什么是控制系统？

控制系统是一组机械和/或电子设备，它们使用控制回路来调节，管理和命令其他设备或系统。

 

如果您知道什么是控制回路，则此定义很有意义。但是不用担心。我们在这里为您澄清所有内容，因此让我们定义一个控制循环。

 

控制回路

控制回路由所有物理组件和控制功能组成，这些物理组件和控制功能需要将测量过程变量（PV）的值调整或保持为所需的值或设定值（SP）。为此，循环至少需要三个基本元素-输入，控制器和输出。

 

控制回路有两种类型：打开和关闭。

 

开环系统

作为非常简单的控制回路类型，开环系统不会测量变量或将输出值发送到控制器。

 

以您的烤面包机为例。当您将一片面包放进烤面包机时，您需要设置一个数字，即您希望输入的面包片加热的时间。根据您选择的数量，吐司（您的输出）可能几乎没有变成棕色或非常松脆。请注意，这里没有传感器可以测量面包的颜色或面包的松脆程度，因此直到烤面包机完成之前，您都不知道切片的状况。如果将数字设置得太高，烤面包就会燃烧。

 

洗衣机是另一个比烤面包机更复杂的常见开环系统。当您设置洗涤模式并打开机器电源时，它会根据内部衣物的重量计算出运行时间。它还控制许多设备：用于使滚筒旋转的电动机，用于添加水或清洁剂的泵或阀门等。但是，没有什么措施可以衡量您的衣服被洗净还是被弄湿。

 

闭环系统

现在我们知道了开环控制系统的工作原理，我们将继续介绍闭环系统。两种系统之间的主要区别是反馈。

 

在闭环系统中，您有一个传感器来不断监视您的输出。该传感器将数据反馈给控制器。利用此数据，控制器会将输出与您的设定值进行比较。如果此比较不匹配，则控制器使用一种控制方法来分析此错误。然后，它将信号发送给执行器，以更改您的过程值并使它更接近您的设定值。

 

如果您开车，则说明您已经使用了该系统。想象一下，您想以法律允许的速度从A点到达B点。路线上的时速限制为60英里/小时，因此您希望将汽车的速度保持在60英里/小时。

 

在这里，您的眼睛（传感器）在速度计（输出）上监视汽车的速度。如果尚未达到设定点，则大脑（控制器）会告诉您用脚（执行器）将油门踏板（非常终控制元件）进一步向下压。当您达到60岁时，您将把脚放在保持该速度的位置。

 

如果您没有遇到任何干扰（例如山丘），那么一切都很好。如果您上山，除非更改脚的位置，否则速度会降低。

 

一旦速度降低，您的大脑就会分析此错误并调整您的脚。但是，如果在不重新调整脚的情况下在山顶上攀爬，则可能会加快速度，这也是一个错误。然后，您监视自己的速度并再次进行调整。每当您的系统受到干扰时，此过程就会重复一次。

 

过程控制系统

即使我们在一开始就定义了一个控制系统，我们也只讨论了循环而不是系统。在行业中，您会看到大多数是闭环控制系统，因为大多数过程都需要保持所需的值。

 

闭环控制系统是过程背后的整套设备和逻辑，包括控制所有过程值所需的软件和硬件：

 

用于监视PV并将数据发送到控制器的现场仪器。

连接系统所有输入和输出的控制器。

进行编程和编码以分析和存储数据，然后将信号发送到非常终控制元件。

人机界面（HMI），以人们可以理解的方式显示现场数据。

执行器，用于改变PV的设备，例如泵，阀门和加热系统。

现场通信，包括所有类型的接线和协议（控制器和现场设备进行通信的标准“语言”）。

 

结论

我们在像烤面包机这样简单的设备中或在与石油精炼厂一样复杂的工业过程中都拥有控制系统。系统的复杂性将取决于您需要完成的任务。

 

对于简单的日常任务，有时开环控制系统就足够了。对于更复杂的监视和自动化，您绝对应该使用闭环系统。