自動順序控制（Automatic sequence control）是指在沒有人直接參與的情況下，利用外加的設備或裝置，使機器、設備或生產過程的某個工作狀態或參數自動地按照預定的規律運行，同時按照生產工藝預先規定的順序，各個執行機構自動地有秩序地進行操作，在工業生產和日常生活中套用十分廣泛的控制方式。
基本介紹
- 中文名：自動順序控制
- 外文名：Automatic sequence control
- 涉及學科：信息科學
- 特點1：沒有人直接參與
- 特點2：按照生產工藝預先規定的順序
- 套用：自動化
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自動控制
自動控制（automatic control）是指在沒有人直接參與的情況下，利用外加的設備或裝置，使機器、設備或生產過程的某個工作狀態或參數自動地按照預定的規律運行。自動控制是相對人工控制概念而言的。
自動控制技術的研究有利於將人類從複雜、危險、繁瑣的勞動環境中解放出來並大大提高控制效率。自動控制是工程科學的一個分支。它涉及利用反饋原理的對動態系統的自動影響，以使得輸出值接近我們想要的值。從方法的角度看，它以數學的系統理論為基礎。我們今天稱作自動控制的是二十世紀中葉產生的控制論的一個分支。基礎的結論是由諾伯特·維納，魯道夫·卡爾曼提出的。
室內溫度的調節 室內溫度的調節是一個簡明易懂的例子。目的是把室內溫度保持在一個定值θ，儘管開窗等因素使得室內熱量散發出室外（干擾d）。為了達到這個目的，加熱必須被適當的影響。通過閥門的調節，溫度就會保持恆定。除此之外，在人們有感覺之前，暖器熱水的溫度也會受外界溫度的干擾。其餘的例子還有三油桶系統。
順序控制
順序控制，是指按照生產工藝預先規定的順序，各個執行機構自動地有秩序地進行操作，在工業生產和日常生活中套用十分廣泛，例如搬運機械手的運動控制、包裝生產線的控制、交通信號燈的控制等。順序控制有三個要素：轉移條件、轉移目標和工作任務，按照順序控制系統實現順序控制的特徵，可以將順序控制劃分為時間順序控制、邏輯順序控制和條件順序控制三類。
如果一個控制系統可以分解成幾個獨立的控制動作，且這些動作必須嚴格按照一定的先後次序執行才能保證生產過程的正常運行，那么系統的這種控制稱為順序控制。
要求幾台電動機的啟動或停止必須按一定的先後順序來完成的控制方式，叫做順序控制。
順序控制是工業生產過程、工程機械設備等領域中的一種典型控制方式，在工業生產和日常生活中套用十分廣泛，例如搬運機械手的運動控制、包裝生產線的控制、交通信號燈的控制等。分析這類系統的控制特點，可以看出，順序控制是指根據預先規定好的時間或條件，按照預先確定的操作順序，對開關量實現有規律地邏輯控制，使控制過程依次進行的一種控制方法。
順序控制有三個要素：轉移條件、轉移目標和工作任務。
分類
按照順序控制系統實現順序控制的特徵，可以將順序控制劃分為時間順序控制、邏輯順序控制和條件順序控制三類。
時間順序控制
時間順序控制是指以執行時間為依據，每個設備的運行與停止都與時間有關。
邏輯順序控制
邏輯順序控制是指按照邏輯先後順序執行操作指令，與執行時間無嚴格關係。
條件順序控制
條件順序控制是指按照條件是否滿足執行相應的操作指令。
自動順序控制系統的實現方式
順序控制系統有多種實現方式，包括：
繼電器順序控制系統
在繼電器組成的順序控制系統中，所有操作和邏輯關係都是由硬體完成的，即由繼電器的常開、常閉觸點，延時斷開、延時閉合觸點、接觸器、開關等元件完成系統所需要的邏輯功能。在繼電器控制系統中，受繼電器機械接觸點的壽命和可靠性限制，此類系統的可靠性較差，使用壽命短，更改邏輯關係不方便，只是用在一些老式的或簡單的控制系統中。
硬體邏輯電路順序控制系統
20世紀70年代出現的順序控制器，主要由分立元件和中小規模積體電路組成，由於採用電晶體、晶閘管等半導體元件代替繼電器，組成無觸點順序邏輯控制電路，使邏輯控制系統提高了可靠性和使用壽命，但仍存在更改邏輯關係不方便的缺點，目前也較少使用。
PLC順序控制系統
20世紀70年代之後可程式控制器出現並逐步得到了廣泛的套用，PLC用存儲器代替了機械式開關和電子式開關，用存儲器的存儲值代替了開光的狀態，提高了開關的可靠性，延長了使用壽命，而且存儲器的存儲值可以無限次使用，只要改變控制程式就可以實現更改邏輯關係了。
計算機順序控制系統
計算機，特別是數字計算機的出現，與工業控制相結合，形成了不同種類的計算機控制系統。計算機順序控制系統可實現邏輯控制功能，通常用於集散控制系統中，適合於大型和邏輯關係複雜的系統。
