《過程控制工程》邵裕森主編（第2版）PPT課件

《過程控制工程》邵裕森主編（第2版）PPT課件,過程控制工程,過程,控制工程,邵裕森,主編,PPT,課件 過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第7章章 7.4 7.4 比值控制系統(tǒng)比值控制系統(tǒng)比值控制系統(tǒng)比值控制系統(tǒng)生生產(chǎn)產(chǎn)過過程程中中，經(jīng)經(jīng)常常需需要要幾幾種種物物料料的的流流量量保保持持一一定定的的比比例例關(guān)關(guān)系系。例例如如，在在鍋鍋爐爐的的燃燃燒燒系系統(tǒng)統(tǒng)中中，要要保保持持燃料和空氣量的一定比例，以保證燃燒的經(jīng)濟(jì)性。燃料和空氣量的一定比例，以保證燃燒的經(jīng)濟(jì)性。定定義義：實(shí)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)兩兩個(gè)個(gè)或或多多個(gè)個(gè)參參數(shù)數(shù)符符合合一一定定比比例例關(guān)關(guān)系系的控制系統(tǒng)，稱為比值控制系統(tǒng)。的控制系統(tǒng)，稱為比值控制系統(tǒng)。例如要實(shí)現(xiàn)兩種物料的比例關(guān)系，則表示為：例如要實(shí)現(xiàn)兩種物料的比例關(guān)系，則表示為：Q2=K Q1 其中：其中：K比值系數(shù)；比值系數(shù)；Q1主流量；主流量；Q2副副流量流量。過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第7章章7.4.1比值控制系統(tǒng)的種類比值控制系統(tǒng)的種類 1.開環(huán)比值控制系統(tǒng)開環(huán)比值控制系統(tǒng)如圖如圖Q1是主流量，是主流量，Q2是副流量。流量變送器是副流量。流量變送器FT檢測(cè)主物料流量檢測(cè)主物料流量Q1；由控制器；由控制器FC及安裝在從物料管及安裝在從物料管道上的閥門來控制副流量道上的閥門來控制副流量Q2。FTFCQ1Q2此此控控制制方方案案的的優(yōu)優(yōu)點(diǎn)點(diǎn)是是結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)簡(jiǎn)簡(jiǎn)單單、成成本本低低。缺缺點(diǎn)點(diǎn)是是無無抗抗干干擾擾能能力力，當(dāng)當(dāng)副副流流管管線線壓壓力力等等改改變變時(shí)時(shí)，不不能能保證所要求的比值。保證所要求的比值?？刂颇繕?biāo)：控制目標(biāo)：Q2K Q1過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第7章章2.單閉環(huán)比值控制系統(tǒng)單閉環(huán)比值控制系統(tǒng)為了克服開環(huán)比值控制的不足，在開環(huán)比值控制為了克服開環(huán)比值控制的不足，在開環(huán)比值控制的基礎(chǔ)上，增加對(duì)副流量的閉環(huán)控制。的基礎(chǔ)上，增加對(duì)副流量的閉環(huán)控制。特點(diǎn)：特點(diǎn)：q對(duì)對(duì)Q2進(jìn)行閉環(huán)控制，比值控制精度提高進(jìn)行閉環(huán)控制，比值控制精度提高。q控制目標(biāo)：控制目標(biāo)：Q2=K Q1 q對(duì)對(duì)Q1只只測(cè)測(cè)量量、不不控控制制。Q1變變化化，Q2跟跟著著變變化，總流量不穩(wěn)定。化，總流量不穩(wěn)定。F1TQ1Q2 KF2TF2C過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第7章章3.雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng) 為了克服單閉環(huán)比值控制中主流量不受控制的缺為了克服單閉環(huán)比值控制中主流量不受控制的缺點(diǎn)，增加了主流量控制回路。點(diǎn)，增加了主流量控制回路。特點(diǎn)：特點(diǎn)：qQ1是主流量，是主流量，Q2是副是副流量。兩個(gè)流量都可控，流量。兩個(gè)流量都可控，因此總流量穩(wěn)定。因此總流量穩(wěn)定。F1TQ1Q2F1CF2TF2CKq有兩個(gè)閉環(huán)控制回路，有兩個(gè)閉環(huán)控制回路，用比值器聯(lián)系。用比值器聯(lián)系。q控制目標(biāo)：控制目標(biāo)：Q2=K Q1 過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第7章章討論討論:（1）以上三種方案的特點(diǎn)：定比值控制）以上三種方案的特點(diǎn)：定比值控制（2）流量之間實(shí)現(xiàn)一定的比例僅僅是保證產(chǎn)品質(zhì)量）流量之間實(shí)現(xiàn)一定的比例僅僅是保證產(chǎn)品質(zhì)量的一種手段。需要考慮成比例的兩種物料混合或的一種手段。需要考慮成比例的兩種物料混合或反應(yīng)后最終產(chǎn)品質(zhì)量是否符合工藝要求。（實(shí)際反應(yīng)后最終產(chǎn)品質(zhì)量是否符合工藝要求。（實(shí)際上：開環(huán)控制）上：開環(huán)控制）（3）當(dāng)系統(tǒng)中存在著除流量擾動(dòng)以外的其它擾動(dòng)時(shí)）當(dāng)系統(tǒng)中存在著除流量擾動(dòng)以外的其它擾動(dòng)時(shí)（如溫度、壓力、成分、以及反應(yīng)器中催化劑衰（如溫度、壓力、成分、以及反應(yīng)器中催化劑衰老等），原來的比值需要重新計(jì)算。老等），原來的比值需要重新計(jì)算。過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第7章章4變比值控制系統(tǒng)變比值控制系統(tǒng)在有些生產(chǎn)過程中，要求兩種物料流量的比值隨在有些生產(chǎn)過程中，要求兩種物料流量的比值隨第三個(gè)工藝參數(shù)的需要而變化，為滿足這種工藝的要第三個(gè)工藝參數(shù)的需要而變化，為滿足這種工藝的要求，就出現(xiàn)了變比值控制系統(tǒng)。求，就出現(xiàn)了變比值控制系統(tǒng)。例例如如，變變換換爐爐工工藝藝中中，煤煤氣氣與與水水蒸蒸氣氣（58倍倍）在在觸觸媒媒的的催催化化下下，轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化化成成二二氧氧化化碳碳和和氫氫氣氣。溫溫度度越越高高轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化化率率越越高高，但但溫溫度度過過高高會(huì)會(huì)影影響響觸觸媒媒壽壽命命。如如果果根根據(jù)據(jù)觸觸媒媒層層的的溫溫度度調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)其其比比例例系系數(shù)數(shù)，就就能能保保持持最最佳佳的的觸觸媒媒溫度和最高的轉(zhuǎn)化率。溫度和最高的轉(zhuǎn)化率。過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第7章章F1TF2T TT轉(zhuǎn)化氣轉(zhuǎn)化氣溫度控制器溫度控制器TC根據(jù)根據(jù)觸媒的實(shí)觸媒的實(shí)際溫度與給定溫度的偏差，際溫度與給定溫度的偏差，計(jì)算流量比值的給定值計(jì)算流量比值的給定值。除除法法器器算算出出蒸蒸汽汽與與煤煤氣氣流流量量的的實(shí)實(shí)際際比比值值，輸輸入入到流量控制器到流量控制器FC。最最后后通通過過調(diào)調(diào)整整蒸蒸汽汽量量（改改變變蒸蒸汽汽與與半半水水煤煤氣氣的的比比值值）來來使使變變換換爐爐觸觸媒媒層層的的溫溫度度恒恒定在給定值上。定在給定值上。過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第7章章圖圖7.23 變比值控制系統(tǒng)框圖變比值控制系統(tǒng)框圖Gc2(s)Y(s)+Gv2(s)G02(s)G0(s)Gc1(s)X(s)Gm(s)Q1(s)Q2(s)Gm2(s)Gm1(s)+KKr_ _ _應(yīng)當(dāng)注意，在變比值控制系統(tǒng)中，流量比值只應(yīng)當(dāng)注意，在變比值控制系統(tǒng)中，流量比值只是一種控制手段，不是最終目的，而第三參數(shù)（如是一種控制手段，不是最終目的，而第三參數(shù)（如本例中溫度）往往是主要被控參數(shù)。本例中溫度）往往是主要被控參數(shù)。過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第7章章7.4.2比值控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與參數(shù)整定比值控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與參數(shù)整定 1比值控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)比值控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)1）主流量、副流量的確定原則：）主流量、副流量的確定原則：生產(chǎn)中起主導(dǎo)作用的物料流量，一般選為主流生產(chǎn)中起主導(dǎo)作用的物料流量，一般選為主流量，其余的物料流量跟隨其變化，為副流量。量，其余的物料流量跟隨其變化，為副流量。工藝上不可控的物料流量，一般選為主流量。工藝上不可控的物料流量，一般選為主流量。成本較昂貴的物料流量一般選為主流量。成本較昂貴的物料流量一般選為主流量。