1、過程控制的重要性
進(jìn)入90年代以來自動化技術(shù)發(fā)展很快，是重要的高科技技術(shù)。過程控制是自動化技術(shù)的重要組成部分。在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)過程自動化電過程控制技術(shù)正在為實(shí)現(xiàn)各種最優(yōu)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)、提高經(jīng)濟(jì)效益和勞動生產(chǎn)率、節(jié)約能源、改善勞動條件、保護(hù)環(huán)境衛(wèi)生等方面起著越來越大的作用。
2、過程控制的發(fā)展概況
19世紀(jì)40年代前后(手工階段)：手工操作狀態(tài)，憑經(jīng)驗(yàn)人工控制生產(chǎn)過程，勞動生產(chǎn)率很低。
19世紀(jì)50年代前后(儀表化與局部自動化階段)是過程控制發(fā)展的第一個階段，一些工廠企業(yè)實(shí)現(xiàn)了儀表化和局部自動化。
過程控制發(fā)展第一個階段主要特點(diǎn)：
①檢測和控制儀表：采用基地式儀表和部分單元組合儀表(多數(shù)是氣動儀表)；
②過程控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：單輸入、單輸出系統(tǒng)；被控參數(shù)-溫度、壓力、流量和液位參數(shù)；控制目的-保持這些參數(shù)的穩(wěn)定，消除或者減少對生產(chǎn)過程的主要擾動；理論-頻率法和根軌跡法的經(jīng)典控制理論，解決單輸入單輸出的定值控制系統(tǒng)的分析和綜合問題。
19世紀(jì)60年代(綜合自動化階段)：過程控制發(fā)展的第二個階段，工廠企業(yè)實(shí)現(xiàn)車間或大型裝置的集中控制。
過程控制發(fā)展的第二個階段主要特點(diǎn)：
①檢測和控制儀表：采用單元組合儀表(氣動、電動)和組裝儀表，計算機(jī)控制系統(tǒng)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)直接數(shù)字控制(DDC)和設(shè)定值控制(SPC)；
②過程控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：多變量系統(tǒng)，各種復(fù)雜控制系統(tǒng)，如串級、比值、均勻控制、前饋、選擇性控制系統(tǒng)；
③控制目的：提高控制質(zhì)量或?qū)崿F(xiàn)特殊要求；
④理論：除經(jīng)典控制理論，現(xiàn)代控制理論開始應(yīng)用。
⑤前饋控制：按擾動來控制，在擾動可測的情況下，可以地提高控制質(zhì)量。
⑥選擇性控制：在生產(chǎn)過程遇到不正常工況或被控量達(dá)到安全極限事，自動實(shí)現(xiàn)的保護(hù)性控制。
19世紀(jì)70年代以來(全盤自動化階段)：發(fā)展到現(xiàn)代過程控制的新階段，這是過程控制發(fā)展的第三個階段。
過程控制發(fā)展的第三個階段主要特點(diǎn)：
①檢測和控制儀表：新型儀表、智能化儀表、微型計算機(jī)；
②過程控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：由單多變量系統(tǒng)，由PID控制規(guī)律特殊控制規(guī)律，由定值控制最優(yōu)控制、自適應(yīng)控制，由儀表控制系統(tǒng)智能化計算機(jī)分布式控制系統(tǒng)；
④理論：現(xiàn)代控制理論過程控制領(lǐng)域，如狀態(tài)空間分析，系統(tǒng)辨識與狀態(tài)估計，最優(yōu)濾波與預(yù)報。
3、集散控制系統(tǒng)(DCS)
集散控制系統(tǒng)是集計算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)、通信技術(shù)和圖形顯示技術(shù)為一體的裝置。系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上是分散的(生產(chǎn)過程是分散系統(tǒng))，但過程控制的監(jiān)視、管理是集中的。
優(yōu)點(diǎn)：將計算機(jī)分布到車間或裝置。使系統(tǒng)的危險分散，提高了系統(tǒng)的可靠性，能方便靈活地實(shí)現(xiàn)各種新型的控制規(guī)律與算法，實(shí)現(xiàn)最佳管理。
集散控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成
①過程輸入-輸出接口：又叫數(shù)據(jù)采集站，數(shù)據(jù)采集與預(yù)處理，對實(shí)時數(shù)據(jù)進(jìn)一步的加工，操作站的顯示與打印。
②過程控制單元：又稱基本控制器，是集散控制系統(tǒng)的核心。不同的集散控制系統(tǒng)其差別較大。
③CRT操作站：是集散控制系統(tǒng)的人-機(jī)接口裝置。執(zhí)行監(jiān)控操作、系統(tǒng)組態(tài)、編程、動態(tài)流程圖顯示以及部分生產(chǎn)管理。
④高速數(shù)據(jù)通路：實(shí)現(xiàn)集散控制系統(tǒng)各處理機(jī)之間數(shù)據(jù)傳送。
⑤管理(上位)計算機(jī)：進(jìn)行集中管理與最佳控制，實(shí)現(xiàn)信息-控制-管理一體化。
