(完整版)控制系统发展史
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自动控制系统的发展历史
自动控制系统由古代蒸汽机发展而来,一直至今一直在持续发展。
古代,机械式自动控制系统主要是通过机械开关、压力罐和油封等实现自动控制的,但由于技术限制,其发展受到限制。
20世纪30年代,受到信息技术的发展,有机械、电气、液压和电动四大系统合力推动自动控制系统的发展,构成了现代自动控制系统的基础。
20世纪40年代,研究者开始将电子技术引入自动控制领域,以解决传统机械技术所无法解决的问题。
他们利用电子技术发展出数字自动控制系统,把电子元件、逻辑控制器和计算机连接起来,使计算机系统更加智能化。
为自动控制系统的发展奠定了坚实的基础。
20世纪50年代,研究者将微处理器、微计算机、大规模集成电路和空间结构等精密电子元件引入自动控制系统,构成了更加完善的数字自动控制系统,并实现了计算机网络系统的发展。
这使自动控制系统拥有了更好的可靠性、可准确控制比较大的运行系统。
大量的自动控制设备研制成功,自动控制技术应用于工业生产,大大提高了工业生产的效率。
20世纪60年代,随着计算机和电子技术的高速发展,自动控制系统的性能也在不断改善。
我国疾病预防控制体系建设的发展史改革开放以来,我国疾病预防控制体系建设,可分为恢复发展时期、改革调整时期和健全发展时期三个阶段。
一、恢复发展时期(1978~2000年)党的十一届三中全会以来,卫生防疫工作进入了新的历史时期。
这一时期可分为两个阶段:(一)全面恢复发展阶段(1978~1985年)这一阶段通过加强条例、法规的建设与完善,大大促进了卫生防疫体系、特别是其主体机构----卫生防疫站的恢复与发展。
1978年9月,在1955年《传染病管理办法》的基础上颁布了《急性传染病管理条例》,条例的实施加强了卫生防疫体系在预防控制传染病中的责任、地位和作用。
1979年,卫生部在《卫生防疫站暂行办法和各级卫生防疫组织编制规定》的基础上,颁布了《全国卫生防疫站工作条例》,同年卫生部、财政部、国家劳动总局联合下发了《卫生防疫人员实行卫生防疫津贴的规定》。
1980年,国家编委和卫生部联合下发了《各级卫生防疫站组织编制规定》;卫生部下发了《关于加强县卫生防疫站工作和几点意见》。
1982年,全国人大常委会会议通过了《中华人民共和国食品卫生法(试行)》,使卫生防疫体系从几十年的行政管理开始步入了法制管理的轨道,《食品卫生法(试行)》的实施也极大地强化了卫生防疫体系的社会职能。
1982年,卫生部成立了国家预防医学中心(1985年改为预防医学科学院),开展应用性科学研究,为全国卫生防疫机构提供业务技术指导、高层次专业人员培训等服务。
到1985年底全国已建立各级、各类卫生防疫站3410个,比1965年增加了911个,专业(站)1566个,比1965年增加了744个。
卫生防疫人员增至194829人,比1965年增加117650人,其中卫生技术人员增加了87821人,卫生防疫工作力量得到了显著增强。
初步形成了从中央到地方的联系紧密的业务技术服务和信息沟通网络系统。
(二)规范建设阶段(1986~2000年)这个阶段是我国卫生防疫工作不断适应社会主义市场经济变革,深化改革,不断加强内涵建设,提高科学管理水平,与国际接轨,走向世界的重要时期。
工业控制系统的历史沿革及发展方向工业控制系统经历了启蒙时代、古典主义时期,逐步完成了现代化的蜕变.目前,沿着新型现场总线控制系统、基于PC的工业控制计算机、管控一体化系统集成技术这三个主要方向,工控系统的变革仍在继续.自动化与工业控制系统通常被简称为ICS(Industrial Control Systems),是一个用来描述工业设施与自动化系统的专用词汇.在ISA-99/IEC 62443标准中,工业控制系统指的是“一个包括人员、硬件以及软件,能够对工业过程的安全性、可靠性造成影响的集合”,通常具有以下四个功能:1。
测量――获取传感器数据并将其作为下一步处理的输入或直接作为输出;2。