歷史發展
最早的自動化控制要追溯到我國古代的自動化計時器和漏壺指南車，而自動化控制技術的廣泛套用則開始於歐洲的工業革命時期。英國人瓦特在發明蒸汽機的同時，套用反饋原理，於1788年發明了離心式調速器。當負載或蒸汽量供給發生變化時，離心式調速器能夠自動調節進氣閥的開度，從而控制蒸汽機的轉速。
第二代過程控制體系（模擬式或ACS,Analog Control System）是基於0－10mA或4－20mA的電流模擬信號，這一明顯的進步，在整整25年內牢牢地統治了整個自動控制領域。它標誌了電氣自動控制時代的到來。控制理論有了重大發展，三大控制論的確立奠定了現代控制的基礎；控制室的設立，控制功能分離的模式一直沿用至今。
第三代過程控制體系（CCS，Computer Control System）.70年代開始了數字計算機的套用，產生了巨大的技術優勢，人們在測量，模擬和邏輯控制領域率先使用，從而產生了第三代過程控制體系（CCS，Computer Control System）。這個被稱為第三代過程控制體系是自動控制領域的一次革命，它充分發揮了計算機的特長，於是人們普遍認為計算機能做好一切事情，自然而然地產生了被稱為“集中控制”的中央控制計算機系統，需要指出的是系統的信號傳輸系統依然是大部分沿用4－20mA的模擬信號，但是時隔不久人們發現，隨著控制的集中和可靠性方面的問題，失控的危險也集中了，稍有不慎就會使整個系統癱瘓。所以它很快被發展成分散式控制系統（DCS）。
自動控制第五代過程控制體系（FCS，Fieldbus Control System現場匯流排控制系統）：FCS是從DCS發展而來，就象DCS從CCS發展過來一樣，有了質的飛躍。“分散控制”發展到“現場控制”；數據的傳輸採用“匯流排”方式。但是FCS與DCS的真正的區別在於FCS有更廣闊的發展空間。由於傳統的DCS的技術水平雖然在不斷提高，但通信網路最低端只達到現場控制站一級，現場控制站與現場檢測儀表、執行器之間的聯繫仍採用一對一傳輸的4-20mA模擬信號，成本高，效率低，維護困難，無法發揮現場儀表智慧型化的潛力，實現對現場設備工作狀態的全面監控和深層次管理。所謂現場匯流排就是連線智慧型測量與控制設備的全數字式、雙向傳輸、具有多節點分支結構的通信鏈路。簡單地說傳統的控制是一條迴路，而FCS技術是各個模組如控制器、執行器、檢測器等掛在一條匯流排上來實現通信，當然傳輸的也就是數位訊號。主要的匯流排有Profibus，LonWorks等。
自動控制1、 40年代--60年代初：
需求動力：市場競爭,資源利用，減輕勞動強度，提高產品質量，適應批量生產需要。主要特點：此階段主要為單機自動化階段，主要特點是:各種單機自動化加工設備出現，並不斷擴大套用和向縱深方向發展。典型成果和產品：硬體數控系統的數控工具機。
2、60年代中--70年代初期：
需求動力：市場競爭加劇，要求產品更新快，產品質量高，並適應大中批量生產需要和減輕勞動強度。主要特點：此階段主要以自動生產線為標誌，其主要特點是:在單機自動化的基礎上，各種組合工具機、組合生產線出現，同時軟體數控系統出現並用於工具機，CAD、CAM等軟體開始用於實際工程的設計和製造中，此階段硬體加工設備適合於大中批量的生產和加工。典型成果和產品：用於鑽、鏜、銑等加工的自動生產線。
3、70年代中期--至今：需求動力：市場環境的變化，使多品種、中小批量生產中普遍性問題愈發嚴重，要求自動化技術向其廣度和深度發展，使其各相關技術高度綜合，發揮整體最佳效能。主要特點：自70年代初期美國學者首次提出CIM概念至今，自動化領域已發生了巨大變化，其主要特點是:CIM已作為一種哲理、一種方法逐步為人們所接受；CIM也是一種實現集成的相應技術，把分散獨立的單元自動化技術集成為一個最佳化的整體。所謂哲理，就是企業應根據需求來分析並克服現存的“瓶頸”，從而實現不斷提高實力、競爭力的思想策略；而作為實現集成的相應技術，一般認為是:數據獲取、分配、共享；網路和通信；車間層設備控制器；計算機硬、軟體的規範、標準等。同時，並行工程作為一種經營哲理和工作模式自80年代末期開始套用和活躍於自動化技術領域，並將進一步促進單元自動化技術的集成。典型成果和產品：CIMS工廠，柔性製造系統(FMS)。
隨著現代套用數學新成果的推出和電子計算機的套用，為適應宇航技術的發展，自動控制理論跨入了一個新階段——現代控制理論。主要研究具有高性能，高精度的多變數變參數的最優控制問題，主要採用的方法是以狀態為基礎的狀態空間法。目前，自動控制理論還在繼續發展，正向以控制論，資訊理論，仿生學為基礎的智慧型控制理論深入。
