对误差评定，看相对百分比，相对误差越小精度越高 x/(100+100)=0.5% x=1 摄氏度 1-1 试述热电偶的测温原理,工业上常用的测温热电偶有哪几种？什么叫热电偶的分度号？在什么情况下要使用补偿导线？答：a、当两种不同的导体或半导体连接成闭合回路时，若两个接点温度不同，回路中就会出现热电动势，并产生电流。 b、铂极其合金，镍铬-镍硅，镍铬-康铜，铜-康铜。 c、分度号是用来反应温度传感器在测量温度范围内温度变化为传感器电压或电阻值变化的标准数列。 d、在电路中引入一个随冷端温度变化的附加电动势时，自动补偿 1/ 11
工控自动化行业现状及未来发展趋势展望 发表时间：2019-03-04T15:21:18.593Z 来源：《防护工程》2018年第35期作者：吴迪 [导读] 随着我国的改革开放以来，科学技术和计算机应用技术也在不断地发展，因此，在各个行业中实行自动化也是社会发展的必然要求。 大连大重机电安装工程有限公司辽宁大连 116013 摘要：由于在我国的整个工业体系当中，信息化发展往往可以发挥十分关键性的作用，可以使得我国的工业发展水平出现质的提升，而在信息化发展过程当中，相应的控制自动化技术具备十分重要作用，在二十世纪现代制造领域范围内，工业控制自动化技术是其中的一项十分重要的技术，并且应用在特别多的领域，而在受到逐步发展的科技促进，控制自动化技术也得到长足的进步。 关键词：工业控制；自动化；工业体系；信息化 1 引言 随着我国的改革开放以来，科学技术和计算机应用技术也在不断地发展，因此，在各个行业中实行自动化也是社会发展的必然要求。也是值得人们的关注和探索，通过计算机技术的应用。实现自动化管理已经逐渐成为工业化发展和生产的主要方法，在目前的工业领域中，实现自动化管理对于工业领域来说对提高该行业的生产产品的质量和效益的发展是极为重要和关键的，是当今工业控制领域中最为关键和重要的环节。 2 工业控制自动化技术概述 所谓工业控制自动化技术，就是一种综合运用了自动控制理论，计算机控制技术，仪器仪表以及其他信息控制技术实现对工业生产的自动化控制的技术。它可以不断提高工业生产的产量，提高生产效率，降低生产消耗，实现安全化、自动化、规模化生产，从而达到增加企业竞争力，实现利益最大化的目的。它主要包括工业自动化软件、硬件和系统三大部分，是现代制造领域中最重要的技术之一。企业要想实现“五个正确”，即在正确的时间，将正确的信息以正确的方式传给正确的人，以便做出正确的决策，就必须加大对自动化生产方式的改造，大力发展工业控制自动化技术。 3 工业控制自动化发展趋势 3.1 PLC在向高速化、网络化、智能化方向发展 为了提高PLC的处理能力，要求PLC具有更快的响应速度和更大的存储容量，目前有的PLC扫描速度可达0.1ms/s以上，PLC的响应速度已经成为一个很重要的性能指标；在存贮容量方面，有的PLC最高可达几十兆字节，为了扩大存储容量，有的公司已经利用磁盘处理器或者硬盘；加强PLC网络通讯能力，是PLC技术进步的潮流，为了加强网络通讯能力，PLC生产厂商之家正在协商制定通用的通讯标准，以构成更大的网络系统；80%的PLC控制系统的故障属于外部故障，因此致力于研制、发展用于检测用于外部故障的专用智能模块，已成为提高PLC系统可靠性的有效途径。 3.2 面向测控管一体化设计的DCS系统 开放性是制约DCS发展的一个很大的问题，不同公司的控制设备很难进行无缝的接入DCS控制系统，这个问题就阻碍了DCS的应用领域和竞争力。目前很多公司舍弃了传统的lcn网，采用了服务器结构的形式，使其开放性大大加强。随着技术进步，DCS的开放性需要逐渐加强，而且还应发挥其特色，使分散型计算机控制系统，从传统DCS中解放出来，使DCS与cips系统的调度层、管理层、决策层(辅助决策层)进行无缝连接，将DCS的相关信息上传，使其实时数据库、历史数据库为上述３层所共用，避免重复建库，为先进控制和优化建好平台，与上层的关系数据库共享数据，真正实现管控一体化。 