比较――将获取的传感器数据与预先设定的数据进行比较;3.计算――计算历史误差、当前误差与后续误差;4.矫正――基于测量、比较及计算的结果对自动化过程进行调整。
上述四个功能通常由工业控制系统中的五个部件完成:传感器――用于测量目标的物理参数;转换器――将测量所得的电学/非电学测量值转换为可用的电信号;发射器――负责控制系统中的电信号的发送;控制器――为整个控制系统提供控制逻辑与输入输出接口;执行器――用于改变控制过程。
在现代工业控制系统中,这些基本部件并不一定是各自独立的。
它们通常以子系统的形式进行组合,完成各种复杂的控制任务。
比如,现代工业控制系统中常见的传感模块就由传感器、转换器与发射器(甚至可能会有小型的控制器用于前端数据处理)组成;数据采集与监控系统作为控制系统中的关键子系统,通常又由大量的传感模块、发射器及控制器组成;而可编程逻辑控制器,通常集成了发射器与控制器,用于具体工业过程的控制.现代工业控制系统就是由各种传感器、控制器、执行器以及各种具有具体功能的子系统构成的具有复杂结构的控制网络。
就像罗马并不是一天建成的,现代工业控制系统也经历了启蒙时代、古典主义时期才完成现代化的蜕变。
历经三个重要历史时期启蒙时代:1935年之前工业控制系统作为工厂流程的一部分出现在世人面前大约是在十八世纪中期,但事实上,古代的希腊人与阿拉伯人就已经开始在诸如水钟、油灯这样的装置中使用浮动阀门进行自动控制了.世界上第一台有记载的自动控制设备是公元前二百五十年左右埃及人所使用的水钟.这台水钟以水作为动力进行计时与矫正,将世界最准确计时工具的头衔保持了将近两千年,直到摆钟被发明。
控制系统的发展历史摘要从远古的漏壶和计时容器到公元前的水利枢纽工程;从中世纪的钟摆、天文望远镜到工业革命的蒸气机、蒸汽机车和蒸汽轮船;从百年前的飞机、汽车和电话通讯到半个世纪前的电子放大器和模拟计算机;从二战期间的雷达和火炮防空网到冷战时代的卫星、导弹和数字计算机;从六十年代的等月飞船到现代的航天飞机、宇宙和星球探测器,这些著名的人类科技发明直接催生和发展了自动控制技术。
源于实践,服务于实践,在实践中升华。
经过千百年的提炼,尤其是近半个世纪工业实践的普遍应用,自动控制技术已经成为人类科技文明的重要组成部分,在日常生活中不可或缺。
随着新型制造业的兴起和网络信息技术的进步,自动控制技术的发展和应用将进入一个全新的时代从20世纪40年代起,特别是第二次世界大战以来,由于工业的发展和军事技术的需要,自动控制技术得到了迅速的发展和广泛的应用。
如今,自动控制技术不仅广泛应用于工业控制中,在军事、农业、航空、航海、核能利用等领域也发挥着重要的应用。
例如电厂中锅炉的温度或压力能够自动维持恒定不变,机械加工中数控机床按预定的程度自动地切削工件,军事上导弹能准备地击中目标,空间技术中人造卫星能按预定轨道运行并能准确地回收等,都是自动控制的结果。
所谓自动控制,是指没有人直接参与的情况下,利用控制装置对机器设备或生产过程进行控制,使之达到预期的状态或性能要求。
自动控制的应用可以追溯到18世纪(1784年)Watt利用离心飞锤式调速器使蒸汽机转速保持恒定的开创性突破,以及19世纪(1868年)Maxwell对轮船摆动(稳定性)的研究。
但在初期,自动控制的进展并不快。
自动控制的飞速发展是在20世纪。
如1932年Nyquist对控制系统稳定性的研究(奈氏判据),Bode 于1940年在频域法中引入对数坐标,Evans于1948年提出根轨迹法,Weiner于1949年出版了划时代的著作《控制论》,都对控制理论作了系统的阐述。
他们的研究工作以及前人的努力,奠定了经典控制理论的基础,经典控制理论到50年代趋于成熟。
自动控制系统发展史
自动控制系统(Automation Control System)可以说是现代工业社
会的重要标志之一,其作用是用于控制各种设备或过程,以改善工艺质量、降低成本和加快生产效率。
在过去几十年来,自动控制系统和自动化技术
发展迅速,可以说是工业化和社会的重要支柱。
那么,自动控制系统的发
展史是怎样的呢?
