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工业自动化控制系统的组成和控制原理

来源:山东海电阀门有限公司    发布时间:2018-03-24

 工业生产过程的控制系统有各种不同类型,例如简单控制系统、复杂控制系统等,每个控制系统都包括被控变量、操纵变量和相应的控制规律。被控变量是需要控制的过程变量,例如换热器出口温度、泵出口压力等。要使被控变量与期望的设定值保持一致,就需要一种控制手段,例如蒸汽流量、泵的旁路流量等等。被控变量偏离设定值的原因是生产过程中存在干扰,例如蒸汽压力的波动、泵转速的变化等,通常,把用于调节的变量称为操纵变量。
一个简单控制系统由检测元件和变送器、控制器、执行器和被控对象组成。
检测元件和变送器用于检测被控变量,将检测信号转换为标准信号,例如热电阻将温度变化转换为电阻变化,温度变送器将电阻信号转换为标准的气压或电流、电压信号。
控制器将检测变送环节输出的标准信号与设定值信号进行比较,获得偏差信号,按一定控制规律对偏差信号进行运算,运算输出送执行器,控制器可用模拟仪表实现,也可以用微处理器组成的数字控制器实现,例如DCS和FCS中采用的PID控制功能模块等。
执行器处于控制环路的最终位置,因此也称为最终元件,执行器用于接收控制器的输出信号,并控制操纵变量变化。在大多数工业生产过程控制的应用中,执行器采用调节阀。近年来,随着变调速技术的应用,一些控制系统以及采用变频器和相应的电动机等设备组成执行器。
生产过程的负荷变化或者操作条件改变时,通过检测元件和变送器的检测和变送,将过程的被控变量送控制器,经控制规律运算后的输出送执行器,改变过程中相应的流体流量,使被控变量和设定值保持一致。可见,检测元件和变送器的作用类似于人的眼睛,控制器的作用类似于人的大脑,执行器的作用类似于人的手脚。一个控制系统的质量受到组成控制系统各组成部件的影响,主要取决于控制系统组成部件中最薄弱环节的影响。

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