过程控制-4.5 分程与选择控制

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1、过程控制第四章过程控制第四章 4.1 串级控制4.1 串级控制 4.2 前馈控制4.2 前馈控制 4.3 大滞后补偿控制4.3 大滞后补偿控制 4.4 比值控制4.4 比值控制 4.54.5 分程分程、选择性选择性与与均匀均匀控制控制 过程控制第四章过程控制第四章 4.5.1 分程控制系统4.5.1 分程控制系统 一、分程控制的概念一、分程控制的概念 二、分程控制的类型二、分程控制的类型 三. 分程控制系统的应用三. 分程控制系统的应用 四. 分程控制应用中的几个问题四. 分程控制应用中的几个问题 过程控制第四章过程控制第四章 一、分程控制的概念一、分程控制的概念 由一个控制器的输出信号分段分

2、别去控制由一个控制器的输出信号分段分别去控制由一个控制器的输出信号分段分别去控制由一个控制器的输出信号分段分别去控制两个或两个以上两个或两个以上 控制阀动作的系统称为控制阀动作的系统称为控制阀动作的系统称为控制阀动作的系统称为分程控制系统分程控制系统分程控制系统分程控制系统 变送器变送器控制器控制器电气电气 20100 KPa AB 60100 KPa 2060 KPa 20100 KPa 过程控制第四章过程控制第四章 100100 2060 100 0 阀压/kPa 阀 开 度 (%) 2060 100 0 阀压/kPa 阀 开 度 (%) 2060 100 0 阀压/kPa B阀 阀 开

3、度 (%) 100 B阀 A阀 2060 100 0 阀压/kPa B阀 阀 开 度 (%) 100 B阀 A阀A阀 100 A阀 100 2060 100 0 阀压/kPa 阀阀 阀 开 度 (%) BA 2060 100 0 阀压/kPa 阀阀 阀 开 度 (%) BA 2060 100 0 阀压/kPa A阀 B阀 阀 开 度 (%) 100 2060 100 0 阀压/kPa A阀 B阀 阀 开 度 (%) 100 分程控制方案中，阀的开闭形式，可分分程控制方案中，阀的开闭形式，可分分程控制方案中，阀的开闭形式，可分分程控制方案中，阀的开闭形式，可分同向同向同向同向和和和和异向异向异向

4、异向两种两种两种两种 二、分程控制的类型二、分程控制的类型 过程控制第四章过程控制第四章 三. 分程控制系统的应用三. 分程控制系统的应用 ?用于扩大控制阀的可调范围用于扩大控制阀的可调范围用于扩大控制阀的可调范围用于扩大控制阀的可调范围 例例 可调比：阀所能控制的最大流量与最小流量之比可调比：阀所能控制的最大流量与最小流量之比可调比：阀所能控制的最大流量与最小流量之比可调比：阀所能控制的最大流量与最小流量之比 4 max = A Q 100 max = B Q 设：分程控制中使用的大小两只控制阀的最大流通能力分别为：设：分程控制中使用的大小两只控制阀的最大流通能力分别为：设：分程控制中使用的

5、大小两只控制阀的最大流通能力分别为：设：分程控制中使用的大小两只控制阀的最大流通能力分别为： 且两个阀的可调范围相等：且两个阀的可调范围相等：且两个阀的可调范围相等：且两个阀的可调范围相等： R R A=R =RB=30=30 最小流通量为：最小流通量为：最小流通量为：最小流通量为： 134. 0 30 4 max min = A A A R Q Q 最大流通能力为：最大流通能力为：最大流通能力为：最大流通能力为： maxA Q +1041004 max =+= B Q 所以两个阀组合在一起的可调范围扩大到：所以两个阀组合在一起的可调范围扩大到：所以两个阀组合在一起的可调范围扩大到：所以两个阀

6、组合在一起的可调范围扩大到：780 134. 0 104 =R 控制器控制器 A B 过程控制第四章过程控制第四章 ?用于节能控制用于节能控制用于节能控制用于节能控制 过程控制第四章过程控制第四章 ?用于保证生产过程的安全稳定用于保证生产过程的安全稳定用于保证生产过程的安全稳定用于保证生产过程的安全稳定 ?用于控制满足工艺上操作的特殊要求用于控制满足工艺上操作的特殊要求用于控制满足工艺上操作的特殊要求用于控制满足工艺上操作的特殊要求 过程控制第四章过程控制第四章 冷水冷水 TC 蒸汽蒸汽 “B”气开阀气开阀 “A”气关阀气关阀 100100 0.020.06 0.1 0.020.06 0.1