自动控制系统起源于20世纪50年代,当时各种电动器件和控制技术
的发展为自动控制系统的制定奠定了基础。
在1950至1960年期间,自动
控制系统发展迅猛,许多新的电子元件和数字处理技术也出现了,为自动
控制系统的进一步发展提供了便利的条件。
随着20世纪90年代传统的电气元件,如电机、变频器等,和计算机
科学技术的发展,自动控制系统发生了重大变化,从模拟控制系统转变为
数字控制系统,可以说是一次大的变革。
数字控制系统又称智能控制系统,多方面提高了控制精度和功能,为自动控制系统的应用提供了一个新的理
论基础。
随着新一代信息系统的出现,自动控制系统也进入了新的发展阶段,
即网络控制系统。
控制系统发展史1 引言控制系统其实从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系统的前身。
现在所说的控制系统,多指采用电脑或微处理器进行智能控制的系统,在控制系统的发展史上,称为第三代控制系统,以PLC和DCS为代表,从70年代开始应用以来,在冶金、电力、石油、化工、轻工等工业过程控制中获得迅猛的发展。
从90年代开始,陆续出现了现场总线控制系统、基于PC 的控制系统等,本文将简要介绍各种常见的控制系统,并分析控制系统的演进过程和发展方向。
2 集散控制系统DCS2.1 DCS 的发展历程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完全满足要求。
在此情况下,业内厂商经过市场调查,确定开发的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,开发出了以集中显示操作、分散控制为特征的集散控制系统(DCS)。
由于当时计算机并不普及,所以开发DC阪强调用户可以不懂计算机就能使用DCS同时,开发DCS还应强调向用户提供整个系统。
此外,开发的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、安全性。
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^品虽然在原理上并没有多少突破,但由于技术的进步、外界环境变化和需求的改变,共出现了三代DCS^品。
1975年至80年代前期为第一代产品,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。
控制系统发展史1引言控制系统其实从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系统的前身。
现在所说的控制系统,多指采用电脑或微处理器进行智能控制的系统,在控制系统的发展史上,称为第三代控制系统,以PLC和DCS为代表,从70年代开始应用以来,在冶金、电力、石油、化工、轻工等工业过程控制中获得迅猛的发展。
从90年代开始,陆续出现了现场总线控制系统、基于PC的控制系统等,本文将简要介绍各种常见的控制系统,并分析控制系统的演进过程和发展方向。
2集散控制系统DCS2.1 DCS的发展历程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完全满足要求。
在此情况下,业内厂商经过市场调查,确定开发的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,开发出了以集中显示操作、分散控制为特征的集散控制系统(DCS)。
由于当时计算机并不普及,所以开发DCS应强调用户可以不懂计算机就能使用DCS;同时,开发DCS还应强调向用户提供整个系统。
此外,开发的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、安全性。
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、外界环境变化和需求的改变,共出现了三代DCS产品。
1975年至80年代前期为第一代产品,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。
2.2 DCS今后发展的几个问题到目前为止,DCS所存在的问题,主要集中在3个方面:即系统开放性问题;与现场传感器、变送器、执行器的接线问题;价格较贵问题。
运动控制系统的发展历程1. 概述运动控制系统是一个广泛应用于机械设备中的系统,用于控制和监测物体的运动。
随着科技的发展和工业自动化的推动,运动控制系统也得到了长足的发展。
本文将详细探讨运动控制系统从诞生到现在的发展历程。
2. 早期运动控制系统2.1 机械式运动控制系统最早的运动控制系统可以追溯到19世纪,在当时主要是以机械式的方式实现。
机械式运动控制系统通过连杆、凸轮和曲柄等机械元件的配合来实现对物体的运动控制。
这种系统结构简单,但受限于机械元件的耐久性和精度,应用范围有限。
2.2 电气式运动控制系统随着电气技术的发展,人们开始探索使用电气元件来实现运动控制系统。
1920年代,电机和电子管的应用为电气式运动控制系统的发展奠定了基础。
在这个阶段,人们主要使用继电器和电磁接触器来控制电机的运动,实现简单的运动控制功能。
2.3 数字式运动控制系统20世纪60年代,随着计算机技术的迅速发展,数字式运动控制系统开始兴起。
