1、 1 前言 工业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。随着科 学技术的不断发展，技术领域在探索中不断创新，如今采用自动化控制已成为企业获取更 大利润的有利手段，在当今时代，自动控制技术的应用已随处可见，小到家用电器，大到 工业生产，航天事业，科技发展使人们生活水平有了大大的提高。自动化控制的引入提高 了企业生产的经济效益， 从而对推进我国工业的节能减排， 增加产量起到重大的推动作用。 但在控制过程中常常会受到
2、各种因素的干扰使控制仪表无法运行在最佳状态。 在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， 目前，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。工业生产中采用的 控制方法有很多，例如，PLC 控制技术，单片机控制技术，PID 调节控制等等。为了提高 生产的经济效益，本文采用理论联系实际设计了水箱温度控制系统，是工业联系生产过程 控制系统的真实模拟与缩影。 本装置可进行温度、压力、液位等多种系统以及调节器、调节阀、检测等单元的试验。 文章中对水箱的温度控制系统的动特性在理论上进
3、行深入的分析，并通过实验给于验证。 水 箱 的 温 度 控 制 系 统 2 1 控制理论与过程控制系统的概述 概括地说，控制论发展经过了三个时期：第一阶段是四十年代末到五十年代的经典控 制论时期，着重研究单机自动化，解决单输入单输出（SISO-Single Input Single Output） 系统的控制问题；它的主要数学工具是微分方程、拉普拉斯变换和传递函数；主要研究方 法是时域法、频域法和根轨迹法；主要问题是控制系统的快速性、稳定性及其精度。 第二阶段是六十年代的现代控制理论时期，着重解决机组自动化和生物系统的多输入 多输出（MIMO-Multi-Input Multi-Output）
4、系统的控制问题；主要数学工具是一次微分 方程组、矩阵论、状态空间法等等；主要方法是变分法、极大值原理、动态规划理论等； 重点是最优控制、随机控制和自适应控制；核心控制装置是电子计算机。 第三阶段是七十年代的大系统理论时期，着重解决生物系统、社会系统这样一些众多 变量的大系统的综合自动化问题；方法是时域法为主；重点是大系统多级递阶控制；核心 装置是网络化的电子计算机。 过程控制在石油、化工、电力、冶金等部门有广泛的应用。20 世纪 50 年代，过程控 制主要用于使生产过程中的一些参量保持不变，从而保证产量和质量稳定。60 年代，随着 各种组合仪表和巡回检测装置的出现，过程控制已开始过渡到集中监视、操作和控制。70 年代，出现了过程控制最优化与管理调度自动化相结合的多级计算机控制系统。80 年代， 过程控制系统开始与过程信息系统相结合，具有更多的功能。 随着人们物质生活水平的提高以及市场竞争的日益激烈，产品的质量和功能也向更高 的档次发展，制造产品的工艺过程变得越来越复杂，为满足优质、高产、低消耗，以及安 全生产、保护环境等要求，做为工业自动化重要分支的过程控制的任务也愈来