當(dāng)生產(chǎn)工藝有特殊要求時(shí)，主、副物料流量的當(dāng)生產(chǎn)工藝有特殊要求時(shí)，主、副物料流量的確定應(yīng)服從工藝需要。確定應(yīng)服從工藝需要。過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第7章章2）控制方案的選擇）控制方案的選擇控制方案選擇應(yīng)根據(jù)不同的生產(chǎn)要求確定，同時(shí)控制方案選擇應(yīng)根據(jù)不同的生產(chǎn)要求確定，同時(shí)兼顧經(jīng)濟(jì)性原則。兼顧經(jīng)濟(jì)性原則。如果工藝上僅要求兩物料流量之比值一定，而如果工藝上僅要求兩物料流量之比值一定，而對(duì)總流量無要求，可用單閉環(huán)比值控制方案。對(duì)總流量無要求，可用單閉環(huán)比值控制方案。如果主、副流量的擾動(dòng)頻繁，而工藝要求主、如果主、副流量的擾動(dòng)頻繁，而工藝要求主、副物料總流量恒定的生產(chǎn)過程，可用雙閉環(huán)比值控制副物料總流量恒定的生產(chǎn)過程，可用雙閉環(huán)比值控制方案。方案。當(dāng)生產(chǎn)工藝要求兩種物料流量的比值要隨著第當(dāng)生產(chǎn)工藝要求兩種物料流量的比值要隨著第三參數(shù)的需要進(jìn)行調(diào)節(jié)時(shí)，可用變比值控制方案。三參數(shù)的需要進(jìn)行調(diào)節(jié)時(shí)，可用變比值控制方案。過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第7章章3）調(diào)節(jié)器控制規(guī)律的確定）調(diào)節(jié)器控制規(guī)律的確定比值控制系統(tǒng)中，調(diào)節(jié)器的控制規(guī)律是根據(jù)控制比值控制系統(tǒng)中，調(diào)節(jié)器的控制規(guī)律是根據(jù)控制方案和控制要求而定。方案和控制要求而定。F1TQ1Q2 KF2TF2C在單閉環(huán)比值控制系在單閉環(huán)比值控制系統(tǒng)中，比值器統(tǒng)中，比值器K起比值計(jì)起比值計(jì)算作用，若用調(diào)節(jié)器實(shí)現(xiàn)，算作用，若用調(diào)節(jié)器實(shí)現(xiàn)，則選則選P調(diào)節(jié)；調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)；調(diào)節(jié)器F2C使副流量穩(wěn)定，為保證控使副流量穩(wěn)定，為保證控制精度可選制精度可選PI調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)。PPI過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第7章章雙閉環(huán)比值控制不僅雙閉環(huán)比值控制不僅要求兩流量保持恒定的比要求兩流量保持恒定的比值關(guān)系，而且主、副流量值關(guān)系，而且主、副流量均要實(shí)現(xiàn)定值控制，所以均要實(shí)現(xiàn)定值控制，所以兩個(gè)調(diào)節(jié)器均應(yīng)選兩個(gè)調(diào)節(jié)器均應(yīng)選PI調(diào)節(jié)；調(diào)節(jié)；比值器選比值器選P調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)。F1TQ1Q2F1CF2TF2CKPIPIP 4）正確選擇流量計(jì)及其量程）正確選擇流量計(jì)及其量程各種流量計(jì)都有一定的適用范圍（一般正常流各種流量計(jì)都有一定的適用范圍（一般正常流量選在滿量程的量選在滿量程的70左右），必須正確地選擇和使左右），必須正確地選擇和使用，可參考有關(guān)設(shè)計(jì)資料、產(chǎn)品手冊(cè)。用，可參考有關(guān)設(shè)計(jì)資料、產(chǎn)品手冊(cè)。過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第7章章5）比值系數(shù)的計(jì)算）比值系數(shù)的計(jì)算工藝規(guī)定的流量（或質(zhì)量）比值工藝規(guī)定的流量（或質(zhì)量）比值K不能直接作為不能直接作為儀表比值使用，必須根據(jù)儀表的量程轉(zhuǎn)換成儀表的比儀表比值使用，必須根據(jù)儀表的量程轉(zhuǎn)換成儀表的比值系數(shù)值系數(shù)K后才能進(jìn)行比值設(shè)定。后才能進(jìn)行比值設(shè)定。變送器的轉(zhuǎn)換特性不同，比值系數(shù)變送器的轉(zhuǎn)換特性不同，比值系數(shù)K的計(jì)算公式的計(jì)算公式不同。不同。（l）流量與測(cè)量信號(hào)之間成線性關(guān)系）流量與測(cè)量信號(hào)之間成線性關(guān)系如果如果Q1的流量計(jì)測(cè)量范圍為的流量計(jì)測(cè)量范圍為0Q1max、Q2的流的流量計(jì)測(cè)量范圍為量計(jì)測(cè)量范圍為0Q2max，則變送器輸出電流信號(hào)和，則變送器輸出電流信號(hào)和流量之間的關(guān)系如下：流量之間的關(guān)系如下：過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第7章章因因代入工藝比值公式：代入工藝比值公式：得換算公式：得換算公式：而儀表比值公式：而儀表比值公式：過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第7章章（2）流量與測(cè)量信號(hào)之間成非線性關(guān)系）流量與測(cè)量信號(hào)之間成非線性關(guān)系利用節(jié)流原理測(cè)流量時(shí)，流量計(jì)輸出信號(hào)與流量的利用節(jié)流原理測(cè)流量時(shí)，流量計(jì)輸出信號(hào)與流量的平方成正比：平方成正比：I=CQ2 代入工藝比值公式：代入工藝比值公式：得換算公式：得換算公式：則則過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第7章章6）流量測(cè)量中的溫度、壓力補(bǔ)償）流量測(cè)量中的溫度、壓力補(bǔ)償用差壓流量計(jì)測(cè)量氣體流量時(shí)，被測(cè)氣體溫度和用差壓流量計(jì)測(cè)量氣體流量時(shí)，被測(cè)氣體溫度和壓力的變化會(huì)使其密度發(fā)生變化，流量的測(cè)量值將產(chǎn)壓力的變化會(huì)使其密度發(fā)生變化，流量的測(cè)量值將產(chǎn)生誤差。生誤差。對(duì)于溫度、壓力變化較大、而控制質(zhì)量要求較高對(duì)于溫度、壓力變化較大、而控制質(zhì)量要求較高的對(duì)象，必須進(jìn)行溫度、壓力補(bǔ)償，以保證流量測(cè)量的對(duì)象，必須進(jìn)行溫度、壓力補(bǔ)償，以保證流量測(cè)量值的準(zhǔn)確。值的準(zhǔn)確。過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第7章章7.4.2.2 比值控制系統(tǒng)的實(shí)施與參數(shù)整定比值控制系統(tǒng)的實(shí)施與參數(shù)整定1）比值系數(shù)的實(shí)現(xiàn)）比值系數(shù)的實(shí)現(xiàn)比值系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)有相乘和相除二種方法。在工程比值系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)有相乘和相除二種方法。在工程上可采用比值器、乘法器、除法器等儀表實(shí)現(xiàn)；用計(jì)上可采用比值器、乘法器、除法器等儀表實(shí)現(xiàn)；用計(jì)算機(jī)控制時(shí)，通過比例、乘、除運(yùn)算程序?qū)崿F(xiàn)。算機(jī)控制時(shí)，通過比例、乘、除運(yùn)算程序?qū)崿F(xiàn)。2）比值控制系統(tǒng)的參數(shù)整定）比值控制系統(tǒng)的參數(shù)整定比值系統(tǒng)的主流量回路，可按單回路控制系統(tǒng)進(jìn)比值系統(tǒng)的主流量回路，可按單回路控制系統(tǒng)進(jìn)行整定；比值系統(tǒng)的副流量整定為振蕩與不振蕩的邊行整定；比值系統(tǒng)的副流量整定為振蕩與不振蕩的邊界為佳，即過渡過程既不振蕩而反應(yīng)又快。界為佳，即過渡過程既不振蕩而反應(yīng)又快。過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第7章章7.5 均勻控制系統(tǒng)均勻控制系統(tǒng)在在連連續(xù)續(xù)生生產(chǎn)產(chǎn)過過程程中中，有有許許多多裝裝置置是是前前后后緊緊密密聯(lián)聯(lián)系系的的。前前一一設(shè)設(shè)備備的的出出料料，往往往往是是后后一一設(shè)設(shè)備備的的進(jìn)進(jìn)料料，各各設(shè)設(shè)備備的的操操作作也也互互相相關(guān)關(guān)聯(lián)聯(lián)、互互相相影影響響。例例如如圖圖7.24所所示的兩個(gè)連續(xù)操作的精餾塔。示的兩個(gè)連續(xù)操作的精餾塔。LC1#2#FTFCLT 1#塔要求液塔要求液位穩(wěn)定，設(shè)液位位穩(wěn)定，設(shè)液位控制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)。2#塔要求進(jìn)塔要求進(jìn)料量穩(wěn)定，設(shè)流料量穩(wěn)定，設(shè)流量控制系統(tǒng)。量控制系統(tǒng)。