7、“B B” “A A” 0 MPa 气 关 阀 气 开 阀 阀 开 度 (%) 0 MPa 气 关 阀 气 开 阀 阀 开 度 (%) 气开气开 气关气关 反反 过程控制第四章过程控制第四章 ?四. 分程控制应用中的几个问题四. 分程控制应用中的几个问题 控制阀的泄漏量问题控制阀的泄漏量问题控制阀的泄漏量问题控制阀的泄漏量问题 控制阀流量特性的选择除考虑对象特性外更应注意在分程控制阀流量特性的选择除考虑对象特性外更应注意在分程控制阀流量特性的选择除考虑对象特性外更应注意在分程控制阀流量特性的选择除考虑对象特性外更应注意在分程 点处控制阀的放大系数可能出现突变点处控制阀的放大系数可能出现突变点处

8、控制阀的放大系数可能出现突变点处控制阀的放大系数可能出现突变 分程控制控制器控制规律的选择及其参数整定可参照简单分程控制控制器控制规律的选择及其参数整定可参照简单分程控制控制器控制规律的选择及其参数整定可参照简单分程控制控制器控制规律的选择及其参数整定可参照简单 控制系统处理控制系统处理控制系统处理控制系统处理 a) 对数 b) 信号重叠 a) 对数 b) 信号重叠 过程控制第四章过程控制第四章 4.5.2 选择性控制系统4.5.2 选择性控制系统 一、选择性控制系统的概念一、选择性控制系统的概念 二、选择性控制系统的类型二、选择性控制系统的类型 四. 选择性控制系统设计中注意的问题四. 选择

9、性控制系统设计中注意的问题 三. 选择性控制系统的应用三. 选择性控制系统的应用 过程控制第四章过程控制第四章 非正常工况一般采取的处理方法有两种：非正常工况一般采取的处理方法有两种：非正常工况一般采取的处理方法有两种：非正常工况一般采取的处理方法有两种：连锁保护紧急性停车 连锁保护紧急性停车 自动切换至手动自动切换至手动 选择性控制系统选择性控制系统- - - -当生产操作趋向限制条件时，一个用于控制不当生产操作趋向限制条件时，一个用于控制不当生产操作趋向限制条件时，一个用于控制不当生产操作趋向限制条件时，一个用于控制不 安全工况的控制方案将取代正常情况下的控制方案，直到生产操作安全工况的控

10、制方案将取代正常情况下的控制方案，直到生产操作安全工况的控制方案将取代正常情况下的控制方案，直到生产操作安全工况的控制方案将取代正常情况下的控制方案，直到生产操作 重新回到安全范围以内恢复原控制方案为止。重新回到安全范围以内恢复原控制方案为止。重新回到安全范围以内恢复原控制方案为止。重新回到安全范围以内恢复原控制方案为止。 选择性控制系统设有选择性控制系统设有选择性控制系统设有选择性控制系统设有两个控制器两个控制器（或多个变送器）由（或多个变送器）由（或多个变送器）由（或多个变送器）由选择器选择器选择出选择出选择出选择出 能适应生产安全状况的控制信号，实现对生产过程的自动控制。能适应生产安全状

11、况的控制信号，实现对生产过程的自动控制。能适应生产安全状况的控制信号，实现对生产过程的自动控制。能适应生产安全状况的控制信号，实现对生产过程的自动控制。 一、选择性控制系统的概念一、选择性控制系统的概念 过程控制第四章过程控制第四章 二、选择性控制系统的类型二、选择性控制系统的类型 (一)、对控制参数的选择性控制系统(一)、对控制参数的选择性控制系统 过程控制第四章过程控制第四章 (二)、对被控参数的选择性控制系统(二)、对被控参数的选择性控制系统 过程控制第四章过程控制第四章 三. 选择性控制系统的应用三. 选择性控制系统的应用 过程控制第四章过程控制第四章 四. 选择性控制系统设计中注意的

