過程控制及儀表(12)

第五章其他控制系統(tǒng)過程控制及儀表（過程控制系統(tǒng)篇）1/25/2024遼寧科技大學(xué)電信學(xué)院王玉昆本章重點(diǎn)：比值控制系統(tǒng)的基本概念和結(jié)構(gòu)；前饋控制系統(tǒng)的基本概念和結(jié)構(gòu)；前饋特點(diǎn)、前饋反饋、前饋串級(jí)控制系統(tǒng)；分程與選擇控制的概念和實(shí)施。

1/25/2024遼寧科技大學(xué)電信學(xué)院王玉昆第一節(jié)比值控制系統(tǒng)鍋爐燃燒：燃料和空氣按一定比例進(jìn)入爐膛，以保證完全燃燒，提高經(jīng)濟(jì)效益。硝酸生產(chǎn)：氧化爐進(jìn)料氨氣和空氣按一定比例配合，以使氧化反應(yīng)順利進(jìn)行，保證生產(chǎn)安全。水泥生產(chǎn)：熟料、石膏、礦渣按一定比例配比研磨，以保證產(chǎn)品質(zhì)量。一、基本概念

定比例變化，比值控制系統(tǒng)是隨動(dòng)控制系統(tǒng)。因從動(dòng)量隨主動(dòng)量按一表示。主、副流量間的比值用表示。量：用從物料、從動(dòng)量、副流表示；量：用主物料、主動(dòng)量、主流比值控制系統(tǒng)：凡把兩種或兩種以上物料自動(dòng)的保持一定比例的控制系統(tǒng)，稱為比值控制系統(tǒng)。

k

21GG1/25/2024遼寧科技大學(xué)電信學(xué)院王玉昆很少使用。變化，系統(tǒng)無能為力，因此號(hào)，如果開環(huán)系統(tǒng)：沒有反饋信。最簡(jiǎn)單的比值控制方案（一）、開環(huán)比值控制系統(tǒng)二、比值控制系統(tǒng)的類型212Q

QQ

K=1/25/2024遼寧科技大學(xué)電信學(xué)院王玉昆。態(tài)下服，新的穩(wěn)流量變化的干擾將被克恒值系統(tǒng)。副回路相當(dāng)于一個(gè)流量若不變化，副流量副流量變化時(shí)：這時(shí)主。的穩(wěn)態(tài)下變化。使在新成比例變化，即副控制器的設(shè)定值按主流量變化時(shí)：副流量穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)：。副流量是一個(gè)閉環(huán)回路。見圖（二）、單閉環(huán)比值系統(tǒng)KQ/QKQ/QKQ/Q''''''===--212112

K

2521/25/2024遼寧科技大學(xué)電信學(xué)院王玉昆副回流的給定值

QQ

21統(tǒng)的是定值系統(tǒng)，與串即系動(dòng)系統(tǒng)，對(duì)是隨路對(duì)個(gè)閉合回路，該回構(gòu)上是不一樣的，它只有一。但總體結(jié)上和串級(jí)控制系統(tǒng)相同在連接方式單閉環(huán)比值控制系統(tǒng)器，并視為主控制器，如比值器采用比例控制副環(huán)相同。1/25/2024遼寧科技大學(xué)電信學(xué)院王玉昆大的偏離工藝要求值。時(shí)主、副流量比值會(huì)較偏差，動(dòng)態(tài)過程中對(duì)設(shè)定值出現(xiàn)較大動(dòng)，致使副變量在生產(chǎn)化，出現(xiàn)大幅度波荷變化而任意變，可能因干擾作用或負(fù)缺點(diǎn)：主流量不受控制負(fù)荷變化不大、動(dòng)態(tài)比值要求不高的場(chǎng)合。。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，實(shí)施方便，應(yīng)用廣泛。適用使本身的干擾，而且能克服流量流量跟隨主流量變化，單閉環(huán)比值的特點(diǎn)：副

KQ/Q12=洗滌水量的比值控制系統(tǒng)。，丁烯洗滌塔進(jìn)料量與例：圖的場(chǎng)合。要求嚴(yán)格，負(fù)荷化較大因此，不適應(yīng)動(dòng)態(tài)比值3-5-2

