控制迴路

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控制迴路(control loop)是工業控制系統的基礎組件。控制迴路包括了所有為了自動調整過程變數(PV)接近目標值(SV)所需要的實體元件以及控制功能。控制迴路包括了過程感測器、控制功能以及最終控制元件 (FCE),所有自動控制系統都需要這些功能及元件。

應用[编辑]

單一工業控制迴路的例子,製程流量的連調變控制

插圖中是包括過程變數輸入、控制機能及控制輸出(control output)的控制迴路,會調節最終控制元件(FCE)的動作來改變受控變數(manipulated variable,MV)的值。在此例中,是流量的控制迴路,不過控制迴路也可以控制溫度、液面高度或是其他過程控制需要控制的物理量。其中的控制器類似PID控制器,可以產生在0-100%之間的輸出信號,其輸出不只是開關訊號而已 [1]

在此例中過程變數的值和受控變數的值相同,因為是在同一個管路上。不過若是利用閥門灌水到水槽中,控制器要控制水槽的水位,則過程變數是水槽的水位,受控變數是到水槽的水量。 控制功能可以是獨立的控制器,也可能是電腦化控制系統(例如分散式控制系統或是可编程逻辑控制器)中的機能模塊。不論哪一種情形,控制迴路圖都可以呈現控制機能以及和受控體之間交互作用,是方便且有用的工具。在實務上,在過程控制的層級,管路設備圖英语Piping and instrumentation diagram的控制迴路會以標準的符號進行縮寫,而管路設備圖是以过程流程图為基礎,列出所有程序量測及控制的元件 [2]

若考慮更細節的層次,控制迴路接線圖會列出電氣以及氣壓管路的接線方式。這對診斷和維修非常有幫助,因為單一控制機能的所有接線都會列在同一個圖上。

迴路及控制元件的名稱[编辑]

為了讓系統中的設備有唯一不重覆的命名,每一個控制回路以及其中的元件都會透過命名系統命名,每一個元件都有唯一不重覆的識別字符[3]

依照ANSI/ISA英语Instrument Society of America S5.1及ISO 14617-6的標準,識別字符最多由五個英文字母組成。

其中的一個字母表示其量測的物理量,第二個字母是修飾用字母,第三個字母表示其被動/讀值功能,第四個字母表示其主動/輸出功能被動/讀值……)是修飾用字母,第五個字母是功能白的修飾用字母。後面是迴路號碼,在系統中針對迴路的唯一編碼。

例如FIC045是045控制迴路中的流量指示控制器(Flow Indicating Controller),這也稱為現場設備的識別字符,一般會依設備的位置及功能命名,同一個控制迴路中可能會有FT045,是同一個迴路中的流量傳感器。

針對工業系統中設備的參考命名,可以參考IEC 61346英语IEC 61346 (Industrial systems, installations and equipment and industrial products — Structuring principles and reference)。

參考資料[编辑]

  1. ^ Cooper, Douglas. Control Guru. Control Guru terminology. [16 September 2017]. 
  2. ^ Piping and instrumentation diagram P&ID. Process Flow Systems. [16 September 2017]. 
  3. ^ Components of control loops and ISA symbology (PDF). Instrumentation and control - process control fundamentals. [16 September 2017]. (原始内容 (PDF)存档于2018-11-23).