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控制意味著通過它可以按照所希望的保持和改變機器、機構(gòu)或其他設(shè)備內(nèi)任何感或可變的量。控制同時是為了使被控制對象達到預(yù)定的狀態(tài)而實施的?？刂剖贡豢刂茖ο筅呌谀撤N需要的狀態(tài)

例如，假設(shè)有一個汽車的驅(qū)動，汽車的速度是其位置的函數(shù)。通過控制踏板的壓力可以保持所希望的速度（或可以達到所希望的速度變化）。這個汽車驅(qū)動（、汽化器和發(fā)動機車輛）便組成一個控制。

分類

控制有幾種分類

1、按控制原理的不同，自動控制分為開環(huán)控制和閉環(huán)控制。

開環(huán)控制

在開環(huán)控制中，輸出只受輸入的控制，控制精度和的特性都比較差。開環(huán)控制中，基于按時序進行邏輯控制的稱為順序控制；由順序控制裝置、檢測元件、執(zhí)行機構(gòu)和被控工業(yè)對象所組成。主要應(yīng)用于機械、化工、物料裝卸運輸?shù)鹊目刂埔约皺C械手和生產(chǎn)自動線。

閉環(huán)控制

閉環(huán)控制是建立在反饋原理基礎(chǔ)之上的，利用輸出量同期望值的偏差對進行控制，可比的控制性能。閉環(huán)控制又稱反饋控制。

2、按給定分類，自動控制可分為恒值控制、隨動控制和程序控制。

恒值控制

給定值不變，要求輸出量以一定的精度接近給定希望值的。如生產(chǎn)中的溫度、壓力、流量、液位高度、電動機轉(zhuǎn)速等自動控制屬于恒值。

隨動控制

給定值按未知時間函數(shù)變化，要求輸出跟隨給定值的變化。如跟隨的天線。

程序控制

給定值按一定時間函數(shù)變化。如程控機床。

工作原理

檢測輸出量（被控制量）的實際值；將輸出量的實際值與給定值（輸入量）進行比較得出偏差；

用偏差值產(chǎn)生控制調(diào)節(jié)作用去偏差，使得輸出量維持期望的輸出。

性能要求

為了實現(xiàn)自動控制的基本任務(wù)，必須對在控制中出來的行為提出要求。對控制的基本要求，通常是通過對特定輸入的響應(yīng)來的。例如，用單位階躍的過渡及穩(wěn)態(tài)的一些特征值來表示。在確保性的前提下，要求系 統(tǒng)的動態(tài)性能和穩(wěn)態(tài)性能好，即：

動態(tài)平穩(wěn)（性）；

響應(yīng)要快（快速性）；

跟蹤值要準確（準確性）。

應(yīng)用領(lǐng)域

工業(yè)方面

控制已被廣泛應(yīng)用于人類社會的各個領(lǐng)域。

在工業(yè)方面，對于冶金、化工、機械制造等生產(chǎn)中遇到的各種物理量，包括溫度、流量、壓力、厚度、張力、速度、位置、、相位等，都有相應(yīng)的控制。在此基礎(chǔ)上通過采用數(shù)字計算機還建立起了控制性能更好和自動化程度更高的數(shù)字控制，以及具有控制與雙重功能的控制。在農(nóng)業(yè)方面的應(yīng)用包括水位自動控制、農(nóng)業(yè)機械的自動操作等。

技術(shù)

自動控制的應(yīng)用實例有各種類型的伺服、火力控制、制導(dǎo)與控制等。在、和航海方面，除了各種形式的控制外，應(yīng)用的領(lǐng)域還包括導(dǎo)航、遙控和各種器。

其他

在辦公室自動化、圖書 、交通乃至日常家務(wù)方面，自動控制技術(shù)也都有著實際的應(yīng)用。隨著控制理論和控制技術(shù)的發(fā)展，自動控制的應(yīng)用領(lǐng)域還在不斷擴大，幾乎涉及生物、醫(yī)學(xué)、生態(tài)、經(jīng)濟、社會等所有領(lǐng)域。