1/25/2024遼寧科技大學(xué)電信學(xué)院王玉昆1/25/2024遼寧科技大學(xué)電信學(xué)院王玉昆過比值器提供。，其設(shè)定值由主變量通隨動(dòng)系統(tǒng)：副變量回路；定值系統(tǒng)：主變量回路。。見圖，克服了單閉環(huán)的不足增加了主流量控制回路（三）、雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)4-5-21/25/2024遼寧科技大學(xué)電信學(xué)院王玉昆持比值不變化。跟著變化，保變量設(shè)定值，副變量也2、負(fù)荷升降方便，改變主環(huán)比值系統(tǒng)的缺點(diǎn)。穩(wěn)定下來，克服了單閉較平穩(wěn)，這樣總負(fù)荷就變量也變得比使其變得平穩(wěn)，從而副1、由于主變量受到控制，特點(diǎn)：

控制作用。均選個(gè)控制器變化，以防量保證其輸出為非周期主流量參數(shù)整定時(shí)，盡，同樣可以保持比值。統(tǒng)是兩個(gè)獨(dú)立的單回路去掉比值后，雙閉環(huán)系荷的場(chǎng)合。2、工藝上經(jīng)常需要升降負(fù)化的場(chǎng)合。上不允許負(fù)荷有較大變1、主流量干擾頻繁，工藝應(yīng)用場(chǎng)合：PI

“共振”。兩1/25/2024遼寧科技大學(xué)電信學(xué)院王玉昆例：圖2-5-5,異丁烷-丁烯留分與硫酸的雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)主流量穩(wěn)定副流量穩(wěn)定主、副流量保持比值關(guān)系1/25/2024遼寧科技大學(xué)電信學(xué)院王玉昆

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的串級(jí)控制系統(tǒng)。比值為副變量為主變量而以兩種流量是以某種質(zhì)量指標(biāo)由圖可見，變比值系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)。見圖的。因此提出了變比值比值系數(shù)是不可能重新設(shè)定，而這些干擾是隨機(jī)的、幅度不同的，人工修正對(duì)比值系數(shù)這時(shí)為了保證質(zhì)量，必須流量干擾）。就無法克服（只能克服以上系統(tǒng)化劑活性等變化時(shí)，時(shí)，如溫度、成分、催當(dāng)系統(tǒng)中存在其他干擾問題的提出：統(tǒng)（串級(jí)比值）（四）、變比值控制系yK--1/25/2024遼寧科技大學(xué)電信學(xué)院王玉昆比值，保證質(zhì)量。值回路及時(shí)克服，保證2、出現(xiàn)流量干擾：通過比正常工作。閥處于某一開度，工藝比值控制器輸出穩(wěn)定，相等，號(hào)穩(wěn)定，且和比值信號(hào)恒定，主控制器輸出信值恒定，質(zhì)量指標(biāo)y恒定，除法器輸出的比1、穩(wěn)定狀態(tài)：主、副流量工作過程分析:1/25/2024遼寧科技大學(xué)電信學(xué)院王玉昆上從新穩(wěn)定。使系統(tǒng)在新的比值，從而修正比值控制器的設(shè)定值，，使主控制器輸出變化量指標(biāo)產(chǎn)品質(zhì)來的真實(shí)流量比，最終將影響值已不能表示兩流體原溫度、壓力下的比沒變，但在新，變化：對(duì)氣體流量來說3、主、副物料溫度、壓力yK1/25/2024遼寧科技大學(xué)電信學(xué)院王玉昆系統(tǒng)穩(wěn)定下來。到原來比值時(shí)，、副流量的有效成分回直到主偏離設(shè)定值，主控制器將修正比值，響產(chǎn)品質(zhì)量，使變化了，將直接影效成分比值不變，但參加反應(yīng)的有雖然4、主、副物料成分變化：yK1/25/2024遼寧科技大學(xué)電信學(xué)院王玉昆質(zhì)量指標(biāo)?？諝獯?jí)比值控制系統(tǒng)氧化爐溫度與氨氣例：圖系統(tǒng)重新穩(wěn)定下來。起調(diào)節(jié)作用，，對(duì)比值修正，變比值控制系統(tǒng)響質(zhì)量指標(biāo)5、催化劑活性化：同樣影/,y7-52-1/25/2024遼寧科技大學(xué)電信學(xué)院王玉昆1/25/2024遼寧科技大學(xué)電信學(xué)院王玉昆三、比值控制系統(tǒng)的實(shí)施比值控制的實(shí)質(zhì)是解決物料量之間的比值關(guān)系問題?？刂葡到y(tǒng)中使用統(tǒng)一的電信號(hào)或者氣壓信號(hào)。因此比值控制系統(tǒng)的實(shí)施過程中，必須把工藝要求的物料量之比K轉(zhuǎn)換為控制系統(tǒng)能夠接受的電信號(hào)或氣壓信號(hào)之比K’。（1）流量與測(cè)量信號(hào)成線性關(guān)系轉(zhuǎn)子流量計(jì)、渦輪流量計(jì)、壓差變送器經(jīng)開放運(yùn)算后的流量信號(hào)均與測(cè)量信號(hào)成線性關(guān)系。我們以DDZ-Ⅲ型儀表為例，研究比值系數(shù)折算方法。I=QQmax16mA+4mAQ=(I-4mA)Qmax/16mA由：有：（一）比值折算系數(shù)的確定1/25/2024遼寧科技大學(xué)電信學(xué)院王玉昆由此可得工藝要求的流量比值：K=Q2Q1=(I2-4mA)Q2max(I1-4mA)Q1max折算成儀表的比值設(shè)定值K’K’=(I2-4mA)(I1-4mA)=KQ1maxQ2max（2）流量與測(cè)量信號(hào)成非線性關(guān)系使用節(jié)流裝置測(cè)量流量而未經(jīng)開方處理時(shí)流量與壓差關(guān)系為PCQD=1/25/2024遼寧科技大學(xué)電信學(xué)院王玉昆壓差由零變到最大時(shí)，變送器輸出0-10mA或4-20mA，或0.02-0.1MP，任一中間流量Q對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)分別為：PmaxDDDZ-Ⅱ型儀表：I=×10mA=Q2Q2maxPDPmaxD×10mADDZ-Ⅲ型儀表：I=Q2Q2max×16mA+4mAQDZ-Ⅲ型儀表：P=Q2Q2max×0.08mP+0.02mP各種儀表的折算系數(shù)均為：K’=K2Q22maxQ12max1/25/2024遼寧科技大學(xué)電信學(xué)院王玉昆（二）比值系統(tǒng)實(shí)施方案1．主、副物料流量的確定