这种系统使用数字信号处理器(DSP)和微处理器来实现对运动的精确控制。
数字式运动控制系统具有更高的精度和灵活性,广泛应用于机械加工、自动化生产线等领域。
3. 现代运动控制系统3.1 高级运动控制算法现代运动控制系统注重增强系统性能和精确度。
高级运动控制算法的应用使得系统能够更加灵活地控制物体的运动。
例如,PID控制算法能够实现对物体位置、速度和加速度的精确控制。
同时,模糊控制、遗传算法等也逐渐应用于运动控制系统中,提高了系统的稳定性和响应速度。
3.2 传感技术的发展运动控制系统的发展不仅依赖于控制算法的改进,还离不开传感技术的发展。
随着传感器技术的进步,运动控制系统能够更准确地感知物体的位置和状态。
光电编码器、加速度传感器、激光测距仪等传感器的应用,为运动控制系统提供了更大的灵活性和精确度。
3.3 网络化和智能化随着信息技术的快速发展,运动控制系统向网络化和智能化方向发展。
通过将运动控制系统与网络相连接,可以实现远程监控和远程控制。
控制系统工程概述及发展历程控制系统工程是一个涉及多个学科领域的综合性工程学科,主要研究如何对系统进行控制和监控,以实现预期的目标。
本文将概述控制系统工程的基本概念、要素以及其发展历程。
一、控制系统工程的基本概念控制系统工程是一种以现代控制理论和技术为基础,综合应用电子技术、自动化技术和计算机技术等相关领域知识,对工程系统进行建模、分析、设计、优化和实施的工程学科。
控制系统工程的基本要素包括输入、输出、系统、控制器和反馈环路。
输入是指控制系统中的需求或期望,输出是系统经过控制作用后获得的结果。
系统是被控制的对象,控制器是对系统进行控制的设备或程序。
反馈是从输出中提取的信息,用于修正控制器的行为。
二、控制系统工程的发展历程控制系统工程的发展历程可以追溯到古代的机械自动控制装置,如钟表和浮子式水平仪。
然而,现代控制系统工程的发展始于20世纪初。
1. 经典控制理论时期(20世纪初-20世纪40年代)在这一时期,研究人员主要关注建立数学模型来描述和分析系统的动态行为,并设计基于线性控制理论的控制器。
经典控制理论的代表性成果包括传递函数、根轨迹、频率响应等概念。
2. 现代控制理论时期(20世纪50年代-20世纪70年代)随着计算机技术的迅速发展,现代控制理论得以蓬勃发展。
研究人员开始关注非线性、多变量以及随机系统的控制问题。
在这一时期,状态空间分析方法和最优控制理论等重要思想被提出并得到广泛应用。
3. 高级控制方法时期(20世纪80年代-今)高级控制方法的出现使得控制系统的性能和鲁棒性得到了极大提升。
这些方法包括自适应控制、模糊控制、神经网络控制、遗传算法等。
另外,随着计算机技术和通信技术的快速发展,分布式控制系统和网络控制系统也得以广泛应用。
4. 智能控制系统时期(未来发展方向)随着人工智能技术的快速发展,智能控制系统成为了控制系统工程的未来发展方向。
智能控制系统将融合机器学习、深度学习、模式识别等技术,实现对复杂系统的自主学习和决策。
控制系统发展史1引言控制系统其实从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系统的前身。
现在所说的控制系统,多指采用电脑或微处理器进行智能控制的系统,在控制系统的发展史上,称为第三代控制系统,以PLC和DCS为代表,从70年代开始应用以来,在冶金、电力、石油、化工、轻工等工业过程控制中获得迅猛的发展。
从90年代开始,陆续出现了现场总线控制系统、基于PC的控制系统等,本文将简要介绍各种常见的控制系统,并分析控制系统的演进过程和发展方向。
2集散控制系统DCS2.1 DCS的发展历程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完全满足要求。
在此情况下,业内厂商经过市场调查,确定开发的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,开发出了以集中显示操作、分散控制为特征的集散控制系统 (DCS)。
由于当时计算机并不普及,所以开发DCS应强调用户可以不懂计算机就能使用DCS;同时,开发DCS还应强调向用户提供整个系统。
此外,开发的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、安全性。
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、外界环境变化和需求的改变,共出现了三代DCS产品。
1975年至80年代前期为第一代产品,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。
2.2 DCS今后发展的几个问题到目前为止,DCS所存在的问题,主要集中在3个方面:即系统开放性问题;与现场传感器、变送器、执行器的接线问题;价格较贵问题。
从PLC到DCS自动化控制系统的发展历程自动化控制系统是一个由硬件和软件组成的系统,它能够自动监控、控制和优化生产过程中的各项指标,其发展始于PLC(可编程逻辑控制器),而后发展到DCS(分散控制系统)。
本文将介绍从PLC到DCS自动化控制系统的发展历程。
一、PLC的发展PLC最初用于制造线路板并进行控制电机和感应器等,而非用于全面的自动化控制。
从20世纪60年代开始,PLC可以被编程为执行复杂的逻辑运算,例如PID(比例、积分和微分)控制算法以及闭环控制。
