電氣自動化控制：工業控制術語、儀器儀表與測量術語
電氣自動化控制：工業控制術語、儀器儀表與測量術語
工業控制
閉環控制
閉環控制是控制理論中的一個基本概念，它與開環控制不同，閉環控制是將受控輸出回饋到輸入端來影響控制。這種回授機制允許輸出透過「側鏈」返回輸入，從而使輸入能夠對輸出施加控制。閉環控制的主要目的是實現基於回饋的調節。
輸入/輸出點
I/O點是控制系統中常用的術語，指的是輸入/輸出點。輸入是進入控制系統的儀器的測量參數，而輸出是從系統發送到執行器的控制參數。控制系統的規模通常由其可容納的最大 I/O 點數來定義。
類比和開關量
在控制系統中，參數可以是類比量或開關量。類比量是在特定範圍內連續變化的值，例如溫度或壓力。然而，開關量只有兩種狀態，例如開關或繼電器的開/關狀態。
控制迴路
對於類比控制，控制器使用特定規則和演算法根據輸入調整輸出，形成控制迴路。控制迴路可以是開環或閉環。閉環控製或回饋控制是最常見的類型，其中輸出會回饋到輸入以與設定值進行比較。
兩位控制
最簡單的回饋控制形式，也稱為開關控制。當測量值達到最大值或最小值時，它會觸發開關訊號。雖然測量值可能是模擬的，但控制輸出是數位的。這種方法常用於工業溫度調節器和液位開關。
比例控制
控制器的輸出與測量值和設定值或參考點之間的偏差成正比。比例控制比兩位控制提供更平滑的調節，並消除了與兩位控制相關的振盪問題。
整體控制
在積分控制中，被控變數的變化與控制系統的輸出生效所需的時間有關。執行器的輸出逐漸達到設定值。這種控制方法常用於溫度控制系統。
微分控制
微分控制通常與比例和積分控制結合使用。它使控制系統能夠更快地回應偏差，防止系統反應遲緩。與比例、積分控制相結合，可以使被控量更快達到穩定狀態，而不會產生振盪。
PID控制
根據控制系統的特定要求，控制方式可以是P（比例）、PI（比例-積分）、PD（比例-微分）或PID（比例-積分-微分）控制。 PID控制是控制系統中最常見的控制方式。
延遲控制
* 延遲控制通常用於開關控制應用，它在開關狀態變化和控制器輸出動作之間引入時間延遲。例如，在生產線中，接近開關通常需要在工件定位後延遲幾秒鐘才能下一個滾輪開始運作。
聯鎖控制
* 連鎖控制常用於開關控制場景，建立開關之間的關係。例如，只有當開關A和B都打開時，開關C才能被激活，或者當開關A打開時，開關C必須打開。聯鎖控制在安全關鍵型應用中很常見，例如反應器中的排氣閥，當壓力達到一定水平時必須立即打開。
電氣控制
* 指透過電量或電子訊號實現輸出的控制系統，針對繼電器、電磁閥、伺服驅動器等電氣驅動部件。大多數自動控制系統都包含電氣控制元件。
液壓控制
* 液壓控制系統用於機器和設備操作，特別是連續速度控制應用。液壓控制常與電動伺服控制結合，形成高效率、精密的電液執行機構。
氣動控制
* 氣動控制系統應用於多種場合。它們利用壓縮空氣作為訊號傳輸或驅動的動力源。壓縮空氣因其可用性、清潔性、安全性和簡單的控制功能而在工廠中廣泛使用，使得氣動工具在許多生產線上很常見。
插值法
* 插補是工具機數控系統採用特定方法確定刀具路徑的過程。它涉及計算曲線上已知數據點之間的中間點，也稱為“數據點緻密化”。 CNC系統透過加密程式段起點和終點之間的資料來產生所需的輪廓軌跡。
位置、速度和電流環路
* 循環的概念涉及使用回饋來增強應用系統的穩定性和性能。
* 電流環控制的目的是透過電流訊號傳輸來調節電壓，以補償電壓傳輸過程中的損耗、壓降和雜訊。
* 速度與位置的關係基於以下公式：距離=速度×時間。速度在某個時間間隔內的連續變化會導致該時間間隔內速度的積分，該積分對應於行駛的距離（位置）。
* 速度與電流的關係定義為：速度=加速度×時間。加速度取決於所施加的電流，並且加速度在時間間隔內的積分產生瞬時速度。
