過程控制系統概念

在一個動態的過程中，如何能夠將溫度和液位保持在需要的值？

如果原材料的性能改變，如何能夠使制造的產品始終保持高質量？

對于一個危險的狀況，必須在多少時間內響應？

上述這些生產控制問題是作為自控系統工程師需要掌握的基本問題。

如何去實現一個生產過程，是很有意思的。下面的篇章里，我們將學會設計即能夠保證安全生產，又可以保證產品質量的系統裝置。

首先我們來研究一下什么是控制系統？

如果不看擋風玻璃外，能否開車？

設計汽車時什么是必須提供的？

如果不要方向盤，你能有一個更好的設計嗎？

如何使房間保暖？

溫度有什么樣的動態特性？

設計房間時什么是必須提供的？

如果不要加熱的機構，你能有一個更好的設計嗎？

通過上面兩個例子我們知道在控制系統中有三個基本的部分傳感器、控制器、執行機構！ 分別用來模擬人的眼、腦、手的功能。

這三部分可以構成自動控制系統嗎？

在自動控制系統中，除了上述三部分自動化裝置之外，還必須具有所要控制的生產設備，才能構成一個自動控制系統。

所要控制的生產設備稱為：被控對象。在化工生產中的被控對象有：各種塔器、反應器、換熱器、各種泵、容器、管路等。

自動控制系統是由：測量元件與變送器、自動調節控制器 、執行器（調節閥）、被控對象的閉環回路構成。

為什么控制是必須的？

一個詞：擾動！

生產過程中自動控制系統的被控變量是溫度、壓力、 流量、液位、成份等這樣一些變量的系統。

過程控制的目的：提高生產的產量、增加高質量產品的收益、降低能源的消耗、降低污染、降低生產的風險、提高生產的安全性、延長設備壽命、提高操作性、降低勞動量。

現今的過程控制系統如下圖：

過程控制系統中常見名詞解釋：

（1）被控參數（亦稱系統輸出）：被控過程內要求保持穩定的工藝參數；

（2）控制參數（亦稱操作變量控制介質）：使被控參數保持期望值的物料量或能量；

（3）干擾量：除被控參數外，作用于被控過程并引起被控參數變化的各種因數；

（4）設定值：與被控參數相對應的設定值（想要的值）；

（5）反饋值：被控參數經測量變送后的實際測量值；

（6）偏差：設定值與反饋值之差；

（7）控制作用：控制器的輸出值。

自動控制系統的分類：

1、按被控變量分類為：溫度、壓力、流量、液位等控制系統。

2、按控制器采用的控制規律分類為：比例、比例積分、比例積分微分等控制系統。

3、按被控變量的給定值是否變化分類為：定值、隨動和程序控制系統。

定值控制系統：生產中，控制系統的作用是使被控變量保持在給定的生產指標上不變。例如前面所述的液位控制和溫度控制。

隨動控制系統：生產中，控制系統的作用是使被控變量準確而快速的跟隨給定值的變化而變化。例如化工生產中的比值系統，甲流體的流量與乙流體的流量保持一定的比值；當乙流體流量變化時，甲流體的流量能快速而準確的隨之變化。再如雷達系統、天線接收系統。

隨動控制系統

程序控制系統：生產中，控制系統的給定值是變化的、已知的時間函數；即被控變量按一定的時間程序變化。這類系統在間歇生產過程中應用較普遍。計算機技術的應用為程序控制提供了良好的技術條件。

在生產過程控制中我們希望生產裝置達到： 安全、環境保護 、設備保護、平穩操作、產品質量、利潤、監控和診斷的要求。