控制系统分类原则

　　工业自动化仪表种类繁多，结构形式各异，根据不同的原则，可以进行相应的分类，化工仪表、自动化设备及控制系统可以按照能源形式、信号类型和结构形式来分类。

　　一、按仪表使用的能源分类
　　可分为气动、电动、液动等几类。气动仪表的发展和应用已有数十年的历史，20世纪40年代起就已广泛应用于工业生产。它的特点是结构简单、性能稳定、可靠性高、价格便宜，能防火、防爆，且在本质上是安全防爆的，特别适用于石油、化工等有爆炸危险的场所。但气动仪表一般反应速度慢，反应时间较长；传送距离受到限制，不宜实现远距离大范围的集中显示与控制；与计算机联用比较困难。
　　电动控制仪表的出现要晚些，但由于其信号传输、放大、变换处理比气动仪表容易得多，又便于实现远距离监视和操作。还易于与计算机等现代化技术工具联用，因而这类仪表的应用更为广泛。电动控制仪表的防爆问题，由于采取了安全火花防爆措施，也得到了很好的解决，它同样能应用于易燃易爆的危险场所。电动仪表以电为能源，信号之间联系比较方便适宜于远距离传送，且方便与计算机联用。20世纪90年代以来，气动仪表也可以做到防火、防爆，更有利于气动仪表的使用安全。但电动仪表一般结构较复杂；易受温度、湿度、电磁性等环境影响。
　　工业上通常使用气动控制仪表和电动控制仪表。液动仪表是按照仪表自身的能源来进行工作的仪表。目前使用较少。

　　二、按信号类型分类
　　可分为模拟式和数字式两大类。
　　模拟式控制仪表的传输信号通常为连续变化的模拟量。这类仪表线路较简单，操作方便，价格较低，在中国已经历多次升级换代，在设计、制造、使用上均有较成熟的经验。长期以来，它广泛地应用于各工业部门。
　　数字式控制仪表的传输信号通常为断续变化的数字量。近20年来，随着微电子技术、计算机技术和网络通信技术的迅速发展，数字式控制仪表和新型计算机控制装置相继问世，并越来越多地应用于生产过程自动化中。这些仪表和装置是以微型计算机为核心，其功能完善，性能优越，它能解决模拟式仪表难以解决的问题，满足现代化生产过程的高质量控制要求。

　　三、按结构形式分类
　　可分为基地式控制仪表、单元组合式控制仪表、组装式综合控制装置以及集散控制系统等。
　　1.基地式控制仪表是以指示、记录仪表为主体，附加控制机构而组成。它不仅能对某参数进行指示或记录，还具有控制功能。基地式仪表一般结构比较简单，常用于单机自动化系统。
　　2.单元组合式控制仪表是根据控制系统中各个组成环节的不同功能和使用要求，将整套仪表划分成能独立实现某种功能的若干单元，各单元之间用统一的标准信号来联系。将这些单元进行不同的组合，可构成多种多样的、复杂程度各异的自动检测和控制系统。电动单元组合仪表用DDZ表示，气动单元组合仪表用QDZ表示。它们使用灵活，通用性强，适用于中、小型企业的自动化系统。我国生产的单元组合仪表经历了I型、Ⅱ型、Ⅲ型三个发展阶段，经过不断改进其性能已日臻完善，以后又在此基础上推出了新型数字化的DDZ系列仪表。这套仪表将模拟技术和数字技术相结合，并以数字技术为主，是一种比较先进的控制仪表。
　　3.组装式电子综合控制装置是在单元组合式仪表的基础上发展起来的一种功能分离、结构组件化的成套仪表装置。它包括控制机柜和显示操作盘两部分，控制机柜内设有若干组件箱，组件箱中插入若干组件板，且采用高密度安装，结构十分紧凑。工作人员利用屏幕显示、操作装置实现对生产过程的集中显示和操作，从而改善了人机联系，便于监控和管理。组装式综合控制装置以成套设备形式提供给用户，使自控系统的现场施工设计、系统安装和调试工作量显著减少，缩短了安装投运时间，方便了用户。
　　4.集散控制系统是以微型计算机为核心，在控制技术、计算机技术、通信技术、屏幕显示技术迅速发展的基础上研制成的一种新型控制装置。它的特点是分散控制、集中管理。“分散”指的是由多台专用微机（例如集散控制系统中的基本控制器或其他现场级数字式控制仪表）分散地控制各个回路，这可使系统运行安全可靠。将各台专用微机或现场级控制仪表用通信电缆同上一级计算机和显示、操作装置相连，便组成分散控制系统。“集中”则是集中监视、集中操作和管理整个生产过程。这些功能由上一级的监控、管理计算机和显示操作站来完成。十余年来，由于各种高技术的飞速发展，使得集散控制系统不断改进和完善，各厂家纷纷推出功能繁多、系列齐全、配接灵活、扩展方便的开放型控制系统，并在实际应用中取得了明显的社会效益和经济效益。
　　在工业上使用较多的现场级数字控制仪表有可编程调节器和可编程控制器。可编程调节器的外形结构、面板布置保留了模拟式仪表的一些特征，但其运算、控制功能更为丰富，通过组态可完成各种运算处理和复杂控制。可编程控制器以开关量控制为主，也可实现对模拟量的控制，并具备反馈控制功能和数据处理能力。这两类控制仪表均有通信接口，可和计算机配合使用，以构成不同规模的分级控制系统。
　　5.现场总线控制系统（FCS）是20世纪90年代发展起来的新一代工业控制系统。它是计算机网络技术、通信技术、控制技术和现代仪器仪表技术的最新发展成果。现场总线的出现引起了传统控制系统结构和设备的根本性变革，它将具有数字通信能力的现场智能仪表连成网络系统，并同上一层监控级、管理级联系起来成为全分布式的新型控制网络。现场总线控制系统的基本特征是其结构的网络化和全分散性，系统的开放性，现场仪表的互可操作性和功能自治性，以及对环境的适应性。FCS无论在性能上或功能上均比传统控制系统更优越，随着现场总线技木的不断完善，FCS将越来越多地应用于工业自动化系统中，并将逐步取代传统的控制系统。

　　四、化工仪表、自动化设备及控制系统的发展
　　近年来，化工仪表的发展更趋多样化、精密化、智能化。化工仪表是在工业生产过程中，对工艺参数进行检测、显示、记录或者控制的基础。随着自动化工业的发展，对仪表控制系统提出了更高的要求，电动仪表逐步向数字化、智能化方向发展，计算机系统向网络化、开放化发展，新一代的检测仪表主要特点是智能化和数字化。这些检测仪表均是以嵌入型微型计算机为核心，可以实现自动校零、线性化、补偿环境因素变化等功能，甚至包括模型运算和人工智能的应用。
　　此外，一次检测技术采用超声波、微波、激光等新技术，使自动控制的精度等到进一步提高。研制出的新型传感器，广泛应用新技术，如核磁共振、激光和相关技术等，使传感器集成化。在仪表调节回路部分，除一般的比例、积分、微分调节规律外，人们正在研究前馈、大滞后、非线性、相关和计算值调节等技术，以适应多回路自动化系统的需要。专用集成电路（ASIC）的广泛应用将促进传感器和执行器沿着多功能化和智能化的方向发展，便于形成现场控制回路/子系统，还将极大地方便仪表的安装调试工作的维护工作。