电气工程师必须理解的几个专业术语

该系统的第一代产品于1930年至1940年间生产,主要以基础型仪器为代表的机械控制技术为代表。第二代诞生于1950年,主要基于基于电控技术的继电器控制技术和由调节器代表的模拟控制技术。所谓的控制系统是第三代控制系统。它诞生于20世纪70年代。主要技术代表是过程工业的分布式控制系统(DCS)和离散行业的可编程控制器(PLC)。

如今,自动化控制系统正在向第四代控制系统发展。第四代控制系统有两个趋势。一个是系统的开放性。另一个是过程工业控制和离散控制的集成,这反映在DCS和PLC功能的融合中。目前,基于PC的控制系统,嵌入式控制系统和现场总线控制系统都有望成为第四代控制系统的主流系统。然而,由于这些系统有其自身的缺点,一般认为第四代控制系统仍然是一个灵活的控制系统,包括当前第三代控制系统的特点,加上开放和收敛的特征--- TCS 。

为了正确理解控制系统的含义,有一些关于控制的术语必须在此处介绍。

I/O点:

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在讨论控制系统时,I/O点是最常听到的术语。它指的是输入/输出点,I代表INPUT,代表输入,O代表OUTPUT,它指的是输出。输入/输出用于控制系统。输入是指从仪器进入控制系统的测量参数。输出指的是从控制系统输出到执行器的参数。一个参数称为点。控制系统的大小有时由它可以控制的I/O点数决定。

模拟和数字:

控制系统中的另一个常用术语是模拟和切换。无论输入或输出如何,参数都是模拟量或切换量。模拟量表示控制系统的数量是在一定范围内变化的连续值,例如温度,0-100度,压力0-10MPA,液位1-5米,电动阀开度0 - 100%等。这些数量是模拟量。开关量意味着物理量仅具有两种状态,例如开关的接通和断开状态,继电器的闭合和断开,电磁阀的打开和关闭等。对于控制系统,由于CPU是二进制的,每个数据位都有两个状态“0”和“1”。因此,开关量可以用CPU内的一位表示,例如,“0”开,用“1”表示关闭。模拟量基于准确度,通常需要8到16来表示模拟量。最常见的模拟量是12位,即精度为2-12,最高精度约为百万分之2.5。当然,在实际控制系统中,模拟的精度受到模拟/数字转换器和仪表的精度的限制,并且通常不可能实现这一点。

控制循环:

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通常对于模拟控制,控制器根据某些规则和算法根据输入量确定输出,使得输入和输出形成控制回路。控制回路具有开环和闭环之间的区别。开环控制回路意味着输出基于参考量,输入和输出之间没有直接关系。然后闭环将控制回路的输出反馈为回路的输入,与设定值或所需的输出值相比较。闭环控制,也称为反馈控制,是控制系统中最常用的控制方法。下面描述几种传统的反馈控制模式。

两位数控制:

这是最简单的反馈控制,有时也称为开关控制。当测量到最高或最低值时,该控制器向开关发出信号。虽然测量值可能是模拟的,但控制输出被切换,因此称为两位控制。在工业领域,以这种方式有许多恒温器和液位开关控制器。

比例控制:

控制器的输出值与受控参数的测量值和设定值或某个参考点的偏差成比例。比例控制比双位控制更平滑,消除了由两位置控制产生的控制量上下振荡的情况。例如,如果反应槽的液位设定为2700mm,则当液位降低时,进料管上的阀门将增加开口,而当液位高时,阀门将打开。学位降低。增加和减少的比率与液位和设定值的偏差成比例。

积分控制:

在积分控制中,受控变量的值的变化与控制系统输出控制实际有效的时间具有预定的关系。执行器的输出逐渐达到设定值。产生这种类型的控制是因为实际控制元件和致动器通常需要一段时间从给出输出信号到使受控变量达到设定值。最常见的例子是温度控制。例如,假设我们知道当燃气阀打开到60%时,热水器的水温可以达到45度适合洗澡,但是当你将阀门拧到60%时当水仍然很冷时,你有等待,当水温上升到45度左右时,它会稳定。如果控制系统不使用积分控制,而只是比例控制,那么当阀门输出为60%时,这是输入温度值可能仍然只有20度,那么根据比例控制,由于偏差仍然存在,阀门开度将继续增加,这样当水温升至45度时,阀门开度可达到90%甚至更高。此时,虽然控制系统会通知阀门保持静止,但水温会继续上升,可能在50度甚至60度时,阀门的开度会减小,但在温度降低到60%之前,水温会继续上升。当阀门开度降至60%时,水温可能仍为70度。当开口变为20%时,水温将变为45度。此时,阀门运动将停止,但水温将继续下降,直至变为冷水。如果是冬天,你的情况可能会更糟。这是没有积分控制的温度控制器所发生的情况。如果你有一个孩子,当孩子第一次操作热水器的阀门时,会发生这样的事情。

差异控制:

差分控制通常与比例和积分控制同时使用。由于积分控制具有滞后,差动控制允许控制预先对偏差作出反应,因此控制系统的响应太慢。差分控制与比例和积分控制的结合使用允许受控状态在没有上述振荡的情况下更快地达到稳定状态。

PID控制:

在实际控制系统中,根据实际变量,上述三种控制方法有时只有一种,有时两种,有时只有三种。比例控制用P表示,积分控制用I表示,差分控制用D表示,根据采用方式,称为P控制,PI控制和PID控制。其中,PID控制是控制系统最常用的控制方式。

延迟控制:

通常在切换控制的情况下使用,当开关状态改变时(例如“开”到“关”),控制器的输出动作将延迟一段时间。例如,在生产线中常用的接近开关中,当工件就位时,接近开关发出信号,下一个滚轮与安装接近开关的位置相距一段距离,因此通常需要一些几秒钟开始滚动。

连锁控制:

它也经常用于开关控制。例如,有三个开关,A,B和C.当A和B同时打开时,必须打开C开关。或者当A打开时,C必须打开;这种关系是互相联系的。控制。在工业现场,尤其是涉及安全控制的地方,联锁控制很常见。例如,反应釜中的排放阀,当压力达到一定值时,压力开关的信号发生变化,排放阀必须立即打开。

电控:

控制系统的输出由电量或电子信号执行。受控对象是电动执行器,例如继电器,步进开关,电磁阀,伺服驱动器和逆变器等。大多数自动控制主要是有一些电控部件。

液压控制:

在机器和设备的操作中,使用液压控制机构进行许多控制。在连续速度控制的情况下,液压控制通常方便且便宜。当能量转换效率高时,液压控制通常与电控制中的伺服控制同时使用。此时,形成具有高效率和高精度的电动液压致动器。

气动控制:

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有三种情况使用气动执行器,

首先,在移动线上有一个标准的单向气动阀组合,以完成控制逻辑功能;

其次,在燃气管道中,使用了一些没有活动部件的部件,根据流动气体的特性进行切换;

第三,运动逻辑控制系统使用模块化内置隔膜,绕组或套筒类型。所有三个气动元件都使用压缩空气作为传递信号或执行机构的驱动力。在工厂,由于压缩空气易于获得,清洁,无污染,安全,控制的功能和设计非常简单。因此,许多生产线现在使用气动工具。