1、自動控制系統的組成及功能實現自動控制系統作為目前工業領域控制的核心，已經為大家所熟悉。自動控制系統是指在無人直接參與下可使生產過程或其他過程按期望規律或預定程序進行的控制系統。自動控制系統是實現自動化的主要手段，其組建了整個系統的大腦及神經網絡。自動控制系統的組成一般包括控制器，被控對象，執行機構和變送器四個環節組成。一、自動控制系統的分類自動控制系統按控制原理主要分為開環控制系統和閉環控制系統。（一）開環控制系統在開環控制系統中，系統輸出只受輸入的控制，控制精度和抑制干擾的特性都比較差。開環控制系統中，基于按時序進行邏輯控制的稱為順序控制系統；由順序控制裝置、檢測元件、執行機構和被控工業對象

2、所組成。主要應用于機械、化工、物料裝卸運輸等過程的控制以及機械手和生產自動線。（二）閉環控制系統閉環控制系統是建立在反饋原理基礎之上的，利用輸出量同期望值的偏差對系統進行控制，可獲得比較好的控制性能。閉環控制系統又稱反饋控制系統。自動控制系統按給定信號分類，可分為恒值控制系統、隨動控制系統和程序控制系統。（三）恒值控制系統給定值不變，要求系統輸出量以一定的精度接近給定希望值的系統。如生產過程中的溫度、壓力、流量、液位高度、電動機轉速等自動控制系統屬于恒值系統。（四）隨動控制系統給定值按未知時間函數變化，要求輸出跟隨給定值的變化。如跟隨衛星的雷達天線系統。（五）程序控制系統給定值按一定時間函數變

3、化。如程控機床。在我們的工業領域中，因控制的工藝流程復雜、生產數多、對產品質量控制嚴格，所以一般控制系統均為閉環控制系統。二、控制系統各部分的功能（一）控制器目前控制系統的控制器主要包括PLC、DCS、FCS等主控制系統。在底層應用最多的就是PLC控制系統，一般大中型控制系統中要求分散控制、集中管理的場合就會采用DCS控制系統，FCS系統主要應用在大型系統中,它也是21世紀最具發展潛力的現場總線控制系統，與PLC和DCS之間有著千絲萬縷的聯系。2 / 6控制器是現場自動化設備的核心控制器，現場所有設備的執行和反饋、所有參數的采集和下達全部依賴于控制器的指令。（二）被控對象在自動控制系統中被控對

4、象一般指控制設備或過程（工藝、流程等）等。在自動控制系統中，廣義的理解被控對象包括處理工藝、電機、閥門等具體的設備；狹義的理解可以是各設備的輸入、輸出參數等。（三）執行機構在自動控制系統中，執行機構主要是系統中的閥門執行器，根據不同的工藝及流程控制，控制器通過輸出信號對執行機構進行控制，執行機構發生動作之后信號反饋給控制器，控制器接收到反饋信號后判斷執行器完成了指定動作，一次控制完成。（四）變送器變送器是將現場設備傳感器的非電量信號轉換為0-10V或4-20mA標準電信號的一種設備。例如溫度、壓力、流量、液位、電導率等非電量信號，經過變送器轉換后才可以接到PLC等控制器接口，才能最終參與整個系

5、統的參數采集和控制。不過近些年來，大家也習慣的將這些非電量的變送器統稱為傳感器，對變送器不再專門進行劃分。三、自動控制系統的應用污水處理廠工藝過程中要用到大量的閥門、泵、風機及吸、刮泥機等機械設備，它們常常要根據一定的程序、時間和邏輯關系定時開、停。例如，在采用氧化溝處理工藝的污水處理廠，氧化溝中的轉刷要根據時間、溶解氧濃度等條件定時啟動或停止，在采用SBR工藝的污水處理廠，曝氣、攪拌、沉淀、潷水和排泥應按照預定的時間程序周期運行；在采用活性污泥法的污水處理廠，初沉池的排泥，消化池的進、排泥也要根據一定的時間順序進行。另外，污水處理的工藝過程同其他工藝過程類似，也要在一定的溫度、壓力、流量、液

6、位、濃度等工藝條件下進行。但是，由于種種原因，這些數值總會發生一些變化，與工藝設定值發生偏差。為了保持參數設定值，就必須對工藝過程施加一個作用以消除這種偏差而使參數回到設定值上來。例如，消化池內的污泥溫度需要控制在一定的范圍內，鼓風機的出口壓力需要控制在一個定值，曝氣池內的溶解氧濃度要根據工藝要求控制在一定的范圍內等。（一）自動控制系統的功能 污水處理廠的自動控制系統主要是對污水處理過程進行自動控制和自動調節，使處理后的水質指標達到預期要求。自動控制系統具有如下功能：（1）控制操作：在中心控制室能對被控設備進行在線實時控制，如啟停某一設備，調節某些模擬量輸出的大小，在線設置PLC控制器的某些參

7、數等；（2）顯示功能：用圖形實時地顯示各現場被控設備的運行工況，以及各現場的狀態參數等；（3）數據管理：利用實時數據庫和歷史數據庫中的數據進行比較和分析，可得出一些有用的經驗參數，有利于優化處理過程和參數控制；（4）報警功能：當某一模擬量（如電流、壓力、液位等）測量值超過給定范圍或某一開關量（如電機故障、閥門開關故障等）發生變位時，可根據不同的需要發出不同等級的報警；（5）打印功能：可以實現報表和圖形打印以及各種事件和報警實時打印。打印方式可以采用定時打印或事件觸發打印；（6）通訊功能：中控室所有信息均可傳送公司并接收公司總調度室的指令；（7）建立網絡服務器：所有實時數據和統計分析數據均可通過

8、企業內部網( Intranet) 或互聯網( Internet)查詢，各部門可共享生產運行信息。（二）控制功能的實現（1）邏輯控制功能邏輯控制一般指控制器的開關量控制，對于自動化控制來說邏輯控制是最基本也是最廣泛的應用，在水處理現場不僅對于單臺設備，而且對于多臺設備也同樣適用。邏輯控制是作為保護控制的最基本的組成部分。（2）模擬量控制功能在工廠的自動化控制中，有許多連續變化的量，例如溫度、壓力、流量、液位或者速度等都是在隨著工藝流程不斷變化的量，我們稱之為模擬量。但是要實現對這些模擬量的控制就必須進行模擬量與數字量的轉換，即A/D轉換。當需要對模擬量進行控制時，我們有需要進行數字量與模擬量的轉

9、換，即D/A轉換。所以，控制器均配備了A/D和D/A轉換模塊，可以方便的用于對系統模擬量的監測及控制。（3）過程控制功能的實現過程控制是指對溫度、壓力、流量等模擬量進行的閉環控制。對于復雜的系統控制，控制器能編制各種各樣的控制算法程序，完成閉環控制。PID調節是一般閉環控制系統中用得較多的調節方法。大中型PLC都有PID模塊，目前許多小型PLC也具有此功能模塊。PID處理一般是運行專用的PID子程序。（4）數據處理功能對于現代的PLC控制器具有數學運算、數據傳送、數據轉換、排序、查表、位操作等功能，可以完成數據的采集、分析及處理。這些數據可以與存儲在存儲器中的參考值比較，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能傳送到別的智能裝置，或將它們打印制表。（5）通信及聯網功能PLC 通信含PLC 間的通信及PLC與其它智能設備間的通信。隨著計算機控制的發展，控制器的網絡通信也得到了迅猛的發展，目前有Modbus-RTU、Profibus總線、TCP/