集散式控制系统原理培训

1、共66页第1页第一节第一节 半导体技术半导体技术导体技术的发展导体技术的发展 1 1、什么是半导体、什么是半导体共66页第2页导体技术的发展导体技术的发展2 2、半导体的发现、半导体的发现 3 3、半导体发展史、半导体发展史4 4、半导体发现的意义、半导体发现的意义 真空管真空管 半导体半导体 共66页第3页导体技术的发展导体技术的发展集成电路集成电路共66页第4页半导体器件与半导体工作的基本原理半导体器件与半导体工作的基本原理 （1 1）PNPN结结共66页第5页半导体器件与半导体工作的基本原理半导体器件与半导体工作的基本原理（2 2）二极管）二极管（3 3）二极管的类型）二极管的类型a)a

2、)点接触型点接触型 b)b)面接触型面接触型 c)c)平面型平面型 共66页第6页二极管的伏安特性二极管的伏安特性 2CP102CP10硅二极管硅二极管 2AP22AP2锗二极管锗二极管 共66页第7页半导体器件与半导体工作的基本原理半导体器件与半导体工作的基本原理（4 4）晶体三极管）晶体三极管NPNNPN型型 PNPPNP型型 共66页第8页半导体器件与半导体工作的基本原理半导体器件与半导体工作的基本原理三极管电流实验分配接线三极管电流实验分配接线 共66页第9页半导体器件与半导体工作的基本原理半导体器件与半导体工作的基本原理（5 5）MOSMOS场效应管场效应管 也称也称 金属氧化物半导

3、体场效应管金属氧化物半导体场效应管 分为分为耗尽型和增强型耗尽型和增强型 共66页第10页半导体器件与半导体工作的基本原理半导体器件与半导体工作的基本原理（6 6）晶闸管）晶闸管 结构：四层半导体结构：四层半导体 、三个、三个PNPN结结 晶闸管的结构晶闸管的结构 共66页第11页半导体器件与半导体工作的基本原理半导体器件与半导体工作的基本原理晶闸管的等效电路图晶闸管的等效电路图 共66页第12页半导体器件与半导体工作的基本原理半导体器件与半导体工作的基本原理 (7)(7) 集成电路集成电路三次变革三次变革 ：1 1、以加工制造为主导的、以加工制造为主导的ICIC产业发展的初级阶段。产业发展的

4、初级阶段。 2 2、FoundryFoundry公司与公司与ICIC设计公司的崛起。设计公司的崛起。 3 3、ICIC产业跨入以竞争为导向的高级阶段产业跨入以竞争为导向的高级阶段 。共66页第13页半导体器件与半导体工作的基本原理半导体器件与半导体工作的基本原理(8)(8)微处理器（微处理器（CPUCPU） 是一种是一种大规模集成电路大规模集成电路 共66页第14页半导体制造过程半导体制造过程 共66页第15页第二节第二节 电力电子技术电力电子技术 电力电子学是从电工学分支出来的，电力电子学是从电工学分支出来的，是由电力系统、控制理论和电子学等学科是由电力系统、控制理论和电子学等学科发展起来的

5、新型边缘性学科。电力电子学发展起来的新型边缘性学科。电力电子学的特点是具有很强的应用性和与其他学科的特点是具有很强的应用性和与其他学科的交叉融合性，也是电力电子学的基础理的交叉融合性，也是电力电子学的基础理论和应用技术在短短的几十年间得以飞速论和应用技术在短短的几十年间得以飞速发展的一个重要因素。发展的一个重要因素。 共66页第16页电力电子学定义与应用电力电子学定义与应用1 1、定义、定义电力电子技术的电力电子技术的NewellNewell定义定义 共66页第17页电力电子学定义与应用电力电子学定义与应用电力电子技术的新定义电力电子技术的新定义共66页第18页电力电子学定义与应用电力电子学定

6、义与应用2 2、电力电子技术的构成、电力电子技术的构成 电力半导体器件、电力电子成套装置及控制电力半导体器件、电力电子成套装置及控制理论构成。理论构成。 共66页第19页电力电子学定义与应用电力电子学定义与应用3 3、电力电子技术的应用范围、电力电子技术的应用范围 1 1在电力系统中的应用在电力系统中的应用 发电环节、输配电系统、储能系统等方面。发电环节、输配电系统、储能系统等方面。飞轮储能系统飞轮储能系统共66页第20页电力电子学定义与应用电力电子学定义与应用2.2.在电机调速传动中的应用在电机调速传动中的应用共66页第21页电力电子学定义与应用电力电子学定义与应用3 3在工业生产供电电源中

