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工業自動化控制系統控制原理

工業生產過程的控制系統有各種不同類型，例如簡單控制系統、復雜控制系統等，每個控制系統都包括被控變量、操縱變量和相應的控制規律。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。被控變量偏離設定值的原因是生產過程中存在干擾，例如蒸汽壓力的波動、泵轉速的變化等，通常，把用于調節的變量稱為操縱變量。

一個簡單控制系統由檢測元件和變送器、控制器、執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，將檢測信號轉換為標準信號，例如熱電阻將溫度變化轉換為電阻變化，溫度變送器將電阻信號轉換為標準的氣壓或電流、電壓信號。

控制器將檢測變送環節輸出的標準信號與設定值信號進行比較，獲得偏差信號，按一定控制規律對偏差信號進行運算，運算輸出送執行器，控制器可用模擬儀表實現，也可以用微處理器組成的數字控制器實現，例如DCS和FCS中采用的PID控制功能模塊等。

執行器處于控制環路的終位置，因此也稱為終元件，執行器用于接收控制器的輸出信號，并控制操縱變量變化。在大多數工業生產過程控制的應用中，執行器采用調節閥。近年來，隨著變調速技術的應用，一些控制系統以及采用變頻器和相應的電動機等設備組成執行器。

生產過程的負荷變化或者操作條件改變時，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，經控制規律運算后的輸出送執行器，改變過程中相應的流體流量，使被控變量和設定值保持一致。可見，檢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，執行器的作用類似于人的手腳。一個控制系統的質量受到組成控制系統各組成部件的影響，主要取決于控制系統組成部件中薄弱環節的影響。