【导读】定义开环和闭环控制以及应用场景，可以帮助解释何时使用、为什么使用以及使用每种控制方式所能产生的后果。

在某些应用中, 流程设计工程师必须决定某一功能是开环还是闭环控制。有一种倾向,认为如果有操纵变量需要自动调整以维持某个设定值，那一般使用闭环控制。另一方面, 开环控制一般是手动完成。运行人员为阀门或其它执行器设置设定值, 并维持不变, 直到再次手动更改。这也可能是将自动回路设置为手动状态。虽然这两个选项之间的差异看起来很清楚, 但实际上可能很复杂。

例如, 一个化学/工艺工程师正在印度尼西亚的炼油厂的油罐区附近散步, 该区域与炼油厂隔离开来。 他来到了一个看起来有点奇怪的油罐附近，油罐外部只配置了一个玻璃油位指示器, 旁边有一名男子坐在油罐流出管线手动阀边上的凳子上。该男子负责监控现场的视液镜,并根据需要手动移动阀门。这是开环控制还是闭环控制？

所有元素都符合闭环控制：来自液位变送器的输入, 通过中间的气动或电子逻辑解算器连接到控制阀的输出，以及实时替换所有三个功能的工人。该闭环控制回路的独特特性是，在感测相关（受控）变量的变化和独立（受控）变量的变化之间没有显着的时间延迟。 操作员可以快速响应视液镜的变化并改变阀门位置。操作员可以快速响应视液镜的变化并改变阀门位置。

大多数闭环控制，确实受到某些固有滞后和死区时间的影响，这主要与受控变量的测量有关, 或者与受控变量对操作变量变化的响应有关。然而，闭环控制的关键点在于对受控变量变化的感应响应接近瞬时。

具有大量死区或滞后的回路控制质量是可测的。一种方法就是检查受控变量在长周期内的标准偏差。它会根据停滞时间的比例而降低。如果油罐区的运行人员没有经常观察油罐液位并操作阀门，那么过程变量将如何跟踪其目标？

许多炼油厂和化工厂都使用优化器来确定关键操作变量的目标, 如冲油速率、产品规格、反应器重要性等。优化器需要外部输入, 如给料和产品价格、供给与需求数据、燃料成本等, 以计算最佳运营目标。这些外部输入如何进入到优化程序, 以及如何将优化器生成的目标加载到控制系统中？

外部输入通常由公司规划部门的指定人员手动输入。得到的关键操作目标通常通过电子邮件或电子表格传达给控制室(但不是闭环的), 并且只有在规划部门中的某个人审阅了优化程序以验证其合理性和可行性之后才进行。控制室操作员进入关键操作设定值，以便 "优化" 装置。

在炼油厂和化工厂，由于设置优化仍然使用开环控制, 外部变量可能会发生变化, 但该过程将继续在设定值附近运行。在星期一实施的优化程序解决方案中使用的数据，有可能仍然是上个星期五获得的信息和产品价格, 因为从那时起就没有人在现场工作，也就不可能手动更改。价格可能发生了很大的变化, 因此一旦实施该优化方案, 炼油厂的运营可能与星期一实际的市场状况相差很远。

关键在于逻辑运算器必须实时做出决策, 以提供最佳的控制性能。这是开环和闭环控制之间的关键区别。过程变化的时间、变量和自动纠正措施保持在最低限度时，闭环控制是最优的。

控制运行可以是闭环，也可以是开环，两者之间的关键区别就是反馈。开环控制系统 (也称为非反馈系统) 在输入的基础上完全发挥作用；输出对控制操作没有影响。闭环控制系统也称为反馈系统，可以查看当前输出，并使其向所需的工况转变。这些系统中的控制操作基于输出。

每种控制类型都有其优点, 适合于不同特定类型的控制操作。闭环控制更适合于自动化设置,而开环控制需要一些人工干预。

在如下几种情况中，如果控制需要测量,无论是直接测量还是推断，闭环控制都是更好的选择：测量是可行的。该过程具有一定程度的可预见性, 即已知输入控件或控件的近似响应。输出根据期望的结果变化, 并不是设置完就万事大吉了。

在可以设计或调谐闭环控制系统之前, 所有部件必须处于良好的工作顺序。这意味着阀门的卡塞、齿轮反弹、和不稳定的传感器必须修复。在可能的情况下, 诸如传输滞后等死区时间也应尽量减少, 因此较短的管道是一个加分项。

虽然闭环控制系统可能很昂贵, 但它通常比使用人工控制器便宜, 因为它们需要不断地调整设置值。

闭环控制提供的优点包括：过程可以保持在设定点，并维持在给定精度范围内。过程干扰的修正是自动的。不稳定的过程可以稳定下来。

在下面的一些应用中，开环控制可能是更好的选择：低成本优先，开环控制成本低廉。输出变化很少或根本没有,例如某些冷却泵。无法进行定量测量,就像某些无法进入的过程。不稳定的过程, 比如阀门卡塞或不稳定的传感器。过程扰动极其罕见。

为了确保操作过程得到最有效的控制, 必须比较开环、闭环控制对每个特定情况的利弊。