(1)一般選生產(chǎn)過程中起主導(dǎo)作用的物料流量為主流量。

(2)不可控的或者工藝上不允許控制的物料流量一般選為主流量，而可控的物料流量選為副流量。

(3)

較昂貴的物料流量可選為主流量。

(4)按生產(chǎn)工藝的特殊要求確定主、副物料流量。2．控制方案的選擇分析各種方案的特點(diǎn)，根據(jù)具體生產(chǎn)工藝選擇。（1）如果僅要求兩物料流量之比值一定，負(fù)荷變化不大，主流量不要求可控制，則可選單閉環(huán)比值控制方案。

1/25/2024遼寧科技大學(xué)電信學(xué)院王玉昆（2）如果在生產(chǎn)過程中，主、副流量擾動(dòng)頻繁，負(fù)荷變化較大，同時(shí)要保證主、副物料流量恒定，則可選用雙閉環(huán)比值控制方案。（3）如果當(dāng)生產(chǎn)要求兩種物料流量的比值能靈活地隨第三個(gè)參數(shù)的需要進(jìn)行調(diào)節(jié)時(shí)，可選用串級(jí)比值控制方案。

3．調(diào)節(jié)器控制規(guī)律的確定（1）單閉環(huán)比值控制系統(tǒng)中，WT1(s)僅起比值計(jì)算作用，故選P控制規(guī)律或用一個(gè)比值器；WT2(s)使副流量相對(duì)穩(wěn)定，故選PI控制規(guī)律。（2）雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)中，兩個(gè)調(diào)節(jié)器均應(yīng)選PI控制規(guī)律。（3）串級(jí)（變）比值控制系統(tǒng)，主調(diào)節(jié)器選PI或PID控制規(guī)律，副調(diào)節(jié)器選用P控制規(guī)律。1/25/2024遼寧科技大學(xué)電信學(xué)院王玉昆要求所以

四、動(dòng)態(tài)比值問題1/25/2024遼寧科技大學(xué)電信學(xué)院王玉昆（三）比值系統(tǒng)的參數(shù)整定單閉環(huán)比值控制系統(tǒng)的整定