過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第7章章顯然，這兩套控制系統(tǒng)的控制目標(biāo)存在矛盾：顯然，這兩套控制系統(tǒng)的控制目標(biāo)存在矛盾：解決辦法：解決辦法：1、設(shè)中間貯設(shè)中間貯槽，使前后影響減槽，使前后影響減小，但成本高。小，但成本高。2、用均勻調(diào)、用均勻調(diào)節(jié)方案。節(jié)方案。1#塔液位調(diào)節(jié)塔液位調(diào)節(jié)閥閥 1 開度變化開度變化LC1#2#FTFCLT12 2#塔流量變化塔流量變化2#塔流量調(diào)節(jié)塔流量調(diào)節(jié)閥閥 2 開度變化開度變化 1#塔液位變化塔液位變化過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第7章章7.5.1均勻控制系統(tǒng)工作原理及特點(diǎn)均勻控制系統(tǒng)工作原理及特點(diǎn)為為了了解解決決前前后后工工序序控控制制的的矛矛盾盾，達(dá)達(dá)到到前前后后兼兼顧顧、協(xié)協(xié)調(diào)調(diào)操操作作，使使前前后后工工序序的的控控制制參參數(shù)數(shù)均均能能符符合合要要求求而而設(shè)設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)稱為計(jì)的控制系統(tǒng)稱為均勻控制系統(tǒng)均勻控制系統(tǒng)。如如上上例例中中，均均勻勻控控制制應(yīng)應(yīng)通通過過對(duì)對(duì)液液位位和和流流量量?jī)蓛蓚€(gè)個(gè)變變量量同同時(shí)時(shí)兼兼顧顧的的控控制制方方案案，使使兩兩個(gè)個(gè)互互相相矛矛盾盾的的變變量量相相互互協(xié)調(diào)，都能滿足各自的的工藝要求。協(xié)調(diào)，都能滿足各自的的工藝要求。和其它控制方式相比，均勻控制的特點(diǎn)如下：和其它控制方式相比，均勻控制的特點(diǎn)如下：（1）兩兩個(gè)個(gè)被被控控變變量量在在控控制制過過程程中中都都是是緩緩慢慢變變化化的。的。過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第7章章因因?yàn)闉槿羧魧?#塔塔液液位位控控制制成成平平穩(wěn)穩(wěn)的的直直線線，會(huì)會(huì)導(dǎo)導(dǎo)致致2#塔塔的的進(jìn)進(jìn)料料量量波波動(dòng)動(dòng)很很大大；反反之之若若將將2#塔塔的的進(jìn)進(jìn)料料量量控控制制成成平平穩(wěn)穩(wěn)的的直直線線，會(huì)會(huì)導(dǎo)導(dǎo)致致1#塔塔液液位位波波動(dòng)動(dòng)很很大大。即即無無法法實(shí)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)兩個(gè)被控參數(shù)都很平穩(wěn)。兩個(gè)被控參數(shù)都很平穩(wěn)。只只有有讓讓兩兩者者都都有有一一定定程程度度的的波波動(dòng)動(dòng)，但但波波動(dòng)動(dòng)都都比比較較緩慢、且幅度較小，才有可能同時(shí)符合控制要求。緩慢、且幅度較小，才有可能同時(shí)符合控制要求。tLL FFO（a）1#塔液位穩(wěn)定、塔液位穩(wěn)定、2#塔流量變化大塔流量變化大LFL FtO（b）1#塔液位變化大、塔液位變化大、2#塔流量穩(wěn)定塔流量穩(wěn)定L FLFtO（c）1#塔液位、塔液位、2#塔流量均變化較小塔流量均變化較小過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第7章章（2）前前后后互互相相聯(lián)聯(lián)系系又又互互相相矛矛盾盾的的兩兩個(gè)個(gè)變變量量應(yīng)應(yīng)保保持持在所允許的范圍內(nèi)波動(dòng)。在所允許的范圍內(nèi)波動(dòng)。如如圖圖，1#塔塔塔塔釜釜液液位位的的升升降降變變化化不不能能超超過過規(guī)規(guī)定定的的上上下下限限。2#塔塔進(jìn)進(jìn)料料流流量量也也不不能能超超越越規(guī)規(guī)定定的的上上下下限限，否否則就不能滿足工藝要求。則就不能滿足工藝要求。LC1#2#FTFCLT12L FLFtO過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第7章章7.5.2均勻控制方案均勻控制方案均勻控制常用的方案有簡(jiǎn)單均勻控制、串級(jí)均勻均勻控制常用的方案有簡(jiǎn)單均勻控制、串級(jí)均勻控制等形式，下面介紹這兩種控制方案?？刂频刃问?，下面介紹這兩種控制方案。1簡(jiǎn)單均勻控制簡(jiǎn)單均勻控制LC1#2#LT結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)與與簡(jiǎn)簡(jiǎn)單單液液位位定定值值控控制制系系統(tǒng)統(tǒng)一一樣樣，但但系系統(tǒng)統(tǒng)控控制制的的目目的的不不同同。均均勻勻控控制制的的目目的的是是協(xié)協(xié)調(diào)調(diào)控控制制液液位位和和排排出出流流量量?jī)蓛蓚€(gè)變量。個(gè)變量。過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第7章章由于控制目的不同，均勻控制要求兼顧兩個(gè)變由于控制目的不同，均勻控制要求兼顧兩個(gè)變量，是通過調(diào)節(jié)器的參數(shù)整定來實(shí)現(xiàn)的。量，是通過調(diào)節(jié)器的參數(shù)整定來實(shí)現(xiàn)的。簡(jiǎn)單均勻控制系統(tǒng)中的控制器一般都是純比例簡(jiǎn)單均勻控制系統(tǒng)中的控制器一般都是純比例作用，而且將比例度整定得很大。作用，而且將比例度整定得很大。LC1#2#LT當(dāng)液位變化時(shí)，當(dāng)液位變化時(shí)，控制器的輸出變化很控制器的輸出變化很小，排出流量只作微小，排出流量只作微小緩慢的變化，以較小緩慢的變化，以較弱的控制作用達(dá)到均弱的控制作用達(dá)到均勻控制的目的。勻控制的目的。過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第7章章LC1#2#LT 因此，簡(jiǎn)單因此，簡(jiǎn)單均勻控制適用于干均勻控制適用于干擾不大、對(duì)流量的擾不大、對(duì)流量的均勻程度要求較低均勻程度要求較低的場(chǎng)合。的場(chǎng)合。簡(jiǎn)單均勻控制的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，投運(yùn)方便，成簡(jiǎn)單均勻控制的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，投運(yùn)方便，成本低。但對(duì)另一個(gè)被控變量是不測(cè)不控的兼顧操作，本低。但對(duì)另一個(gè)被控變量是不測(cè)不控的兼顧操作，其控制精度不一定能保證。其控制精度不一定能保證。如此例中，當(dāng)前后塔的壓力變化較大時(shí)，盡管調(diào)如此例中，當(dāng)前后塔的壓力變化較大時(shí)，盡管調(diào)節(jié)閥的開度不變，輸出流量也會(huì)發(fā)生較大變化。節(jié)閥的開度不變，輸出流量也會(huì)發(fā)生較大變化。過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第7章章2串級(jí)均勻控制串級(jí)均勻控制為為了了克克服服簡(jiǎn)簡(jiǎn)單單均均勻勻控控制制只只有有一一個(gè)個(gè)控控制制回回路路，只只能能保保證證一一個(gè)個(gè)被被控控變變量量精精度度的的缺缺點(diǎn)點(diǎn)，可可在在簡(jiǎn)簡(jiǎn)單單均均勻勻控控制制方方案基礎(chǔ)上增加一個(gè)副控制回路，構(gòu)成串級(jí)均勻控制。案基礎(chǔ)上增加一個(gè)副控制回路，構(gòu)成串級(jí)均勻控制。q結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)與與串串級(jí)級(jí)控控制制系系統(tǒng)統(tǒng)相相同同。增增加加了了流流量量控控制制回回路路，可可以以及及時(shí)時(shí)克克服服壓壓力力干干擾擾，保保證證流流量量控控制精度。制精度。LC1#2#FTFCLT過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第7章章q串串級(jí)級(jí)均均勻勻控控制制方方案案中中，主主、副副變變量量都都有有控控制制精精度度要要求求，二二者者均均在在規(guī)規(guī)定定的的范范圍圍內(nèi)內(nèi)作作緩緩慢慢的的變變化化，所所以以控控制手法上與串級(jí)控制不同。制手法上與串級(jí)控制不同。v主主、副副控控制制器器一一般般都都采采用用純純比比例例作作用用，而而且且將將比比例度整定得較大。例度整定得較大。v串串級(jí)級(jí)均均勻勻控控制制方方案案適適用用于于干干擾擾較較大大的的場(chǎng)場(chǎng)合合。但但使使用用儀儀表表較較多多，投投運(yùn)運(yùn)、維護(hù)較復(fù)雜。維護(hù)較復(fù)雜。LC1#2#FTFCLT過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第7章章7.6分程控制系統(tǒng)分程控制系統(tǒng)在在分分程程控控制制系系統(tǒng)統(tǒng)中中，一一個(gè)個(gè)控控制制器器的的輸輸出出信信號(hào)號(hào)被被分分割割成成幾幾個(gè)個(gè)行行程程段段，每每一一段段行行程程各各控控制制一一個(gè)個(gè)調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)閥閥，故故取名為分程控制系統(tǒng)。