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1、电气工程师必须理解的几个专业术语网络导语：如今，自动化控制系统正在向第四代控制系统开展，第四代控制系统有两个趋势，一是系统的开放性，一是流程工业控制和离散控制的交融，表达在DCS和PLC功能的交融。目前，PC-BASED控制系统、嵌入式控制系统、现场总线控制系统都希望能成为第四代控制系统的主流系统，但是，由于这些系统都有各自的缺点，因此，大家普遍以为第四代控制系统还是会由以目前第三代控制系统的特点，加上开放和交融性的特点组成的柔性控制系统-TCS。系统的第一代产生于1930年到1940年，主要代表是以基地式仪表为代表的机械控制技术。第二代产生于1950年，主要是电气控制技术为主的继电器控制技术
2、和调节器为代表的模拟控制技术。目前所称的控制系统是第三代控制系统，诞生于二十世纪七十年代，主要技术代表是用于流程工业的集散控制系统(S)和用于离散工业的可编程控制器()。如今，自动化控制系统正在向第四代控制系统开展，第四代控制系统有两个趋势，一是系统的开放性，一是流程工业控制和离散控制的交融，表达在DCS和PLC功能的交融。目前，PC-BASED控制系统、嵌入式控制系统、现场总线控制系统都希望能成为第四代控制系统的主流系统，但是，由于这些系统都有各自的缺点，因此，大家普遍以为第四代控制系统还是会由以目前第三代控制系统的特点，加上开放和交融性的特点组成的柔性控制系统-TCS。为了正确理解控制系统
3、的意义，有一些关于控制的术语是必需要理解的,在这里介绍一下。I/O点：在讨论控制系统的时候，I/O点是最经常听到的一个术语。它是指输入/输出点，I代表INPUT，指输入，O代表OUTPUT，指输出。输入/输出都是针对控制系统而言，输入指从仪表进入控制系统的测量参数，输出指从控制系统输出到执行机构的参量，一个参量叫做一个点。一个控制系统的规模有时按照它最大可以控制的I/O点的数目来定的。模拟量和开关量：在控制系统中，另一个常见的术语就是模拟量和开关量。不管输入还是输出，一个参数要么是模拟量，要么是开关量。模拟量指控制系统量的大小是一个在一定范围内变化的连续数值，比方温度，从0-100度，压力从0
4、-10MPA，液位从1-5米，电动阀门的开度从0-100%，等等，这些量都是模拟量。而开关量指该物理量只有两种状态，如开关的导通和断开的状态，继电器的闭合和翻开，电磁阀的通和断，等等。对控制系统来讲，由于CPU是二进制的，数据的每位有“0和“1两种状态，因此，开关量只要用CPU内部的一位即可表示，比方，用“0表示开，用“1表示关。而模拟量那么根据精度，通常需要8位到16为才能表示一个模拟量。最常见的模拟量是12位的，即精度为2-12，最高精度约为万分之二点五。当然，在实际的控制系统中，模拟量的精度还要受模拟/数字转换器和仪表的精度限制，通常不可能到达这么高。控制回路：通常是针对模拟量的控制来讲
5、，一个控制器根据一个输入量，按照一定的规那么和算法来决定一个输出量，这样，输入和输出就形成一个控制回路。控制回路有开环和闭环的区别。开环控制回路，指输出是根据一个参考量而定，输入和输出量没有直接的关系。而闭环回路那么将控制回路的输出再反应回来作为回路的输入，与该量的设定值或者应该的输出值作比拟。闭环回路控制又叫反应控制，是控制系统中最常见的控制方式。下面介绍几种常规的反应控制的形式。二位控制：这是最简单的反应控制，有时也叫开关控制。这种控制是当被测量到达最高值或者最低值的时候，就给出一个开关的信号。固然被测量可能是模拟量，但控制输出是开关的，所以叫两位控制。在工业现场，有很多温控器和液位开关控