7、的应用在工业生产供电电源中的应用 共66页第22页电力电子学定义与应用电力电子学定义与应用4 4在汽车工业中的应用在汽车工业中的应用电子开关替代传统的机械开关电子开关替代传统的机械开关无触点点火无触点点火 电子自动变速电子自动变速 改造直流电源系统改造直流电源系统电子监控电子监控 共66页第23页共66页第24页电力电子学定义与应用电力电子学定义与应用5 5在航天及国防中的应用在航天及国防中的应用6 6在民用与消费品方面的应用在民用与消费品方面的应用共66页第25页电力电子学定义与应用电力电子学定义与应用4 4、电力电子技术的作用、电力电子技术的作用电力半导体器件电力半导体器件 共66页第26

8、页电力电子学定义与应用电力电子学定义与应用家庭领域家庭领域 工业自动化工业自动化环保方面环保方面 共66页第27页电力电子器件电力电子器件 电力整流管电力整流管 共66页第28页电力电子器件电力电子器件普通晶闸管及其派生器件普通晶闸管及其派生器件 共66页第29页电力电子器件电力电子器件全控型电力电子器件全控型电力电子器件 门极可关断晶闸管（门极可关断晶闸管（GTOGTO） 大功率晶体管大功率晶体管 共66页第30页双极型静电感应晶体管（双极型静电感应晶体管（BSITBSIT） 功率场效应晶体管功率场效应晶体管 共66页第31页大功率晶体管（大功率晶体管（GTRGTR） 共66页第32页电力电

9、子器件电力电子器件复合型电力电子器件复合型电力电子器件 绝缘门极双极型晶体管（绝缘门极双极型晶体管（IGBTIGBT） 共66页第33页MOSMOS控制晶闸管（控制晶闸管（MCTMCT） 共66页第34页电力电子器件电力电子器件功率集成电路（功率集成电路（PIC） 共66页第35页电力电子技术在各个领域中的应电力电子技术在各个领域中的应用用（一）功率变换技术（一）功率变换技术 电能的变换形式电能的变换形式 共66页第36页电力电子技术在各个领域中的应电力电子技术在各个领域中的应用用典型的整体电源结构典型的整体电源结构 共66页第37页电力电子技术在各个领域中的应电力电子技术在各个领域中的应用用

10、直流分布结构示意图直流分布结构示意图 共66页第38页电力电子技术在各个领域中的应电力电子技术在各个领域中的应用用（二）电力系统中的电力电子技术（二）电力系统中的电力电子技术1 1电磁兼容、谐波抑制及电力质量控制电磁兼容、谐波抑制及电力质量控制2 2在柔性交流输电中的应用在柔性交流输电中的应用3 3在高质量供电方面的应用在高质量供电方面的应用共66页第39页电力电子技术在各个领域中的应电力电子技术在各个领域中的应用用交流分布电源结构（交流分布电源结构（ACDPAACDPA） 共66页第40页电力电子技术在各个领域中的应电力电子技术在各个领域中的应用用电容负载三相不控整流器电流波整形技术拓扑电容

11、负载三相不控整流器电流波整形技术拓扑 共66页第41页电力电子技术在各个领域中的应电力电子技术在各个领域中的应用用常规常规1212脉电力电子系统脉电力电子系统 共66页第42页电力电子技术在各个领域中的应电力电子技术在各个领域中的应用用装装UPFCUPFC的系统结构的系统结构 共66页第43页电力电子技术在各个领域中的应电力电子技术在各个领域中的应用用柔性配电系统的控制元件构成图柔性配电系统的控制元件构成图 共66页第44页电力电子技术的发展电力电子技术的发展 新器件新器件共66页第45页电力电子技术的发展电力电子技术的发展21世纪电力电子的研究与发展的重点世纪电力电子的研究与发展的重点 能源

12、能源 、环保、环保 、信息与通信、信息与通信 、生命科学、生命科学 、生产、生产 、材料材料 、交通、交通 共66页第46页第三节第三节 计算机的发展与应用计算机的发展与应用计算机的发展计算机的发展 共66页第47页计算机的发展计算机的发展 计算机硬件结构计算机硬件结构 共66页第48页计算机的发展计算机的发展模型计算机模型计算机CPUCPU内部逻辑示意图内部逻辑示意图 共66页第49页第四节第四节 计算机控制系统计算机控制系统计算机控制计算机控制 = = 计算机技术计算机技术 + + 自动控制理论自动控制理论 + + 通通讯技术讯技术 + + 网络技术网络技术 特点：特点：1. 1. 用软件