取名為分程控制系統(tǒng)。例例如如，一一個(gè)個(gè)控控制制器器的的輸輸出出信信號(hào)號(hào)分分程程控控制制兩兩個(gè)個(gè)調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)閥閥A和和B，A和和B的輸入信號(hào)各占一半行程。的輸入信號(hào)各占一半行程。q可調(diào)整閥門定可調(diào)整閥門定位器來縮小調(diào)節(jié)閥位器來縮小調(diào)節(jié)閥的輸入量程的輸入量程。CABMM過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第7章章7.6.1分程控制系統(tǒng)工作原理及類型分程控制系統(tǒng)工作原理及類型1分程控制系統(tǒng)工作原理分程控制系統(tǒng)工作原理如某一間歇式生產(chǎn)的化學(xué)反應(yīng)過程中，每次投料如某一間歇式生產(chǎn)的化學(xué)反應(yīng)過程中，每次投料完畢后，需要先對(duì)其加熱引發(fā)化學(xué)反應(yīng)。完畢后，需要先對(duì)其加熱引發(fā)化學(xué)反應(yīng)。TT熱水熱水冷卻水冷卻水B TCA一一旦旦反反應(yīng)應(yīng)開開始始進(jìn)進(jìn)行行，就就會(huì)會(huì)持持續(xù)續(xù)產(chǎn)產(chǎn)生生大大量量的的反反應(yīng)應(yīng)熱熱，如如果果不不及及時(shí)時(shí)降降溫溫，物物料料溫溫度度會(huì)會(huì)越越來來越越高高，有有發(fā)發(fā)生生爆爆炸炸的的危危險(xiǎn)險(xiǎn)。因因此，必須降溫。此，必須降溫。過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第7章章為此，可設(shè)計(jì)以反應(yīng)器內(nèi)溫度為被控參數(shù)、以熱為此，可設(shè)計(jì)以反應(yīng)器內(nèi)溫度為被控參數(shù)、以熱水流量和冷卻水流量為控制變量的分程控制系統(tǒng)，調(diào)水流量和冷卻水流量為控制變量的分程控制系統(tǒng)，調(diào)節(jié)閥節(jié)閥A、B分別控制冷卻水和熱水。分別控制冷卻水和熱水。為保證安全，為保證安全，熱水閥采用氣開熱水閥采用氣開式，冷水閥采用式，冷水閥采用氣關(guān)式，則溫度氣關(guān)式，則溫度調(diào)節(jié)器設(shè)為反作調(diào)節(jié)器設(shè)為反作用。用。TT熱水熱水冷卻水冷卻水B TCA反反反反正正過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第7章章圖圖7.29 調(diào)節(jié)閥分程關(guān)系曲線調(diào)節(jié)閥分程關(guān)系曲線MPa0100%0.020.060.10A閥閥B閥閥 TT熱水熱水冷卻水冷卻水B TCA正正反反反反工作原理如下：工作原理如下：當(dāng)裝料完成、化學(xué)反應(yīng)開始前，溫度測(cè)量值小于當(dāng)裝料完成、化學(xué)反應(yīng)開始前，溫度測(cè)量值小于設(shè)定值。調(diào)節(jié)器設(shè)定值。調(diào)節(jié)器TC輸出氣壓大于輸出氣壓大于0.06MPa，A（冷水）（冷水）閥關(guān)閉，閥關(guān)閉，B（熱水）閥開啟，反應(yīng)器夾套中進(jìn)的熱水（熱水）閥開啟，反應(yīng)器夾套中進(jìn)的熱水使反應(yīng)物料溫度上升。使反應(yīng)物料溫度上升。過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第7章章反應(yīng)開始后，反應(yīng)物溫度逐漸升高，調(diào)節(jié)器輸出反應(yīng)開始后，反應(yīng)物溫度逐漸升高，調(diào)節(jié)器輸出逐漸下降，熱水閥逐漸關(guān)??；當(dāng)反應(yīng)物料溫度達(dá)到并逐漸下降，熱水閥逐漸關(guān)小；當(dāng)反應(yīng)物料溫度達(dá)到并高于高于設(shè)定值設(shè)定值時(shí)，調(diào)節(jié)器輸出氣壓將小于時(shí)，調(diào)節(jié)器輸出氣壓將小于0.06MPa，熱熱水閥水閥完全關(guān)閉，冷水閥逐漸打開，冷水進(jìn)入夾套將反完全關(guān)閉，冷水閥逐漸打開，冷水進(jìn)入夾套將反應(yīng)熱帶走，使反應(yīng)物料溫度保持在應(yīng)熱帶走，使反應(yīng)物料溫度保持在設(shè)定值設(shè)定值。圖圖7.29 調(diào)節(jié)閥分程關(guān)系曲線調(diào)節(jié)閥分程關(guān)系曲線MPa0100%0.020.060.10A閥閥B閥閥 TT熱水熱水冷卻水冷卻水B TCA正正反反反反過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第7章章2分程控制系統(tǒng)的類型分程控制系統(tǒng)的類型按照調(diào)節(jié)閥的氣開、氣關(guān)形式和分程信號(hào)區(qū)段按照調(diào)節(jié)閥的氣開、氣關(guān)形式和分程信號(hào)區(qū)段不同，可分為以下兩種類型：不同，可分為以下兩種類型：調(diào)節(jié)閥同向動(dòng)作的分程控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)閥同向動(dòng)作的分程控制系統(tǒng)例：兩個(gè)調(diào)節(jié)閥同向動(dòng)作例：兩個(gè)調(diào)節(jié)閥同向動(dòng)作A、B均為正作用閥均為正作用閥A、B均為反作用閥均為反作用閥MPa0100%0.020.060.10A閥閥B閥閥MPa0100%0.020.060.10A閥閥B閥閥過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第7章章MPa0100%0.020.060.10A閥閥B閥閥MPa0100%0.020.060.10A閥閥B閥閥調(diào)節(jié)閥異向動(dòng)作的分程控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)閥異向動(dòng)作的分程控制系統(tǒng)例：兩個(gè)調(diào)節(jié)閥異向動(dòng)作例：兩個(gè)調(diào)節(jié)閥異向動(dòng)作在在0.020.06MPa區(qū)區(qū)間，間，B閥全開、閥全開、A閥逐漸閥逐漸開大；在開大；在0.060.10MPa區(qū)間，區(qū)間，A閥全開、閥全開、B閥逐閥逐漸關(guān)小。漸關(guān)小。在在0.020.06MPa區(qū)區(qū)間，間，B閥全關(guān)、閥全關(guān)、A閥逐漸閥逐漸關(guān)小；在關(guān)??；在0.060.10MPa區(qū)間，區(qū)間，A閥全關(guān)、閥全關(guān)、B閥逐閥逐漸開大。漸開大。過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第7章章給定給定執(zhí)行器執(zhí)行器1對(duì)象對(duì)象變送器變送器控制器控制器干擾干擾執(zhí)行器執(zhí)行器27.6.2 分程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及工業(yè)應(yīng)用分程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及工業(yè)應(yīng)用分程控制系統(tǒng)本質(zhì)上屬于單回路控制系統(tǒng)。二者分程控制系統(tǒng)本質(zhì)上屬于單回路控制系統(tǒng)。二者的主要區(qū)別是：?jiǎn)位芈房刂葡到y(tǒng)中調(diào)節(jié)器輸出控制一的主要區(qū)別是：?jiǎn)位芈房刂葡到y(tǒng)中調(diào)節(jié)器輸出控制一個(gè)調(diào)節(jié)閥，分程控制系統(tǒng)中調(diào)節(jié)器輸出控制多個(gè)調(diào)節(jié)個(gè)調(diào)節(jié)閥，分程控制系統(tǒng)中調(diào)節(jié)器輸出控制多個(gè)調(diào)節(jié)閥。因此，系統(tǒng)設(shè)計(jì)上有所不同。閥。因此，系統(tǒng)設(shè)計(jì)上有所不同。過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第7章章7.6.2.1 控制信號(hào)的分段控制信號(hào)的分段在分程控制中，調(diào)節(jié)器輸出信號(hào)分段是由生產(chǎn)工藝要在分程控制中，調(diào)節(jié)器輸出信號(hào)分段是由生產(chǎn)工藝要求決定的。調(diào)節(jié)器輸出信號(hào)需要分成幾段，哪一段信求決定的。調(diào)節(jié)器輸出信號(hào)需要分成幾段，哪一段信號(hào)控制哪一個(gè)調(diào)節(jié)閥，完全取決于工藝要求。號(hào)控制哪一個(gè)調(diào)節(jié)閥，完全取決于工藝要求。如在此例反應(yīng)如在此例反應(yīng)器溫度控制中，工器溫度控制中，工藝需要控制兩個(gè)調(diào)藝需要控制兩個(gè)調(diào)節(jié)閥。因此，調(diào)節(jié)節(jié)閥。因此，調(diào)節(jié)器輸出信號(hào)需要分器輸出信號(hào)需要分成兩段。成兩段。TT熱水熱水冷卻水冷卻水B TCA反反反反正正過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第7章章 TT熱水熱水冷卻水冷卻水B TCA反反反反正正7.6.2.2 調(diào)節(jié)閥特性的選擇與應(yīng)注意的問題調(diào)節(jié)閥特性的選擇與應(yīng)注意的問題1.