这样,PLC便得以用于更广泛的自动化应用,包括物流、汽车、机器人和制造等领域。
PLC优势在于易于使用和编程,其结构简单,指令清晰,故障排查也相对容易。
这使得PLC成为一种受欢迎的自动化控制系统,然而它的控制能力有限,尤其是对于大型生产过程而言,PLC系统的单元化和缺乏高级控制策略也难以实现。
二、DCS的发展1975年DCS首次亮相,当时它被发明用于化学工业的生产环境中。
DCS是一种分散式的、集中式的、可编程的网络,它结合了比PLC更高级的流程控制能力,实现了整个生产过程的控制和优化。
相比之下,DCS拥有更高的运算能力和更广博的应用领域。
相对于PLC, DCS的工程师们可以远程监控系统、分配工作到各个模块和设备,从而降低了维护和故障排除的成本。
无论是单个的制造过程还是全球性的生产体系,都能够受益于DCS控制系统的实现。
三、PLC与DCS的对比虽然PLC和DCS都能用于自动化控制系统的实现,但它们各自的优缺点必须被认真考虑。
要选择哪一种自动化控制系统,必须考虑到如下因素:1. 应用场景:当需要单一或少量的控制任务时,例如机器手、装配行业等,PLC是一个很好的选择。
但是,当需要处理几百个或几千个控制任务时,DCS将成为更好的选择。
2. 执行周期:对于需要短周期完成的任务,例如测量或动作响应,PLC的执行周期优势更为明显。
而对于需要更高级的策略来调整整个生产过程的控制例程和参数时,DCS的优势则更加明显。
控制系统发展史1引言控制系统其实从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系统的前身。
现在所说的控制系统,多指采用电脑或微处理器进行智能控制的系统,在控制系统的发展史上,称为第三代控制系统,以PLC和DCS为代表,从70年代开始应用以来,在冶金、电力、石油、化工、轻工等工业过程控制中获得迅猛的发展。
从90年代开始,陆续出现了现场总线控制系统、基于PC的控制系统等,本文将简要介绍各种常见的控制系统,并分析控制系统的演进过程和发展方向。
2集散控制系统DCS2.1 DCS的发展历程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完全满足要求。
在此情况下,业内厂商经过市场调查,确定开发的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,开发出了以集中显示操作、分散控制为特征的集散控制系统 (DCS)。
由于当时计算机并不普及,所以开发DCS应强调用户可以不懂计算机就能使用DCS;同时,开发DCS还应强调向用户提供整个系统。
此外,开发的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、安全性。
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、外界环境变化和需求的改变,共出现了三代DCS产品。
1975年至80年代前期为第一代产品,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。
2.2 DCS今后发展的几个问题到目前为止,DCS所存在的问题,主要集中在3个方面:即系统开放性问题;与现场传感器、变送器、执行器的接线问题;价格较贵问题。
控制系统发展史1引言控制系统其实从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系统的前身。
现在所说的控制系统,多指采用电脑或微处理器进行智能控制的系统,在控制系统的发展史上,称为第三代控制系统,以PLC和DCS为代表,从70年代开始应用以来,在冶金、电力、石油、化工、轻工等工业过程控制中获得迅猛的发展。
从90年代开始,陆续出现了现场总线控制系统、基于PC的控制系统等,本文将简要介绍各种常见的控制系统,并分析控制系统的演进过程和发展方向。
2集散控制系统DCS2.1 DCS的发展历程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完全满足要求。
在此情况下,业内厂商经过市场调查,确定开发的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,开发出了以集中显示操作、分散控制为特征的集散控制系统 (DCS)。
由于当时计算机并不普及,所以开发DCS应强调用户可以不懂计算机就能使用DCS;同时,开发DCS还应强调向用户提供整个系统。
此外,开发的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、安全性。
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、外界环境变化和需求的改变,共出现了三代DCS产品。
1975年至80年代前期为第一代产品,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。
2.2 DCS今后发展的几个问题到目前为止,DCS所存在的问题,主要集中在3个方面:即系统开放性问题;与现场传感器、变送器、执行器的接线问题;价格较贵问题。
控制系统发展史1引言控制系统其实从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系统的前身。