13、可以实现复杂的控制规律；用软件可以实现复杂的控制规律；2 2可以显示、存储、打印系统的运行状态，具有报可以显示、存储、打印系统的运行状态，具有报警功能，人机接口功能；警功能，人机接口功能；3 3控制规律可以很方便的改变；控制规律可以很方便的改变；4 4通讯组网功能。通讯组网功能。 共66页第50页计算机控制系统计算机控制系统 单回路常规控制系统单回路常规控制系统 共66页第51页计算机控制系统计算机控制系统单回路计算机控制系统单回路计算机控制系统 共66页第52页计算机控制系统的组成计算机控制系统的组成 计算机控制系统原理图计算机控制系统原理图 共66页第53页计算机控制系统的组成计算机控制系

14、统的组成软 件 部分计算机控制系统 硬件部分控制计算机主机、外设、系统总线生产过程输入输出通道人机联系设备、通信设备 现场仪表（测量传感器、执行机构等） 操作系统 汇编或高级语言、过程控制语言 通信网络软件、诊断程序等 系 统 软件 应 用 软件 过程输入/输出程序、过程控制程序 人机接口程序、打印显示程序 各种公共子程序 历史数据库、实时数据库共66页第54页计算机控制系统的分类计算机控制系统的分类 操作指导控制系统组成框图操作指导控制系统组成框图 共66页第55页操作指导控制系统操作指导控制系统 操作指导控制系统的特点操作指导控制系统的特点: : （1 1）结构简单，控制灵活和安全；）结构

15、简单，控制灵活和安全；（2 2）可减少大量常规显示、记录仪表；）可减少大量常规显示、记录仪表；（3 3）无输出过程通道；）无输出过程通道；（4 4）人工操作，速度受到限制，不易控制多个对象。）人工操作，速度受到限制，不易控制多个对象。共66页第56页操作指导控制系统操作指导控制系统计算机巡回检测系统计算机巡回检测系统 共66页第57页操作指导控制系统操作指导控制系统 计算机直接数字控制（计算机直接数字控制（DDCDDC）系统）系统 共66页第58页计算机直接数字控制（计算机直接数字控制（DDCDDC）系统）系统 DDC DDC系统实例框图系统实例框图 共66页第59页计算机直接数字控制（计算机

16、直接数字控制（DDCDDC）系统）系统DDCDDC控制的特点：控制的特点：（1 1）系统直接控制生产过程，属闭环控制；）系统直接控制生产过程，属闭环控制；（2 2）可控制多个回路；）可控制多个回路；（3 3）可实现灵活的控制算法，改变软件即可；）可实现灵活的控制算法，改变软件即可；（4 4）对计算机要求实时性好、可靠性高。）对计算机要求实时性好、可靠性高。 共66页第60页 计算机监督控制（计算机监督控制（SCCSCC）系统）系统 SCCSCC+ +模模拟拟调调节节器器控控制制系系统统 共66页第61页计算机监督控制（计算机监督控制（SCCSCC）系统）系统SCCSCC+ +DDCDDC控控制

17、制系系统统 共66页第62页计算机监督控制（计算机监督控制（SCCSCC）系统）系统分分级级计计算算机机控控制制系系统统层层次次结结构构 共66页第63页计算机监督控制（计算机监督控制（SCCSCC）系统）系统集散集散型计型计算机算机控制控制系统系统 共66页第64页计算机集散控制系统（计算机集散控制系统（DCSDCS） DCSDCS定义：定义：采用分散控制、集中操作、分级管理、采用分散控制、集中操作、分级管理、分而自治和综合协调的设计原则，把系统从上到分而自治和综合协调的设计原则，把系统从上到下分为分散过程控制级、集中操作监控级、综合下分为分散过程控制级、集中操作监控级、综合信息管理级，形成分级分布式控制。信息管理级，形成分级分布式控制。特点：特点： 控制分散，显示操作集中；控制分散，显示操作集中； 系统可靠系统可靠性高。性高。 共66页第65页现场总线控制系统现场总线控制系统 现场总线控制系统现场总线控制系统 结构模式为：结构模式为：“工作工作站站现场总线智能仪表现场总线