根據(jù)工藝要求選擇同向或異向工作的調(diào)節(jié)閥根據(jù)工藝要求選擇同向或異向工作的調(diào)節(jié)閥如此例中，為保證安全，熱水閥采用氣開式，冷水如此例中，為保證安全，熱水閥采用氣開式，冷水閥采用氣關(guān)式。這就決定了兩個(gè)調(diào)節(jié)閥異向工作。又閥采用氣關(guān)式。這就決定了兩個(gè)調(diào)節(jié)閥異向工作。又因工藝要求一個(gè)閥打開時(shí)，另一個(gè)必須關(guān)閉。因此兩因工藝要求一個(gè)閥打開時(shí)，另一個(gè)必須關(guān)閉。因此兩個(gè)閥的特性組合應(yīng)是：個(gè)閥的特性組合應(yīng)是：MPa0100%0.020.060.10A閥閥B閥閥過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第7章章2.流量特性的平滑銜接流量特性的平滑銜接如圖為蒸汽壓力減壓系統(tǒng)。小負(fù)荷時(shí)只有如圖為蒸汽壓力減壓系統(tǒng)。小負(fù)荷時(shí)只有A閥控閥控制、制、B閥閥不開；負(fù)荷較大時(shí)不開；負(fù)荷較大時(shí)A閥全開、閥全開、B閥閥控制?？刂啤蓚€(gè)同向特性的調(diào)節(jié)閥并聯(lián)控制一種介質(zhì)的流量?jī)蓚€(gè)同向特性的調(diào)節(jié)閥并聯(lián)控制一種介質(zhì)的流量時(shí)，總流量特性是兩個(gè)閥流量特性的疊加組合。時(shí)，總流量特性是兩個(gè)閥流量特性的疊加組合。PTMPa0100%0.020.060.10A閥閥B閥閥過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第7章章如果兩個(gè)調(diào)節(jié)閥的增益差距較大，如果兩個(gè)調(diào)節(jié)閥的增益差距較大，組合后的總流組合后的總流量量特性有突變點(diǎn)，會(huì)影響調(diào)節(jié)品質(zhì)。特性有突變點(diǎn)，會(huì)影響調(diào)節(jié)品質(zhì)。P（MPa）（a）二閥特性比較接近）二閥特性比較接近0流量流量 Q（%）1000.020.060.10 45（b）二閥特性差距較大）二閥特性差距較大01000.020.060.10 45P（MPa）流量流量 Q（%）如果兩個(gè)調(diào)節(jié)閥都用直線特性，組合后的總流量如果兩個(gè)調(diào)節(jié)閥都用直線特性，組合后的總流量特性有下列兩種情況：特性有下列兩種情況：過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第7章章（a）分程信號(hào)不重疊）分程信號(hào)不重疊P（MPa）流量流量 Q（%）01000.020.060.10 如果調(diào)節(jié)閥是對(duì)數(shù)流量特性，其總流量特性銜接如果調(diào)節(jié)閥是對(duì)數(shù)流量特性，其總流量特性銜接處必有突變點(diǎn)。處必有突變點(diǎn)?？梢酝ㄟ^兩個(gè)調(diào)節(jié)閥分程信號(hào)部分重迭的辦法，可以通過兩個(gè)調(diào)節(jié)閥分程信號(hào)部分重迭的辦法，使調(diào)節(jié)閥流量特性實(shí)現(xiàn)平滑過渡。即將兩個(gè)閥的工作使調(diào)節(jié)閥流量特性實(shí)現(xiàn)平滑過渡。即將兩個(gè)閥的工作范圍擴(kuò)大，形成一段重迭區(qū)。范圍擴(kuò)大，形成一段重迭區(qū)。（b）分程信號(hào)重疊）分程信號(hào)重疊P（MPa）01000.020.060.10流量流量 Q（%）過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第7章章3）調(diào)節(jié)閥的泄漏量）調(diào)節(jié)閥的泄漏量 在分程控制中，調(diào)節(jié)閥的泄漏量太大會(huì)影響控制質(zhì)在分程控制中，調(diào)節(jié)閥的泄漏量太大會(huì)影響控制質(zhì)量。尤其當(dāng)大、小閥并聯(lián)工作時(shí)，若大閥的泄漏量接量。尤其當(dāng)大、小閥并聯(lián)工作時(shí)，若大閥的泄漏量接近或大于小閥的正常的調(diào)節(jié)量，則小閥的調(diào)節(jié)能力大近或大于小閥的正常的調(diào)節(jié)量，則小閥的調(diào)節(jié)能力大大降低。大降低。因?yàn)榇箝y的泄漏量因?yàn)榇箝y的泄漏量相當(dāng)于存在一個(gè)不受控相當(dāng)于存在一個(gè)不受控制的旁路管道，所以要制的旁路管道，所以要求大閥的泄漏量很小。求大閥的泄漏量很小。PT過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第7章章7.6.2.3 分程控制的實(shí)現(xiàn)分程控制的實(shí)現(xiàn)分程控制要求調(diào)節(jié)閥的輸入量程進(jìn)行壓縮。通過調(diào)分程控制要求調(diào)節(jié)閥的輸入量程進(jìn)行壓縮。通過調(diào)整閥門定位器的輸入信號(hào)零點(diǎn)和量程，使調(diào)節(jié)閥在整閥門定位器的輸入信號(hào)零點(diǎn)和量程，使調(diào)節(jié)閥在規(guī)定的信號(hào)區(qū)段作全行程動(dòng)作。規(guī)定的信號(hào)區(qū)段作全行程動(dòng)作。（b）分程信號(hào)重疊）分程信號(hào)重疊P（MPa）01000.020.060.10流量流量 Q（%）例如，使調(diào)節(jié)閥例如，使調(diào)節(jié)閥A在在0.020.07MPa范圍內(nèi)作全范圍內(nèi)作全行程動(dòng)作；使調(diào)節(jié)閥行程動(dòng)作；使調(diào)節(jié)閥B在在0.050.10MPa范圍內(nèi)作全范圍內(nèi)作全行程動(dòng)作。行程動(dòng)作。過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第7章章7.6.2.4 分程控制系統(tǒng)的工業(yè)應(yīng)用分程控制系統(tǒng)的工業(yè)應(yīng)用分程控制系統(tǒng)的工業(yè)應(yīng)用廣泛，介紹應(yīng)用比較多分程控制系統(tǒng)的工業(yè)應(yīng)用廣泛，介紹應(yīng)用比較多的兩種形式：的兩種形式：1、用于擴(kuò)大調(diào)節(jié)閥的可調(diào)范圍、用于擴(kuò)大調(diào)節(jié)閥的可調(diào)范圍有的生產(chǎn)工藝要求控制的流量變化范圍較大，但有的生產(chǎn)工藝要求控制的流量變化范圍較大，但是調(diào)節(jié)閥的可調(diào)范圍是有限的是調(diào)節(jié)閥的可調(diào)范圍是有限的（國(guó)產(chǎn)統(tǒng)一設(shè)計(jì)柱塞調(diào)國(guó)產(chǎn)統(tǒng)一設(shè)計(jì)柱塞調(diào)節(jié)閥可調(diào)范圍節(jié)閥可調(diào)范圍R30）。若采用一個(gè)調(diào)節(jié)閥，能夠控若采用一個(gè)調(diào)節(jié)閥，能夠控制的最大流量和最小流量相差不可能太懸殊，滿足不制的最大流量和最小流量相差不可能太懸殊，滿足不了生產(chǎn)上流量大范圍變化的要求，這時(shí)可考慮采用兩了生產(chǎn)上流量大范圍變化的要求，這時(shí)可考慮采用兩個(gè)控制閥并聯(lián)的分程控制方案。個(gè)控制閥并聯(lián)的分程控制方案。過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第7章章例例 某廠蒸汽壓力減壓系統(tǒng)某廠蒸汽壓力減壓系統(tǒng)用用節(jié)節(jié)流流減減壓壓的的方方法法將將10MPa的的高高壓壓蒸蒸汽汽減減壓壓成成4MPa的中壓蒸汽。中壓蒸汽的使用量變化很大。的中壓蒸汽。中壓蒸汽的使用量變化很大。如如果果只只用用一一個(gè)個(gè)閥閥門門控控制制，只只能能選選擇擇大大口口徑徑閥閥。而而大口徑閥在小開度下工作時(shí)，控制效果變差。大口徑閥在小開度下工作時(shí)，控制效果變差。如如果果用用兩兩個(gè)個(gè)閥閥分分程程控控制制，小小負(fù)負(fù)荷荷時(shí)時(shí)只只開開小小閥閥，負(fù)負(fù)荷荷增增大大時(shí)時(shí)再再開開大大閥閥。則則兩兩個(gè)個(gè)調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)閥閥組組合合后，可調(diào)范圍擴(kuò)大。后，可調(diào)范圍擴(kuò)大。PT過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第7章章設(shè)大小兩個(gè)調(diào)節(jié)閥的最大流通能力分別為：設(shè)大小兩個(gè)調(diào)節(jié)閥的最大流通能力分別為：CBmax=105 m3、CAmax=4.2m3；可調(diào)范圍均為；可調(diào)范圍均為 R=30則兩個(gè)閥的最小流通能力分別為：則兩個(gè)閥的最小流通能力分別為：CBmin=CBmin/R=105/30=3.5 m3CAmin=CAmin/R=4.2/30=0.14 m3兩個(gè)調(diào)節(jié)閥并聯(lián)使用時(shí)：兩個(gè)調(diào)節(jié)閥并聯(lián)使用時(shí)：最小流通能力為：最小流通能力為：Cmin=CAmin=0.14最大流通能力為：最大流通能力為：Cmax=CBmax+CAmax=107.2 m3可調(diào)范圍可調(diào)范圍R并并=Cmax /Cmin=107.2/0.14=780并聯(lián)使用后調(diào)并聯(lián)使用后調(diào)節(jié)閥的可調(diào)范圍增大了節(jié)閥的可調(diào)范圍增大了26倍。