自動化行業(yè)常識

1、控制系統(tǒng)的第一代產(chǎn)生于1930年到1940年，主要代表是以基地式儀表為代表的機械控制技術(shù)。第二代產(chǎn)生于1950年，主要是電氣控制技術(shù)為主的繼電器控制技術(shù)和調(diào)節(jié)器為代表的模擬控制技術(shù)。目前所稱的控制系統(tǒng)是第三代控制系統(tǒng)，誕生于二十世紀七十年代，主要技術(shù)代表是用于流程產(chǎn)業(yè)的集散控制系統(tǒng)(DCS和用于離散產(chǎn)業(yè)的可編程控制器(PLCo現(xiàn)在，自動化控制系統(tǒng)正在向第四代控制系統(tǒng)發(fā)展,第四代控制系統(tǒng)有兩個趨勢，一是系統(tǒng)的開放性，一是流程產(chǎn)業(yè)控制和離散控制的融合，體現(xiàn)在DCSf口PLC功能的融合。目前，PC-BASED!制系統(tǒng)、嵌入式控制系統(tǒng)、現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)都但愿能成為第四代控制系統(tǒng)的主流系統(tǒng)，但是，因為這

2、些系統(tǒng)都有各自的缺點，因此，大家普遍以為第四代控制系統(tǒng)仍是會由以目前第三代控制系統(tǒng)的特點，加上開放和融合性的特點組成的柔性控制系統(tǒng)-TCS。為了準確理解控制系統(tǒng)的意義，有一些關(guān)于控制的術(shù)語是必需要了解的，在這里先容一下。I/O點：在討論控制系統(tǒng)的時候，I/O點是我們最常常聽到的一個術(shù)語。它是指輸入/輸出點，I代表INPUT指輸入；O代表OUTPUT指輸出。輸入/輸出都是針對控制系統(tǒng)而言，輸入指從儀表進入控制系統(tǒng)的丈量參數(shù)，輸出指從控制系統(tǒng)輸出到執(zhí)行機構(gòu)的參量，一個參量叫做一個點。一個控制系統(tǒng)的規(guī)模是按照它最大能夠控制的I/O點的數(shù)目來定的。模擬量和開關(guān)量：在控制系統(tǒng)中，另一個常見的術(shù)語就是模擬

3、量和開關(guān)量。不論輸入仍是輸出，一個參數(shù)要么是模擬量，要么是開關(guān)量。模擬量指控制系統(tǒng)量的大小是一個在一定范圍內(nèi)變化的連續(xù)數(shù)值，好比溫度，從0-100度，壓力從0-10MPA液位從1-5米，電動閥門的開度從0-100%等等，這些量都是模擬量。而開關(guān)量指該物理量只有兩種狀態(tài)，如開關(guān)的導(dǎo)通和斷開的狀態(tài)，繼電器的閉合和打開，電磁閥的通和斷等等。對控制系統(tǒng)來說，因為CPU二進制的，數(shù)據(jù)的每位有“0”和“1”兩種狀態(tài)，因此，開關(guān)量只要用CPUfi部的一位即可表示，好比，用“0”表示開，用“1”表示關(guān)。而模擬量則根據(jù)精度，通常需要8位到16為才能表示一個模擬量。最常見的模擬量是12位的，即精度為2-12,最高

4、精度約為萬分之二點五。當然，在實際的控制系統(tǒng)中，模擬量的精度還要受模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器和儀表的精度限制，通常不可能達到這么高?？刂苹芈罚和ǔＪ轻槍δM量的控制來說，一個控制器根據(jù)一個輸入量，按照一定的規(guī)則和算法來決定一個輸出量，這樣，輸入和輸出就形成一個控制回路。控制回路有開環(huán)和閉環(huán)的區(qū)別。開環(huán)控制回路，指輸出是根據(jù)一個參考量而定，輸入和輸出量沒有直接的關(guān)系。而閉環(huán)回路則將控制回路的輸出再反饋歸來作為回路的輸入，與該量的設(shè)定值或應(yīng)該的輸出值作比較。閉環(huán)回路控制又叫反饋控制，是控制系統(tǒng)中最常見的控制方式。下面先容幾種常規(guī)的反饋控制的模式。二位控制：這是最簡樸的反饋控制，有時也叫開關(guān)控制。這種控制是當

5、被丈量達到最高值或最低值的時候，就給出一個開關(guān)的信號。固然被丈量可能是模擬量，但控制輸出是開關(guān)的，所以叫兩位控制。在產(chǎn)業(yè)現(xiàn)場，有很多溫控器和液位開關(guān)控制是采用這種方式的。比例控制：控制器的輸出值與被控參數(shù)的丈量值和設(shè)定值或某個參考點的偏差是一個比例關(guān)系。比例控制比二位控制要平滑一些，消除了二位控制時會產(chǎn)生的被控量上下振蕩的情形。好比，對一個反應(yīng)罐的液位，假如設(shè)定的液位值是2700毫米，當液位降低時，進料管道上的閥門就要增加開度，而液位偏高時，則要將開度減小。增加和減小的比例與液位和設(shè)定值的偏差大小成比例關(guān)系。積分控制：在積分控制中，被控變量的值的變化與控制系統(tǒng)輸出控制到實際生效的時間有一個預(yù)先

