1. 1 概述
1.1. 1.1 控制的本质
过程控制、时序控制、运动控制都是控制，核心在于闭环反馈
1.2. 1.2 课程目的
掌握控制系统组成部件设备的基本原理和特性，能够选用合适的设备部件用于构成控制系统
计算机体现在控制器的输入输出都是数字量的
FCS相当于DCS多一层级，把机柜下降到传感器的层级
1.3. 1.3 数字通信技术
基本概念
- 信号类型
- 模拟，连续的物理量
- 数字，不连续的物理状态
- 串并传输方式
- 并行，以字或字节为单位传输，不宜远距离通信
- 串行，逐位传输，
- 交互方式
- 单工：单一方向
- 半双工：双方可以交互，但不同时
- 全双工：双方可同时交互
- 波特率
- 基带传输，数字信号的数字传输
- 频带传输，把数字信号调制成模拟信号，HART协议
现场总线首选RS-485
传感器硬件一般自己都做了滤波
为了防止周期性干扰（$60Hz$）和随机干扰，可以采用滤波
在实际应用中，选取什么数字滤波要视具体情况而定
- 中位值滤波法适用于偶然的脉冲干扰
- 算术平均值滤波法适用于随机干扰
- 递推平均滤波算法对周期性干扰有良好的抑制作用
- 加权递推平均滤波算法适用于大纯滞后对象和采样周期较短的系统
- 惯性滤波法适用于高频的干扰信号（但不能太大）
2. 2 变送器——检测仪表的原理与选型
2.1. 2.1 基本概念
分类，单元组合仪表
- 电动单元组合
- 气动单元组合
信号制
- 气动：$20KPa-100KPa$
- 电动：$4-20mA$
- 数字：RS-232,RS-485
防爆
- 分类，煤矿井下用、工厂用
- 分级，根据最小引爆火花能量区分
- 分组，根据最高表面温度区分
2.2. 2.2 选型
- 量程，工作范围在仪表的$\frac{1}{3}-\frac2{3}$之间
- 精度，满足生产要求
- 类型
- 材料及处理，腐蚀性、特殊参数
- 环境条件，防爆，高温低潮
- 输出信号类型
3. 3 执行器
3.1. 3.1 概述
作用：接收控制信号$\to$产生驱动力$\to$改变控制变量
需要注意的问题：与介质直接接触
3.2. 3.2 执行机构
- 气动薄膜，输出力较小，但可以加装阀门定位器解决，应用更加广泛
- 气动活塞：行程长，输出力大
3.3. 3.3 控制系统的其他组件
安全栅
作用：应用在防爆系统，将供给本质安全电路的电压和电流限制在一定安全范围内，防止非本安电路的危险能量串入本安电路
原理：通过二极管、电容来隔离
线缆
RVV,全称铜芯聚氯乙烯绝缘聚氯乙烯护套软电线，又称轻型聚氯乙烯护套软线,俗称软护套线.
规格：“平方”，在工作温度30°，长期连续90%负载下的载流
4. 4 控制器
4.1. 4.1 概述
4.2. 4.2 控制律
- 比例控制
- 控制块、有余差
- $K_p$越大，比例作用越强，余差越小。但越大，系统也越容易发散
- 比例积分
- 比例微分
- 比例积分微分
4.3. 4.3 PLC
Programmable Logical Controller
开发初衷：用可编程的控制设备取代继电器控制系统
特点
- 高可靠性，接口光电隔离，RC滤波器
- 模块化结构，CPU，电源，I/O都是模块化
- 组态化编程，通过组态软件编程
- I/O口丰富
工作原理
- 输入采样
- 用户程序执行
- 输出刷新