倍。過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第7章章2.用于不同工況下的控制用于不同工況下的控制例如在工業(yè)廢液中和處理工藝中，需要根據(jù)廢例如在工業(yè)廢液中和處理工藝中，需要根據(jù)廢液的酸堿性（液的酸堿性（pH值），分別控制加酸量或加堿量。值），分別控制加酸量或加堿量。MPa0100%0.020.060.10酸閥酸閥堿閥堿閥 pHT反反反反正正廢液廢液 pHC正正堿液堿液酸液酸液中和液中和液過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第7章章3.3.用于控制節(jié)能用于控制節(jié)能用于控制節(jié)能用于控制節(jié)能 過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第7章章4.4.用于保證生產(chǎn)過程的安全、穩(wěn)定用于保證生產(chǎn)過程的安全、穩(wěn)定用于保證生產(chǎn)過程的安全、穩(wěn)定用于保證生產(chǎn)過程的安全、穩(wěn)定 過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第7章章7.7 選擇性控制系統(tǒng)選擇性控制系統(tǒng)通通常常的的自自動(dòng)動(dòng)控控制制系系統(tǒng)統(tǒng)是是在在正正常常生生產(chǎn)產(chǎn)狀狀態(tài)態(tài)下下對(duì)對(duì)某某參參數(shù)數(shù)進(jìn)進(jìn)行行穩(wěn)穩(wěn)定定性性控控制制。一一旦旦生生產(chǎn)產(chǎn)過過程程出出現(xiàn)現(xiàn)非非正正常常狀狀態(tài)態(tài)（如如其其它它參參數(shù)數(shù)超超過過安安全全線線），就就得得放放棄棄對(duì)對(duì)此此參參數(shù)數(shù)的的控控制制，否否則則會(huì)會(huì)發(fā)發(fā)生生事事故故。待待采采取取生生產(chǎn)產(chǎn)保保護(hù)護(hù)措措施施消消除除非非正正常狀態(tài)后，控制系統(tǒng)再重新投入工作。常狀態(tài)后，控制系統(tǒng)再重新投入工作。傳統(tǒng)的傳統(tǒng)的生產(chǎn)保護(hù)措施是硬保護(hù)措施。當(dāng)生產(chǎn)操作生產(chǎn)保護(hù)措施是硬保護(hù)措施。當(dāng)生產(chǎn)操作達(dá)到安全極限時(shí)，發(fā)出聲、光報(bào)警。操作工立即將控達(dá)到安全極限時(shí)，發(fā)出聲、光報(bào)警。操作工立即將控制器切到手動(dòng)操作、或是通過專門設(shè)置的聯(lián)鎖保護(hù)線制器切到手動(dòng)操作、或是通過專門設(shè)置的聯(lián)鎖保護(hù)線路實(shí)現(xiàn)自動(dòng)停車，以排除險(xiǎn)情。路實(shí)現(xiàn)自動(dòng)停車，以排除險(xiǎn)情。過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第7章章如如果果控控制制系系統(tǒng)統(tǒng)具具有有自自動(dòng)動(dòng)應(yīng)應(yīng)變變能能力力，對(duì)對(duì)于于不不同同的的生生產(chǎn)產(chǎn)狀狀態(tài)態(tài)，能能自自動(dòng)動(dòng)選選擇擇不不同同的的控控制制方方案案。當(dāng)當(dāng)生生產(chǎn)產(chǎn)出出現(xiàn)現(xiàn)不不正正常常狀狀況況時(shí)時(shí)，能能自自動(dòng)動(dòng)切切換換到到保保護(hù)護(hù)性性控控制制回回路路，讓讓保保護(hù)護(hù)性性控控制制回回路路來來恢恢復(fù)復(fù)生生產(chǎn)產(chǎn)狀狀態(tài)態(tài)；當(dāng)當(dāng)生生產(chǎn)產(chǎn)恢恢復(fù)復(fù)正正常常時(shí)時(shí)，再再自自動(dòng)動(dòng)切切回回穩(wěn)穩(wěn)定定性性控控制制回回路路。這這樣樣就就不不需需要要通通過過人人工工或或停停車車操操作作對(duì)對(duì)生生產(chǎn)產(chǎn)進(jìn)進(jìn)行行保保護(hù)護(hù)，稱稱為為軟軟保保護(hù)護(hù)措施。措施。選選擇擇性性控控制制系系統(tǒng)統(tǒng)就就是是能能根根據(jù)據(jù)生生產(chǎn)產(chǎn)狀狀態(tài)態(tài)自自動(dòng)動(dòng)選選擇擇合合適適的的控控制制方方案案的的控控制制系系統(tǒng)統(tǒng)。系系統(tǒng)統(tǒng)設(shè)設(shè)有有有有多多個(gè)個(gè)控控制制回回路路，由由選選擇擇器器根根據(jù)據(jù)設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)的的邏邏輯輯關(guān)關(guān)系系選選通通某某個(gè)個(gè)控控制制回路回路。過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第7章章7.7.1選擇性控制系統(tǒng)的類型選擇性控制系統(tǒng)的類型選擇性控制系統(tǒng)通過選擇器實(shí)現(xiàn)選擇功能。選擇選擇性控制系統(tǒng)通過選擇器實(shí)現(xiàn)選擇功能。選擇器可以接在調(diào)節(jié)器的輸出端，對(duì)控制信號(hào)進(jìn)行選擇；器可以接在調(diào)節(jié)器的輸出端，對(duì)控制信號(hào)進(jìn)行選擇；也可以接在變送器的輸出端，對(duì)測(cè)量信號(hào)進(jìn)行選擇。也可以接在變送器的輸出端，對(duì)測(cè)量信號(hào)進(jìn)行選擇。1.對(duì)調(diào)節(jié)器輸出信號(hào)進(jìn)行選擇對(duì)調(diào)節(jié)器輸出信號(hào)進(jìn)行選擇給定給定2變送器變送器2執(zhí)行器執(zhí)行器對(duì)象對(duì)象被控量被控量2給定給定1變送器變送器1控制器控制器1選擇器選擇器被控量被控量1干擾干擾控制器控制器2正?？刂普？刂迫〈刂迫〈刂七^程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第7章章例例1 鍋爐蒸汽壓力的控制鍋爐蒸汽壓力的控制工藝要求鍋爐輸出蒸汽壓力穩(wěn)定。若用單回路工藝要求鍋爐輸出蒸汽壓力穩(wěn)定。若用單回路控制系統(tǒng)控制，則根據(jù)蒸汽出口壓力控制燃?xì)饬??？刂葡到y(tǒng)控制，則根據(jù)蒸汽出口壓力控制燃?xì)饬?。燃?xì)馊細(xì)忮仩t給水鍋爐給水蒸汽蒸汽汽包汽包爐膛爐膛P1TP1C正正反反如果蒸汽用量如果蒸汽用量大幅度變化，蒸汽大幅度變化，蒸汽壓力控制系統(tǒng)會(huì)使壓力控制系統(tǒng)會(huì)使燃?xì)忾y門開度大幅燃?xì)忾y門開度大幅變化。但煤氣壓力變化。但煤氣壓力過高會(huì)發(fā)生脫火。過高會(huì)發(fā)生脫火。過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第7章章為為防防止止產(chǎn)產(chǎn)生生脫脫火火現(xiàn)現(xiàn)象象，增增加加一一個(gè)個(gè)燃燃?xì)鈿飧吒邏簤罕１Ｗo(hù)護(hù)控控制制回回路路。用用P2T測(cè)測(cè)燃燃?xì)鈿鈮簤毫α?，P2C的的設(shè)設(shè)定定值值為為燃燃?xì)鈿飧吒邏簤荷仙舷尴拗抵?，?dāng)當(dāng)燃燃?xì)鈿鈮簤毫αΦ偷陀谟谏仙舷尴拗抵禃r(shí)時(shí)，P2C輸輸出出高高值值信號(hào)。信號(hào)。燃?xì)馊細(xì)釶2C鍋爐給水鍋爐給水蒸汽蒸汽汽包汽包爐膛爐膛選擇器選擇器1P2TP1TP1C反反反反正正用低選器自用低選器自動(dòng)地選擇兩個(gè)控動(dòng)地選擇兩個(gè)控制信號(hào)中較低的制信號(hào)中較低的一個(gè)，作為閥門一個(gè)，作為閥門的控制信號(hào)。的控制信號(hào)。過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第7章章P2C輸輸出出高高值值時(shí)時(shí)，LS選選中中P1C作作為為輸輸出出。系系統(tǒng)統(tǒng)是是以以蒸蒸汽汽壓壓力力為為被被控控變變量量的的簡(jiǎn)簡(jiǎn)單單控控制制系系統(tǒng)統(tǒng)。當(dāng)當(dāng)煤煤氣氣壓壓力力超超過過P2C給給定定值值時(shí)時(shí)，P2C輸輸出出低低值值，LS將將改改選選P2C作作為輸出。為輸出。系統(tǒng)處于燃系統(tǒng)處于燃?xì)鈮毫刂茣r(shí)，氣壓力控制時(shí)，蒸汽出口壓力控蒸汽出口壓力控制回路被燃?xì)鈮褐苹芈繁蝗細(xì)鈮毫Π踩Ｗo(hù)回路力安全保護(hù)回路所取代。所取代。燃?xì)馊細(xì)釶2C鍋爐給水鍋爐給水蒸汽蒸汽汽包汽包爐膛爐膛選擇器選擇器1P2TP1TP1C反反反反正正過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第7章章燃?xì)馊細(xì)釶2C鍋爐給水鍋爐給水蒸汽蒸汽汽包汽包爐膛爐膛選擇器選擇器1P2TP1TP1C反反反反正正在在蒸蒸汽汽壓壓力力定定值值控控制制與與燃燃?xì)鈿飧吒邏簤鹤宰詣?dòng)動(dòng)保保護(hù)護(hù)的的選選擇擇控控制制過過程程中中，還還可可能能出出現(xiàn)現(xiàn)另另一一種種事事故故：如如果果因因蒸蒸汽汽負(fù)負(fù)荷荷很很低低，導(dǎo)導(dǎo)致致燃燃?xì)鈿饬髁髁苛窟^過低低，會(huì)會(huì)出出現(xiàn)現(xiàn)熄熄火火現(xiàn)現(xiàn)象象，也也必必須加以防止。須加以防止。