【正文】 切 相關的如生物工程、醫(yī)療衛(wèi)生、環(huán)境保護、安全防范、家用電 器等等方面，并且正日新月異地發(fā)展。 ? 自動檢測技術的發(fā)展標志著一個國家的自動化水平的高度，自動檢測技術的具體體現(xiàn)則是由傳感器來完成的。從而擴大和鞏固了自動化的應用領域，并提出了新的亟待解決的問題。 ? 新技術 的不斷涌現(xiàn)，促進檢測技術和儀表方面的發(fā)展和創(chuàng)新 比如：成組傳感器的復合檢測技術、微機械量的檢測技術、檢測信息的融合處理技術、智能傳感器和儀表的發(fā)展、計算機多媒體化的虛擬儀表以及各種檢測單元和儀表的網(wǎng)絡化產(chǎn)品等等?？梢哉f，一個國家現(xiàn)代化水平是用自動化水平來衡量的，而在自動化技術中，現(xiàn)代檢測技術是有著非常重要的地位和作用的。特別是在工業(yè)生產(chǎn)中，采用自動化技術是提高勞動生產(chǎn)率和經(jīng)濟效益最有效的措施。 產(chǎn)品檢驗和質量控制的重要手段 ? 在科學技術的發(fā)展過程中，人們通過對客觀事物所做的大量試驗和測量，形成定性和定量的認識，總結出客觀世界的規(guī)律，并利用這些規(guī)律來促進科技的發(fā)展。 ? 應用于工業(yè)過程中的自動檢測和自動控制系統(tǒng)，其結構中都有與自動檢測技術相關的 “傳感器”環(huán)節(jié) ，它是 實現(xiàn)自動化的重要支柱 。 ? 在現(xiàn)代新技術的不斷發(fā)展和引入下，特別是先進的檢測技術、現(xiàn)代的傳感器技術、計算機技術、網(wǎng)絡技術、多媒體技術的不斷發(fā)展與更新給現(xiàn)代儀表工業(yè)生產(chǎn)行業(yè)帶來了深刻的變革，為適應不斷發(fā)展的現(xiàn)代工業(yè)自動化的要求，世界各國一直未停止進行新的技術革命和探索，其 基礎就是信息技術的革命 ，它的發(fā)展給人類社會的各個領域都帶來了巨大的、廣泛的、深刻的的變化，并正在改變著傳統(tǒng)工業(yè)的生產(chǎn)方式，以及其它新興產(chǎn)業(yè)的更新和變革，是人類社會發(fā)展的強大動力。 可見檢測技術在自動化領域里是有著非常重要的地位。 隨著人類社會進入信息時代，以信息的獲取、轉換顯示和處理為主要內(nèi)容的檢測技術已經(jīng)發(fā)展成為一門完整的技術學科，在促進生產(chǎn)發(fā)展和進步的廣闊領域內(nèi)發(fā)揮著重要作用。 ? 在人類的各項生產(chǎn)活動和科學實驗中，為了了解和掌握整個過程 的進展及其最后結果，經(jīng)常需要對各種基本參數(shù)或物理量進行檢查和 測量，從而獲得必要的信息，并以之作為分析判斷和決策的依據(jù)。 ? 科技的進步，促使自動化儀表的不斷更新與完善，從而又進一步拓展了自動化儀表的應用領域，構成各種不同功能的自動化裝置，推動了控制系統(tǒng)的變革與發(fā)展，使控制系統(tǒng)由原來的常規(guī)控制系統(tǒng)到直接數(shù)字控制系統(tǒng) DDC、集散控制系統(tǒng) DCS、現(xiàn)場總線控制系統(tǒng) FCS等，以滿足社會生產(chǎn)力的不同需要。例如：有直接數(shù)字控制系統(tǒng) DDC、集散控制系統(tǒng) DCS、現(xiàn)場總線控制系統(tǒng) FCS。 ? 當采用常規(guī)檢測和控制儀表時，控制系統(tǒng)的結構是由各儀表單元組合而成和各自獨立的控制系統(tǒng)，各環(huán)節(jié)之間采用的是點對點聯(lián)接的方法。 第一章 緒論 ? 目前應用最多的檢測儀表主要是 DDZ－ Ⅲ 型模擬儀表和部分智能型儀表。 PCBCS是將經(jīng)過加固的 PC機硬件與控制軟件相結合，實施通常由專用 PLC、 DCS執(zhí)行的控制功能，或者說將 PLC的控制功能 封裝在 軟件內(nèi)，運行在 PC的環(huán)境中。 ? 20世紀 90年代中期，以 PC為基礎的控制系統(tǒng)（ PCBased Control System， PCBCS）開始出現(xiàn)，不少學者認為它將是工業(yè)自動化領域最具發(fā)展?jié)摿Φ男录夹g，他們將 PCBCS 與 PLC 、 DCS、 (或者再加上 FCS)并稱為工業(yè)生產(chǎn)過程三大（或 四大 ） 控制系統(tǒng) 。 ? PLC 的問世取代了繼電器之類的器件，實現(xiàn)了開關量的連鎖控制、程序控制； ? DCS的問世取代了顯示儀、調(diào)節(jié)器之類的儀表，實現(xiàn)了模擬量的指示、記錄和 PID回路調(diào)節(jié)等功能。 ? 50多年來，中國控制儀表和控制系統(tǒng)在經(jīng)歷了氣動基地式儀表、電動（氣動）單元組合儀表、智能數(shù)字調(diào)節(jié)器幾代控制儀表的發(fā)展過程后，進入了 DCS、PLC、 FCS、 PCBCS控制系統(tǒng)并存的時代。 