工業(yè)自動化里控制系統(tǒng)像 “大腦” 一樣運作主要體現(xiàn)在其具備信號接收、數(shù)據(jù)處理、決策制定和指令輸出等功能，具體如下：
1. 信號接收 —— 感知生產(chǎn)環(huán)境
傳感器收集數(shù)據(jù)：傳感器相當于控制系統(tǒng)的 “眼睛”“耳朵” 等感官器官，分布在生產(chǎn)現(xiàn)場的各個位置，實時監(jiān)測生產(chǎn)過程中的各種物理量，如溫度、壓力、流量、速度、位置等。不同類型的傳感器負責感知不同的信息，如溫度傳感器測量環(huán)境或設(shè)備的溫度，壓力傳感器檢測管道內(nèi)的壓力變化等。這些傳感器將物理信號轉(zhuǎn)換為電信號或數(shù)字信號，為控制系統(tǒng)提供原始數(shù)據(jù)。
通信網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)：通信網(wǎng)絡(luò)就像神經(jīng)系統(tǒng)，將傳感器收集到的數(shù)據(jù)傳輸給控制系統(tǒng)的核心部件?，F(xiàn)場總線、工業(yè)以太網(wǎng)、無線通信等通信方式確保了數(shù)據(jù)在各個設(shè)備和系統(tǒng)之間的快速、準確傳輸，使控制系統(tǒng)能夠及時獲取生產(chǎn)過程的實時信息。
2. 數(shù)據(jù)處理 —— 分析整合信息
信號轉(zhuǎn)換與調(diào)理：從傳感器傳來的信號可能存在噪聲、干擾或信號強度不一致等問題，需要進行信號轉(zhuǎn)換與調(diào)理。這包括信號的放大、濾波、數(shù)字化等處理，以確保信號的準確性和可靠性，便于后續(xù)的分析和處理。
數(shù)據(jù)存儲與管理：控制系統(tǒng)通常配備有數(shù)據(jù)存儲設(shè)備，用于存儲大量的生產(chǎn)數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)可以是實時數(shù)據(jù)，也可以是歷史數(shù)據(jù)。通過數(shù)據(jù)存儲，控制系統(tǒng)能夠?qū)ιa(chǎn)過程進行長期的記錄和跟蹤，以便進行趨勢分析、故障診斷和生產(chǎn)優(yōu)化。
數(shù)據(jù)分析與挖掘：利用數(shù)據(jù)分析算法和模型，控制系統(tǒng)對采集到的數(shù)據(jù)進行深入分析。例如，通過統(tǒng)計分析可以了解生產(chǎn)過程的穩(wěn)定性和一致性;通過機器學習算法可以發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)中的潛在模式和規(guī)律，預測設(shè)備故障、產(chǎn)品質(zhì)量問題等。
3. 決策制定 —— 做出合理判斷
基于預設(shè)規(guī)則的決策：控制系統(tǒng)中預先設(shè)置了各種控制規(guī)則和邏輯，這些規(guī)則基于生產(chǎn)工藝的要求、設(shè)備的性能參數(shù)以及質(zhì)量標準等。例如，在溫度控制系統(tǒng)中，如果溫度超過了設(shè)定的上限，控制系統(tǒng)根據(jù)預設(shè)規(guī)則判斷需要降低加熱功率或啟動冷卻設(shè)備。
基于模型的決策：對于一些復雜的生產(chǎn)過程，控制系統(tǒng)會建立數(shù)學模型來描述生產(chǎn)過程的動態(tài)特性。通過對模型的求解和分析，預測生產(chǎn)過程的未來狀態(tài)，并據(jù)此做出決策，以實現(xiàn)生產(chǎn)過程的優(yōu)化控制，如優(yōu)化生產(chǎn)調(diào)度、資源分配等。
智能決策：隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展，一些先進的控制系統(tǒng)具備了智能決策能力。利用機器學習、深度學習等技術(shù)，控制系統(tǒng)可以從大量的數(shù)據(jù)中學習經(jīng)驗，自主地進行決策和優(yōu)化。例如，智能控制系統(tǒng)可以根據(jù)生產(chǎn)環(huán)境的變化和歷史數(shù)據(jù)，自動調(diào)整控制策略，以適應(yīng)不同的生產(chǎn)任務(wù)和工況。
4. 指令輸出 —— 指揮執(zhí)行操作
控制器生成指令：控制器是控制系統(tǒng)的核心部件，它根據(jù)數(shù)據(jù)處理和決策的結(jié)果，生成相應(yīng)的控制指令。這些指令可以是開關(guān)信號、模擬信號或數(shù)字信號，用于控制執(zhí)行器的動作。
執(zhí)行器執(zhí)行操作：執(zhí)行器是控制系統(tǒng)的 “手腳”，負責將控制器發(fā)出的指令轉(zhuǎn)化為實際的物理動作。常見的執(zhí)行器有閥門、電機、液壓缸、機械手臂等，它們根據(jù)控制指令進行相應(yīng)的操作，如調(diào)節(jié)閥門的開度來控制流量、驅(qū)動電機帶動傳送帶運轉(zhuǎn)、控制機械手臂進行零件裝配等，從而實現(xiàn)對生產(chǎn)過程的精確控制。
反饋與閉環(huán)控制：為了確?？刂频臏蚀_性和穩(wěn)定性，控制系統(tǒng)還采用反饋機制。執(zhí)行器的動作結(jié)果會通過傳感器再次反饋給控制系統(tǒng)，形成一個閉環(huán)回路?？刂葡到y(tǒng)根據(jù)反饋信息不斷調(diào)整控制指令，使生產(chǎn)過程始終保持在預期的狀態(tài)。