過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第7章章為防止出現(xiàn)熄火現(xiàn)象，再增加一個(gè)燃?xì)獾蛪罕Ｗo(hù)為防止出現(xiàn)熄火現(xiàn)象，再增加一個(gè)燃?xì)獾蛪罕Ｗo(hù)控制回路控制回路 P3T、P3C。P3C的設(shè)定值為燃?xì)鈮毫ο碌脑O(shè)定值為燃?xì)鈮毫ο孪拗?，?dāng)燃?xì)鈮毫Φ陀谙孪拗禃r(shí)，限值，當(dāng)燃?xì)鈮毫Φ陀谙孪拗禃r(shí)，P3C輸出高值信號(hào)，輸出高值信號(hào)，被被HS選中。選中。燃?xì)馊細(xì)釶2C鍋爐給水鍋爐給水蒸汽蒸汽汽包汽包爐膛爐膛選擇器選擇器1選擇器選擇器2P3TP3CP2TP1TP1C正正反反反反反反當(dāng)當(dāng)燃燃?xì)鈿鈮簤毫αΩ吒哂谟谙孪孪尴拗抵禃r(shí)時(shí)，P3C輸輸出出低低值值信信號(hào)號(hào)，不不會(huì)會(huì)被被HS選中。選中。過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第7章章本系統(tǒng)的選擇器在控制器之后，是三選一系統(tǒng)。本系統(tǒng)的選擇器在控制器之后，是三選一系統(tǒng)。當(dāng)系統(tǒng)處于燃?xì)鈮毫ΡＷo(hù)控制期間，蒸汽出口壓力不當(dāng)系統(tǒng)處于燃?xì)鈮毫ΡＷo(hù)控制期間，蒸汽出口壓力不能保證符合工藝要求。能保證符合工藝要求。燃?xì)馊細(xì)釶2C鍋爐給水鍋爐給水蒸汽蒸汽汽包汽包爐膛爐膛選擇器選擇器1選擇器選擇器2P3TP3CP2TP1TP1C正正反反反反反反過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第7章章2對(duì)變送器輸出信號(hào)進(jìn)行選擇對(duì)變送器輸出信號(hào)進(jìn)行選擇這種系統(tǒng)的選擇器裝在控制器之前，對(duì)變送器輸這種系統(tǒng)的選擇器裝在控制器之前，對(duì)變送器輸出信號(hào)進(jìn)行選擇。用于幾個(gè)被控變量的給定值、控制出信號(hào)進(jìn)行選擇。用于幾個(gè)被控變量的給定值、控制規(guī)律都一樣的場(chǎng)合。規(guī)律都一樣的場(chǎng)合。給定給定變送器變送器2執(zhí)行器執(zhí)行器對(duì)象對(duì)象被控量被控量2變送器變送器1選擇器選擇器被控量被控量1干擾干擾 控制器控制器正?？刂普？刂七^程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第7章章例例2 固定床反應(yīng)器中熱點(diǎn)溫度的控制固定床反應(yīng)器中熱點(diǎn)溫度的控制反應(yīng)器內(nèi)固定床上裝有催化劑以加速反應(yīng)，而反反應(yīng)器內(nèi)固定床上裝有催化劑以加速反應(yīng)，而反應(yīng)產(chǎn)生的熱量若不及時(shí)被冷卻液帶走，溫度過高會(huì)燒應(yīng)產(chǎn)生的熱量若不及時(shí)被冷卻液帶走，溫度過高會(huì)燒壞催化劑。因催化劑的老化、變質(zhì)和流動(dòng)等原因，固壞催化劑。因催化劑的老化、變質(zhì)和流動(dòng)等原因，固定床不同位置的溫度可能不同。定床不同位置的溫度可能不同。在不同位置分別在不同位置分別安裝溫度傳感器，由安裝溫度傳感器，由選擇器選出熱點(diǎn)溫度選擇器選出熱點(diǎn)溫度信號(hào)，送入控制器進(jìn)信號(hào)，送入控制器進(jìn)行控制。行控制。冷卻液冷卻液入料入料T1TTC反反T2TT3T反應(yīng)器反應(yīng)器產(chǎn)品產(chǎn)品反反過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第7章章給定給定變送器變送器2執(zhí)行器執(zhí)行器對(duì)象對(duì)象3段段變送器變送器1選擇器選擇器被控量被控量1 控制器控制器對(duì)象對(duì)象2段段對(duì)象對(duì)象1段段變送器變送器1在此設(shè)備中，三在此設(shè)備中，三點(diǎn)被控溫度是串聯(lián)關(guān)點(diǎn)被控溫度是串聯(lián)關(guān)系。因此，控制系統(tǒng)系。因此，控制系統(tǒng)方框圖中對(duì)象特性可方框圖中對(duì)象特性可等效為串聯(lián)的三段。等效為串聯(lián)的三段。冷卻液冷卻液入料入料T1TTC反反T2TT3T反應(yīng)器反應(yīng)器產(chǎn)品產(chǎn)品反反過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第7章章7.7.2選擇性控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則選擇性控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則選擇性控制系統(tǒng)是多個(gè)常規(guī)控制系統(tǒng)的組合。與選擇性控制系統(tǒng)是多個(gè)常規(guī)控制系統(tǒng)的組合。與常規(guī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)相比，主要不同點(diǎn)是選擇器的設(shè)常規(guī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)相比，主要不同點(diǎn)是選擇器的設(shè)計(jì)選型和調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)規(guī)律的確定。計(jì)選型和調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)規(guī)律的確定。1選擇器的選型選擇器的選型選擇器有高值選擇器選擇器有高值選擇器HS與低值選擇器與低值選擇器LS兩種。兩種。選擇器類型的確定，是根據(jù)執(zhí)行器的作用方向和選擇器類型的確定，是根據(jù)執(zhí)行器的作用方向和控制回路的切換條件決定的?？刂苹芈返那袚Q條件決定的。例例1 蒸汽壓力與燃?xì)鈮毫Φ淖詣?dòng)選擇控制蒸汽壓力與燃?xì)鈮毫Φ淖詣?dòng)選擇控制例例2 固定床反應(yīng)器中熱點(diǎn)溫度的控制固定床反應(yīng)器中熱點(diǎn)溫度的控制過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第7章章燃?xì)馊細(xì)釶2C鍋爐給水鍋爐給水蒸汽蒸汽汽包汽包爐膛爐膛選擇器選擇器1選擇器選擇器2P3TP3CP2TP1TP1C正正反反反反反反例例1 蒸汽壓力與燃?xì)鈮毫Φ淖詣?dòng)選擇控制蒸汽壓力與燃?xì)鈮毫Φ淖詣?dòng)選擇控制由于燃?xì)忾y是正作用閥，防止燃?xì)鈮毫^高的選由于燃?xì)忾y是正作用閥，防止燃?xì)鈮毫^高的選擇器擇器1就應(yīng)當(dāng)是低選，防止燃?xì)鈮毫^低的選擇器就應(yīng)當(dāng)是低選，防止燃?xì)鈮毫^低的選擇器2就就應(yīng)當(dāng)是高選。應(yīng)當(dāng)是高選。過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第7章章冷卻液冷卻液入料入料T1TTC反反T2TT3T反應(yīng)器反應(yīng)器產(chǎn)品產(chǎn)品反反例例2 固定床反應(yīng)器中熱點(diǎn)溫度的控制固定床反應(yīng)器中熱點(diǎn)溫度的控制控制思路就是按最高點(diǎn)溫度控制，所有的點(diǎn)的控制思路就是按最高點(diǎn)溫度控制，所有的點(diǎn)的溫度都不會(huì)超標(biāo)，所以用高選器。溫度都不會(huì)超標(biāo)，所以用高選器。過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第7章章2調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)規(guī)律的確定調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)規(guī)律的確定對(duì)于正常工況下運(yùn)行的調(diào)節(jié)器，由于有較高的控制精對(duì)于正常工況下運(yùn)行的調(diào)節(jié)器，由于有較高的控制精度要求，可用度要求，可用PI調(diào)節(jié)或調(diào)節(jié)或PID調(diào)節(jié)；對(duì)于取代調(diào)節(jié)器，調(diào)節(jié)；對(duì)于取代調(diào)節(jié)器，一般只要求其迅速發(fā)揮保護(hù)作用，可用一般只要求其迅速發(fā)揮保護(hù)作用，可用P調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)。燃?xì)馊細(xì)釶2C鍋爐給水鍋爐給水蒸汽蒸汽汽包汽包爐膛爐膛選擇器選擇器1選擇器選擇器2P3TP3CP2TP1TP1C正正PPPID過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第7章章3調(diào)節(jié)器參數(shù)整定調(diào)節(jié)器參數(shù)整定正常工作調(diào)節(jié)器的整定要求與常規(guī)控制系統(tǒng)相同，可正常工作調(diào)節(jié)器的整定要求與常規(guī)控制系統(tǒng)相同，可按常規(guī)控制系統(tǒng)的整定方法進(jìn)行整定。對(duì)于取代調(diào)節(jié)按常規(guī)控制系統(tǒng)的整定方法進(jìn)行整定。對(duì)于取代調(diào)節(jié)器，要求能及時(shí)產(chǎn)生自動(dòng)保護(hù)作用，其比例度器，要求能及時(shí)產(chǎn)生自動(dòng)保護(hù)作用，其比例度P應(yīng)整應(yīng)整定得小一些。