3.3 控制系统正在向现场总线(FCS)方向发展 FCS是控制体系结构的一场革命，它将影响今后几十年内自动控制技术的发展。FCS是由DCS发展而来的，它克服了DCS的很多缺点，而且具有很多DCS无法比拟的优点，FCS具有可靠性高、互换性和互操作性好、功能强、全数字通讯、多分枝结构及实现了完全开放的系统等优点。FCS的出现，对广大中小型企业和研究机构是一次难得的机遇。可以预见，一个全数字化、全分散式、可互操作、开放式互连网络FCS是工业自动控制系统的发展趋势。 3.4 工业控制网络向实时性、安全性多有线及无线相结合的方向发展 支持实时通讯可以通过提高操作系统和交换技术或者改变拓扑结构，还可通过提高在MAC层上的数据传输的调度方法等；提高工业通讯的安全性，以满足SIL高级别的要求，是工业控制网络安全性的发展方向；无线局域网技术能够在工厂环境下，为各种智能现场设备、移动机器人以及各种自动化设备之间的通信提供高带宽的无线数据链路和灵活的网络拓扑结构，在一些特殊环境下有效地弥补了有线网络的不足，进一步完善了工业控制网络的通信性能。 4 自动化技术在工业控制领域中的应用 4.1 在自动化控嗣中使用总线技术 随着计算机和网络技术的发展．也引起了自动化控制系统结构的变革，总线技术在目前的工业生产中越来越受到人们的关注，而总线技术的发展也是整个社会发展领域中最为关键的部分。随着我国计算机技术和信息技术的发展和普及，在目前的工业控制领域中和各个行业中。通过计算机技术为平台的自动化技术和自动化的管理已经成为了现实。从一般的情况来说。在总线的布置的过程中，都是运用计算机为平台，从而进行模拟化的操作，最终实现工业控制系统在运行的状态下都能够在监控的范围之内，通过自动化的应用，能够使工业控制系统得到有效的监督与管理。在如今电气自动化的领域之中，计算机技术和网络技术已经在许多行业中的到了普及。PC的人机界面被人们普遍的采用。通过PC可以更加直观、灵活地体现出自动化的特点。 4.2 PLC在自动化领域中应用 PLC是一种集计算机技术、自动控制技术和通信技术为一体的数字运算操作的电子系统。PLC通信包括PLC间的通信和PLC与其他职能设备间的通信，随着科学技术和微电子技术的发展，使得PLC的功能变得更加的广泛。目前的PLC应用比较广泛，在工业自动化控制的发展中发挥着重要的作用，利用PLC的运用可以实现顺序控制、过程控制、运动控制、信息控制和远程控制，其中的顺序控制不再是以前
工业自动化控制 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。 一、工业自动化仪器仪表 （一）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
多轴运动控制的同步通过实时网络实现 摘要 实时确定性以太网协议（例如EtherCAT）已经能够支持多轴运动控制系统的同步运行。1 该同步包含两方面含义。首先，各个控制节点之间的命令和指令的传递必须与一个公共时钟同步；其次，控制算法和反馈函数的执行必须与同一个时钟同步。第一种同步很好理解，它是网络控制器的固有部分。然而，第二种同步到目前为止一直为人所忽视，如今成为运动控制性能的瓶颈。 本文介绍从网络控制器到电机终端和传感器全程保持电机驱动同步的新概念。所提出的技术能够大幅改善同步，从而显著提高控制性能。 问题陈述和现有技术 为了解释现有解决方案的局限性，考虑一个两轴网络运动控制系统，如图1所示。运动控制主机通过实时网络向两个伺服控制器发送命令和指令值，每个伺服控制器构成网络上的一个从机节点。