1.把控制器的積分時(shí)間Ti放在最大，然后從大到小逐漸減小比例度δ，直到被調(diào)量在主流量階躍擾動(dòng)下的過渡過程處于振蕩與不振蕩的臨界情況，如圖曲線中b所示。

2.在確定好比例度后，逐步減小Ti，直到調(diào)節(jié)過程中被調(diào)量稍有一點(diǎn)過調(diào)，如圖曲線中C所示。雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)的主流量回路可按單回路控制系統(tǒng)進(jìn)行整定；串級(jí)比值控制系統(tǒng)的主調(diào)節(jié)器可按串級(jí)系統(tǒng)進(jìn)行整定。1/25/2024遼寧科技大學(xué)電信學(xué)院王玉昆第二節(jié)前饋控制系統(tǒng)前饋控制是按擾動(dòng)進(jìn)行控制的一種控制方法。反饋控制系統(tǒng)不足的地方。之前，這是服在被控量偏離設(shè)，因此，無法將干擾克出現(xiàn)偏差后再進(jìn)行控制按偏差大小進(jìn)行控制?！懊鎸W(xué)的反饋控制系統(tǒng)、基本概念一

-超前作用。統(tǒng)比反饋系統(tǒng)及時(shí)的多對(duì)于克服干擾，前饋系就可以把偏差徹底消滅，這樣構(gòu)成的系統(tǒng)稱為前饋控制系統(tǒng)。而控制器已開始發(fā)揮作用。這樣在理論上響還沒影響到被控量，擾的影一定的規(guī)律去進(jìn)行控制。這時(shí)干測(cè)到的大小和方向，按控制器就按檢，在干擾一出現(xiàn)時(shí)，，如果按干擾進(jìn)行控制偏差產(chǎn)生的原因是干擾

1/25/2024遼寧科技大學(xué)電信學(xué)院王玉昆，而反饋控制系是不及時(shí)的。必須被控量保持在設(shè)定值上補(bǔ)償，使理論上可以實(shí)現(xiàn)對(duì)干擾的完作用（超前作用），在偏差就產(chǎn)生了控制到被控量出現(xiàn)制系統(tǒng)很及時(shí)，不必等控制效果不同。前饋控生控制作用；值偏差的大小和方向產(chǎn)按被控量與設(shè)定系統(tǒng)則是檢測(cè)被控量，按控制作用。而反饋控制和方向產(chǎn)生相應(yīng)的按干擾的大小同。前饋是檢測(cè)干擾，產(chǎn)生控制作用的依據(jù)不：前饋與反饋系統(tǒng)的差別

2、

1、

1/25/2024遼寧科技大學(xué)電信學(xué)院王玉昆也是不完全可能的；前饋是不經(jīng)濟(jì)的，克服多個(gè)干擾。因此，回路就可以構(gòu)成一個(gè)系統(tǒng)，才能克服所有干擾對(duì)被控量的影響。而反饋控制一個(gè)每一個(gè)干擾單獨(dú)不同。前饋控制必須對(duì)實(shí)現(xiàn)的經(jīng)濟(jì)性和可能性首先要有偏差；為代價(jià)來補(bǔ)償干擾的影響，亦即在整個(gè)控制系統(tǒng)中要做到無偏差，必須理論上不可能使被控量始終保持在設(shè)定值上，它總是以被控量的偏差在被控量出現(xiàn)偏差后，控制器才對(duì)操縱量進(jìn)行調(diào)節(jié)以克服干擾的影響

3、

就能達(dá)到很好的控制效果。如能把兩者結(jié)合起來，必須考慮穩(wěn)定性問題。反饋控制是閉環(huán)控制，不存在穩(wěn)定性問題。而前饋控制是開環(huán)控制，4、1/25/2024遼寧科技大學(xué)電信學(xué)院王玉昆，出要做到全補(bǔ)償，就要求與干擾相反。號(hào)表示前饋控制作用求出的全補(bǔ)償條件，負(fù)以上是應(yīng)用不變性原理）（由此可求出：，全補(bǔ)償時(shí)，）（，有：應(yīng)用不變性原理，見圖)S(W33-5

