工業(yè)自動(dòng)化里控制系統(tǒng)像 “大腦” 一樣運(yùn)作主要體現(xiàn)在其具備信號(hào)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(hào)接收 —— 感知生產(chǎn)環(huán)境
傳感器收集數(shù)據(jù)：傳感器相當(dāng)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(chǎng)的各個(gè)位置，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)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(fù)責(zé)感知不同的信息，如溫度傳感器測(cè)量環(huán)境或設(shè)備的溫度，壓力傳感器檢測(cè)管道內(nèi)的壓力變化等。這些傳感器將物理信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)或數(shù)字信號(hào)，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。現(xiàn)場(chǎng)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(gè)設(shè)備和系統(tǒng)之間的快速、準(zhǔn)確傳輸，使控制系統(tǒng)能夠及時(shí)獲取生產(chǎn)過程的實(shí)時(shí)信息。
2. 數(shù)據(jù)處理 —— 分析整合信息
信號(hào)轉(zhuǎn)換與調(diào)理：從傳感器傳來的信號(hào)可能存在噪聲、干擾或信號(hào)強(qiáng)度不一致等問題，需要進(jìn)行信號(hào)轉(zhuǎn)換與調(diào)理。這包括信號(hào)的放大、濾波、數(shù)字化等處理，以確保信號(hào)的準(zhǔn)確性和可靠性，便于后續(xù)的分析和處理。
數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與管理：控制系統(tǒng)通常配備有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備，用于存儲(chǔ)大量的生產(chǎn)數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)可以是實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，也可以是歷史數(shù)據(jù)。通過數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，控制系統(tǒng)能夠?qū)ιa(chǎn)過程進(jìn)行長期的記錄和跟蹤，以便進(jìn)行趨勢(shì)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(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行深入分析。例如，通過統(tǒng)計(jì)分析可以了解生產(chǎn)過程的穩(wěn)定性和一致性;通過機(jī)器學(xué)習(xí)算法可以發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)中的潛在模式和規(guī)律，預(yù)測(cè)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(yù)設(shè)規(guī)則的決策：控制系統(tǒng)中預(yù)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(biāo)準(zhǔn)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(yù)設(shè)規(guī)則判斷需要降低加熱功率或啟動(dòng)冷卻設(shè)備。
基于模型的決策：對(duì)于一些復(fù)雜的生產(chǎn)過程，控制系統(tǒng)會(huì)建立數(shù)學(xué)模型來描述生產(chǎn)過程的動(dòng)態(tài)特性。通過對(duì)模型的求解和分析，預(yù)測(cè)生產(chǎn)過程的未來狀態(tài)，并據(jù)此做出決策，以實(shí)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(jìn)的控制系統(tǒng)具備了智能決策能力。利用機(jī)器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)等技術(shù)，控制系統(tǒng)可以從大量的數(shù)據(jù)中學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)，自主地進(jìn)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(dòng)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(hào)、模擬信號(hào)或數(shù)字信號(hào)，用于控制執(zhí)行器的動(dòng)作。
執(zhí)行器執(zhí)行操作：執(zhí)行器是控制系統(tǒng)的 “手腳”，負(fù)責(zé)將控制器發(fā)出的指令轉(zhuǎn)化為實(shí)際的物理動(dòng)作。常見的執(zhí)行器有閥門、電機(jī)、液壓缸、機(jī)械手臂等，它們根據(jù)控制指令進(jìn)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(dòng)電機(jī)帶動(dòng)傳送帶運(yùn)轉(zhuǎn)、控制機(jī)械手臂進(jìn)行零件裝配等，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)過程的精確控制。
反饋與閉環(huán)控制：為了確保控制的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性，控制系統(tǒng)還采用反饋機(jī)制。執(zhí)行器的動(dòng)作結(jié)果會(huì)通過傳感器再次反饋給控制系統(tǒng)，形成一個(gè)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(yù)期的狀態(tài)。