伺服控制器本身由网络控制器、电机控制器、功率逆变器和电机/编码器组成。 实时网络协议采用不同的方法使从机节点与主机同步，一种常用方法是在每个节点处配置一个本地同步时钟。这种对时间的共识确保了所有伺服轴的指令值和命令均紧密同步。换言之，实时网络上的所有网络控制器都保持同步。 通常，在网络控制器和电机控制器之间有两条中断线。第一条通知电机控制器何时需要收集输入并将其放到网络上。第二条通知电机控制器何时从网络中读取数据。遵照这种方法，运动控制器和电机控制器之间以同步方式进行数据交换，并且可以实现非常高的定时精度。但是，仅将同步数据传送到电机控制器还不够；电机控制器还必须能以同步方式响应数据。如果没有这一能力，电机控制器就无法充分利用网络的定时精度。在响应指令值和命令时，电机控制器的I/O会出现问题。 电机控制器中的每个I/O（例如脉宽调制(PWM)定时器和ADC）都具有固有的延迟和时间
自动化仪表与过程控制课后答案 0-1自动化仪表是指哪一类仪表什么叫单元组合式仪表 自动化仪表:是由若干自动化元件构成的，具有较完善功能的 自动化技术工具单元组合式调节仪表: 由具有不同功能的若干单元仪表按调节系统具体要求组合而成的自动调节仪表 0-2DDZ-II型与DDZ-III型仪表的电压,电流信号输出标准是什么在现场与控制室之间采用直流电流传输信号有什么好处P5 第二段 0-3什么叫两线制变送器它与传统的四线制变送器相比有什么优点试举例画出两线制变送器的基本结构,说明其必要的组成部分P5~6 0-4什么是仪表的精确度试问一台量程为-100~100C,精确度为级的测量仪表,在量程范围内的最大误差为多少 一般选用相对误差评定，看相对百分比，相对误差越小精度越高x/(100+100)=% x=1摄氏度 1-1试述热电偶的测温原理,工业上常用的测温热电偶有哪几种什么叫热电偶的分度号在什么情况下要使用补偿导线 答：a、当两种不同的导体或半导体连接成闭合回路时，若两个接点温度不同，回路中就会出现热电动势，并产生电流。 b、铂极其合金，镍铬-镍硅，镍铬-康铜，铜-康铜。 c、分度号是用来反应温度传感器在测量温度范围内温度变化为传感器电压或电阻值变化的标准数列。 d、在电路中引入一个随冷端温度变化的附加电动势时，自动补偿冷端温度变化，以保证测量精度，为了节约，作为热偶丝在低温区的替代品。 1-2 热电阻测温有什么特点为什么热电阻要用三线接法 答：a、在-200到+500摄氏度范围内精度高，性能稳定可靠，不需要冷端温度补偿,测温范围比热电偶低，存在非线性。 b、连接导线为铜线，环境温度变化，则阻值变，若采用平衡电桥三线连接，连线R使桥路电阻变化相同，则桥路的输出不变，即确保检流计的输出为被测温度的输出。 1-3说明热电偶温度变送器的基本结构，工作原理以及实现冷端温度补偿的方法。在什么情况下要做零点迁移 答：a、结构：其核心是一个直流低电平电压-电流变换器，大体上都可分为输入电路、放大电路及反馈电路三部分。 b、工作原理：应用温度传感器进行温度检测其温度传感器通常为热电阻，热敏电阻集成温度传感器、半导体温度传感器等，然后通过转换电路将温度传感器的信号转换为变准电流信号或标准电压信号。 c、由铜丝绕制的电阻Rcu安装在热电偶的冷端接线处，当冷端温度变化时，利用铜丝电阻随温度变化的特性，向热电偶补充一个有冷端温度决定的电动势作为补偿。桥路左臂由稳压电压电源Vz（约5v）和高电阻R1（约10K欧）建立的恒值电流I2流过铜电阻Rcu，在Rcu 上产生一个电压，此电压与热电动势Et串联相接。当温度补偿升高时，热电动势Et下降，但由于Rcu增值，在Rcu两端的电压增加，只要铜电阻的大小选择适当，便可得到满意的补偿。 d、当变送器输出信号Ymin下限值（即标准统一信号下限值）与测量范围的下限值不相对应时要进行零点迁移。