專利名稱：控制系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種控制系統(tǒng)，特別是涉及一種閉回路控制系統(tǒng)。
技術背景一般在工業(yè)控制應用中，常用的控制回路(control loop)系統(tǒng)可分為 開回路控制(open-loop control )以及閉回路控制(closed-loop control )。 閉回路控制系統(tǒng)為一種回授(feedback)控制，在控制系統(tǒng)應用上非常普遍 及成熟。而閉回路控制主要是根據(jù)傳感器(sensor)感測所得的回授值，經(jīng) 由與原始輸入的設定值比對之后，再通過控制器的運算改變控制器的輸出， 最后通過一個運轉(zhuǎn)設備來作出反應。圖1示出了現(xiàn)有的閉回路控制系統(tǒng)方塊圖。請參照圖1，此系統(tǒng)包括控 制器IIO、致動器120、運轉(zhuǎn)設備130、傳感器140、輸入端150,其中運轉(zhuǎn) 設備130還包括一個輸出端160?？刂破?10是用來接收輸入端150所輸入的設定值，并接收傳感器140 感測的回授值，且設定值與回授值藉由控制器110進行計算之后，將得到一 個控制變量。而致動器120與控制器110連接，并根據(jù)控制器110所提供的 控制變量來驅(qū)動運轉(zhuǎn)設備130。此外，運轉(zhuǎn)設備130則與致動器120連接， 用來產(chǎn)生動作。另外，傳感器140設置于運轉(zhuǎn)設備130的輸出端160,用來 從輸出端160感測出一回授值，再將此回授值傳送至控制器110進行運算。因此，傳統(tǒng)方法僅利用單一回路的閉回路控制(一組控制參數(shù)作回授控 制)與一個控制器，并利用回授方式來保持系統(tǒng)穩(wěn)定。若是感測回授值的傳 感器發(fā)生異常狀況時，如信號干擾、信號誤差或信號中斷等，控制器即會馬 上接收到這些非真實現(xiàn)象的數(shù)值，并將這些數(shù)值做為控制變量依據(jù)，改變系 統(tǒng)狀態(tài)以達到傳感器的需求。如此一來，將無法有效實現(xiàn)穩(wěn)定系統(tǒng)的需求。 除此之外，在系統(tǒng)維修或是系統(tǒng)校正時，必須停止整個系統(tǒng)的運作，直到維 修或校正完成為止。因此在系統(tǒng)停止運作的這段時間，可能會造成使用者利 潤的損失。另外，若是傳感器或控制器在運作中突然損壞，則系統(tǒng)將會毫無預警地中斷運作，此時則必須馬上對系統(tǒng)進行修復動作，對于使用者而言亦 會造成利益上的損失。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種控制系統(tǒng)，此系統(tǒng)并聯(lián)多個傳感器，并利用信 號選擇器來選擇來自這些傳感器的信號，以避免因環(huán)境因素而影響系統(tǒng)可靠 度。本發(fā)明的再一目的是提供一種控制系統(tǒng)，此系統(tǒng)并聯(lián)多個控制器及并聯(lián) 多個傳感器，以避免當單一控制器或單一傳感器發(fā)生故障或信號干擾而影響 系統(tǒng)穩(wěn)定度。本發(fā)明提出一種的控制系統(tǒng)，此系統(tǒng)包括第一控制器、致動器、運轉(zhuǎn)設 備以及多個傳感器，且運轉(zhuǎn)設備還包括一個輸出端。其中致動器與第一控制 器連接，而運轉(zhuǎn)設備則連接至致動器，且此運轉(zhuǎn)設備具有一個輸出端。另夕卜， 多個傳感器并聯(lián)設置于運轉(zhuǎn)設備的輸出端。其中第 一控制器是根據(jù)其中 一個 傳感器的信號來控制致動器，使得運轉(zhuǎn)設備開始動作。依照本發(fā)明的一實施例所述控制系統(tǒng)，此系統(tǒng)還包括一個信號選擇器， 此信號選擇器設置于傳感器與第 一控制器之間，用以選擇其中 一個傳感器的 信號。另外還包括第一切換開關以及第二切換開關。其中第一切換開關是與 信號選擇器并聯(lián)設置，且第 一切換開關使第 一控制器耦接至其中 一個傳感 器。此外，第二切換開關則是設置于第一控制器與信號選擇器之間，且第二 切換開關使第一控制器耦接至信號選擇器或者耦接至第一切換開關。