6、設(shè)定的關(guān)系。執(zhí)行機構(gòu)的輸出是徐徐地達到設(shè)定的值的。這種控制方式的產(chǎn)生是因為實際的控制元件和執(zhí)行機構(gòu)從給出輸出信號到使被控變量達到設(shè)定值往往需要一段時間。最常見的例子是溫度控制，好比，假定我們知道到煤氣閥門的開度到60%勺時候,熱水器的水溫能夠達到相宜洗澡的45°,但是，當你把閥門一下子擰到60%勺位置時，水依然是涼的，你必需等一下，水溫升到45。左右的時候，就會不亂。假如控制系統(tǒng)不用積分控制，而只用比例控制，那么當閥門輸出為60%寸，這是輸入的溫度值可能依然只有20。，那么按照比例控制，既然偏差依然存在，則閥門的開度會繼承加大，這樣，當水溫升到45°時，閥門的開度可能會達到

7、了90%（至更高，這時，固然控制系統(tǒng)會通知閥門保持不動，但水溫會繼承升高，可能到了500甚至60°,這時，閥門的開度會減小，但在減小到60%L前，水溫都會繼承上升，當閥門開度減到60%寸，水溫依然可能70°,一直當閥門的開度變成20%寸，水溫才會變成45°,這時閥門運動會休止，但水溫卻會繼承下降，直到變成涼水，假如這時是冬天，可能你的情形還要糟糕。這就是沒有積分控制的溫度控制器會發(fā)生的情況。假如你有小孩，當孩子第一次操縱熱水器的閥門的時候，發(fā)生的情形就很像這種情況。微分控制：微分控制通常與比例和積分控制同時使用，因為積分控制有一個滯后，微分控制可以讓控制對偏差的反

8、應(yīng)提前，以免控制系統(tǒng)的反應(yīng)過于癡鈍。微分控制與比例和積分控制同時使用，可以使被控狀態(tài)更迅速地達到不亂狀態(tài)，而又不會泛起上文泛起的振蕩現(xiàn)象。PID控制：在實際的控制系統(tǒng)中，根據(jù)實際變量的情況，上述三種控制方式有時只有一種，有時是兩種，有時三種同時采用。比例控制用P表示，積分控制用I表示，微分控制用D表示，根據(jù)采用的方式，分別稱為P控制，PI控制，PID控制。其中，PID控制是控制系統(tǒng)最常見的控制模式。延時控制：通常應(yīng)用在開關(guān)量控制的場合，當一個開關(guān)狀態(tài)變化時（好比由“開”變“關(guān)”時），控制器的輸出動作要延時一段時間才會給出。好比，在出產(chǎn)線常用的接近開關(guān)，當工件就位時，接近開關(guān)給出信號，下一個滾筒

9、因為和接近開關(guān)安裝的位置有一段間隔，所以通常要延遲幾秒才開始動彈。連鎖控制：也是常用于開關(guān)控制的場合，好比有三個開關(guān)，A、B和C,C開關(guān)必需在A和B同時打開的時候，才能夠打開；或者當A打開時，C必需打開；這種關(guān)系就是連鎖控制。在產(chǎn)業(yè)現(xiàn)場中，尤其是在涉及安全控制的場合，連鎖控制方式是很常見的。好比反應(yīng)釜中的放散閥，當壓力達到一定值時，壓力開關(guān)的信號發(fā)生變化，則放散閥門必需當即打開。電動控制：指控制系統(tǒng)的輸出是通過電氣量或電子信號來進行的，所控制的對象是電動執(zhí)行元件，好比繼電器、步進開關(guān)、電磁閥、伺服驅(qū)動器和變頻器等等，絕大部門的自動控制多多少少都會有電動控制元件。液壓控制：在機器與設(shè)備的操縱中，很多控制是用液壓控制機構(gòu)來進行的。在連續(xù)速度控制的場合，液壓控制通常比較利便和便宜，當能量轉(zhuǎn)換效率較高的時候，液壓控制往往和電動控制中的伺服控制同時使用。這時，就形成了效率和精度較高的電液執(zhí)行機構(gòu)。氣動控制：有以下三種情形用到氣動執(zhí)行機構(gòu)；1、 運動的線路上有尺度的單向氣動閥門組合來完成控制邏輯功能；2、 在氣體管道中采用一些沒有移動部件的元件，這些元件是依賴流過的氣體的特性而進行開關(guān)動作的；3、 運動的邏輯控制系統(tǒng)，采用模塊化的內(nèi)置隔膜、繞線或套筒式。這三種氣