)S(W)S(W)S(W

0)S(M0)S(T

31-5

)S(W)S(W)S(W)S(M)S(T13-52

fodfa2ofda2-=1=+=-通道的傳函。即確切地知道干擾通道和控1/25/2024遼寧科技大學(xué)電信學(xué)院王玉昆干擾通道控制通道1/25/2024遼寧科技大學(xué)電信學(xué)院王玉昆。可通過實(shí)驗(yàn)或計(jì)算求?。?，前饋控制器為：僅考慮靜態(tài)放大系數(shù)時(shí)為線性關(guān)系。上式近似的表示許多工業(yè)對(duì)象中，又把為了便于工程上實(shí)施，無關(guān)。有關(guān)，而與僅與即）（（一）、靜態(tài)前饋控制系統(tǒng)）（關(guān)系為：前饋控制器的輸入輸出構(gòu)形式二、前饋控制系統(tǒng)的結(jié)fodfffffK36-5

KKK)S(W

tdm35-5

)d(fm

34-5

)t,d(fm

-=-===1/25/2024遼寧科技大學(xué)電信學(xué)院王玉昆系數(shù)：，可得控制通道的放大假定物料入口溫度不變或）（加熱蒸汽量加熱蒸汽汽化潛熱容被加熱物料的定壓比熱度被加熱物料入、出口溫）（前饋方程：按熱平衡關(guān)系寫出靜態(tài)忽略換熱器的熱損失，主要干擾：換熱器溫度控制系統(tǒng)。例：圖

39)-(5

cMHMTT

38-5

)T-(THcMM

37-5

)T-(TcMHM

M

1152pabb1212bpab12pabba+===--1/25/2024遼寧科技大學(xué)電信學(xué)院王玉昆效果。獲得較好的滯后相差不大時(shí)，可與儀表即可。當(dāng)裝置。用單元組合不需要專用的的最簡(jiǎn)單的形式，通常靜態(tài)前饋是前饋控制中）（干擾通道的放大系數(shù)：)S(W)S(W

40-5

H)T-(TcKKK-M)T-(TM1cMHMMcHMdMadTK

cMHdMdTK

odb12podfa12apabb2apbb2dpabb2o=-=-=-=====-1/25/2024遼寧科技大學(xué)電信學(xué)院王玉昆接近于零，而不能控量的靜態(tài)偏差等于或靜態(tài)前饋：只能保證被（二）、動(dòng)態(tài)前饋控制系統(tǒng)

)S(W)S(W)S(W

2152)t,d(fm

odff-=--=質(zhì)指標(biāo)。一步提高品動(dòng)靜態(tài)一起使用，可進(jìn)償?shù)男ЧＯ喾?，達(dá)到完全補(bǔ)態(tài)特性，并使其符號(hào)復(fù)制對(duì)象干擾通道的動(dòng)完全，使前饋控制器的輸出見圖等于或接近于零。現(xiàn)后的動(dòng)、靜偏差都饋的缺點(diǎn)，保證干擾出動(dòng)態(tài)前饋：針對(duì)靜態(tài)前態(tài)偏差等于或接近于零。保證被控量的動(dòng)1/25/2024遼寧科技大學(xué)電信學(xué)院王玉昆和維護(hù)量；道，增大了費(fèi)用，必須設(shè)計(jì)多個(gè)前饋通為補(bǔ)償多個(gè)干擾的影響偏差；補(bǔ)償結(jié)果最后是否消除前饋控制系統(tǒng)無法確認(rèn)的結(jié)果沒有檢測(cè)手段。的反饋，對(duì)補(bǔ)償統(tǒng)，不存在對(duì)被控對(duì)象前饋系統(tǒng)是開環(huán)控制系三）、前饋-反饋控制系統(tǒng)態(tài)前饋。求時(shí)，才考慮用動(dòng)或靜態(tài)前饋難以滿足要要求精度較高，用反饋復(fù)雜。只有在工藝行和參數(shù)整定過程也較要專用的控制裝置。運(yùn)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需系統(tǒng)控制質(zhì)量，但系統(tǒng)動(dòng)態(tài)前饋雖能顯著提高2、1、(

