过程控制系统的多种分类方式及定值、程序控制系统介绍

对生产过程控制系统进分类，这事儿乍一看好像是个特别专业的话题，然而呢，它却直接关联着工厂的运行能不能稳当，产品质量达不达标，再有就是能源消耗是否算得上经济合理。知晓不一样了分类办法，能够助力工程师在设计以及维护系统的时候变得更为精准，防止因为盲目地去选择而致使呈现出效率不高或者会有安全方面潜藏的危险的情况发生。

按被控参数名称区分

这乃是最为直观的分类方式，它是直接依照需要加以控制的物理量或者化学量来进行命名的。举例来说，在化工厂当中，反应釜的温度是必须要精确予以控制的，如此便构建成了温度控制系统；而对于输油管道而言，其需要保持稳定的输送压力，这便属于压力控制系统。除此之外，就像在制药行业里，针对溶液酸碱度进行的严格把控，那就是pH值控制系统；对于原料配比精度所提出的要求，进而构成了成分控制系统。

还有一种常见的参数，是流量以及液位。于自来水厂而言，得保障供水流量始终保持恒定，这要依靠流量控制系统；在储油罐区那里，为防止出现溢出或者抽空的情况，必定要安装液位控制系统。这些系统虽说控制的对象不一样，然而核心目标却是相同的：把关键工艺参数维持在设定的范围之内，进而确保生产连续性与产品一致性。

按控制系统功能区分

在进行控制系统设计之际，常常会因为要达成特定的工艺目标，从而形成功能各不相同的类型。比值控制系统被用来保证两种或者多种物料的流量维持在预定的比例，比如说在化肥生产的过程当中，要求氨气以及二氧化碳按照严格的比例进入合成塔。均匀控制系统是用于协调前后工序的，就像在精馏塔系统里，使得塔釜液位以及出料流量都以平稳的状态变化，防止出现大幅的波动。

处理复杂工况会用到分程与选择性控制系统，在分程控制里，一个控制器输出信号会驱动多个执行机构分段去动作，以此来适应更宽范围的控制需求，选择性控制系统是内置逻辑判断的，它能够在不同生产条件下面自动切换控制策略，就像在锅炉控制当中，正常的时候会调节燃料量，而在危险的时候则会优先去打开安全阀。

按调节器控制规律区分

调节器作为控制系统的“大脑”，其内部含有算法规律，而这算法规律决定了系统的响应特性，比例控制属于最基础的形式，其输出信号跟偏差大小成比例，响应快不过存在稳态误差，适用于要求没有那么高的场合 ，比例积分控制增添了积分作用，能最终将稳态误差消除，广泛应用于像液位等需要精确控制的过程。

比例微分和比例积分微分控制属于更为复杂的算法，比例微分控制可对偏差变化趋势进行预判，进而通过提前调节来改善动态性能，比例积分微分控制将三者优点予以综合，它不但能够快速响应，而且可以消除余差，还能够抑制超调，是现代过程控制里最常用、适应性最强的控制规律。

按系统结构特点区分

按照信号传递路径来看，系统能够被划分成反馈、前馈以及复合结构这几种类型。反馈控制系统属于最为经典的那种结构，它会对被控量的实际值予以检测，当和设定值进行比较之后就会产生偏差，而控制器会依据这个偏差来实施调节。此类结构尽管可以克服各种各样未知的扰动，然而调节作用却是在扰动发生之后才出现，属于“事后纠偏”这种情况。

采取“事先预防”策略的是前馈控制系统，它直接测量主要的扰动信号，还提前计算出控制动作，比如在锅炉给水控制里，要是检测到蒸汽用量突然增大，就会提前增加给水量，因为它不依赖被控量的反馈，所以是开环的，没办法单独保证最终精度，故而常常把两者结合起来，形成前馈—反馈控制系统，这种系统具备响应迅速以及消除残余偏差的优点。

按设定值变化形式区分

要是依据设定值有无变化以及怎样变化，系统就被划分成定值、随动和程序控制这几种类型。其中，定值控制系统运用得最为广泛，它所要达成的目的是把温度、压力等参数稳定在某一个数值上，比如说发电厂一定得把锅炉汽包水位保持在安全值，而这是生产能够平稳进行的基础。

随动控制系统的设定值，是由外部过程随机去决定的，它要求被控量能够快速地进行跟踪。比如说在卫星天线伺服系统里，天线角度需要实时去跟踪飞行器的位置。程序控制系统的设定值呢，则是按照预设的时间函数来变化的，它广泛应用于热处理炉、发酵罐等这样的批次生产过程，在这些过程中其温度得依循升温、保温、降温的既定程序自动去执行。

按技术工具与复杂程度区分

从实现工具方面来讲，早期的时候，主要是运用气动或者电动单元组合仪表来构建实现系统。随着计算机技术逐渐普及开来，计算机过程控制系统变成了主流，它能够达成更复杂的算法以及集中监控。现代的分布式控制系统以及现场总线系统更甚，把控制功能投放下去到现场设备。

从控制算法复杂度来进行区分，能够分为简单的、复杂的以及先进的控制系统。简单的系统大多是单回路PID控制。复杂的系统涵盖串级、前馈等这类结构。先进的控制系统则牵涉模型预测控制、自适应控制等高级算法，被用于处理多变量、大迟延的复杂工业过程，像炼油厂的催化裂化装置那样，以此来优化整体的经济效益。

立足工业生产范畴，您觉得于后续十年期间，针对哪类归类里的控制系统技术，像是先进算法这类，又或者是新型结构这类，会给制造业的智能化转变，带来最为关键的促进效用呢？欢迎于评论区域分享您的认知见解。