過(guò)程控制技術(shù)在結(jié)構(gòu)復(fù)雜的工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程至關(guān)重要

時(shí)間:2009-12-21

來(lái)源:中國(guó)傳動(dòng)網(wǎng)

導(dǎo)語(yǔ):過(guò)程控制是工業(yè)自動(dòng)化的重要分支。幾十年來(lái),工業(yè)過(guò)程控制取得了驚人的發(fā)展,結(jié)構(gòu)復(fù)雜的工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程、傳統(tǒng)工業(yè)過(guò)程改造中過(guò)程控制技術(shù)對(duì)于提高產(chǎn)品質(zhì)量以及節(jié)省能源等均起著十分重要的作用。

      在現(xiàn)代工業(yè)控制中, 過(guò)程控制技術(shù)是一歷史較為久遠(yuǎn)的分支。在本世紀(jì)30 年代就已有應(yīng)用。過(guò)程控制技術(shù)發(fā)展至今天, 在控制方式上經(jīng)歷了從人工控制到自動(dòng)控制兩個(gè)發(fā)展時(shí)期。在自動(dòng)控制時(shí)期內(nèi),過(guò)程控制系統(tǒng)又經(jīng)歷了三個(gè)發(fā)展階段, 它們是:分散控制階段, 集中控制階段和集散控制階段。
     從采用的理論與技術(shù)手段來(lái)看,可以粗略地把它劃為三個(gè)階段:開(kāi)始到70 年代為第一階段,70 年代至90 年代初為第二階段,90 年代初為第三階段開(kāi)始。其中70 年代既是古典控制應(yīng)用發(fā)展的鼎盛時(shí)期,又是現(xiàn)代控制應(yīng)用發(fā)展的初期,90 年代初既是現(xiàn)代控制應(yīng)用發(fā)展的繁榮時(shí)期,又是高級(jí)控制發(fā)展的初期。第一階段是初級(jí)階段,包括人工控制,以古典控制理論為主要基礎(chǔ),采用常規(guī)氣動(dòng)、液動(dòng)和電動(dòng)儀表,對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中的溫度、流量、壓力和液位進(jìn)行控制,在諸多控制系統(tǒng)中,以單回路結(jié)構(gòu)、PID 策略為主,同時(shí)針對(duì)不同的對(duì)象與要求,創(chuàng)造了一些專門(mén)的控制系統(tǒng),如:使物料按比例配制的比值控制,克服大滯后的Smith 預(yù)估器,克服干擾的前饋控制和串級(jí)控制等等,這階段的主要任務(wù)是穩(wěn)定系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)定值控制。這與當(dāng)時(shí)生產(chǎn)水平是相適應(yīng)的。
     第二階段是發(fā)展階段,以現(xiàn)代控制理論為主要基礎(chǔ),以微型計(jì)算機(jī)和高檔儀表為工具,對(duì)較復(fù)雜的工業(yè)過(guò)程進(jìn)行控制。這階段的建模理論、在線辨識(shí)和實(shí)時(shí)控制已突破前期的形式,繼而涌現(xiàn)了大量的先進(jìn)控制系統(tǒng)和高級(jí)控制策略,如克服對(duì)象特性時(shí)變和環(huán)境干擾等不確定影響的自適應(yīng)控制,消除因模型失配而產(chǎn)生不良影響的預(yù)測(cè)控制等。這階段的主要任務(wù)是克服干擾和模型變化,滿足復(fù)雜的工藝要求,提高控制質(zhì)量。1975 年,世界上第一臺(tái)分散控制系統(tǒng)在美國(guó)Honeywell 公司問(wèn)世,從而揭開(kāi)了過(guò)程控制嶄新的一頁(yè)。

      分散控制系統(tǒng)也叫,它綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)、通信技術(shù)和顯示技術(shù),采用多層分級(jí)的結(jié)構(gòu)形式,按總體分散、管理集中的原則,完成對(duì)工業(yè)過(guò)程的操作、監(jiān)視、控制。由于采用了分散的結(jié)構(gòu)和冗余等技術(shù),使系統(tǒng)的可靠性極高,再加上硬件方面的開(kāi)放式框架和軟件方面的模塊化形式,使得它組態(tài)、擴(kuò)展極為方便,還有眾多的控制算法(幾十至上百種) 、較好的人—機(jī)界面和故障檢測(cè)報(bào)告功能。經(jīng)過(guò)20 多年的發(fā)展,它已日臻完善,在眾多的控制系統(tǒng)中,顯示出出類拔萃的風(fēng)范,因此,可以毫不夸張地說(shuō),分散控制系統(tǒng)是過(guò)程控制發(fā)展史上的一個(gè)里程碑。第三階段是高級(jí)階段,目前正在來(lái)到。

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