* 在扭力控制模式下，透過保持電流環的恆定輸出，伺服馬達以設定扭力旋轉。如果外部負載扭矩等於或超過馬達設定的輸出扭矩，則馬達的輸出扭矩保持恆定，馬達跟隨負載運動。反之，如果外部負載扭矩小於馬達設定的輸出扭矩，則馬達繼續加速，直到達到馬達或驅動器允許的最大速度，此時觸發警報且馬達停止。
* 速度模式下，馬達速度設定，馬達編碼器的速度回饋形成閉環控制系統。目的是確保伺服馬達的實際速度與設定速度相符。
* 速度環的控制輸出用作扭力模式電流環扭力設定值。在位置控制模式下，將上位機提供的位置設定值與來自馬達編碼器的位置回饋訊號或來自設備的直接位置測量回饋進行比較，形成位置環。這確保了伺服馬達移動到設定位置。位置環的輸出會作為速度環設定值送入速度環。因此，扭力控制模式利用電流控制環作為最基本的層。速度控制迴路建立在電流控制迴路之上，而位置控制迴路則建立在速度控制迴路和電流控制迴路之上。
儀器儀表和測量術語
範圍
由上限和下限定義的數量的連續區間。
測量範圍
儀器能夠達到規定精度的測量值範圍。
測量範圍下限：儀器能夠達到規定精度的最小測量值。
測量範圍上限：儀器能夠達到規定精度的最大測量值。
跨距
範圍的上限和下限之間的代數差。例如，如果範圍為 -20°C 至 100°C，則跨度為 120°C。
性能特點
定義儀器的功能和能力及其定量表達式的參數。
參考性能特徵：在參考操作條件下實現的性能特徵。
線性標尺
刻度刻度之間的間距與相應的測量值具有恆定比例關係的刻度。
非線性尺度
刻度刻度之間的間距與相應的測量值具有非恆定比例關係的刻度。
抑制 - 零刻度
刻度範圍不包括與測量量零值對應的刻度值的刻度。
擴大規模
標尺長度的不成比例的部分被標尺的擴展部分佔據的標尺。
規模
一組有序的刻度標記和相關數字，構成指示裝置的一部分。
量程範圍
* 由刻度的起始值和結束值定義的範圍。
刻度標記
* 指示裝置上對應一個或多個特定測量值的標記。
零刻度標記
* 刻度上與測量量的零值相對應的刻度標記或線。
規模劃分
* 任兩個相鄰刻度標記之間的刻度部分。
刻度分度值
* 相鄰兩個刻度線對應的測量值之差。
比例尺間距
* 沿刻度長度方向任兩個相鄰刻度標記的中心線之間的距離。
標尺長度
* 透過起始刻度標記和結束刻度標記之間所有最短刻度標記中點的線段長度（實數或虛數）。
規模起始值
* 起始刻度標記對應的測量值。
規模終值
* 與末端刻度標記相對應的測量值。
刻度編號
* 刻度上的一組數字，對應於刻度標記定義的測量值或指示刻度標記的順序。
測量儀器的歸零
* 測量儀器在施加其操作所需的所有輔助能量且測量值為零時的直接指示。
* 在測量儀器使用輔助電源的情況下，此術語通常稱為「電零」。
* 當儀器因沒有任何輔助能源而不工作時，經常使用術語「機械調零」。
儀器常數
* 測量儀器的直接指示必須乘以該係數才能獲得測量值。
特性曲線
* 一條曲線，顯示儀器的穩態輸出值與一個輸入量之間的函數關係，所有其他輸入量均保持在指定的恆定值。
指定特性曲線
* 表示在規定條件下儀器的穩態輸出值與一個輸入量之間的函數關係的曲線。
調整
* 為確保儀器處於正常工作狀態並消除偏差以正確使用而進行的操作。
* **使用者調整**：允許使用者執行的調整。
校準
* 在規定的條件下，建立測量儀器或系統所指示的值與被測量的相應已知值之間的關係的操作。
校準曲線
* 表示在規定條件下儀器的測量量與實際測量值之間關係的曲線。
校準週期
* 儀器校準範圍限制之間的向上校準曲線和向下校準曲線的組合。
校準表
* 校準曲線的表格表示。
可追溯性
* 測量結果的屬性，可以透過不間斷的比較鏈與適當的標準（通常是國際或國家標準）相關聯。
靈敏度
* 儀器輸出的變化與輸入量相應變化的商數。
準確度
* 儀器顯示值與被測量真值的一致程度。
準確度等級
* 儀器按照精度分類。
誤差限度
* 標準或技術規範規定的儀器的最大允許誤差。
基本錯誤
* 儀器在參考條件下的誤差。
一致性
* 標準曲線與規定的特徵曲線（如直線、對數曲線、拋物線等）的一致程度。