質(zhì)量。仍獲得較好的控制難以保證在負(fù)荷變化后工況的影響而變化，使受負(fù)荷、多種因素的限制，3、前饋控制模型的精度受)S(W)S(W)S(Wfod1/25/2024遼寧科技大學(xué)電信學(xué)院王玉昆。例：圖始終給預(yù)檢測(cè)的長(zhǎng)處。服多個(gè)干擾并對(duì)被控量了反饋控制能克正及時(shí)的特點(diǎn)，又保持這樣，即發(fā)揮了前饋?？刂破渌蓴_。—反饋控制大干擾；控制對(duì)被控量影響最的—前饋控制反饋控制系統(tǒng)中，—制系統(tǒng)）。在前饋反饋控制系統(tǒng)（復(fù)合控—起來，構(gòu)成前饋通常將前饋與反饋結(jié)合為了克服以上局限性，1652

--1/25/2024遼寧科技大學(xué)電信學(xué)院王玉昆（四）、前饋-串級(jí)控制系統(tǒng)1/25/2024遼寧科技大學(xué)電信學(xué)院王玉昆三、前饋?zhàn)饔玫膶?shí)施前饋控制器的特性是由過程的干擾通道和控制通道特性所決定的。要想獲得完全補(bǔ)償，需要確切的知道兩個(gè)通道的特性。實(shí)踐表明，相當(dāng)數(shù)量的工藝過程都具有非周期與過阻尼特性，因此可以用一個(gè)一階或二階的容量滯后來表示，必要時(shí)可加入純滯后環(huán)節(jié)來描述。假設(shè)控制通道特性為：干擾通道的特性為：1/25/2024遼寧科技大學(xué)電信學(xué)院王玉昆那么前饋控制器可以歸結(jié)為如下3種形式：（1）“K”型前饋控制器（2）型前饋控制器“”ffKT1s+1T2s+1型前饋控制器“”fKT1s+1T2s+1（3）e-τs1/25/2024遼寧科技大學(xué)電信學(xué)院王玉昆四.前饋控制系統(tǒng)參數(shù)整定

(一)K的整定

1、開環(huán)整定法

2、閉環(huán)整定法（1）前饋-反饋運(yùn)行狀態(tài)整定K

（2）反饋運(yùn)行狀態(tài)整定K:fff(二)T1,T2

的整定

動(dòng)態(tài)參數(shù)T1，T2決定了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)補(bǔ)償程度。T1>T2代表動(dòng)態(tài)補(bǔ)償作用超前T1<T2代表動(dòng)態(tài)補(bǔ)償作用滯后Kf=Ic-Ic0Id-Id01/25/2024遼寧科技大學(xué)電信學(xué)院王玉昆第三節(jié)分程與選擇控制系統(tǒng)分程控制系統(tǒng)是將一個(gè)控制器的輸出分成若干個(gè)信號(hào)范圍，由各個(gè)信號(hào)段去控制相應(yīng)的控制閥，從而實(shí)現(xiàn)了一個(gè)控制器對(duì)多個(gè)控制閥的控制，有效地提高了過程控制系統(tǒng)的控制能力。一、概述前面介紹的控制系統(tǒng)中，通常是一個(gè)控制器的輸出只用來控制一個(gè)控制閥，一般工作在較小的工作區(qū)域內(nèi)，在系統(tǒng)出現(xiàn)較小的干擾時(shí)可以達(dá)到較好的控制效果。如果系統(tǒng)的工作條件不滿足于較小調(diào)節(jié)范圍或系統(tǒng)受到較大干擾甚至出現(xiàn)事故時(shí)，系統(tǒng)的控制質(zhì)量就可能滿足不了生產(chǎn)過程的控制要求。1/25/2024遼寧科技大學(xué)電信學(xué)院王玉昆如閥A在控制器的輸出信號(hào)為0.02MPa～0.06MPa范圍內(nèi)工作，閥B則在控制器輸出信號(hào)為0.06MPa～0.1MPa范圍內(nèi)工作，每個(gè)控制閥的動(dòng)作信號(hào)范圍都是相同的。把控制器的輸出信號(hào)分成兩段，利用不同的輸出信號(hào)分別控制兩個(gè)控制閥。1/25/2024遼寧科技大學(xué)電信學(xué)院王玉昆就控制閥的氣開、氣關(guān)形式可分為兩類：一類是控制閥同向動(dòng)作，即隨著控制器輸出信號(hào)的增加或減小，控制閥均逐漸開大或逐漸減小，同向分程控制的兩個(gè)控制閥同為氣開式或同為氣關(guān)式，1/25/2024遼寧科技大學(xué)電信學(xué)院王玉昆