集散控制

發(fā)展歷程

控制其實從20世紀40年代就開始使用了，早期的現(xiàn)場基地式儀表和后期的繼電器構(gòu)成了控制的前身。以PLC和DCS為代表，從70年****始應(yīng)用以來，在冶金、電力、石油、化工、輕工等工業(yè)控制中迅猛的發(fā)展。從90年****始，陸續(xù)出現(xiàn)了現(xiàn)場總線控制、基于PC的控制等，將簡要介紹各種常見的控制，并分析控制的演進和發(fā)展方向。

70年代中期，由于設(shè)備大型化、工藝流程連續(xù)性要求高、要控制的工藝參數(shù)增多，而且條件苛刻，要求顯示操作集中等，使已經(jīng)普及的電動單元組合儀表不能*要求。在此情況下，業(yè)內(nèi)廠商經(jīng)過市場調(diào)查，確定的DCS產(chǎn)品應(yīng)以模擬量反饋控制為主，輔以開關(guān)量的順序控制和模擬量開關(guān)量混合型的批量控制，它們可以覆蓋煉油、石化、化工、冶金、電力、輕工及市政工程等大部分行業(yè)。

1975年前后，在原來采用中小規(guī)模集成電路而形成的直接數(shù)字控制器（DDC）的自控和計算機技術(shù)的基礎(chǔ)上，出了以集中顯示操作、分散控制為特征的集散控制（DCS）。由于當時計算機并不普及，所以DCS應(yīng)強調(diào)用戶可以不懂計算機就能使用DCS;同時，DCS還應(yīng)強調(diào)向用戶提供整個。此外，的DCS應(yīng)做到與中控室的常規(guī)儀表具有相同的技術(shù)條件，以保證可靠性、性。

在以后的近30年間，DCS先與成套設(shè)備配套，而后逐步擴大到工藝裝置改造上，與此同時，也分成大型DCS和中小型DCS兩類產(chǎn)品，使其性能價格比更具有競爭力。DCS產(chǎn)品雖然在原理上并沒有多少突破，但由于技術(shù)的進步、外界變化和需求的改變，共出現(xiàn)了三代DCS產(chǎn)品。1975年至80年代前期為代產(chǎn)品，80年代中期至90年代前期為第二代產(chǎn)品，90年代中期至21世紀初為第三代產(chǎn)品。

控制站

DCS中，控制站作為一個完整的計算機，它的主要I/O設(shè)備為現(xiàn)場的輸入、輸出處理設(shè)備，以及輸入/輸出（PI/O），包括變換與調(diào)理，A/D、D/A轉(zhuǎn)換。控制站是整個DCS的基礎(chǔ)，它的可靠性和性為重要，死機和控制失靈的現(xiàn)象是不允許的，而且冗余、掉電保護、抗、構(gòu)成防爆等方面都應(yīng)很有效而可靠，才能用戶要求。

關(guān)于DCS控制站的，包括實時操作、編程語言及編譯、數(shù)據(jù)庫、自診斷等，只是完善程度不同而已。第二代DCS控制站開始有面向語言和語言；第三代DCS控制站的可以完成離線組態(tài)及在線修改控制策略。為了完成控制策略，對于順序控制和批量控制組態(tài)編程，各種DCS控制站采用不同的。

DCS操作站

DCS操作站具有操作員功能、工程師功能、通信功能和語言功能等，其中工程師功能中包括組態(tài)、、通用（Utility）功能，還有配置、操作標記、趨勢記錄、歷史數(shù)據(jù)、總貌畫面組態(tài)、控制站組態(tài)、工藝單元或區(qū)域組態(tài)等。

實際的DCS操作站是典型的計算機，它與控制站不同，有著豐富的設(shè)備和人機界面。在人機界面方面，逐漸過渡為以GUI圖形用戶界面為平臺并采用鼠標，組態(tài)時制作流程圖和控制回路圖等采用菜單、窗口等，使人機界面友好。第三代DCS操作站是在個人計算機（PC）及Windows操作普及和通用監(jiān)控圖形已商品化的基礎(chǔ)上誕生的。DDE或OPC接術(shù)，以太網(wǎng)接口與網(wǎng)絡(luò)相連。DCS組態(tài)、操作站組態(tài)、控制站組態(tài)均有相應(yīng)，為DCS用戶的工程設(shè)計人員提供人機界面。有的DCS的采用通用監(jiān)控圖形，或以此類為核心，進行二次。