定得小一些。燃?xì)馊細(xì)釶2C鍋爐給水鍋爐給水蒸汽蒸汽汽包汽包爐膛爐膛選擇器選擇器1選擇器選擇器2P3TP3CP2TP1TP1C正正PPPID過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第7章章4選擇性控制系統(tǒng)中調(diào)節(jié)器抗積分飽和選擇性控制系統(tǒng)中調(diào)節(jié)器抗積分飽和選擇性控制系統(tǒng)運(yùn)行中，無論在正常工況下，還選擇性控制系統(tǒng)運(yùn)行中，無論在正常工況下，還是在異常工況下，總是有調(diào)節(jié)器處于開環(huán)待命狀態(tài)。是在異常工況下，總是有調(diào)節(jié)器處于開環(huán)待命狀態(tài)。如果調(diào)節(jié)器使用了積分作用，當(dāng)其處于開環(huán)待命如果調(diào)節(jié)器使用了積分作用，當(dāng)其處于開環(huán)待命狀態(tài)時(shí)，偏差輸入信號(hào)一直存在。狀態(tài)時(shí)，偏差輸入信號(hào)一直存在。那么積分作用將使控制器的輸出不斷增加或減小，那么積分作用將使控制器的輸出不斷增加或減小，一直達(dá)到輸出的極限值為止，這種現(xiàn)象稱之為一直達(dá)到輸出的極限值為止，這種現(xiàn)象稱之為“積分積分飽和飽和”。過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第7章章q抗積分飽和措施抗積分飽和措施抗抗積積分分飽飽和和是是調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)器器的的一一個(gè)個(gè)附附加加功功能能，可可供供用用戶戶選擇。采用的方法有：選擇。采用的方法有：（1）PI-P法法（2）積分切除法）積分切除法（3）限幅法）限幅法過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第7章章7.8 解耦控制解耦控制有些生產(chǎn)過程中，在一個(gè)設(shè)備上需要設(shè)置若干個(gè)有些生產(chǎn)過程中，在一個(gè)設(shè)備上需要設(shè)置若干個(gè)控制系統(tǒng)，分別對(duì)多個(gè)被控參數(shù)進(jìn)行控制。在這種情控制系統(tǒng)，分別對(duì)多個(gè)被控參數(shù)進(jìn)行控制。在這種情況下，多個(gè)控制系統(tǒng)之間就有可能存在相互關(guān)聯(lián)和相況下，多個(gè)控制系統(tǒng)之間就有可能存在相互關(guān)聯(lián)和相互影響，稱為相互耦合。互影響，稱為相互耦合?？刂葡到y(tǒng)間的耦合，會(huì)妨礙各被控參數(shù)的獨(dú)立控控制系統(tǒng)間的耦合，會(huì)妨礙各被控參數(shù)的獨(dú)立控制，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)茐母飨到y(tǒng)的正常工作。制，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)茐母飨到y(tǒng)的正常工作。通過采取措施，把相互關(guān)聯(lián)的多參數(shù)控制過程轉(zhuǎn)通過采取措施，把相互關(guān)聯(lián)的多參數(shù)控制過程轉(zhuǎn)化為幾個(gè)彼此獨(dú)立的控制系統(tǒng)。把這樣的系統(tǒng)稱為解化為幾個(gè)彼此獨(dú)立的控制系統(tǒng)。把這樣的系統(tǒng)稱為解耦控制系統(tǒng)（或自治控制系統(tǒng)）。耦控制系統(tǒng)（或自治控制系統(tǒng)）。過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第7章章7.8.1被控過程的耦合現(xiàn)象及對(duì)控制過程的影響被控過程的耦合現(xiàn)象及對(duì)控制過程的影響 下面用一個(gè)實(shí)例來分析被控過程的耦合現(xiàn)象及對(duì)下面用一個(gè)實(shí)例來分析被控過程的耦合現(xiàn)象及對(duì)控制過程的影響。控制過程的影響。圖中，精餾圖中，精餾塔的塔頂溫度控塔的塔頂溫度控制系統(tǒng)和塔底溫制系統(tǒng)和塔底溫度控制系統(tǒng)存在度控制系統(tǒng)存在耦合現(xiàn)象。耦合現(xiàn)象。圖圖7.37 精餾塔溫度控制系統(tǒng)精餾塔溫度控制系統(tǒng)再沸器再沸器回流回流QL塔底產(chǎn)品塔底產(chǎn)品QW精精 餾餾 塔塔 T2C T2T T1C蒸汽蒸汽QS進(jìn)料進(jìn)料F塔頂產(chǎn)品塔頂產(chǎn)品QDu2 T1T冷凝器冷凝器回流罐回流罐過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第7章章圖圖7.38 精餾塔溫度控制系統(tǒng)框圖精餾塔溫度控制系統(tǒng)框圖G11(s)T1(s)U1(s)G21(s)G12(s)G22(s)U2(s)Gc2(s)Gc1(s)T2(s)T10T20+-+-塔頂溫度控制系統(tǒng)和塔底溫度控制系統(tǒng)的耦合關(guān)塔頂溫度控制系統(tǒng)和塔底溫度控制系統(tǒng)的耦合關(guān)系，可抽象為方框圖表示（將變送器、執(zhí)行器環(huán)節(jié)特系，可抽象為方框圖表示（將變送器、執(zhí)行器環(huán)節(jié)特性簡(jiǎn)化為性簡(jiǎn)化為1）。）。耦合通道耦合通道過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第7章章通道間的耦合：通道間的耦合：將一對(duì)輸入輸出稱為一個(gè)控制通道，則在各通道之將一對(duì)輸入輸出稱為一個(gè)控制通道，則在各通道之間存在相互作用，這種輸入與輸出間、通道與通道間存在相互作用，這種輸入與輸出間、通道與通道間復(fù)雜的因果關(guān)系稱為過程變量或通道間的耦合。間復(fù)雜的因果關(guān)系稱為過程變量或通道間的耦合。l多輸入多輸出過程的傳遞函數(shù)多輸入多輸出過程的傳遞函數(shù) 過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第7章章7.8.2解耦控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)解耦控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 解耦控制就是通過解耦環(huán)節(jié)，使存在耦合的多解耦控制就是通過解耦環(huán)節(jié)，使存在耦合的多變量控制系統(tǒng)變?yōu)橄嗷オ?dú)立的單變量控制系統(tǒng)。變量控制系統(tǒng)變?yōu)橄嗷オ?dú)立的單變量控制系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)復(fù)雜過程實(shí)現(xiàn)復(fù)雜過程 的解耦有三個(gè)層次的辦法：的解耦有三個(gè)層次的辦法：1、突出主要被控制參數(shù)、忽略次要被控參數(shù)，、突出主要被控制參數(shù)、忽略次要被控參數(shù)，將過程簡(jiǎn)化為單變量過程將過程簡(jiǎn)化為單變量過程特點(diǎn)：簡(jiǎn)單易行，只適用于簡(jiǎn)單過程或控制要特點(diǎn)：簡(jiǎn)單易行，只適用于簡(jiǎn)單過程或控制要求不高的場(chǎng)合求不高的場(chǎng)合過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第7章章l2、尋求輸出輸入間的最佳匹配，選擇因果關(guān)系最、尋求輸出輸入間的最佳匹配，選擇因果關(guān)系最強(qiáng)的輸入輸出，逐對(duì)構(gòu)成各個(gè)控制通道，弱化各強(qiáng)的輸入輸出，逐對(duì)構(gòu)成各個(gè)控制通道，弱化各控制通道之間即變量之間的耦合控制通道之間即變量之間的耦合l特點(diǎn)：考慮到了變量之間的耦合，但這種配對(duì)只特點(diǎn)：考慮到了變量之間的耦合，但這種配對(duì)只有存在弱耦合的情況下，才能找到合理的輸入輸有存在弱耦合的情況下，才能找到合理的輸入輸出間的組合。出間的組合。過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第7章章3、設(shè)計(jì)一個(gè)補(bǔ)償器、設(shè)計(jì)一個(gè)補(bǔ)償器D(s)，與原過程，與原過程 W(s)構(gòu)成廣義構(gòu)成廣義過程過程Wg(s),使其成為對(duì)角陣使其成為對(duì)角陣 特點(diǎn)：適用于一般情況，但是找到適當(dāng)?shù)难a(bǔ)償器特點(diǎn)：適用于一般情況，但是找到適當(dāng)?shù)难a(bǔ)償器并能實(shí)現(xiàn)，則要復(fù)雜多，要根據(jù)不同要求和場(chǎng)合并能實(shí)現(xiàn)，則要復(fù)雜多，要根據(jù)不同要求和場(chǎng)合選用不同方法。選用不同方法。過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第7章章先從靜態(tài)解耦開始討論先從靜態(tài)解耦開始討論解耦的兩種方式：解耦的兩種方式：解耦的兩種方式：解耦的兩種方式：1 1、靜態(tài)解耦：、靜態(tài)解耦：、靜態(tài)解耦：、靜態(tài)解耦：要求過程變量達(dá)到穩(wěn)態(tài)時(shí)實(shí)現(xiàn)變量間的解耦要求過程變量達(dá)到穩(wěn)態(tài)時(shí)實(shí)現(xiàn)變量間的解耦要求過程變量達(dá)到穩(wěn)態(tài)時(shí)實(shí)現(xiàn)變量間的解耦要求過程變量達(dá)