自動控制系統

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自動控制系統（auto tic control systems）它是一種控制系統，可以使生產過程或其他過程在沒有直接參與的情況下按照預期規則或預定的程序進行。自動控制系統是實現自動化的主要手段。

自動控制系統的分類方法有很多，如控制原理、給定信號、控制系統的復雜性、控制變量的名稱、調整規則等。以下幾種常見的分類方法。

(1)按控制原理分類

自動控制系統根據控制原理分為開環控制系統和閉環控制系統。

①開環控制系統

在開環控制系統中，系統輸出僅由輸入控制，控制精度和抑制干擾的特點相對較差。在開環控制系統中，邏輯控制稱為順序控制系統，由順序控制裝置、檢測元件、執行機構和被控工業對象組成。主要用于機械、化工、材料裝卸和運輸過程的控制，以及機械手和。

②閉環控制系統

閉環控制系統是建立在反饋原理的基礎上的與預期值的偏差控制系統，獲得更好的控制性能。閉環控制系統也被稱為反饋控制系統。

(2)按給定信號分類

自動控制系統可分為恒值控制系統、隨動控制系統和程序控制系統。

①恒值控制系統

給定值保持不變，要求系統輸出以一定的精度接近給定希望值的系統。溫度、壓力、流量、液位高度、電機轉速等自動控制系統屬于恒定值系統。

②隨機控制系統

根據未知時間函數的變化，給定值需要輸出跟隨給定值的變化。例如，跟隨衛星的雷達天線系統。

③程序控制系統

給定值根據一定的時間函數變化。如程控機床。

(3)根據控制變量的名稱進行分類

控制系統可分為溫度控制系統、壓力控制系統、液位控制系統、流量控制系統等。

自動控制系統是在人工控制的基礎上產生和發展起來的。如圖所示的液體貯槽， 材料中間容器或成品罐常用于生產。從前一道工序來的物料不斷流入槽中，槽中的液體被送到下一道工序進一步加工。當流入量 Q1（或流出量 Q0)波動會導致槽內液位波動，嚴重時會溢出或抽空。解決這個問題較簡單的方法就是以儲罐液位為操作指標，改變出口閥開度為控制手段。當液位上升時，打開出口閥，關閉出口閥。為了有足夠的空間使液位上升和下降，選擇玻璃管液位計指示值中間的一個點作為正常工作液位高度，通過改變出口閥的開度，使液位保持在這個高度，使儲罐中的液位不會過高、溢流或過低。綜上所述，操作人員的工作有以下三個方面)。

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 人工控制液位

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(1)檢測-用眼睛觀察玻璃管液位(測量元件)中的液位，并通過神經系統告知大腦；

（2）計算（思考）和命令-大腦根據眼睛看到的液位高度思考，并與所需的液位值進行比較，得出偏差的大小和正負，然后根據操作經驗發出命令；

(3)執行-根據大腦發出的命令，用手改變閥門開度，以改變出口流量 Q使液位保持在所需的高度。

眼、腦、手三管，分別承擔檢測、操作和執行三個功能，完成測量、偏差、操作閥門糾正偏差的全過程。由于人工控制受人體生理限制，控制速度和精度不能滿足大型現代生產的需要。為了提高控制精度，降低勞動強度，人們發明了一套自動化裝置來代替上述人工操作，液體儲罐和自動化裝置共同構成了自動控制系統。

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?自動控制液位

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為了完成人工控制中人的眼、腦、手三個器管的任務，自動化裝置一般至少包括三個部分，分別用來模擬人的眼、腦和手的功能，這三個部分分別是：

(1)測量元件和變送器

其功能是測量液位，將液位轉換為特定統一的輸出信號(如氣壓信號或電壓、電流信號等)。

根據現場測量參數的不同，本部分一般可分為以下幾類：

①溫度傳感器、變送器；②壓力/壓差變送器；③流量變送器；④液位變送器；⑤電力變送器等。

(2)自動控制器

它接收變送器發送的信號，比較工藝要求的液位高度，并根據一定的操作規則計算結果，然后用特定的信號（氣壓或電流）發送結果。這部分設施一般在控制室內，較簡單的是單、雙回路控制器，多參數、多回路一般使用 PLC、工控機、DCS 系統等。

(3)執行器

它通常是指控制閥，其功能與普通閥相同，但它可以根據控制器發送的信號值自動改變閥的開啟度。執行部分也在現場，調節閥是較常見的執行器，以及變頻器、交流直流調速器等。

顯然，這種自動化裝置具有人工控制系統中操作人員的眼、腦、手的部分功能，因此， 它可以自動控制儲罐中的液位。

在自動控制系統的組成中，除上述自動化裝置外，還必須有控制裝置控制的生產設備。需要控制其工藝參數的生產設備或機器稱為被控對象。

各種塔、反應器、換熱器、各種容器、泵、壓縮機等都是化工生產中常見的被控對象。精餾塔等復雜的生產設備， 設備上可能有幾個控制系統。在確定被控對象時，不一定是整個生產設備。例如，蒸餾塔通常需要控制塔頂部的溫度和壓力，塔底部需要控制溫度和液位，塔中部也需要控制進料流量。在這種情況下，只有與控制相關的塔的某一部分才是控制系統的控制對象。