【正文】 狀態(tài)量進行分析，并按已定的控制規(guī)律，決定下一步的控制過程。(3)實時控制:根據(jù)決策，適時地對執(zhí)行機構(gòu)發(fā)出控制信號，完成控制任務(wù)。這三個過程不斷重復(fù)，使整個系統(tǒng)按照一定的品質(zhì)指標進行工作，并對被控量和設(shè)備本身的異?，F(xiàn)象及時作出處理。 閥門介紹閥門是流體輸送系統(tǒng)中的控制部件，具有截止、調(diào)節(jié)、導(dǎo)流、防止逆流、穩(wěn)壓、分流或溢流泄壓等功能。用于流體控制系統(tǒng)的閥門，從最簡單的截止閥到極為復(fù)雜的自控系統(tǒng)中所用的各種閥門，其品種和規(guī)格相當繁多。閥門可用于控制空氣、水、蒸汽、各種腐蝕性介質(zhì)、泥漿、油品、液態(tài)金屬和放射性介質(zhì)等各種類型流體的流動。閥門根據(jù)材質(zhì)還分為鑄鐵閥門，鑄鋼閥門，不銹鋼閥門（2030316等），鉻鉬鋼閥門，鉻鉬釩鋼閥門，雙相鋼閥門，塑料閥門，非標訂制等閥門材質(zhì)。 智能閥門定位器閥門定位器按其結(jié)構(gòu)形式和工作原理可以分成氣動閥門定位器、電－氣閥門定位器和智能式閥門定位器。閥門定位器能夠增大調(diào)節(jié)閥的輸出功率，減少調(diào)節(jié)信號的傳遞滯后的情況發(fā)生，加快閥桿的移動速度，能夠提高閥門的線性度，克服閥桿的摩擦力并消除不平衡力的影響，從而保證調(diào)節(jié)閥的正確定位。閥門定位器是控制閥的主要附件它將閥桿位移信號作為輸入的反饋測量信號,以控制器輸出信號作為設(shè)定信號，進行比較，當兩者有偏差時，改變其到執(zhí)行機構(gòu)的輸出信號，使執(zhí)行機構(gòu)動作，建立了閥桿位移量與控制器輸出信號之間的一一對應(yīng)關(guān)系。因此，閥門定位器組成以閥桿位移為測量信號，以控制器輸出為設(shè)定信號的反饋控制系統(tǒng)。該控制系統(tǒng)的操縱變量是閥門定位器去執(zhí)行機構(gòu)的輸出信號[1]。閥門定位器用來確定閥門位置，為單片機的控制提供信息。為了信號穩(wěn)定性，避免噪聲、共振等現(xiàn)象，做出了改進，原理框如圖31。圖31 智能電氣閥門定位器原理框圖 閥門定位器作用原理執(zhí)行器是控制系統(tǒng)的終端設(shè)備，它接收控制器信號，改變操縱變量，實現(xiàn)控制要求。執(zhí)行器直接與生產(chǎn)過程接觸，工作在高溫、高壓、腐蝕和振動等環(huán)境中。對不同的操縱變量，執(zhí)行器可以是控制閥、風門、步進電機和變頻調(diào)速器等。為保證執(zhí)行器控制精度，在某些特定場合需用閥門定位器。定位器控制執(zhí)行器的閥位，能夠增大執(zhí)行機構(gòu)的輸出功率，減少信號傳遞滯后，克服閥桿摩擦力并消除不平衡力的影響等，保證準確定位。一般用于高壓、高溫處，克服摩擦力和不平衡力；用于高壓差，增大輸出力，克服不平衡力；控制器輸出直接轉(zhuǎn)換成氣壓信號去操作執(zhí)行器，提高響應(yīng)速度，輸出信號的流量大，滯后明顯減??；能實現(xiàn)氣開式、氣關(guān)式互換；改善和修正控制閥的流量特性；可實現(xiàn)分程控制。閥門定位器是控制閥的主要附件，它接收控制器的輸出的電流控制信號，輸出氣壓信號去控制閥門；當控制閥動作后，閥桿的位移通過反饋裝置反饋到閥門定位器。因此，閥門定位器和控制閥構(gòu)成一個閉環(huán)。定位器檢測輸入控制信號并和閥位反饋信號比較，若兩信號有差異，就驅(qū)動閥門的執(zhí)行機構(gòu)直到反饋信號和輸入信號相匹配。當反饋信號和輸入信號相等，驅(qū)動裝置就停止對閥位的調(diào)整。普通電氣定位器使控制閥的品質(zhì)得到改善，但受結(jié)構(gòu)等因素限制，仍易受溫度波動、振動影響；安裝調(diào)試技術(shù)要求高；噴嘴一擋板易堵、能耗較大；定位器零點和行程調(diào)整需反復(fù)進行等問題。閥門定位器的控制系統(tǒng)采用的是89C51為核心的單片機控制系統(tǒng)，它接收來自調(diào)節(jié)器的設(shè)定閥門開度的電流信號(420mA)，用這個信號與從調(diào)節(jié)閥閥桿反饋回來的實際開度信號進行比較，如果微處理器得到一個偏差信號，就利用這個信號去控制壓電閥，使一定量的壓縮空氣經(jīng)過壓電閥進入到調(diào)節(jié)閥的執(zhí)行機構(gòu)的氣室，推動閥芯的移動或轉(zhuǎn)動，從而達到閥芯的準確定位。