现在所说的控制系统,多指采用电脑或微处理器进行智能控制的系统,在控制系统的发展史上,称为第三代控制系统,以PLC和DCS为代表,从70年代开始应用以来,在冶金、电力、石油、化工、轻工等工业过程控制中获得迅猛的发展。
从90年代开始,陆续出现了现场总线控制系统、基于PC的控制系统等,本文将简要介绍各种常见的控制系统,并分析控制系统的演进过程和发展方向。
2集散控制系统DCS2.1 DCS的发展历程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完全满足要求。
在此情况下,业内厂商经过市场调查,确定开发的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,开发出了以集中显示操作、分散控制为特征的集散控制系统 (DCS)。
由于当时计算机并不普及,所以开发DCS应强调用户可以不懂计算机就能使用DCS;同时,开发DCS还应强调向用户提供整个系统。
此外,开发的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、安全性。
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、外界环境变化和需求的改变,共出现了三代DCS产品。
1975年至80年代前期为第一代产品,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。
2.2 DCS今后发展的几个问题到目前为止,DCS所存在的问题,主要集中在3个方面:即系统开放性问题;与现场传感器、变送器、执行器的接线问题;价格较贵问题。
控制系统发展史1引言控制系统其实从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系统的前身。
现在所说的控制系统,多指采用电脑或微处理器进行智能控制的系统,在控制系统的发展史上,称为第三代控制系统,以PLC和DCS为代表,从70年代开始应用以来,在冶金、电力、石油、化工、轻工等工业过程控制中获得迅猛的发展。
从90年代开始,陆续出现了现场总线控制系统、基于PC的控制系统等,本文将简要介绍各种常见的控制系统,并分析控制系统的演进过程和发展方向。
2集散控制系统DCS2.1 DCS的发展历程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完全满足要求。
在此情况下,业内厂商经过市场调查,确定开发的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,开发出了以集中显示操作、分散控制为特征的集散控制系统 (DCS)。
由于当时计算机并不普及,所以开发DCS应强调用户可以不懂计算机就能使用DCS;同时,开发DCS还应强调向用户提供整个系统。
此外,开发的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、安全性。
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、外界环境变化和需求的改变,共出现了三代DCS产品。
1975年至80年代前期为第一代产品,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。
2.2 DCS今后发展的几个问题到目前为止,DCS所存在的问题,主要集中在3个方面:即系统开放性问题;与现场传感器、变送器、执行器的接线问题;价格较贵问题。
控制系统发展综述1 引言控制系统其实从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系统的前身。
现在所说的控制系统,多指采用电脑或微处理器进行智能控制的系统,在控制系统的发展史上,称为第三代控制系统,以PLC和DCS为代表,从70年代开始应用以来,在冶金、电力、石油、化工、轻工等工业过程控制中获得迅猛的发展。
从90年代开始,陆续出现了现场总线控制系统、基于PC的控制系统等,本文将简要介绍各种常见的控制系统,并分析控制系统的演进过程和发展方向。
2 集散控制系统DCS2.1 DCS的发展历程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完全满足要求。
在此情况下,业内厂商经过市场调查,确定开发的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,开发出了以集中显示操作、分散控制为特征的集散控制系统(DCS)。
由于当时计算机并不普及,所以开发DCS应强调用户可以不懂计算机就能使用DCS;同时,开发DCS还应强调向用户提供整个系统。
此外,开发的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、安全性。
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、外界环境变化和需求的改变,共出现了三代DCS产品。
1975年至80年代前期为第一代产品,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。