另一類是控制閥異向動(dòng)作，即隨著控制器輸出信號(hào)的增加或減小，控制閥中一個(gè)逐漸開大，另一個(gè)逐漸減小，異向分程控制的兩個(gè)控制閥一個(gè)為氣開式，一個(gè)為氣關(guān)式。分程控制中控制閥同向或異向的選擇，要根據(jù)生產(chǎn)工藝的實(shí)際需要來確定。1/25/2024遼寧科技大學(xué)電信學(xué)院王玉昆為了實(shí)現(xiàn)分程控制，一般需要在每個(gè)控制閥上引入閥門定位器。閥門定位器相當(dāng)于一臺(tái)放大系數(shù)可變且零點(diǎn)可調(diào)的放大器。借助于它對(duì)信號(hào)的轉(zhuǎn)換功能，多個(gè)控制閥在分別接受控制器輸出的不同信號(hào)段后，均被調(diào)整為0.02MPa～0.1MPa，使之走完全行程。二、分程控制的應(yīng)用場(chǎng)合

1．用于擴(kuò)大控制閥的可調(diào)范圍，以改善控制品質(zhì)控制閥有一個(gè)重要指標(biāo)是閥的可調(diào)范圍R，即Cmin——最小流量系數(shù)。式中Cmax——最大流量系數(shù)；1/25/2024遼寧科技大學(xué)電信學(xué)院王玉昆圖中，若且兩閥的可調(diào)范圍相等，即1/25/2024遼寧科技大學(xué)電信學(xué)院王玉昆忽略大閥的泄漏量，當(dāng)采用分程控制后，其最小流量系數(shù)為因此兩閥組合在一起的可調(diào)范圍將擴(kuò)大到分程控制閥的分程范圍，要結(jié)合閥的特性及工藝要求來決定。最大流量系數(shù)為2）用于節(jié)能1/25/2024遼寧科技大學(xué)電信學(xué)院王玉昆3）用于不同工況下的控制某些間歇式生產(chǎn)的化學(xué)反應(yīng)過程一方面需配置蒸汽和冷水兩種傳熱介質(zhì)，并安裝上控制閥另一方面需設(shè)計(jì)一個(gè)分程控制系統(tǒng)，用溫度控制器輸出信號(hào)的不同區(qū)間來控制這兩個(gè)閥。1/25/2024遼寧科技大學(xué)電信學(xué)院王玉昆當(dāng)反應(yīng)物料投入設(shè)備后，開始需加熱升溫，以引發(fā)反應(yīng)；一旦達(dá)到反應(yīng)溫度后，由于放出大量反應(yīng)熱，若不及時(shí)移走熱量，會(huì)使反應(yīng)越來越劇烈，嚴(yán)重時(shí)會(huì)有爆炸的危險(xiǎn)。利用A、B兩個(gè)控制閥，分別控制冷水和蒸汽兩種介質(zhì)，以滿足工藝上需要冷卻和加熱的不同要求。1）確定閥的類型從安全的角度考慮，冷水閥A選擇氣關(guān)式，蒸汽閥B選擇氣開式2）確定分程區(qū)間該系統(tǒng)中，溫度控制器應(yīng)為反作用。1/25/2024遼寧科技大學(xué)電信學(xué)院王玉昆1/25/2024遼寧科技大學(xué)電信學(xué)院王玉昆采用氮封技術(shù)的工藝要求是保持貯罐內(nèi)的氮?dú)鈮毫槲⒄龎骸?）用于保證生產(chǎn)過程的安全和穩(wěn)定閥A為氣開式，閥B為氣關(guān)式，控制器為反作用。1/25/2024遼寧科技大學(xué)電信學(xué)院王玉昆反之，當(dāng)貯罐內(nèi)物料量減少時(shí)（即液位下降時(shí)），為保證罐內(nèi)氮?dú)獬饰⒄龎旱墓に囈?，向貯罐充氮?dú)?。貯罐中物料量的增減，將引起罐頂壓力的升降，故必須及時(shí)進(jìn)行控制，否則將引起貯罐變形，甚至破裂，造成浪費(fèi)或引起燃燒、爆炸等危險(xiǎn)。因此，當(dāng)貯罐內(nèi)物料量增加時(shí)（即液位升高時(shí)），應(yīng)及時(shí)使罐內(nèi)氮?dú)膺m量排出；1/25/2024遼寧科技大學(xué)電信學(xué)院王玉昆三、選擇性控制系統(tǒng)非正常工況時(shí)的控制系統(tǒng)安全保護(hù)性措施有兩類：一類是硬保護(hù)措施一類是軟保護(hù)措施硬保護(hù)措施就是聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)，當(dāng)生產(chǎn)工況超出一定范圍時(shí)，聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)采取一系列相應(yīng)的措施，如有聲和光警報(bào)產(chǎn)生、自動(dòng)到手動(dòng)、聯(lián)鎖等，使生產(chǎn)過程處于相對(duì)安全的狀態(tài)。缺點(diǎn):這種硬保護(hù)措施經(jīng)常使生產(chǎn)停車，造成較大的經(jīng)濟(jì)損失。1/25/2024遼寧科技大學(xué)電信學(xué)院王玉昆用一個(gè)控制不安全情況的控制方案自動(dòng)取代正常生產(chǎn)情況下工作的控制方案，用取代控制器代替正?？刂破?，直至使生產(chǎn)過程重新恢復(fù)正常，而后又使原來的控制方案重新恢復(fù)工作，用正?？刂破鞔嫒〈刂破?。軟保護(hù)措施:通過一個(gè)特定設(shè)計(jì)的自動(dòng)選擇性控制系統(tǒng)，當(dāng)生產(chǎn)短期內(nèi)處于不正常工況時(shí)，既不使設(shè)備停車又起到對(duì)生產(chǎn)進(jìn)行自動(dòng)保護(hù)的目的。通常系統(tǒng)中設(shè)有兩個(gè)控制器（或兩個(gè)以上的變送器），通過選擇器選出能適應(yīng)生產(chǎn)安全狀況的控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)過程的自動(dòng)控制。1/25/2024遼寧科技大學(xué)電信學(xué)院王玉昆構(gòu)成該系統(tǒng)應(yīng)具備兩方面:

