过程控制是什么,过程控制系统的特点

将带您深入了解过程控制及其系统的特点。

在工业生产中，有一类特殊的工业生产过程，它们按照一定的工艺流程进行连续不间断的生产，如电力、石油、化工、冶金等，这些工业领域在经济发展中占据重要地位，被称为连续过程工业。与其他工业相比，连续过程工业的控制问题有着截然不同的特点，这便形成了我们所说的过程控制或生产控制。它是工业控制技术的一个重要分支。那么，过程控制究竟是什么呢？它的任务是通过自动化技术提高产品的质量和产量，实现节能降耗、降低成本、减少污染，提高劳动生产率，增强企业应对市场变化的能力。

过程控制具有以下几个显著特点：

连续工业生产过程通常伴随着化学反应、生化反应等复杂的反应或过程。为了满足这些过程的内部和外部条件并保持其稳定，生产过程需要得到精确的控制。这包括对压力、流量、温度、液位、成分以及PH值等的控制，这些都是过程控制中常见的控制点。随着生产规模扩大和科学技术的发展，更多的参数被纳入到控制的范畴中。

连续生产过程工业是一个复杂的系统，涉及多样化的设备和复杂的工作机理。这使得被控对象的形式多样且难以得出其精确的动态数学模型，从而增加了控制难度。

由于生产过程的高要求和复杂性，过程控制涉及众多的监测系统、控制系统和控制方案。这些系统之间既独立又相互影响，因此需要合理协调它们之间的关系，以实现整个生产过程的最优化。

连续生产过程的生产条件和环境往往比较特殊，如高温高压、低温真空、易燃易爆等。这要求自动化技术能够在各种工况下确保人员安全和环境保护。

还有，连续过程工业中的设备和结构复杂，导致干扰因素多且形式复杂。这就要求过程控制的各个控制系统必须具备强大的抗干扰能力，以克服各种扰动因素对生产的影响。

尽管不同的连续工业生产过程部门间存在差别，但它们的被控参数、控制系统的工作原理和系统组成都有许多相似之处。过程控制系统的自动化装置都是标准化的仪表，如控制器、测量变送器、执行器、记录仪等。这也使得过程控制被称为自动化仪表控制。合理选择及调整仪表是过程控制中的一项重要工作。

过程控制的发展紧密地依赖于多种学科与技术的进步，包括控制理论及技术、仪表技术、计算机技术、电子与微电子技术以及连续生产过程工业本身的技术等。从简单的测量仪表和人工操作，到自动化仪表的标准化系列，再到计算机控制系统的出现和现场总线控制系统的进步，过程控制经历了长足的发展。目前，过程控制已经进入了一个计算机新时代，智能化仪表的出现使得过程控制达到了新的水平。未来的过程控制将更加注重优质高产、低消耗低污染的目标，并随着生产力的发展和市场需求的激烈竞争而不断进步。随着技术的发展，实现连续生产过程工业的生产、管理、产品更新与技术发展的综合自动化是过程控制的必然趋势。早期的过程控制理论基础以传递函数分析法为中心的经典控制理论已经逐渐发展并融入了更多的现代科技元素。深邃的工厂内部，整个生产流程被巧妙地切割成若干相互独立的分过程。每一个分过程都被单输入单输出的控制系统精密把控，仿佛乐章中每个音符的精准敲击。这种精细的局部控制，在现代工业生产的大背景下，显得捉襟见肘。

随着生产过程的规模日益扩大，连续化、高效率的需求愈加迫切，多变量耦合、非线性等特性也逐渐凸显。生产过程如同一个复杂的交响乐，各个部分之间的和谐与联动变得至关重要。在这种背景下，基于状态空间分析法的现代控制理论，如同一位指挥大师，将过程控制从局部引向全局，从单变量拓展到多变量，从线性的束缚跃进到非线性的广阔天地。

传递函数、状态空间表达式，这些数学模型如同隐秘的密码，揭示了系统的内在规律。经典控制理论与现代控制理论，都是基于模型的控制理论，它们是我们掌握系统动态的利剑。在实际的生产过程中，对象的数学模型常常是模糊的、不精确的。生产条件的变动，可能瞬间改变模型的参数，甚至结构。

面对高度非线性问题，复杂的控制任务，传统的基于模型的控制理论有时也显得捉襟见肘。这时，控制理论与其他学科的交融，诞生了全新的智能控制阶段。智能控制不再仅仅是一个交叉学科的概念，它已经成为一种实用的技术，一种解决复杂问题的新途径。

智能控制系统，如同一位决策大师，根据输入的任务和反馈信息，快速做出恰当的决策，产生合适的控制作用。专家控制系统、神经网络控制系统、模糊逻辑控制系统、学习控制系统等，都是智能控制的璀璨星辰。

未来，智能控制在过程控制中的应用，必将极大促进连续生产过程工业的发展。它如同一股清新的风，为工业生产带来全新的活力，使我们能够更加精准、高效地掌控大规模、连续化的生产过程。智能控制的理论和技术还在不断发展中，未来将有更多的突破和创新。