1.1.1 控制系统的基本组成
1.1.1控制系统的基本组成
工业生产过程的控制系统有各种不同类型,例如简单控制系统、复杂控制系统等,图1-1是两个简单控制系统的示例。图中,每个控制系统都包括被控变量、操级变量和相应龄控制规律,被控变量是需要摇刺的述程变量,例如,换热器出口渴度、栗出口压力等。要便 被掠变量与巧望削度定擅保持一致,請要一种控制手段,侧如,圖中的燕汽流量、粟的旁赌 流量等。被控变盧偏离设定的原因是生产过程中存在干扰,剌如,蒸汽压力的波动、累转速 的变化等。通常,把用于调节的变貴称为操纵变量。
一个简单控制系统由检测元件和变送器、控聯器、执行器和被控对象组成。
I]检测元件和变送器(sensQr and transmitter)用于检测被控变量,将检测信号转换为祿 准信号。例如,热电阻将湿度变化转换为电阻变化,溫鹿I蛮送器将电阻信号转换为标准的气 圧或电流、电压信号等。
控制器(commller)将检测变送调节输出的标准信号与设定值信号进行比较,获得偏 差信号,按一定掠欄规律对偏差信号(em]r signal)进行运算,运算输出送执行器。控制器来用模拟仪表实现,也可用微处理器组成的数字控制器实现,側如DCS和FCS中采用的 PID控制功能模块等。
执行器(actuator)处于控制环路的最终位置,因此也称为最终元件(final element)。 执行器用于接蚊控制难的输出信号,并控制操改变豊变化。在大多数工业生产过程控制的应用中,执行器采用控制阀。近年来,随着变频调速技术的应用,一些控制系统己采用变频器和相应的电动机(粟)等设备组成执行器。本书介绍控制阀的有关内容,不讨抢変频器和其他执行器。
生产过程的负荷变化或操作条件改变时,通过该测元件和变选器的检测和变送,将过程的被控变量送控制器,经控制规律运算后的输出送执行器,改变过程中相应的流体流量,被控变量与设定值保持一致。可见,捡测元件和变送器的作用类似于人的眼睛,控制器的作用类似于人的大脑,执行器的作用类似于人的手脚。一个控制系统的质量受到組成控制系统 各组成部拌的影响,主要取决于控制系魏组成部件中最薄弱环节的影响。