工业生产过程中有各种类型的控制系统,如简单控制系统、复杂控制系统等。每个工业控制自动化控制系统包括操作变量、控制变量和相应的控制规则。控制变量是需要控制的过程变量,如热交换器泵的出口压力、出口温度等。为了使控制变量与预期的设定值一致,需要一种控制手段,如蒸汽流量、泵旁路流量等。控制变量偏离设定值的原因是生产过程中的干扰,如蒸汽压力的波动、泵转速的变化等。通常,用于调整的变量称为控制变量。
一个简单的控制系统由检测元件和变送器、控制器、执行器和受控对象组成。
检测元件和变送器主要用于检测被控变量,将检测信号转换为标准信号,如热电阻将温度变化转换为电阻变化,温度变送器将电阻信号转换为标准气压或电流、电压信号。
控制器将检测变送环节输出的标准信号与设定值信号进行比较,获取偏差信号,根据一定的控制规则对偏差信号进行相应的计算,并计算输出发送执行器。控制器可以通过模拟仪器或由微处理器组成的数字控制器实现,例如DCS和FCS中采用的PID控制功能模块等。
执行器位于控制回路的位置,因此它也是元件。工业控制自动化执行器用于接收控制器的输出信号并控制控制变量的变化。在大多数工业生产过程控制的应用中,执行器使用调节阀。近年来,随着变速器调速技术的应用,一些控制系统和相应的电机和其他设备被用来形成执行器。
控制原理:
当工业控制自动化生产过程中的负载变化或操作条件发生变化时,通过检测元件和变送器的检测和变送,将过程中的被控变量送到控制器,通过控制定律操作后的输出送到执行器,改变过程中相应的流体流量,保持被控变量与设定值一致。可以看出,检测元件和变送器的作用与人类眼睛相似,控制器的作用与人类大脑相似,执行器的作用与人类的手和脚相似。控制系统的质量受到控制系统各部件的影响,这主要取决于控制系统组件中相对薄弱的环节。