依照本發(fā)明的一實施例所述控制系統(tǒng)，此系統(tǒng)還包括第二控制器、第一 二極管及第二二極管。其中第二控制器與第一控制器并聯(lián)設置，而第一二極 管設置于第 一控制器與致動器之間，第二二極管則設置于第二控制器與致動 器之間。本發(fā)明提出一種控制系統(tǒng)，此系統(tǒng)包括多個控制器、致動器、多個二極 管、運轉(zhuǎn)設備以及多個傳感器。其中多個控制器并聯(lián)設置在一起，而致動器 則連接至這些控制器。另外，多個二極管則分別設置于每一個控制器與致動 器之間。而運轉(zhuǎn)設備則連接至致動器，且此運轉(zhuǎn)設備具有一個輸出端。此外， 將多個傳感器并聯(lián)設置在運轉(zhuǎn)設備的輸出端，且這些傳感器耦接至控制器， 并根據(jù)其中 一個傳感器的信號使用其中 一個控制器來控制致動器，以使運轉(zhuǎn)設備開始動作。依照本發(fā)明的一實施例所述控制系統(tǒng)，此系統(tǒng)還包括一個信號選擇器， 此信號選擇器設置在傳感器與控制器之間，用以選擇其中一個傳感器的信 號。另外還包括第一切換開關與第二切換開關。其中第一切換開關與信號選 擇器并聯(lián)設置，且第一切換開關使得控制器耦接至其中一個傳感器。另外， 第二切換開關則設置于信號選擇器及第一切換開關與控制器之間，且第二切 換開關使得控制器耦接至信號選擇器或是第一切換開關。本發(fā)明的控制系統(tǒng)因并聯(lián)設置多個傳感器，且設置信號選擇器來選擇來 自這些傳感器的信號及進行異常時信號的邏輯判斷。因此可避免因環(huán)境因素 干擾而影響系統(tǒng)運作，并提升系統(tǒng)可靠度以及增加系統(tǒng)穩(wěn)定性。而且，本發(fā)明的控制系統(tǒng)設置多個傳感器可避免因單一傳感器發(fā)生故障 而需停止系統(tǒng)運作。而且，在維修或系統(tǒng)校正時，系統(tǒng)并不需要停止運作， 而可以維持系統(tǒng)運作，節(jié)省停機的時間。此外，信號選擇器對來自這些傳感器的信號進行邏輯判斷并選擇適當?shù)?信號而輸出至控制器，可以維持系統(tǒng)的穩(wěn)定度及可靠度。另外，本發(fā)明的的控制系統(tǒng)亦可并聯(lián)設置多個控制器或同時并聯(lián)設置多 個控制器及多個傳感器，如此一來，可避免因單一傳感器或單一控制器發(fā)生 故障而停止系統(tǒng)運作，降低系統(tǒng)供應風險。為了使本發(fā)明的上述和其它目的、特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉 較佳實施例，并結(jié)合附圖詳細說明如下。


圖1示出了現(xiàn)有的閉回路控制系統(tǒng)方塊圖。圖2示出了依照本發(fā)明第一實施例的控制系統(tǒng)方塊圖。 圖3示出了依照本發(fā)明第二實施例的控制系統(tǒng)方塊圖。附圖符號說明 110、 204:控制器 120、 211:致動器 130、 213:運轉(zhuǎn)設備 150、 201:輸入端160、215:輸出端140、217、 219、 221:傳感器203:第一控制器205:第一二極管207:第二控制器209:第二二極管223:信號選擇器225:第一切換開關227:第二切換開關具體實施方式
由于單一傳感器及/或單一控制器一旦故障或是其它異常信號干擾等， 皆會影響到系統(tǒng)的穩(wěn)定性及可靠度。因此，本發(fā)明利用多個傳感器及/或多 個控制器來做為回授控制之用。為了使本發(fā)明的內(nèi)容更為明了，以下特舉實 施例作為本發(fā)明確實能夠據(jù)以實施的范例。圖2示出了本發(fā)明第一實施例的控制系統(tǒng)方塊圖。請參照圖2,此控制 系統(tǒng)包括輸入端201、控制器204、致動器211、運轉(zhuǎn)設備213、傳感器217、 傳感器219、傳感器221、信號選擇器223、第一切換開關225以及第二切換 開關227,而且運轉(zhuǎn)設備213具有輸出端215?？刂破?04連接至致動器211,并接收輸入端201的輸入信號。致動器 211設置于控制器204與運轉(zhuǎn)設備213之間，并連接控制器204與運轉(zhuǎn)設備 213。傳感器(217、 219及221)并聯(lián)設置于運轉(zhuǎn)設備213的輸出端215。