自动控制系统分类及自动控制系统各部分的功能滑梯类

所谓的自动控制是指在没有人直接参与的情况下，利用外加的设备或装置，使机器、设备或生产过程的某个工作状态或参数自动地按照预定的规律运行。自动控制系统能自动调节、检测、加工的机器设备、仪表，按规定的程序或指令自动进行作业的技术措施。其目的在于增加产量、提高质量、降低成本和劳动强度、保障生产安全等。自动控制是相对人工控制概念而言的。指的是在没人参与的情况下，利用控制装置使被控对象或过程自动地按预定规律运行。自动控制技术的研究有利于将人类从复杂、危险、繁琐的劳动环境中解放出来并大大提高控制效率。自动控制系统是工程科学的一个分支。它涉及利用反馈原理的对动态系统的自动影响，以使得输出值接近我们想要的值。从方法的角度看，它以数学的系统理论为基础。对于自动控制系统，大家是否想要了解更多呢？下面小编来为大家介绍自动控制系统分类、自动控制系统各部分的功能、自动控制系统的性能指标、自动控制系统的应用。一起来看看吧！

自动控制系统分类

1、开环控制系统

开环控制描述：即系统的输出端和输入端之间不存在相反的影响，在自动控制学科中称之为无反馈回路，故把这种系统称之为开环控制系统。

2、人工控制

（1）在工业生产过程或生产设备运行中，为了维持正常的工作条件。往往需要对某些物理量（如温度、压力、流量、液位、电压、位移、转速等）进行控制，使其尽量维持在某个数值附近，或使其按一定规律变化。要满足这种需要，就要对生产机械或设备进行及时的操作和控制，以抵消外界的扰动和影响。这种操作和控制，即可用人工操作完成，又可用自动装置的操作完成，前者称为人工控制或手动控制，后者称为自动控制。

（2）人工控制的过程是：测量→求偏差→控制→再测量→再求偏差→再控制这样一种不断循环的过程。其控制目的是要尽量减小偏差，使被控量尽可能地保持在期望值附近。

3、闭环控制系统

闭环反馈控制系统的基本组成主要有以下几种：

(1)给定元件：给出与期望输出对应的输入量。

(2)比较元件：求输入量与反馈量的偏差，常采用集成运算放大器(简称集成运放)来实现。

(3)放大元件：由于偏差信号一般较小，不足以驱动负载，故需要放大元件，包括电压放大及功率放大。

(4)执行元件：直接驱动被控对象，使输出量发生变化。常用的有电动机、调节阀、液压马达等。

(5)测量元件：检测被控量并转换为所需要的电信号。在控制系统中常用的有用于速度检测的测速发电机、光电编码盘等；用于位置与角度检测的旋转变压器、自整机等；用于电流检测的互感器及用于温度检测的热电偶等。这些检测装置一般都将被检测的物理量转换为相应的连续或离散的电压或电流信号。

(6)校正元件：也叫补偿元件，是结构与参数便于调整的元件，以串联或反馈的方式连接在系统中，完成所需的运算功能，以改善系统的性能。根据在系统中所处的位置不同，可分别称为串联校正原件和反馈校正元件。

控制系统各部分的功能

（一）控制器

目前控制系统的控制器主要包括PLC、DCS、FCS等主控制系统。在底层应用最多的就是PLC控制系统，一般大中型控制系统中要求分散控制、集中管理的场合就会采用DCS控制系统，FCS系统主要应用在大型系统中,它也是21世纪最具发展潜力的现场总线控制系统，与PLC和DCS之间有着千丝万缕的联系。控制器是现场自动化设备的核心控制器，现场所有设备的执行和反馈、所有参数的采集和下达全部依赖于控制器的指令。

（二）被控对象

在自动控制系统中被控对象一般指控制设备或过程（工艺、流程等）等。在自动控制系统中，广义的理解被控对象包括处理工艺、电机、阀门等具体的设备；狭义的理解可以是各设备的输入、输出参数等。

（三）执行机构

在自动控制系统中，执行机构主要是系统中的阀门执行器，根据不同的工艺及流程控制，控制器通过输出信号对执行机构进行控制，执行机构发生动作之后信号反馈给控制器，控制器接收到反馈信号后判断执行器完成了指定动作，一次控制完成。

（四）变送器

变送器是将现场设备传感器的非电量信号转换为0-10V或4-20mA标准电信号的一种设备。例如温度、压力、流量、液位、电导率等非电量信号，经过变送器转换后才可以接到PLC等控制器接口，才能最终参与整个系统的参数采集和控制。

自动控制系统的性能指标

工程上常把对自动控制系统的基本要求归纳为稳定性、准确性、快速性三个方面来衡量自动控制系统。

1、稳定性（稳）??

稳定工作是对所有自动控制系统的基本要求，是一个系统能否工作的前提。不稳定的系统根本无法完成控制任务。考虑到实际系统工作环境或参数的变动，可能导致系统不稳定，因此除要求系统稳定外，还要求其具有一定的稳定裕量。

2、准确性（准）??

稳态精度是指系统过渡到新的平衡状态以后，或系统对抗干扰重新恢复平衡后，最终保持的精度。稳态精度与控制系统的结构、参数及输入信号形式有关。

3、快速性（快）??