6、制是采用这种方式的。比例控制：控制器的输出值与被控参数的测量值和设定值或者某个参考点的偏向是一个比例关系。比例控制比二位控制要平滑一些，消除了二位控制时会产生的被控量上下振荡的情形。比方，对一个反响罐的液位，假如设定的液位值是2700毫米，当液位降低时，进料管道上的阀门就要增加开度，而液位偏高时，那么要将开度减小。增加和减小的比例与液位和设定值的偏向大小成比例关系。积分控制：在积分控制中，被控变量的值的变化与控制系统输出控制到实际生效的时间有一个预先设定的关系。执行机构的输出是渐渐地到达设定的值的。这种控制方式的产生是由于实际的控制元件和执行机构从给出输出信号到使被控变量到达设定值往往需要一段
7、时间。最常见的例子是温度控制，比方，假定我们知道到煤气阀门的开度到60%的时候，热水器的水温可以到达适宜洗澡的45度，但是，当你把阀门一下子拧到60%的位置时，水仍然是凉的，你必须等一下，水温升到45度左右的时候，就会稳定。假如控制系统不用积分控制，而只用比例控制，那么当阀门输出为60%时，这是输入的温度值可能仍然只有20度，那么按照比例控制，既然偏向仍然存在，那么阀门的开度会继续加大，这样，当水温升到45度时，阀门的开度可能会到达了90%甚至更高，这时，固然控制系统会通知阀门保持不动，但水温会继续升高，可能到了50甚至60度，这时，阀门的开度会减小，但在减小到60%之前，水温都会继续上升，当
8、阀门开度减到60%时，水温仍然可能70度，一直当阀门的开度变成20%时，水温才会变成45度，这时阀门运动会停顿，但水温却会继续下降，直到变成凉水，假如这时是冬天，可能你的情形还要糟糕。这就是没有积分控制的温度控制器会发生的情况。假如你有小孩，当孩子第一次操纵热水器的阀门的时候，发生的情形就很像这种情况。微分控制：微分控制通常与比例和积分控制同时使用，由于积分控制有一个滞后，微分控制可以让控制对偏向的反响提早，以免控制系统的反响过于迟钝。微分控制与比例和积分控制同时使用，可以使被控状态更迅速地到达稳定状态，而又不会出现上文出现的振荡现象。PID控制：在实际的控制系统中，根据实际变量的情况，上述三
9、种控制方式有时只有一种，有时是两种，有时三种同时采用。比例控制用P表示，积分控制用I表示，微分控制用D表示，根据采用的方式，分别称为P控制，PI控制，PID控制。其中，PID控制是控制系统最常见的控制形式。延时控制：通常应用在开关量控制的场合，当一个开关状态变化时(比方由“开变“关时)，控制器的输出动作要延时一段时间才会给出。比方，在消费线常用的接近开关，当工件就位时，接近开关给出信号，下一个滚筒由于和接近开关安装的位置有一段间隔，所以通常要延迟几秒才开场滚动。连锁控制：也是常用于开关控制的场合，比方有三个开关，A、B和C，C开关必须在A和B同时翻开的时候，才可以翻开;或当A翻开时，C必须翻开
10、;这种关系就是连锁控制。在工业现场中，尤其是在涉及平安控制的场合，连锁控制方式是很常见的。比方反响釜中的放散阀，当压力到达一定值时，压力开关的信号发生变化，那么放散阀门必须立即翻开。电动控制：指控制系统的输出是通过电气量或者电子信号来进展的，所控制的对象是电动执行元件,比方继电器、步进开关、电磁阀、和变频器等等，绝大局部的自动控制多多少少都会有电动控制元件。液压控制：在机器与设备的操纵中，很多控制是用液压控制机构来进展的。在连续速度控制的场合，液压控制通常比拟方便和廉价，当能量转换效率较高的时候，液压控制往往和电动控制中的伺服控制同时使用。这时，就形成了效率和精度较高的电液执行机构。气动控制：有三种情形用到气动执行机构，一，运动的线路上有标准的单向气动阀门组合来完成控制逻辑功能;二，在气体管道中采用一些没有挪动部件的元件，这些元件是依靠流过的气体的特性而进展开关动作的;三，运动的逻辑控制系统，采用模块化的内置隔膜、绕线或者套筒式。这三种气动元件都是采用压缩空气作为传输信号或者执行机制的动力。在工厂中，由于压缩空气轻易获得，干净、无污染，又平安，控制的功能和设计都特别简单，因此，如今很多消费线上采用气开工具。0