信 號選擇器223位于傳感器(217、 219及221)及控制器204之間，以選擇傳 感器(217、 219及221)的信號。第一切換開關225設置于控制器204與傳 感器(217、 219及221)之間，并與信號選擇器223并聯(lián)設置在一起。第一 切換開關225用以使控制器204與傳感器(217、 219及221)的其中之一耦 接。第二切換開關227設置于控制器204與信號選擇器223之間，用以使控 制器204與第一切換開關225或信號選擇器223耦接。控制器204用來接收輸入端201所輸入的設定值，并且接收從傳感器 (217、 219及221)感測所得的回授值。之后，再將輸入的設定值與、回授值 做一比對，利用誤差來計算出系統(tǒng)的一個控制變量?？刂破?04例如是比例積分微分(proportional-integra卜derivative， PID)控制器。然而，在本實施例中并不限定控制器2 04種類。致動器211則是根據(jù)控制器204所提供的控制變量來驅(qū)動運轉(zhuǎn)設備213。而運轉(zhuǎn)設備213根據(jù)致動器211傳送的控制信號來產(chǎn)生反應，將系統(tǒng)維持在一個設定的狀態(tài)下。多個傳感器(217、 219及221 )并聯(lián)設置于運轉(zhuǎn)設備213的輸出端215,用來對運轉(zhuǎn)設備213的輸出端215進行回授值的感測。在本實施例中傳感器數(shù)目例如為3個。當然，傳感器的數(shù)目可根據(jù)使用者需求自行決定，例如設置兩個或是四個以上的傳感器。在本發(fā)明中并不限制傳感器數(shù)目范圍。然后，控制器204便可根據(jù)其中一個傳感器(217、 219及221)的回授值來控制致動器211，以使運轉(zhuǎn)設備213產(chǎn)生動作。由于使用多個傳感器(217、 219及221),因此本實施例使用一個信號選擇器223對來自傳感器(217、 219及221 )的信號(回授值)進行邏輯判斷， 并選擇適當?shù)男盘柖敵鲋量刂破鳌４诵盘栠x擇器223設置于傳感器(217、 219及221)與控制器204之間。利用簡單的算法來選擇使用哪一個傳感器 (217、 219及221 )的信號(回授值)。舉例來說，可選擇多個信號(回授值) 中的中位數(shù)或這些信號(回授值)的平均值等統(tǒng)計數(shù)值。如此一來，若傳感器 217發(fā)生信號干擾或是信號誤差，甚至是信號中斷等異常狀況時，信號選擇 器223可從傳感器219及傳感器221的信號選擇適當?shù)男盘?回授值)，并傳 送至控制器204。此信號選擇器223例如是一個可程控器(programmable logic controller, PLC),然在此并不限制其范圍。值得一提的是，本實施例還使用了兩組開關，即第一切換開關225及第 二切換開關227。第一切換開關225與信號選擇器223并聯(lián)設置，且第一切 換開關225使得控制器204耦接至其中一個傳感器(217、 219及221)。換 言之，在本實施例中，第一切換開關225可由使用者自行選擇使用哪一個傳 感器(217、 219及221)。另外，第二切換開關227則設置于信號選擇器223與第一切換開關225 以及控制器204之間。而第二切換開關227使得控制器204耦接至信號選擇 器223或者是第一切換開關225。換言之，在本實施例中，當?shù)诙袚Q開關 227使得控制器204耦接至信號選擇器223時，則進行自動選擇信號(回授值) 控制。反之，當?shù)诙袚Q開關227使得控制器204耦接至第一切換開關225,則進行手動選擇信號(回授值)控制，以便手動選擇其中一個傳感器(217、 219及221)感測到的信號(回授值)。因此，在進行維修或校正工作時，利 用第二切換開關227使得控制器204耦接至第一切換開關225,進行手動選 擇信號(回授值)控制。然后，再利用第一切換開關225來選擇其中一個傳感 器(217、 219及221),則未使用的傳感器便可進行維修或校正工作。圖3示出了本發(fā)明第二實施例的控制系統(tǒng)方塊圖。在圖3中，構件名稱 及功能皆與第一實施例相同的部件，給予同樣的標號，并省略其說明。請參照圖3,第二實施例與第一實施例不同之處在于，控制系統(tǒng)還包括 多個控制器(第一控制器203及第二控制器207 )以及多個二極管(第一二 極管205及第二二極管209 )。