控制系统不但要求稳定，而且要求被控量能迅速地按照输入信号所规定的规律变化。即要求系统具有一定的响应速度。

自动控制系统的应用

污水处理厂工艺过程中要用到大量的阀门、泵、风机及吸、刮泥机等机械设备，它们常常要根据一定的程序、时间和逻辑关系定时开、停。例如，在采用氧化沟处理工艺的污水处理厂，氧化沟中的转刷要根据时间、溶解氧浓度等条件定时启动或停止，在采用SBR工艺的污水处理厂，曝气、搅拌、沉淀、滗水和排泥应按照预定的时间程序周期运行；在采用活性污泥法的污水处理厂，初沉池的排泥，消化池的进、排泥也要根据一定的时间顺序进行。另外，污水处理的工艺过程同其他工艺过程类似，也要在一定的温度、压力、流量、液位、浓度等工艺条件下进行。但是，由于种种原因，这些数值总会发生一些变化，与工艺设定值发生偏差。为了保持参数设定值，就必须对工艺过程施加一个作用以消除这种偏差而使参数回到设定值上来。例如，消化池内的污泥温度需要控制在一定的范围内，鼓风机的出口压力需要控制在一个定值，曝气池内的溶解氧浓度要根据工艺要求控制在一定的范围内等。

（一）自动控制系统的功能

污水处理厂的自动控制系统主要是对污水处理过程进行自动控制和自动调节，使处理后的水质指标达到预期要求。自动控制系统具有如下功能：

（1）控制操作：在中心控制室能对被控设备进行在线实时控制，如启停某一设备，调节某些模拟量输出的大小，在线设置PLC控制器的某些参数等；

（2）显示功能：用图形实时地显示各现场被控设备的运行工况，以及各现场的状态参数等；

（3）数据管理：利用实时数据库和历史数据库中的数据进行比较和分析，可得出一些有用的经验参数，有利于优化处理过程和参数控制；

（4）报警功能：当某一模拟量（如电流、压力、液位等）测量值超过给定范围或某一开关量（如电机故障、阀门开关故障等）发生变位时，可根据不同的需要发出不同等级的报警；

（5）打印功能：可以实现报表和图形打印以及各种事件和报警实时打印。打印方式可以采用定时打印或事件触发打印；

（6）通讯功能：中控室所有信息均可传送公司并接收公司总调度室的指令；

（7）建立网络服务器：所有实时数据和统计分析数据均可通过企业内部网(?Intranet)?或互联网(?Internet)查询，各部门可共享生产运行信息。

（二）控制功能的实现

（1）逻辑控制功能

逻辑控制一般指控制器的开关量控制，对于自动化控制来说逻辑控制是最基本也是最广泛的应用，在水处理现场不仅对于单台设备，而且对于多台设备也同样适用。逻辑控制是作为保护控制的最基本的组成部分。

（2）模拟量控制功能

在工厂的自动化控制中，有许多连续变化的量，例如温度、压力、流量、液位或者速度等都是在随着工艺流程不断变化的量，我们称之为模拟量。但是要实现对这些模拟量的控制就必须进行模拟量与数字量的转换，即A/D转换。当需要对模拟量进行控制时，我们有需要进行数字量与模拟量的转换，即D/A转换。所以，控制器均配备了A/D和D/A转换模块，可以方便的用于对系统模拟量的监测及控制。

（3）过程控制功能的实现

过程控制是指对温度、压力、流量等模拟量进行的闭环控制。对于复杂的系统控制，控制器能编制各种各样的控制算法程序，完成闭环控制。PID调节是一般闭环控制系统中用得较多的调节方法。大中型PLC都有PID模块，目前许多小型PLC也具有此功能模块。PID处理一般是运行专用的PID子程序。

（4）数据处理功能

对于现代的PLC控制器具有数学运算、数据传送、数据转换、排序、查表、位操作等功能，可以完成数据的采集、分析及处理。这些数据可以与存储在存储器中的参考值比较，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能传送到别的智能装置，或将它们打印制表。

（5）通信及联网功能PLC?通信含PLC?间的通信及PLC与其它智能设备间的通信。随着计算机控制的发展，控制器的网络通信也得到了迅猛的发展，目前有Modbus-RTU、Profibus总线、TCP/IP等多种网络通信方式，并且接口灵活，因此自动控制系统在网络组建方面变得灵活方便。

（三）专业化的程序模块

随着PLC等控制器的发展越来越成熟，嵌入专门化工艺程序的模块控制器会使用户在使用的过程中变得十分便利，缩短用户的程序开发时间和成本，同事可以提高控制器生产厂家在控制器市场上的竞争力和专业地位。

上述是小编为大家介绍的自动控制系统分类、自动控制系统各部分的功能、自动控制系统的性能指标、自动控制系统的应用。自动控制理论是与人类社会发展密切联系的一门学科，是自动控制科学的核心自从19世纪Maxwell对具有调速器的蒸汽发动机系统进行线性常微分方程描述及稳定性分析以来，经过20世纪初Nyquist，Bode，Harris，Evans，Wienner，Nichols等人的杰出贡献，终于形成了经典反馈控制理论基础，并于50年代趋于成熟。如今，现代化工厂向规模集约化方向发展时，生产工艺对控制系统的可靠性、运算能力、扩展能力、开放性、操作及监控水平等方面提出了越来越高的要求。传统的DCS系统已经不能满足现代工业自动化控制的设计标准和要求。随着工业自动化控制理论、计算机技术和现代通信技术的迅速发展，自动控制系统的未来发展方向将向智能化、网络化、全集成自动化等方向发展，

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