《過程控制》word版

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1、過程控制的簡單介紹231122班廖華文20121001003過程控制是在工業(yè)系統(tǒng)中，為了控制過程的輸出，利用統(tǒng)計(jì)或工程上的方法處理過程的結(jié)構(gòu)、運(yùn)作方式或其演算方式。處理過程控制的系統(tǒng)可稱為過程控制系統(tǒng)。圖一：核電廠的過程控制系統(tǒng)一、舉例例如利用加熱器調(diào)節(jié)房間的溫度即可視為一個(gè)過程，因?yàn)槠淠康氖且挂惠敵隽浚ㄔ诖死惺菧囟龋┑竭_(dá)一理想值內(nèi)（例如20度），且此輸出量不隨時(shí)間變化。在此例中溫度是一個(gè)控制變數(shù)，不過若用溫度計(jì)量測溫度，決定是否加熱，溫度也同時(shí)是輸入變數(shù)，。理想的溫度（20度）為目標(biāo)值，加熱器的狀態(tài)（如加熱器控制熱水流量的閥門）會(huì)隨控制而改變，則是受控變數(shù)。過程控制的控制變數(shù)通常是溫度

2、T、壓力P、流量F、液位L、成分A、PH值之等的過程變量。常見的控制設(shè)備是可編程邏輯控制器，簡稱PLC。PLC讀取許多模擬或數(shù)字的輸入，內(nèi)部程式會(huì)根據(jù)輸入產(chǎn)生模擬或數(shù)字的輸出。若以上一段的例子延伸，房間的溫度是PLC-5-的輸入，內(nèi)部程式會(huì)比較輸入變數(shù)及目標(biāo)值的差異，再?zèng)Q定是否加熱量要增加或是減少。PLC的輸出會(huì)用來改變加熱器閥門開啟的大小。更大（或更復(fù)雜）的系統(tǒng)可能會(huì)由分散式控制系統(tǒng)（DistributedControlSystem,DCS）或SCADA來加以控制。一、實(shí)務(wù)上的分類實(shí)務(wù)上，過程控制可以用以下的方式分類（不過，有些應(yīng)用會(huì)同時(shí)用到以下幾類的過程控制）：全電腦化工廠的概念●離散：

3、在許多制造、運(yùn)動(dòng)或包裝應(yīng)用中會(huì)用到離散的過程控制。如汽車生產(chǎn)中常見的機(jī)器手臂自動(dòng)組裝，即為離散過程控制的例子。大部分這類的應(yīng)用都是生產(chǎn)一個(gè)產(chǎn)品中個(gè)別的零件，如金屬?zèng)_壓成形。●批次：有些應(yīng)用需要以特定的量，以特定的方式及時(shí)間混合原枓。像是制造膠水，一般需要在加熱的容器中混合原料一段時(shí)間。類似的例子包括食物、飲料或藥品。批次程序大約用在年產(chǎn)量從幾公斤到幾千噸的產(chǎn)業(yè)?！襁B續(xù)：一般一個(gè)物理系統(tǒng)可以由一些連續(xù)，不隨時(shí)間有劇烈變化的變數(shù)所表示。例如加熱器中的水溫控制即為一個(gè)連續(xù)過程控制的例子。像石油、化學(xué)品或塑膠的制造就屬于連續(xù)的過程控制。連續(xù)過程控制一般用在年產(chǎn)量從幾千噸到幾百萬噸的產(chǎn)業(yè)。圖二：全電腦

4、化工廠的概念圖-5-一、統(tǒng)計(jì)過程控制統(tǒng)計(jì)過程控制(SPC)是一個(gè)可以用控制圖監(jiān)控一個(gè)程序的有效方式。它特別之處是可以同時(shí)監(jiān)控一個(gè)程序主要的輸出及其變動(dòng)。借著在程序中不同的點(diǎn)收集數(shù)據(jù)找到會(huì)影響品質(zhì)的程序變異，設(shè)法加以檢測及修正，以減少不良品到客戶端的比率。統(tǒng)計(jì)過程控制強(qiáng)調(diào)早期檢測問題及問題的防范。二、PID控制器PID控制器（比例-積分-微分控制器），由比例單元P、積分單元I和微分單元D組成[1]。通過Kp，Ki和Kd三個(gè)參數(shù)的設(shè)定。PID控制器主要適用于基本上線性，且動(dòng)態(tài)特性不隨時(shí)間變化的系統(tǒng)。圖三：PID控制器的方塊圖PID控制器是一個(gè)在工業(yè)控制應(yīng)用中常見的反饋回路部件。這個(gè)控制器把收集到

5、的數(shù)據(jù)和一個(gè)參考值進(jìn)行比較，然后把這個(gè)差別用于計(jì)算新的輸入值，這個(gè)新的輸入值的目的是可以讓系統(tǒng)的數(shù)據(jù)達(dá)到或者保持在參考值。PID控制器可以根據(jù)歷史數(shù)據(jù)和差別的出現(xiàn)率來調(diào)整輸入值，使系統(tǒng)更加準(zhǔn)確而穩(wěn)定。PID控制器的比例單元P、積分單元I和微分單元D分別對(duì)應(yīng)目前誤差、過去累計(jì)誤差及未來誤差。若是不知道受控系統(tǒng)的特性，一般認(rèn)為PID控制器是最適用的控制器[2]。借由調(diào)整PID控制器的三個(gè)參數(shù)，可以調(diào)整控制系統(tǒng)，設(shè)法滿足設(shè)計(jì)需求?？刂破鞯捻憫?yīng)可以用控制器對(duì)誤差的反應(yīng)快慢、控制器過沖的程度及系統(tǒng)震蕩的程度來表示。不過使用PID控制器不一定保證可達(dá)到系統(tǒng)的最佳控制，也不保證系統(tǒng)穩(wěn)定性。-5-有些應(yīng)用只

6、需要PID控制器的部分單元，可以將不需要單元的參數(shù)設(shè)為零即可。因此PID控制器可以變成PI控制器、PD控制器、P控制器或I控制器。其中又以PI控制器比較常用，因?yàn)镈控制器對(duì)回授噪聲十分敏感，而若沒有I控制器的話，系統(tǒng)不會(huì)回到參考值，會(huì)存在一個(gè)誤差量。一、反饋反饋（英語：Feedback），在臺(tái)灣稱為“回饋”，又稱回授，是控制論的基本概念，指將系統(tǒng)的輸出返回到輸入端并以某種方式改變輸入，進(jìn)而影響系統(tǒng)功能的過程。反饋可分為負(fù)反饋和正反饋。前者使輸出起到與輸入相反的作用，使系統(tǒng)輸出與系統(tǒng)目標(biāo)的誤差減小，系統(tǒng)趨于穩(wěn)定；后者使輸出起到與輸入相似的作用，使系統(tǒng)偏差不斷增大，使系統(tǒng)振蕩，可以放大控制作用。

7、對(duì)負(fù)反饋的研究是控制論的核心問題。二、可編程邏輯控制器可編程邏輯控制器（ProgrammableLogicController，簡稱PLC），一種具有微處理機(jī)的數(shù)字電子設(shè)備，用于自動(dòng)化控制的數(shù)字邏輯控制器，可以將控制指令隨時(shí)載入內(nèi)存內(nèi)儲(chǔ)存與執(zhí)行?？删幊炭刂破饔蓛?nèi)部CPU，指令及資料內(nèi)存、輸入輸出單元、電源模組、數(shù)字模擬等單元所模組化組合成。PLC可接收（輸入）及發(fā)送（輸出）多種型態(tài)的電氣或電子信號(hào)，并使用他們