2.2 DCS控制站DCS系统中,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,以及过程输入/输出(PI/O),包括信号变换与信号调理,A/D、D/A转换。
控制系统发展史1引言控制系统其实从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系统的前身。
现在所说的控制系统,多指采用电脑或微处理器进行智能控制的系统,在控制系统的发展史上,称为第三代控制系统,以PLC和DCS为代表,从70年代开始应用以来,在冶金、电力、石油、化工、轻工等工业过程控制中获得迅猛的发展。
从90年代开始,陆续出现了现场总线控制系统、基于PC的控制系统等,本文将简要介绍各种常见的控制系统,并分析控制系统的演进过程和发展方向。
2集散控制系统DCS2.1 DCS的发展历程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完全满足要求。
在此情况下,业内厂商经过市场调查,确定开发的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,开发出了以集中显示操作、分散控制为特征的集散控制系统 (DCS)。
由于当时计算机并不普及,所以开发DCS应强调用户可以不懂计算机就能使用DCS;同时,开发DCS还应强调向用户提供整个系统。
此外,开发的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、安全性。
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、外界环境变化和需求的改变,共出现了三代DCS产品。
1975年至80年代前期为第一代产品,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。
2.2 DCS今后发展的几个问题到目前为止,DCS所存在的问题,主要集中在3个方面:即系统开放性问题;与现场传感器、变送器、执行器的接线问题;价格较贵问题。
这些问题在第三代DCS中已开始得到解决。
在21世纪,新一代的DCS应满足用户这方面的需求。
在DCS应用行业分布上,近年来DCS在钢铁、自来水厂及污水处理厂等行业中的市场占有率下降,目前PLC已成为其主要选型对象,当然PLC的价格低也是原因之一。
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。
3 PLC简介3.1 PLC的诞生和发展在工业生产过程中,大量的开关量顺序控制,它按照逻辑条件进行顺序动作,并按照逻辑关系进行连锁保护动作的控制,及大量离散量的数据采集。
传统上,这些功能是通过气动或电气控制系统来实现的。
1968年美国GM(通用汽车)公司提出取代继电气控制装置的要求,第二年,美国数字设备公司(DEC)研制出了基于集成电路和电子技术的控制装置,首次采用程序化的手段应用于电气控制,这就是第一代可编程序控制器,称Programmable ,是世界上公认的第一台PLC。
由于第一代PLC是为了取代继电器的,因此,采用了梯形图语言作为编程方式,形成了工厂的编程标准。
这些早期的控制器满足了最初的要求,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。
20世纪70年代初出现了微处理器。
人们很快将其引入可编程控制器,使PLC 增加了运算、数据传送及处理等功能,完成了真正具有计算机特征的工业控制装置。
为了方便熟悉继电器、接触器系统的工程技术人员使用,可编程控制器采用和继电器电路图类似的梯形图作为主要编程语言,并将参加运算及处理的计算机存储元件都以继电器命名。
此时的PLC为微机技术和继电器常规控制概念相结合的产物。
个人计算机(简称PC)发展起来后,为了方便,也为了反映可编程控制器的功能特点,可编程序控制器定名为Programmable Logic Controller (PLC)。
上世纪80年代至90年代中期,是PLC发展最快的时期,年增长率一直保持为30-40%。
在这时期,PLC在处理模拟量能力、数字运算能力、人机接口能力和网络能力得到大幅度提高,PLC逐渐进入过程控制领域,在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的DCS系统。
20世纪末期,可编程控制器的发展特点是更加适应于现代工业的需要。
目前,可编程控制器在机械制造、石油化工、冶金钢铁、汽车、轻工业等领域的应用都得到了长足的发展。
3.2 今天的PLCPLC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,也改变了控制系统的设计理念。
过去,PLC适用于离散过程控制,但随着PLC的功能越来越强大,PLC也开始进入过程自动化领域。
我国可编程控制器的引进、应用、研制、生产是伴随着改革开放开始的。
最初是在引进设备中大量使用了可编程控制器。
接下来在各种企业的生产设备及产品中不断扩大了PLC的应用。
目前,我国自己已可以生产中小型可编程控制器。
上海东屋电气有限公司生产的CF系列、杭州机床电器厂生产的DKK及D系列、大连组合机床研究所生产的S系列、苏州电子计算机厂生产的YZ系列等多种产品已具备了一定的规模并在工业产品中获得了应用。
