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工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)控制原理

工業(yè)生產(chǎn)過程的控制系統(tǒng)有各種不同類型，例如簡單控制系統(tǒng)、復(fù)雜控制系統(tǒng)等，每個(gè)控制系統(tǒng)都包括被控變量、操縱變量和相應(yīng)的控制規(guī)律。被控變量是需要控制的過程變量，例如換熱器出口溫度、泵出口壓力等。要使被控變量與期望的設(shè)定值保持一致，就需要一種控制手段，例如蒸汽流量、泵的旁路流量等等。被控變量偏離設(shè)定值的原因是生產(chǎn)過程中存在干擾，例如蒸汽壓力的波動(dòng)、泵轉(zhuǎn)速的變化等，通常，把用于調(diào)節(jié)的變量稱為操縱變量。

一個(gè)簡單控制系統(tǒng)由檢測元件和變送器、控制器、執(zhí)行器和被控對象組成。

檢測元件和變送器用于檢測被控變量，將檢測信號轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)信號，例如熱電阻將溫度變化轉(zhuǎn)換為電阻變化，溫度變送器將電阻信號轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的氣壓或電流、電壓信號。

控制器將檢測變送環(huán)節(jié)輸出的標(biāo)準(zhǔn)信號與設(shè)定值信號進(jìn)行比較，獲得偏差信號，按一定控制規(guī)律對偏差信號進(jìn)行運(yùn)算，運(yùn)算輸出送執(zhí)行器，控制器可用模擬儀表實(shí)現(xiàn)，也可以用微處理器組成的數(shù)字控制器實(shí)現(xiàn)，例如DCS和FCS中采用的PID控制功能模塊等。

執(zhí)行器處于控制環(huán)路的終位置，因此也稱為終元件，執(zhí)行器用于接收控制器的輸出信號，并控制操縱變量變化。在大多數(shù)工業(yè)生產(chǎn)過程控制的應(yīng)用中，執(zhí)行器采用調(diào)節(jié)閥。近年來，隨著變調(diào)速技術(shù)的應(yīng)用，一些控制系統(tǒng)以及采用變頻器和相應(yīng)的電動(dòng)機(jī)等設(shè)備組成執(zhí)行器。

生產(chǎn)過程的負(fù)荷變化或者操作條件改變時(shí)，通過檢測元件和變送器的檢測和變送，將過程的被控變量送控制器，經(jīng)控制規(guī)律運(yùn)算后的輸出送執(zhí)行器，改變過程中相應(yīng)的流體流量，使被控變量和設(shè)定值保持一致?？梢姡瑱z測元件和變送器的作用類似于人的眼睛，控制器的作用類似于人的大腦，執(zhí)行器的作用類似于人的手腳。一個(gè)控制系統(tǒng)的質(zhì)量受到組成控制系統(tǒng)各組成部件的影響，主要取決于控制系統(tǒng)組成部件中薄弱環(huán)節(jié)的影響。