第一控制器203及第二控制器207分別對應第一二極管205及第二二極 管209，且并聯(lián)設置。第一控制器203及第二控制器207同時將接收的設定 值與從其中一個傳感器(217、 219及221)感測所得的回授值做一比對，利 用誤差來計算出系統(tǒng)的一個控制變量，并分別得到輸出信號。第 一控制器2 03 及第二控制器207的輸出信號分別輸出至第一二極管205及第二二極管209。 接著，再根據(jù)第一二極管205及第二二極管209的特性，將第一控制器203 及第二控制器207的輸出信號之中的較大信號傳送至致動器211。值得一提的是，若第一控制器203發(fā)生故障時，尚有第二控制器207可 使用，因此系統(tǒng)不會因臨時停擺而造成使用者的損失。此外，在本實施例中， 除了第一控制器203與第二控制器207之外，尚可增加更多的控制器以及對 應于每個控制器的二極管，并且亦將這些控制器并聯(lián)設置。另外，在增加控 制器數(shù)量之后，在對控制器進行維修或校正時，便不需停止整個系統(tǒng)的運作， 且亦能獲得較佳的控制變量。接著以實例說明本發(fā)明的控制系統(tǒng)。舉例來說，就冷卻系統(tǒng)而言，主要是經(jīng)由注水動作來進行降溫。假設此 系統(tǒng)溫度必須保持在一定值，因此輸入一設定值至第一控制器203及第二控 制器207 (例如PID控制器)，然后第一控制器203及第二控制器207通知 變頻器(致動器211)以控制泵浦(運轉(zhuǎn)設備213)的速度，以維持系統(tǒng)溫 度保持在該設定值，例如此設定值為25。C。而傳感器(217、 219及221)即是用來感測泵浦(運轉(zhuǎn)設備213)的注 水槽(輸出端215)溫度的高低，而分別得到一回授值，并傳送至信號選擇器223。信號選擇器223則選擇此三個傳感器(217、 219及221 )所測得的 回授值的其中一個，傳回第一控制器203及第二控制器207。第一控制器203及第二控制器207則根據(jù)回授值與設定值來調(diào)整誤差， 進而通知變頻器(致動器211)必須加快或者減緩泵浦(運轉(zhuǎn)設備213)的 速度，以確實使冷卻系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)降溫作用。而感測后的回授值非常重要， 若有異常發(fā)生時，將使系統(tǒng)控制輸出值因異常信號的錯誤運算，而導致控制 的溫度失控。舉例來說，若傳感器(217、 219及221)所測得的溫度值分別 為30.5。C、 25.5°C、 25.3°C，則傳感器217所測得的溫度值30. 5。C為明顯 異常。直接以傳感器217所測得的溫度值30. 5。C作為回授值時，會造成系統(tǒng) 溫度失控。因此使用多個傳感器的架構來進行感測時，若傳感器217發(fā)生異 常，還可使用傳感器219及傳感器221所測得的回授值。而且，利用信號選 擇器223從傳感器(217、 219及221 )所測得的溫度值30. 5°C、 25. 5°C、 25. 3 。C中選擇適當?shù)幕厥谥?，也可避免因環(huán)境因素干擾而影響系統(tǒng)運作，并提升系統(tǒng)可靠度以及增加系統(tǒng)穩(wěn)定性。而且，采用并聯(lián)設置第一控制器203及第二控制器207,當?shù)谝豢刂破?203發(fā)生異常時，還可使用第二控制器207來進行控制，同樣也可避免因環(huán) 境因素干擾而影響系統(tǒng)運作，并提升系統(tǒng)可靠度以及增加系統(tǒng)穩(wěn)定性。綜上所述，在本發(fā)明的控制系統(tǒng)至少具有下列優(yōu)點1. 本發(fā)明的控制系統(tǒng)并聯(lián)使用多個傳感器，避免當單一傳感器發(fā)生故障 而使系統(tǒng)停止運作，以增加系統(tǒng)穩(wěn)定性。而且，在維修或系統(tǒng)校正時，系統(tǒng) 并不需要停止運作，而可以維持系統(tǒng)運作，節(jié)省停機的時間。2. 本發(fā)明的控制系統(tǒng)并聯(lián)使用多個控制器或同時并聯(lián)使用多個控制器 及多個傳感器，在維修或系統(tǒng)校正時，系統(tǒng)并不需要停止運作，而能夠進一 步降低了系統(tǒng)供應風險。