數(shù)據(jù)通信及網(wǎng)絡(luò)

因為數(shù)據(jù)通信牽涉到網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、通信介質(zhì)（信道）、通信協(xié)議、IEEE802.4令牌總線傳輸和IEEE802.5令牌環(huán)網(wǎng)傳輸?shù)耐ㄐ艆f(xié)議在DCS中應(yīng)用廣，是否能夠成為今后DCS的通訊，還有待觀察。

發(fā)展問題

DCS所存在的問題，主要集中在3個方面：

1、即開放性問題;

2、與現(xiàn)場傳感器、變送器、執(zhí)行器的接線問題；

3、價格較貴問題[1]。

這些問題在第三代DCS中已開始解決。在21世紀，新一代的DCS應(yīng)用戶這方面的需求。

在DCS應(yīng)用行業(yè)分布上，如對DCS產(chǎn)品進行改造，是可以保持其在這些行業(yè)中的地位的。

編程控制

PLC的誕生和發(fā)展

1968年，通用汽車公司的油壓部門確立了個可編程控制器的，他們的目的是既復(fù)雜又昂貴的繼電器控制。該設(shè)計規(guī)格需要固態(tài)和電腦技術(shù)，并要求能夠在工業(yè)中生存，也能夠方便地編程，并且可以重復(fù)使用。到1969年，個PLC誕生。當時稱為可編程控制器，英文是Programmable Controller，縮寫為PC。由于代PLC是為了取代繼電器的，因此，采用了梯形圖語言作為編程，形成了工廠的編程。這些早期的控制器了初的要求，并且打開了新的控制技術(shù)的發(fā)展的大門。在很短的時間，PLC就迅速擴展到食品、飲料、金屬加工、制造和造紙等多個行業(yè)。

PLC通常根據(jù)CPU所帶的I/O點數(shù)的規(guī)模分為微型PLC、小型PLC、中型PLC、大型PLC、PC插卡式PLC以及PC兼容的PLC。各種規(guī)模分類如附表所示。

一套典型的PLC通常包括CPU模塊、電源模塊和一些輸入/輸出模塊，這些模塊在一塊背板上。如果配置，可能會包括一個操作員界面、監(jiān)控計算機、通訊模塊、以及一些可選的特殊功能模塊?？删幊炭刂破鞑粌H容易安裝，占用空間小，能源消耗小，帶有診斷指示器可以幫助故障診斷，而且可以被重復(fù)使用到其它的項目中去。盡管有PLC的功能，如運行速度、接口種類、數(shù)據(jù)處理能力已經(jīng)了很大的，但PLC一直保持了其初設(shè)計的原則，那就是簡單至上的原則。

的PLC

PLC的技術(shù)從誕生之日起，就不停地發(fā)展。這些發(fā)展不僅改進了PLC的設(shè)計，也改變了控制的設(shè)計理念。過去，PLC適用于離散控制，如開關(guān)、順序執(zhí)行等場所，但隨著PLC的功能越來越強大，PLC也開始進入自動化領(lǐng)域。

PLC分類

PLC種類 外觀 典型I/O點數(shù)范圍 典型應(yīng)用

微型PLC 固定I/O點，磚塊式 <32點 替代繼電器，分布式I/O

小型PLC 磚塊式，模塊式 33-128點 工業(yè)機器開關(guān)控制和商業(yè)用途

中型PLC 模塊式，小機架 129-512點 復(fù)雜機器控制和一些分布式

大型PLC 大機架 >513點分布式，監(jiān)控

PC插卡式PLC ISA或PCI總線卡式 >129點機器控制，監(jiān)控

PC兼容控制器 模塊式，大或小機架 >129點機器控制，監(jiān)控

PLC的硬件進展

以下列出了PLC的硬件進展：

·采用新的*的微處理器和電子技術(shù)達到快速的掃描時間;

干熄焦控制

·小型的、低成本的PLC，可以代替四到十個繼電器;

·高密度的I/O，以低成本提供了節(jié)省空間的接口;