12、问题四. 选择性控制系统设计中注意的问题 1.选择器的选型1.选择器的选型 正常控制器：正常控制器：正常控制器：正常控制器：PI/PIDPI/PID 取代控制器：开环（取代控制器：开环（取代控制器：开环（取代控制器：开环（P P） 依据生产处于不正常情况下，依据生产处于不正常情况下，依据生产处于不正常情况下，依据生产处于不正常情况下，取代调节器输出信号取代调节器输出信号为高值还是为高值还是为高值还是为高值还是 低值进行选择。低值进行选择。低值进行选择。低值进行选择。 2.控制器控制规律的确定2.控制器控制规律的确定 低值选择器：容许较小信号通过低值选择器：容许较小信号通过低值选择器：容许较小信

13、号通过低值选择器：容许较小信号通过 高值选择器：容许较大信号通过高值选择器：容许较大信号通过高值选择器：容许较大信号通过高值选择器：容许较大信号通过 3.控制器参数整定3.控制器参数整定 正常控制器：依据单回路正常控制器：依据单回路正常控制器：依据单回路正常控制器：依据单回路 取代控制器：取代控制器：取代控制器：取代控制器：P P作用强一些作用强一些作用强一些作用强一些 过程控制第四章过程控制第四章 4.积分饱和及其防止方法4.积分饱和及其防止方法 一个具有积分作用的控制器，当其处于开环工作状态时，如果偏差输入一个具有积分作用的控制器，当其处于开环工作状态时，如果偏差输入一个具有积分作用的控制

14、器，当其处于开环工作状态时，如果偏差输入一个具有积分作用的控制器，当其处于开环工作状态时，如果偏差输入 信号一直存在，那么由于积分作用的结果，将使控制器的输出不断增加或不信号一直存在，那么由于积分作用的结果，将使控制器的输出不断增加或不信号一直存在，那么由于积分作用的结果，将使控制器的输出不断增加或不信号一直存在，那么由于积分作用的结果，将使控制器的输出不断增加或不 断减小，一直达到输出的极限值并保持在此极限值上，而控制器暂时丧失了断减小，一直达到输出的极限值并保持在此极限值上，而控制器暂时丧失了断减小，一直达到输出的极限值并保持在此极限值上，而控制器暂时丧失了断减小，一直达到输出的极限值并保

15、持在此极限值上，而控制器暂时丧失了 控制功能的现象，称为控制功能的现象，称为控制功能的现象，称为控制功能的现象，称为“ “积分饱和积分饱和积分饱和积分饱和” ”现象。现象。现象。现象。 产生积分饱和的原因？产生积分饱和的原因？ 1 1 1 1、控制系统中控制器具有积分控制规律；、控制系统中控制器具有积分控制规律；、控制系统中控制器具有积分控制规律；、控制系统中控制器具有积分控制规律； 2 2 2 2、控制器输入偏差长期存在得不到补偿。、控制器输入偏差长期存在得不到补偿。、控制器输入偏差长期存在得不到补偿。、控制器输入偏差长期存在得不到补偿。 过程控制第四章过程控制第四章 防止积分饱和方法防止积

16、分饱和方法 1 1 1 1、限幅法、限幅法、限幅法、限幅法 通过专门的技术措施对积分反馈信号加以限制（电动通过专门的技术措施对积分反馈信号加以限制（电动通过专门的技术措施对积分反馈信号加以限制（电动通过专门的技术措施对积分反馈信号加以限制（电动 型仪表型仪表、型仪表型仪表、 电动电动电动电动 型仪表中有专门设计的限幅控制器型仪表中有专门设计的限幅控制器型仪表中有专门设计的限幅控制器型仪表中有专门设计的限幅控制器 2 2 2 2、外反馈法、外反馈法、外反馈法、外反馈法 在控制器处于开环状态时，借用其它相应信号对控制器进行积在控制器处于开环状态时，借用其它相应信号对控制器进行积在控制器处于开环状态时，借用其它相应信号对控制器进行积在控制器处于开环状态时，借用其它相应信号对控制器进行积 分外反馈来限制积分的作用分外反馈来限制积分的作用分外反馈来限制积分的作用分外反馈来限制积分的作用 3 3 3 3、积分切除法、积分切除法、积分切除法、积分切除法 在控制器处于开环工作状态时，就将控制器