3. 本發(fā)明的控制系統(tǒng)設置信號選擇器來選擇來自這些傳感器的信號及 進行異常時信號的邏輯判斷。因此可避免因信號干擾、信號誤差或信號中斷 等環(huán)境因素而影響系統(tǒng)運作，并提升系統(tǒng)可靠度以及增加系統(tǒng)穩(wěn)定性。雖然本發(fā)明已以較佳實施例披露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，本領 域的技術人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的前提下可作若千的更動與潤 飾，因此本發(fā)明的保護范圍以本發(fā)明的權利要求為準。
權利要求
1. 一種控制系統(tǒng)，包括一第一控制器；一致動器，連接該第一控制器；一運轉(zhuǎn)設備，連接該致動器，該運轉(zhuǎn)設備具有一輸出端；以及多個傳感器，并聯(lián)設置于該運轉(zhuǎn)設備的輸出端，且所述傳感器耦接該控制器，其中該控制器根據(jù)所述傳感器的信號控制該致動器，以使該運轉(zhuǎn)設備動作。
2. 如權利要求l所述的控制系統(tǒng)，還包括一信號選擇器，設置于所述傳感器與該第一控制器之間，以選擇所述傳 感器的信號。
3. 如權利要求2所述的控制系統(tǒng)，還包括一第一切換開關，該第一切換開關與該信號選擇器并聯(lián)設置，該第一切 換開關使該第 一控制器耦接所述傳感器的其中之一；以及一第二切換開關，設置于該第一控制器與該信號選擇器之間，該第二切 換開關使該第 一控制器耦接該信號選擇器或該第 一切換開關。
4. 如權利要求1所述的控制系統(tǒng)，還包括一第二控制器，該第二控制器與該第一控制器并聯(lián)設置； 一第一二極管，設置于該第一控制器與該致動器之間；以及 一第二二極管，設置于該第二控制器與該致動器之間。
5. 如權利要求4所述的控制系統(tǒng)，還包括一信號選擇器，設置于所述傳感器與該第一控制器及該第二控制器之 間，以選擇所述傳感器的信號。
6. 如權利要求5所述的控制系統(tǒng)，還包括一第一切換開關，該第一切換開關與該信號選擇器并聯(lián)設置，該第一切 換開關使該第 一控制器及該第二控制器耦接所述傳感器的其中之一；以及一第二切換開關，設置于該信號選擇器及第一切換開關與該笫一控制器 及該第二控制器之間，該第二切換開關使該第一控制器及該第二控制器耦接 該信號選擇器或該第一切換開關。
7. —種控制系統(tǒng)，包括多個控制器，并聯(lián)設置在一起； 一致動器，連接所述控制器；多個二極管，分別設置于所述控制器與該致動器之間； 一運轉(zhuǎn)設備，連接該致動器，該運轉(zhuǎn)設備具有一輸出端；以及 多個傳感器，并聯(lián)設置于該運轉(zhuǎn)設備的輸出端，且所述傳感器耦接所述控制器，其中所述控制器根據(jù)所述傳感器的信號控制該致動器，以使該運轉(zhuǎn)設備動作。
8. 如權利要求7所述的控制系統(tǒng)，還包括一信號選擇器，設置于所述傳感器與所述控制器之間，以選擇所述傳感 器的信號。
9. 如權利要求8所述的控制系統(tǒng)，還包括一第一切換開關，該第一切換開關與該信號選擇器并聯(lián)設置，該第一切 換開關使所述控制器耦接所述傳感器的其中之一；以及一第二切換開關，設置于該信號選擇器及該第一切換開關與所述控制器 之間，該第二切換開關使所述控制器耦接該信號選擇器或該第一切換開關。
全文摘要
一種控制系統(tǒng)，此系統(tǒng)利用并聯(lián)兩組以上的控制器以及并聯(lián)兩組以上的傳感器以做為系統(tǒng)回授控制之用。并且利用一個信號選擇器來選擇來自這些傳感器的信號。因此，可避免因信號干擾、信號誤差或信號中斷等環(huán)境因素而影響系統(tǒng)運作，以提升系統(tǒng)可靠度。除此之外，亦可避免因單一控制器或傳感器發(fā)生故障而停止系統(tǒng)運作，增加系統(tǒng)穩(wěn)定性。
文檔編號G05B11/32GK101236405SQ20071000473
公開日2008年8月6日 申請日期2007年1月30日 優(yōu)先權日2007年1月30日
發(fā)明者張哲明, 謝政宏 申請人:力晶半導體股份有限公司