·基于微處理器的智能I/O接口擴展了分布式控制能力，典型的接口如PID，網(wǎng)絡(luò)，CAN總線，現(xiàn)場總線，ASCII通信，定位，主機通訊模塊和語言模塊（如BASIC，PASCALC）等;

·包括輸入輸出模塊和端子的結(jié)構(gòu)設(shè)計改進，使端子更加集成；

·特殊接口允許某些器件可以直接接到控制器上，如熱電偶、熱電阻、應(yīng)力測量、快速響應(yīng)脈沖等；

·外部設(shè)備改進了操作員界面技術(shù)，文檔功能成為了PLC的功能。

以上這些硬件的改進，了PLC的產(chǎn)品系列的豐富和發(fā)展，使PLC從小的只有10個I/O點的微型PLC，到可以達到8000點的大型PLC，*。這些產(chǎn)品系列，用普通的I/O和編程外部設(shè)備，可以組成局域網(wǎng)，并與辦公網(wǎng)絡(luò)相連。整個PLC的產(chǎn)品系列概念對于用戶來說，是一個非常節(jié)約成本的控制概念。

PLC的進展

與硬件的發(fā)展相似，PLC的也取得了巨大的進展，大大強化了PLC的功能:

·PLC引入了面向?qū)ο蟮木幊坦ぞ?，并且根?jù)電工會的IEC61131-3的形成了多種語言;

· 小型PLC也提供了強大的編程指令，并且因此延伸了應(yīng)用領(lǐng)域;

·語言，如BASIC，C在某些控制器模塊中已經(jīng)可以實現(xiàn)，在與外部通訊和處理數(shù)據(jù)時提供了更大的編程靈活性;

·梯形圖邏輯中可以實現(xiàn)的功能塊指令，可以使用戶用簡單的編程實現(xiàn)復(fù)雜的功能;

·診斷和錯誤檢測功能從簡單的控制器的故障診斷擴大到對所控制的機器和設(shè)備的和設(shè)備診斷;

·浮點算術(shù)可以進行控制應(yīng)用中計量、平衡和統(tǒng)計等所牽涉的復(fù)雜計算;

·數(shù)據(jù)處理指令簡化和改進, 可以進行涉及大量數(shù)據(jù)存儲、跟蹤和存取的復(fù)雜控制和數(shù)據(jù)采集和處理功能。

盡管PLC比原來復(fù)雜了很多，但是，他們依然保持了令人吃驚的簡單性，對操作員來說，的高功能的PLC與30年前的PLC一樣那么容易操作，甚至更為簡單。

PLC的未來發(fā)展

PLC的未來發(fā)展不僅取決與產(chǎn)品本身的發(fā)展，還取決于PLC與其它控制和工廠設(shè)備的集成情況。PLC通過網(wǎng)絡(luò)，被集成到計算機集成制造（CIM）中，把他們的功能和資源與數(shù)控技術(shù)、機器人技術(shù)、CAD/CAM技術(shù)、個人計算機、信息以及分層結(jié)合起來，在工廠的未來發(fā)展中，將占據(jù)重要的地位。 新的PLC的技術(shù)進展包括，更好的操作員界面，圖形用戶界面（GUI），人機界面，也包括與設(shè)備、硬件和的接口，并支持人工智能比如邏輯I/O等。進展將采用廣泛使用的通訊提供不同設(shè)備的連接，新的PLC指令將立足于PLC的智能性，基于知識的學(xué)習(xí)型的指令也將逐步被引入，以的能力?？梢钥隙ǖ氖?，未來的工廠自動化中，PLC將肯定占據(jù)重要的地位，控制策略將被智能地分布開來，而不是集中，超級PLC將在需要復(fù)雜運算、網(wǎng)絡(luò)通信和對小型PLC和機器控制器的監(jiān)控的應(yīng)用中使用。

西門子S7-300通訊模塊全系列代理商

控制意味著通過它可以按照所希望的保持和改變機器、機構(gòu)或其他設(shè)備內(nèi)任何感或可變的量?？刂仆瑫r是為了使被控制對象達到預(yù)定的狀態(tài)而實施的?？刂剖贡豢刂茖ο筅呌谀撤N需要的狀態(tài)