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儀表控制系統(tǒng)的基本概念

儀表系統(tǒng)（指由模擬式儀表組成的系統(tǒng)）最主要的控制目標是回路控制。所謂回路控制，是指那種對最小單元的閉環(huán)控制。這些控制有1-2個現(xiàn)場輸入（測量值）和1個現(xiàn)場輸出（控制量），在現(xiàn)場輸入和現(xiàn)場輸出之間有計算單元（即控制器），另外還有一個給定值輸入，用于設定控制目標。回路控制的功能框圖如下：

回路控制的作用是保證被控對象的一個最基本的運行單元能夠按照預定的參數(shù)正常運行。

3、幾種主要的控制系統(tǒng)

對連續(xù)調(diào)節(jié)性質(zhì)的被控對象，如溫度、流量、壓力、液位、電流、電壓、功率等參數(shù)的調(diào)節(jié)，其特點是測量值是一個連續(xù)變化的量，控制值也是一個可連續(xù)調(diào)節(jié)的量，控制系統(tǒng)通過調(diào)節(jié)量與被控目標之間的傳遞函數(shù)決定如何實施控制或調(diào)節(jié)。這種以調(diào)節(jié)為主要手段的控制系統(tǒng)習慣上稱之為儀表系統(tǒng)。因其是通過種類檢測、調(diào)節(jié)儀表來實現(xiàn)系統(tǒng)的功能的，儀表系統(tǒng)由最初的基地式儀表，發(fā)展為單元式組合儀表，卻是用模擬技術實現(xiàn)的。從60年代前后，電子數(shù)字計算機進入控制領域，發(fā)展出了采用數(shù)字技術的監(jiān)視（Monitoring）系統(tǒng)，設定值控制（SPC-Set Point Control）系統(tǒng)、直接數(shù)字控制（DDC－Direct Digital Control）系統(tǒng)，其后，在綜合了監(jiān)視系統(tǒng)和設定值控制（也叫監(jiān)督控制Supervisory Control）系統(tǒng)的功能和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)之后，出現(xiàn)了監(jiān)督控制和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（SCADA－Supervisory Control And Data Acquisition）,在綜合了儀表系統(tǒng)的特點和DDC的特點基礎上，經(jīng)過多年研究開發(fā)推出了分布式控制系統(tǒng)（DCS-Distributed Control System）。另外還有結(jié)合了數(shù)字技術和儀表系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的單回路控制器（SLC-Single Loop Controller），在所有這些不同形式的系統(tǒng)中，DCS以其強大的功能，高度可靠，全數(shù)字化的特點和靈活的組態(tài)方式、廣泛的適用性等諸多優(yōu)勢逐步成了連續(xù)調(diào)節(jié)控制領域的主流系統(tǒng)，而且逐步取代了儀表系統(tǒng)成為行業(yè)的標準系統(tǒng)。

對于以狀態(tài)為主要控制目標的領域，如供電、供氣、供水管網(wǎng)的網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)的改變，位置控制，通/斷的控制等。這類控制的特點是被控對象是在若干種有限的狀態(tài)中取其一的設備，如管道的截斷閥、電力線路上的形狀或斷路器等。對于它們的控制主要基于邏輯條件，如電流型的斷路器當線路上的電流超過一定限額時就斷開，這就是一個典型的邏輯條件控制。早期的狀態(tài)控制是機械式的，一般為人工控制或機械連鎖，后來出現(xiàn)了電磁繼電器，由電磁繼電器的觸點和控制線圈組成各種控制邏輯，這是一種電氣方式的控制器。電子技術的發(fā)展產(chǎn)生了更加靈活，體積小巧、功耗很低的電子線路，用電子線路組成的控制邏輯逐步取代了繼電器邏輯，但最后推動執(zhí)行機構(gòu)的功率輸出元件仍然采用電磁繼電器。除電磁繼電器外，隨著電力電子技術的發(fā)展，大功率的固態(tài)開關也逐步得到了更多的應用。這類器件采用電子方式實現(xiàn)通斷，沒有機械動作，也不會產(chǎn)生觸點的電弧，因此用在對干擾控制要求較高的場合。隨著數(shù)字技術的進一步發(fā)展，在70年代前后，一種利用計算機邏輯運算功能的控制器，即可編程邏輯控制器（PLC－Programmable Logic Controller）出現(xiàn)了，它采用計算機的軟件完成邏輯運算，并利用梯形圖表達各種控制元件邏輯的關系和算法，由于計算機強大的邏輯運算功能，使得PLC可以完成極其復雜的邏輯控制，其使用量迅速擴大?，F(xiàn)在PLC幾乎無所不在，凡是需要進行狀態(tài)控制的場合幾乎全都采用了PLC作為核心控制單元。