控制方案 ：管控一體化現(xiàn)場，綜合自動化是當今生產(chǎn)過程控制的發(fā)展方向。 ? 現(xiàn)場儀表的數(shù)字化和智能化，形成了真正意義上的全數(shù)字過程控制系統(tǒng)。 控制理論 ：大系統(tǒng)理論、智能控制理論、模糊控制、專家系統(tǒng)控制、 模式識別技術。 控制理論 ：現(xiàn)代控制理論 ? 20世紀 70～ 80年代：計算機、 DCS控制 全盤自動化階段 自動化儀表 ： 核心器件： 線性集成電路、微處理器 ? QDZⅢ 型和 DDZⅢ 型、 ? 以微處理器為主要構成單元的智能控制裝置、 ? 集散控制系統(tǒng)（ DCS）、 ? 可編程邏輯控制器（ PLC） 、 ? 工業(yè) PC機、 ? 和數(shù)字控制器等，已成為控制裝置的主流。 控制目的： 是保持工業(yè)生產(chǎn)的連續(xù)性和穩(wěn)定性，減少擾動，實現(xiàn)了對生產(chǎn) 過程的集中控制。 60年代后 期，出現(xiàn)了專門用于過程控制的小型計算機，直接數(shù)字控制系統(tǒng)和監(jiān)督計算機控制系統(tǒng)開始應用于過程控制領域。 控制方案 ：多為單輸入、單輸出簡單控制系統(tǒng) 控制理論 ：以反饋為中心的經(jīng)典控制理論 二、儀表及自動化的發(fā)展過程 ? 20世紀 60年代：儀表自動化階段 自動化儀表 ：單元組合儀表（ QDZⅡ 型和 DDZⅡ 型）成為主流產(chǎn)品。 ? 20世紀 40年代末～ 50年代：基地儀表與 局部自動化階段 ，其特點是： 自動化儀表 ：采用的是基地式儀表和部分單元組合儀表（氣動 QDZⅠ 型 和電動 DDZⅠ 型）。 控制論的基本概念和方法是人類認識史上的一個飛躍，開辟了認識世界的新途徑。 ? 發(fā)展前景：向大系統(tǒng)理論發(fā)展 規(guī)模龐大 結構復雜 功能綜合 因數(shù)眾多 …… 向智能控制系統(tǒng)發(fā)展 自組織 自學習 自修復 自繁殖 …… 經(jīng)典控制理論和現(xiàn)代控制理論二者的關系 對于經(jīng)典控制理論和現(xiàn)代控制理論而言，并非意味著相互的否定和排斥，它們之間有著共同發(fā)展、互相滲透、相互結合的發(fā)展關系。 ? 控制系統(tǒng)的漸趨復雜在在整體結構上，表現(xiàn)為非線性、時變性、無窮維、多層次等；在處理信息上，表現(xiàn)為不確定性、隨機性、不完全性等。 ? 現(xiàn)代控制理論發(fā)展的基礎： Pontryagin提出的“極大值原理 Bellman提出的動態(tài)規(guī)劃理論 Kalman濾波及其能控、能觀和反饋鎮(zhèn)定理論 Lyapunov穩(wěn)定性理論 ? 實現(xiàn)了： 傳統(tǒng)的單輸入單輸出系統(tǒng)發(fā)展到多輸入多輸出的多變量控制系統(tǒng) ； 最優(yōu)控制；多種變化因素；航天系統(tǒng)；導彈系統(tǒng)；人造衛(wèi)星等的應用與發(fā)展。 （ 90％ 以上 ） 現(xiàn)代控制理論 60年代， 由于工業(yè)生產(chǎn)過程向著大型化、連續(xù)化的方向發(fā)展， 經(jīng)典控制理論已無法滿足解決多變量、非線性、不確定性以及最佳性能要求等問題的需要。 實現(xiàn)了： 單機自動化；局部自動化；單變量控制；自動調(diào)節(jié)器；伺服系統(tǒng) 的應用與發(fā)展 。 ? “控制” 這一概念本身即反映了人們對征服自然與外在的渴望，作為自動控制科學的 核心 的控制理論與技術也自然而然地在人們征服自然與改造自然的歷史中發(fā)展起來。 ? 系統(tǒng)特點： 電氣控制 系統(tǒng) 開關量 信號形式 12 自動化及儀表的發(fā)展及應用 ? 自動控制的本質： 是指應用自動化儀器儀表、自動控制裝置代替人，自動地對儀器設備或工業(yè)生產(chǎn)過程進行控制，使之有目的地修正被控對象的動力學行為，以達到預期的狀態(tài)或滿足預期的性能要求。 ? 系統(tǒng)特點： 電氣控制 系統(tǒng) 開關量 信號形式 4. 自動操縱及自動開、停車系統(tǒng) ? 自動操縱系統(tǒng)可以根據(jù)預先規(guī)定的步驟自動地對生產(chǎn)設備進行某種周期性操作。如工況已到達危險狀態(tài)時， 聯(lián)鎖系統(tǒng) 立即自動采取 緊急措施 ，打開安全閥或切斷某些通路，必要時緊急停車，以 防止事故的發(fā)生和擴大 。 ? 閉環(huán)控制系統(tǒng)穩(wěn)定運行的必要條件是負反饋。 ? 自動控制系統(tǒng)特點： 閉環(huán)負反饋控制系統(tǒng) ? 被控變量的信號形式