自動控制加工在反饋控制系統中，控制裝置對被控裝置施加的控制作用，是取自被控量的反饋信息，用來不斷修正被控量和控制量之間的偏差從而實現對被控量進行控制的任務，這就是反饋控制的原理。
基本原理
在現代科學技術的眾多領域中，自動控制技術起著越來越重要的作用。自動控制是指在沒有人直接參與的情況下，利用外加的設備或裝置（稱控制裝置或控制器），使機器，設備或生產過程（統稱被控對象）的某個工作狀態或參數（即被控制量）自動地按照預定的規律運行。
自動控制理論是研究自動控制共同規律的技術科學。它的發展初期，是以反饋理論為基礎的自動調節原理，主要用於工業控制，二戰期間為了設計和製造飛機及船用自動駕駛儀，火炮定位系統，雷達跟蹤系統以及其他基於反饋原理的軍用設備，進一步促進並完善了自動控制理論的發展。
配電自動化自動順序控制構成
順序控制系統由順序控制裝置、檢測元件、執行機構和被控工業對象所組成。順序控制裝置又稱順序控制器，包括操作信號處理、邏輯處理、故障顯示、報警和比較檢出等環節。順序控制器有固定式順序控制器、矩陣式順序控制器、表格程式控制器及可程式序控制器等。
順序控制系統由三部分構成：
狀態檢測設備
狀態檢測設備檢測被控設備的狀態，如設備是否運行、是否全開或全關等。這些檢測設備包括繼電器觸點、位置開關、壓力開關、溫度開關等。
控制設備
控制設備用來實現狀態檢查、邏輯判斷（即進行邏輯運算）、產生控制命令。控制設備主要有下列幾種：
（1）機電型：機械凸輪式時序控制器。
（2）繼電器型：由繼電器構成。
（4）矩陣電路型：由二極體矩陣電路組成。
（5）PLC型：由可程式序控制器組成。
（6）DCS型：由計算機分散控制系統構成。
在這六種類型中，目前在電廠順序控制中用得最多的是繼電器型、PLC型和DCS型。
驅動設備
如電動機的驅動及控制電路、電動頭驅動的閥門/擋板的驅動及控制電路、電磁閥等。
線路圖
在繪製順序控制系統原理圖時，一般應遵循以下原則：
（1）表示導線、信號通路、連線線等的圖線都應是交叉和彎曲最少的直線。可以水平布置或者垂直布置，也可以用斜的交叉線。
（2）電路和元件應按功能布置，並儘可能按其工作順序排列。對因果次序清楚的簡圖，尤其是電路圖和邏輯圖，其布局順序應該從左到右和從上到下。
（3）為了突出或區分某些電路、功能等，導線符號、信號通路、連線線等可採用粗細不同的線條來表示。
（4）元器件和設備的可動部分通常應表示在非激勵或不工作的狀態或位置。
（5）所有圖形符號應符合 GB 4728《電氣圖用圖形符號》的規定。如果採用上述標準中未規定的圖形符號時應需加說明。
自動化水平
目前單元機組的順序控制一般分為三級，即系統級、功能組級和設備級。
系統級
系統級是較高級的順序控制，也稱為功能組自動方式。它能在少量人工干預下實現一個較大系統的起停，甚至整台機組的起停。SCS系統級程式在接受系統啟動指令後，可以按照一定的順序，將一個系統（如風煙通道系統）中的若干台設備安全的啟動；在系統級順序控制的基礎上，還可實現整台機組的順序控制，即在發出機組順序啟動指令後，可以將機組從起始狀態帶到某個負荷，甚至100%負荷，中間只有少量斷點，需要由運行人員按一下按鈕，程式才能繼續進行下去。實現系統級控制時，各功能組均處在自動方式，每個功能組程式執行完畢時都向系統級程式發出完成信號，系統級程式再發出指令指令啟動下一個功能組。
功能組級
功能組級，也稱為功能組手動方式。操作人員發出功能組啟動指令後，同一功能組的有關設備將按預定的操作順序和時間間隔自動啟動。功能組級控制是將相關聯的一些設備相對集中地進行啟動或停止的順序控制。它以某一台重要的輔機為中心進行順控。
一個完整的功能組，包含三種操作。
第一種操作是功能組起、停和自動/手動切換，在用功能組級控制時，應將開關先切換到“手動”位置，然後再進行起停操作。
第二種操作是“暫停HALT”和“釋放RELEASE”操作。當將控制順序置於“釋放”狀態時，可對功能組隨意進行起、停操作。當功能組在執行起、停指令時，若將控制方式置於“釋放”狀態時，則控制程式停止執行。
第三種操作是有兩台以上的冗餘設備時，選擇某一台設備作為啟動操作的“首台設備”，並有自動/手動切換開關。一般來說，當選擇好“首台設備”，應將開關切換到“自動”位置。這樣，當第一台設備啟動完成之後，便會自動選擇第二台設備作為“首台設備”啟動做好準備。
設備級
設備級是SCS的基礎級。操作人員通過CRT鍵盤或BTG盤上的按鈕對各台設備進行操作，實現單台設備的起停。當系統處於設備級控制時，操作員可通過操作台的CRT畫面完成每一個驅動級設備的單獨操作。