一是生產(chǎn)操作上有一定的選擇性規(guī)律；二是組成控制系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)中，必須包含具有選擇性功能的選擇單元。1．連續(xù)型選擇性控制系統(tǒng)

1）選擇器位于兩個(gè)控制器與一個(gè)執(zhí)行器之間這是選擇性控制系統(tǒng)中常用的類型。

1/25/2024遼寧科技大學(xué)電信學(xué)院王玉昆鍋爐為例1/25/2024遼寧科技大學(xué)電信學(xué)院王玉昆然而，燃料氣的壓力也隨燃料氣量的增加而升高，當(dāng)燃料氣壓力過高超過某一安全極限時(shí)，會(huì)產(chǎn)生脫火現(xiàn)象。一旦脫火現(xiàn)象發(fā)生，燃燒室內(nèi)由于積存大量燃料氣與空氣的混合物，會(huì)有爆炸的危險(xiǎn)。正常情況下，通過控制燃料量來保證蒸汽壓力的穩(wěn)定。當(dāng)蒸汽用量增加時(shí)，蒸汽壓力就會(huì)下降，為保證蒸汽壓力不變，必須在增加供水量的同時(shí)，相應(yīng)地增加燃料氣量。鍋爐控制系統(tǒng)中常采用蒸汽壓力與燃料氣壓力的選擇性控制系統(tǒng)，以防止脫火現(xiàn)象產(chǎn)生。1/25/2024遼寧科技大學(xué)電信學(xué)院王玉昆當(dāng)燃料氣壓力恢復(fù)正常時(shí)，蒸汽壓力控制器P1C的輸出b又成為低信號(hào)，經(jīng)自動(dòng)切換，蒸汽壓力控制系統(tǒng)重新恢復(fù)運(yùn)行。從安全角度考慮，燃料氣控制閥應(yīng)為氣開式。正常情況下，燃料氣壓力低于給定值，由于P2C是反作用，其輸出a將是高信號(hào)，而蒸汽壓力控制器P1C的輸出b則為低信號(hào)。此時(shí)，低選器選中b信號(hào)來控制閥,使蒸汽壓力滿足工藝要求。

而當(dāng)燃料氣壓力上升到超過脫火壓力時(shí)，由于P2C是反作用，其輸出