閥門定位器對單片機控制系統(tǒng)的設(shè)計要求有以下幾點：(1)能夠接收來自調(diào)節(jié)器的電流信號并能將它轉(zhuǎn)換成為電壓信號, 能夠采集閥位反饋回來的模擬信號；(2)能對以上采集到的信號進行運算、整理，最后根據(jù)偏差的大小輸出連續(xù)信號或一定寬度的脈沖信號來控制壓電閥；(3)利用數(shù)碼管能現(xiàn)場顯示輸入的參數(shù)以及閥門開度；(4)利用按鍵能在現(xiàn)場對閥門的工作流量特性的參數(shù)，以及閥芯的最大、最小行程等參數(shù)進行設(shè)定；(5)調(diào)節(jié)閥在自動運行過程中，當閥芯開度大于90% 或小于10% 時, 以及閥芯被卡住時, 控制系統(tǒng)能進行報警；(6)具有斷電保存功能、看門狗功能、電源電壓監(jiān)測功能。4 軟件算法設(shè)計在控制系統(tǒng)中，如果采用開環(huán)控制系統(tǒng)，則只有給定量影響輸出量，被控制量只能受控于控制量，而被控制量不能反過來影響控制量。而系統(tǒng)最主要的功能就是將測量的結(jié)果反饋到輸入端與輸入量相減得到偏差，再由偏差產(chǎn)生直接控制作用去消除偏差。所以開環(huán)系統(tǒng)顯然不能滿足系統(tǒng)的功能需求。而采用閉環(huán)控制系統(tǒng)，可以實現(xiàn)根據(jù)實際輸出跟輸入比較后進行雙向的數(shù)據(jù)交換來系統(tǒng)修正控制的功能，實現(xiàn)對被控對象進行實時控制。在閉環(huán)系統(tǒng)中，其控制作用的基礎(chǔ)是被控量與給定值之間的偏差。這個偏差是各種實際擾動所導(dǎo)致的總結(jié)果。并不區(qū)分其中的個別原因。因此，這種系統(tǒng)往往同時能夠抵制多種擾動，而且對系統(tǒng)自身元部件參數(shù)的波動也不甚敏感。對比上述兩種控制系統(tǒng)，可以得出本系統(tǒng)應(yīng)該采用閉環(huán)控制系統(tǒng)。工業(yè)控制中常用的控制算法有PID控制算法、最少拍隨動控制系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)等。本控制系統(tǒng)選擇PID控制算法。PID控制器問世至今己有近70年歷史，它以其結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定性好、工作可靠、調(diào)整方便而成為工業(yè)控制主要技術(shù)之一。當被控對象結(jié)構(gòu)和參數(shù)不能完全掌握，或不到精確數(shù)學模型時，控制理論其它技術(shù)難以采用時，系統(tǒng)控制器結(jié)構(gòu)和參數(shù)必須依靠經(jīng)驗和現(xiàn)場調(diào)試來確定，這時應(yīng)用PID控制技術(shù)最為方便。即當我們不完全了解一個系統(tǒng)和被控對象，或不能有效測量手段來獲系統(tǒng)參數(shù)時，最適合用PID控制技術(shù)。PID控制，實際中也有PI和PD控制。PID控制器就是系統(tǒng)誤差，利用比例、積分、微分計算出控制量進行控制。它具有原理簡單，易于實現(xiàn)，適用面廣，控制參數(shù)相互獨立，參數(shù)的選定比較簡單等優(yōu)點；而且在理論上可以證明，對于過程控制的典型對象——“一階滯后＋純滯后”與“二階滯后＋純滯后”的控制對象，PID控制器是一種最優(yōu)控制。PID調(diào)節(jié)規(guī)律是連續(xù)系統(tǒng)動態(tài)品質(zhì)校正的一種有效方法，它的參數(shù)整定方式簡便，結(jié)構(gòu)改變靈活(PI、PD、…)。 PID控制算法對大多數(shù)控制對象，采用數(shù)字PID控制，均可達到滿意的控制效果?，F(xiàn)場總線控制系統(tǒng)把DCS控制站的功能分配給現(xiàn)場儀表，從而構(gòu)成虛擬控制站。這樣系統(tǒng)就應(yīng)具有PID控制運算模塊。PID控制程序流程如圖41所示?？刂瞥绦蚋鶕?jù)當前的變量值以及變量值和設(shè)定值的偏差，進行PID運算。此外程序還提供手自動切換功能，并對輸出值大小和變化速率進行限制。由于實際控制系統(tǒng)的采樣回路都可能存在高頻干擾，因此幾乎所有的控制回路都設(shè)置了一階低通濾波器來限制高頻干擾的影響[2]。所謂PID即指比例、積分、微分控制算法。比例控制(P)：比例環(huán)節(jié)能及時成比例地反映控制系統(tǒng)地偏差信號，偏差一旦產(chǎn)生，控制器立即產(chǎn)生控制作用，以減少偏差。比例系數(shù)增大，可以加快系統(tǒng)響應(yīng)速度，減小系數(shù)穩(wěn)態(tài)誤差，提高控制精度。但是過大會產(chǎn)生較大超調(diào)，甚至導(dǎo)致不穩(wěn)定；若取得過小，能使系統(tǒng)減少超調(diào)量，穩(wěn)態(tài)裕度增大，但會降低了系統(tǒng)的調(diào)節(jié)精度，使過渡過程時間延長。根據(jù)系統(tǒng)控制過程中各個不同階段對過渡過