[科普中国]-顺序控制系统

定义

在生产过程控制中，有两种类型的控制：一种称为模拟量控制，另一种称为开关量控制。1

在模拟量控制系统中，被控制量、设定值、控制器的输入及输出均为模拟量。这种系统将被控制量反馈值与设定值进行比较，然后根据比较的结果，改变控制量，最终使被控制变量维持在设定值，如水位调节系统、汽温调节系统等。在模拟量控制系统中，由于控制器、被控制对象以及反馈通道构成了一个闭合回路，所以这种系统又称为闭环控制系统(ClosedControlSystem，简称CCS）。1

在开关量控制系统中，检查、运算和控制信息全部是“存在”或“不存在”两种信息。系统输入的往往是设备状态信号，如设备的运行或停止、阀门的开或关，系统输出的是起停命令或开关命令。这种控制系统的特点是按照预先规定的顺序进行检查、判断、控制的过程，所以开关量控制又称为顺序控制系统（Sequence Control System，SCS）。1

顺序控制系统是应用十分广泛的一种工业控制系统，在机电一体化领域，主要用于自动化机器操作和制造过程控制。顺序控制采用开关控制方式，输出变量的开通或关闭是一系列输入开关条件的函数。根据开关条件是时间函数或事件函数，顺序控制系统分为时间驱动和事件驱动两种类型。2

顺序控制系统顺序控制是指按预先设定好的顺序使控制动作逐次进行的控制，目前多用成熟的可编程序控制器来完成顺序控制。在机械制造自动化控制系统中，顺序控制经历了固定程序的继电器控制、组合式逻辑顺序控制和计算机可编程序控制器3个阶段。3

控制原理按照规定的顺序依次完成各种操作的控制系统。顺序控制是一种按时间顺序或逻辑顺序进行控制的开环控制方式。能轮流显示不同颜色和不同图案的广告霓虹灯是顺序控制系统的一个简单例子。

构成顺序控制系统由顺序控制装置、检测元件、执行机构和被控工业对象所组成。顺序控制装置又称顺序控制器，包括操作信号处理、逻辑处理、故障显示、报警和比较检出等环节。顺序控制器有固定式顺序控制器、矩阵式顺序控制器、表格程序控制器及可编程序控制器等。

顺序控制系统由三部分构成：

状态检测设备状态检测设备检测被控设备的状态，如设备是否运行、是否全开或全关等。这些检测设备包括继电器触点、位置开关、压力开关、温度开关等。1

控制设备控制设备用来实现状态检查、逻辑判断（即进行逻辑运算）、产生控制命令。控制设备主要有下列几种：

（1）机电型：机械凸轮式时序控制器。

（2）继电器型：由继电器构成。

（3）固态逻辑型：由半导体分立元件和集成电路构成。

（4）矩阵电路型：由二极管矩阵电路组成。

（5）PLC型：由可编程序控制器组成。

（6）DCS型：由计算机分散控制系统构成。

在这六种类型中，目前在电厂顺序控制中用得最多的是继电器型、PLC型和DCS型。1

驱动设备如电动机的驱动及控制电路、电动头驱动的阀门/挡板的驱动及控制电路、电磁阀等。1

线路图在绘制顺序控制系统原理图时，一般应遵循以下原则：

（1）表示导线、信号通路、连接线等的图线都应是交叉和弯曲最少的直线。可以水平布置或者垂直布置，也可以用斜的交叉线。4

（2）电路和元件应按功能布置，并尽可能按其工作顺序排列。对因果次序清楚的简图，尤其是电路图和逻辑图，其布局顺序应该从左到右和从上到下。4

（3）为了突出或区分某些电路、功能等，导线符号、信号通路、连接线等可采用粗细不同的线条来表示。4

（4）元器件和设备的可动部分通常应表示在非激励或不工作的状态或位置。4

（5）所有图形符号应符合 GB 4728《电气图用图形符号》的规定。如果采用上述标准中未规定的图形符号时应需加说明。4

自动化水平目前单元机组的顺序控制一般分为三级，即系统级、功能组级和设备级。

系统级系统级是较高级的顺序控制，也称为功能组自动方式。它能在少量人工干预下实现一个较大系统的起停，甚至整台机组的起停。SCS系统级程序在接受系统启动指令后，可以按照一定的顺序，将一个系统（如风烟通道系统）中的若干台设备安全的启动；在系统级顺序控制的基础上，还可实现整台机组的顺序控制，即在发出机组顺序启动指令后，可以将机组从起始状态带到某个负荷，甚至100%负荷，中间只有少量断点，需要由运行人员按一下按钮，程序才能继续进行下去。实现系统级控制时，各功能组均处在自动方式，每个功能组程序执行完毕时都向系统级程序发出完成信号，系统级程序再发出指令指令启动下一个功能组。1

功能组级功能组级，也称为功能组手动方式。操作人员发出功能组启动指令后，同一功能组的有关设备将按预定的操作顺序和时间间隔自动启动。功能组级控制是将相关联的一些设备相对集中地进行启动或停止的顺序控制。它以某一台重要的辅机为中心进行顺控。1

一个完整的功能组，包含三种操作。

第一种操作是功能组起、停和自动/手动切换，在用功能组级控制时，应将开关先切换到“手动”位置，然后再进行起停操作。1

第二种操作是“暂停HALT”和“释放RELEASE”操作。当将控制顺序置于“释放”状态时，可对功能组随意进行起、停操作。当功能组在执行起、停指令时，若将控制方式置于“释放”状态时，则控制程序停止执行。1

第三种操作是有两台以上的冗余设备时，选择某一台设备作为启动操作的“首台设备”，并有自动/手动切换开关。一般来说，当选择好“首台设备”，应将开关切换到“自动”位置。这样，当第一台设备启动完成之后，便会自动选择第二台设备作为“首台设备”启动做好准备。1

设备级设备级是SCS的基础级。操作人员通过CRT键盘或BTG盘上的按钮对各台设备进行操作，实现单台设备的起停。当系统处于设备级控制时，操作员可通过操作台的CRT画面完成每一个驱动级设备的单独操作。1

适用领域顺序控制系统主要应用于机械、化工、物料装卸运输等过程的控制以及机械手和生产自动线。