此外,无锡华光公司、上海乡岛公司等中外合资企业也是我国比较著名的PLC生产厂家。
可以预期,随着我国现代化进程的深入,PLC在我国将有更广阔的应用天地。
目前在国内PLC的市场上,各供应商在产品规模上的组合定位是不同的。
比如,三菱的重点定位是在微型和小型PLC的市场,而且试图以大规模的销售和广泛的服务网络来达成低廉的成本;而西门子重点在工厂集成能力、广泛的产品范围、和电子商务能力的整合;欧姆龙则在中型以下的PLC市场取得了领先的位置;罗克韦尔瞄准大型高端市场,并把自己定位于从工厂底层到管理顶层的制造业解决方案提供商;日本光洋集中于微型和小型PLC,但在PC兼容的PLC 也有不俗表现;施奈德则专注于为用户提供完整的集成方案,产品建立在中型和大型PLC上;对于过程工业有深入的了解,并提供完整的解决方案。
3.3 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与其它控制系统和工厂管理设备的集成情况。
PLC通过网络,被集成到计算机集成制造(CIM)系统中,把他们的功能和资源与数控技术、机器人技术、CAD/CAM技术、个人计算机系统、管理信息系统以及分层软件系统结合起来,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、硬件和软件的接口,并支持人工智能比如逻辑I/O系统等。
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获得使用。
4 PC-BASED控制系统4.1 PC技术推动了工控机技术的发展历史上,VME总线工业控制机一直是许多嵌入式应用的首选机型。
1981年,Mostek、Motorola、Philip和Signetics公司发明了VME总线,1996年的新标准VME64(ANSI/VITA1-1994)将总线数据宽度提升到64位,最大数据传输速度为80Mbps。
由Force Computers制定的VME64x总线规范将总线速度提高到了320Mbps。
VME总线工控机是实时控制平台,大多数运行的是实时操作系统,并由OS制造商提供专用的软件开发工具开发应用程序。
VME总线最新产品已经采用了500MHz的Pentium Ⅲ处理器。
由于用户希望使用与所熟悉的桌面PC机相同的操作系统和开发工具,导致了开放式桌面PC在工业环境中的直接应用。
除了VME总线工控机外,产生了一系列基于PC的、与ISA/PCI总线标准兼容的嵌入式工控机,其中比较有代表性的是CompactPCI/PXI总线、AT96总线、STD总线、STD32总线、 PC/104和PC/104-Plus总线嵌入式工业控制机。
1995年6月PCI SIG正式公布了PCI 局部总线规范2.1版,同时PICMG 推出了第一个标准PCI/ISA无源背板总线标准。
为了将PCI SIG的PCI总线规范用在工业控制计算机系统,1995年11月PCI工业计算机制造者联合会(PICMG)颁布了CompactPCI规范1.0版。
由于CPCI总线工控机良好地解决了可靠性和可维护性问题,而且基于Microsoft的软件和开发工具的价位比较低,所以,CPCI 工控机得以迅速打入嵌入式产品市场。
但相对于PCI/ISA加固型工控机而言,由于总体成本高、技术开发难度大、无源背板定义并不完全统一导致模板配套性差、电磁兼容性设计要求高等因素,CompactPCI工控机在工业过程控制领域并未得到实际应用,反而在电信市场获得广泛应用。
4.2 以PC/104为代表的嵌入式工控机向高性能方向发展PC/104总线采用自层迭互连方式和3.6×3.8in的小板结构,使其更适合在尺寸和空间受到限制的嵌入式环境中使用,如洗衣机、烘干机、洗碗机、收款机等消费类电子产品和军工产品中开始采用。
1992年3月PC/104总线联合会发布了PC/104规范1.0版,几经修改后,于1996年6月公布了PC/104规范3.2版。
为了兼容PCI总线技术,1997年2月PC/104总线联合会推出了PC/104-Plus规范1.0版。
今天,许多单板计算机(SBC)都设计有PC/104总线接口,以便通过PC/104总线丰富的I/O模块扩展功能,满足不同的嵌入式应用要求。
虽然PC/104总线工控机的功耗低,但其驱动能力差(4mA),其扩展能力和维护性也受到限制,使其在工业过程控制和自动化领域的应用范围受到局限。
STD总线在1978年最早由Pro-Log公司作为工业标准发明的,STD总线工控机是工业型计算机,能满足嵌入式和实时性应用要求,特别是它的小板尺寸、垂直放置无源背板的直插式结构、丰富的工业I/O OEM模板、低成本、低功耗、扩展的温度范围,使其在空间和功耗受到严格限制的、可靠性要求较高的工业自动化领域得到了广泛应用。
为了将ISA总线PC机应用在恶劣的工业环境中,1994年由德国SIEMENS公司发起制定了AT96总线欧洲卡标准(IEEE996),并在欧洲得到了推广应用。
AT96总线工控机消除了模板之间的边缘金手指连接,具有抗强震动和冲击能力;其16位数据总线、24位寻址能力、高可靠性和良好的可维护性,更适合在恶劣工业环境中应用。
4.3 嵌入式工控机的应用前景在未来的几年里,VME仍然是主导产品,AT96和CPCI工控机将迅速发展壮大,AT96总线工控机起到承上启下的作用。