控制系统的结构优化

工业自动化过程控制系统可以被定义为改变材料物理特性或化学特性所需的功能和操作，是指在工业领域中对产品的制造或生产，通常都涉及对控制系统的自动调整。根据被控系统的复杂程度，过程控制可以采用多种方法。PLC具有数学运算和处理模拟量的功能，因此非常适合于过程控制。过程控制系统的典型应用领域有车辆装配、石油化工生产、电力生产、食品加工和机械制造业等。任何一种需要对一个或多个变量进行处理或控制的操作，都属于过程控制系统。通常过程控制中的变量包括温度、速度、位置、流速、流量、压力和液位等。利用PLC，通过用户程序，实现对机器设备和生产过程的远程操作和实时监控。图1-21所示为过程控制系统的组成，主要包括传感器、人机界面、信号调理、执行元件和控制器。

图1-21 过程控制系统的组成

各组成部分的具体功能如下：

（1）传感器 从过程内部或外部环境提供输入信号；把诸如压力、温度、流速和位置等物理信号转换为电信号；反映物理信号的变化，因此产生的电信号可以用来监视和控制系统。(www.xing528.com)

（2）人机界面 允许人为设置初始状态或改变过程操作；允许人为通过各种开关、控制装置和键盘输入信号；根据提供的输入信号（如急停、改变速度、运行模式等）进行操作。

（3）信号调理 涉及把输入和输出信号转换为可用的形式；对信号进行调理，如放大、衰减、过滤、定标、A-D和D-A转换。

（4）执行元件 将系统输出电信号转换为物理信号；通过外部执行元件，如仪表、报警器、指示灯，监视过程变量的状态；能够把控制器的输出信号直接传送到上位机，进行数据存储和结果分析。过程执行元件包括流量控制阀、泵、位置驱动器、变速驱动器、离合器、制动器、步进电动机、伺服电动机等。

（5）控制器 根据系统输入信号做出决策；产生输出信号，控制执行元件，实施决策。