工業(yè)生產(chǎn)過程的控制系統(tǒng)有各種不同類型,例如簡單控制系統(tǒng)、復(fù)雜控制系統(tǒng)等,每個控制系統(tǒng)都包括被控變量、操縱變量和相應(yīng)的控制規(guī)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(shè)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(shè)定值的原因是生產(chǎn)過程中存在干擾,例如蒸汽壓力的波動、泵轉(zhuǎn)速的變化等,通常,把用于調(diào)節(jié)的變量稱為操縱變量。
一個簡單控制系統(tǒng)由檢測元件和變送器、控制器、執(zhí)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(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)信號,例如熱電阻將溫度變化轉(zhuǎn)換為電阻變化,溫度變送器將電阻信號轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的氣壓或電流、電壓信號。
控制器將檢測變送環(huán)節(jié)輸出的標(biāo)準(zhǔn)信號與設(shè)定值信號進行比較,獲得偏差信號,按一定控制規(guī)律對偏差信號進行運算,運算輸出送執(zhí)行器,控制器可用模擬儀表實現(xiàn),也可以用微處理器組成的數(shù)字控制器實現(xiàn),例如DCS和FCS中采用的PID控制功能模塊等。
執(zhí)行器處于控制環(huán)路的*終位置,因此也稱為*終元件,執(zhí)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(shù)工業(yè)生產(chǎn)過程控制的應(yīng)用中,執(zhí)行器采用調(diào)節(jié)閥。近年來,隨著變調(diào)速技術(shù)的應(yīng)用,一些控制系統(tǒng)以及采用變頻器和相應(yīng)的電動機等設(shè)備組成執(zhí)行器。
生產(chǎn)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(jīng)控制規(guī)律運算后的輸出送執(zhí)行器,改變過程中相應(yīng)的流體流量,使被控變量和設(shè)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(zhí)行器的作用類似于人的手腳。一個控制系統(tǒng)的質(zhì)量受到組成控制系統(tǒng)各組成部件的影響,主要取決于控制系統(tǒng)組成部件中*薄弱環(huán)節(jié)的影響。