西门子自动化设备
1.1 控制系统的基本组成计算机控制系统是利用计算机来实现工业生产过程自动控制的系统，是在常规仪表控制系统的基础上发展起来的，将常规自动控制系统中的模拟调节器由计算机来实现，就组成了一个典型的计算机控制系统。控制技术综合应用控制理论、仪器仪表、计算机和其他信息技术，对工业生产过程实现检测、控制、优化、管理和决策，以达到增加生产量，提高生产率，确保生产安全的高新技术。目前，控制系统几乎离不开计算机，因此，将计算机控制系统简称为控制系统。尽管控制系统的模式多种多样，但其基本组成大致相同。如图 1.1 所示，控制系统由控制主机和外围设备组成。控制主机包括中央处理器（CPU）、存储器、A/D转换接口、D/A 转换接口、开关量输入接口、开关量输出接口等部件；外围设备包括检测仪表、执行机构、人机界面、操作器件、通信设备等。尽管控制主机的类型、型号等多种多样，但本质上说都属于计算机，都包含 CPU、存储器、I/O 电路等。由于工业过程的应用场合和目的各不相同，控制系统中的控制计算机的类别和型号也千差万别，控制系统的组成也各不相同，但是，控制系统的基本组成大同小异，主要由两大部分组成：硬件和软件。其中硬件包括主机、输入/输出模块、通信设备、现场设备、操作器件；软件包括系统软件和应用软件等。
1.1.1 控制主机控制主机由中央处理器、存储器和接口电路等组成，是计算机控制系统的核心。根据输入设备采集到的反映生产过程工作状况的信息，按存储器中预先存储的程序，选择相应的控制算法，自动地进行信息处理和运算，实时地通过输出设备向生产过程发送控制命令，从而达到预定的控制目标。控制系统主机分为控制计算机（下位机）和管理计算机（上位机），下位机负责过程控制，上位机负责监控管理。下位机一般采用 PLC、DCS、FCS 等控制主机，上位机一般采用工业计算机。
1.1.2 检测仪表用来检测过程各个参数的技术工具称为检测仪表。也称测量仪表。是指能正确感受和反映被测量大小的仪表。确定被测变量的量值变化或量值特性、状态、成分的仪表。工业生产中有压力、流量、温度、液位等物理仪表，有气体分析、水分分析、微量元素分析等分析仪表。检测仪表一般由传感器和变送器组成。传感器能感受规定的被测量，并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置；变送器将传感器的信号转换为规定的标准信号输出或进行显示。检测仪表的输出信号通常为 4～20mA，该信号与检测仪表的量程相对应。检测仪表也可以直接是传感器（如热电阻、热电偶等）。常用的检测仪表主要有：热电阻、热电偶、压力变送器、差压变送器、雷达物位计、电磁流量计、pH 计等。
1.1.3 执行机构执行机构使用电力、气体、液体或其他能源并通过电机、汽缸或其他装置将其转化成驱动作用。基本的执行机构用于把阀门驱动至全开或全关的位置。用于控制阀的执行机构能够**地使阀门走到任何位置。尽管大部分执行机构都是用于开关阀门，但是如今执行机构的设计远远超出了简单的开关功能，它们包含了位置感应装置，力矩感应装置，电极保护装置，逻辑控制装置，数字通讯模块及 PID 控制模块等，而这些装置全部安装在一个紧凑的外壳内。执行机构通常由执行装置和控制器组成，根据给定的模拟量信号（如 4～20mA）的大小来调节工作状态（如阀门的开度、变频电机转速等）。执行机构主要有电动、气动、液动三种类型，分别以电力、气体、液体为动力源。常用的执行机构主要有：电动执行器、电动调节阀、气动执行器、气动调节阀、液动执行器、液动调节阀等。
1.1.4 通信设备现代化工业生产过程的规模一般都比较大，其控制和管理也很复杂，往往需要几台或几十台计算机才能分级完成。这样，在不同地理位置、不同功能的计算机或设备之间就需要通过通信设备进行信息交换。不同厂家的控制主机系统提供不同的通信设备，以太网通信网卡及交换机是常用的通信设备。
1.1.5 操作器件操作员与系统之间进行人机对话的信息交换工具，一般由按钮、开关、指示灯等构成，操作员通过操作器件可以了解与控制整个系统的运行状态。对于某些重要设备的启动/停止操作控制，有时操作器件是必需的。目前，操作器件已经多为虚拟器件所替代，即操作器件已经不是有型的实物，而是计算机软件的模拟功能画面，通过监控计算机的虚拟操作器件，可以启动/停止设备、设定控制量、显示数据和状态等。
1.1.6 人机界面人机界面是指人和机器在信息交换和功能上接触的结合面，它实现信息的内部形式与人类可以接受形式之间的转换。一般来说，凡是人-机信息交流的领域都存在着人机界面。以前，人机界面主要指人与计算机进行信息交换的操作界面，如开关、字符显示仪、拨码开关等。目前，人机界面主要指触摸屏式的计算机或工业计算机，提供更为丰富的显示和操作功能，在一些场合可以完全替代操作器件。
1.1.7 系统软件系统软件一般由计算机厂家提供，支持系统开发、测试、运行和维护的工具软件，主要包括计算机操作系统（如 WINDOWS、UNIX 等）、各种控制主机的编程软件（如西门子 STEP7、三菱 GX Developer 等）和监督管理软件（如组态王、WINCC、INTOUCH 等）等。系统软件的主要特征是：① 与硬件有很强的交互性；② 能对资源共享进行调度管理；③ 能解决并发操作处理中存在的协调问题；④ 其中的数据结构复杂，外部接口多样化，便于用户反复使用。