【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 a xFFFKkF F F??＝ ＝從動(dòng)量變送器輸出為 代入和簡(jiǎn)化，得到 3．儀表比值系數(shù)大于 1時(shí)的處理 在上述兩種實(shí)施方案中，如 果計(jì)算所得的儀表比值系數(shù) K大 于 1。則輸人到比值函數(shù)環(huán)節(jié)的 信號(hào)就大于該儀表的量程上限， 為此，可將該比值函數(shù)環(huán)節(jié)設(shè)置 在從動(dòng)量控制回路。假設(shè)輸人信 號(hào)為 ，可推導(dǎo)得到乘法器輸 人的比值電流或氣壓的計(jì)算公式 與式 (2－ 34)、式 (2－ 36)、 式 (2－ 37)相同，只需要將式中 的 K用其倒數(shù) 代入即可。 FT1FY1FC2FT2主動(dòng)量從動(dòng)量?2F1F1I2I0IkI圖 211K大于 1時(shí)的相乘比值控制 kI?1KK?＝4．相乘控制方案的特點(diǎn) ? 比值函數(shù)環(huán)節(jié)不管是位于從動(dòng)量控制回路外部還是內(nèi)部，由于乘法器的增益是固定比值，因此，儀表比值系數(shù)與從動(dòng)量控制回路中負(fù)荷的變化無(wú)關(guān)。 ? 實(shí)施時(shí)，根據(jù)所選儀表類型，按式（ 2－34)、式 (2－ 36) 、式 (2－ 37)可計(jì)算相應(yīng)的輸人信號(hào)數(shù)值。 ? 采用常規(guī)儀表實(shí)施相乘控制方案時(shí)，應(yīng)根據(jù)儀表比值系數(shù) K的大小確定比值函數(shù)環(huán)節(jié)在控制回路中的位置。采用 DCS或計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)實(shí)施時(shí)，可直接根據(jù)工藝比值系數(shù) k,將比值函數(shù)環(huán)節(jié)置于從動(dòng)量控制回路外，使調(diào)整 k時(shí)不影響控制回路穩(wěn)定性。 ? 采用相乘控制方案不能直接獲得實(shí)際的流量比值。 ? 相除方案的實(shí)施 FT1FT2主動(dòng)量從動(dòng)量2F1F1I2I0IkIfFYfFC?圖 212 相除方案結(jié)構(gòu) 1．采用流量變送器 (線性檢測(cè)變送環(huán)節(jié) ) 采用流量變送器，主、從動(dòng)量變送器輸出分別為 111 6 41maxFIF ??＝ 22 1 6 42 m a xFIF ??＝對(duì)于電動(dòng) Ⅲ 型儀表，儀表比值系數(shù) K與乘法器 電流 kI1 6 4kIK??fFC0I kI0 kII?穩(wěn)態(tài)時(shí)，比值控制器 的測(cè)量值 應(yīng)等于設(shè)定值 ，即 簡(jiǎn)化可得 1121 2 2??m a x m a xm a x m a xFFFKkF F F＝ ＝該計(jì)算公式與采用線性檢測(cè)變送環(huán)節(jié)時(shí)相乘方案的儀表比值系數(shù) K計(jì)算公式相同。 2．采用差壓變送器 (非線性檢測(cè)變送環(huán)節(jié) ) 與相乘方案相同 3．儀表比值系數(shù) K大于 1時(shí)的處理 在上述兩種實(shí)施方案中，如果計(jì)算所得的儀表比值系 數(shù) K大于 1，則除法器的輸人信號(hào)更換，即主動(dòng)量信號(hào) 作為被除數(shù)信號(hào)，從動(dòng)量信號(hào)作為除數(shù)信號(hào)。比值控 制器設(shè)定信號(hào)對(duì)應(yīng)的電流或氣壓計(jì)算公式與式 (2一 34) 式 (2一 36)、式 (2一 37)相同，也只需將式中的 K用其倒 數(shù) 1KK?＝代入即可。 4．相除控制方案的特點(diǎn) ? 實(shí)施時(shí)，根據(jù)所選儀表類型，按式 (2－ 35)，式(2一 40)可計(jì)算比值控制器設(shè)定值或相應(yīng)的信號(hào)數(shù)值。 ? 采用常規(guī)儀表實(shí)施相除控制方案時(shí)，應(yīng)根據(jù)儀表比值系數(shù) K的大小確定被除數(shù)信號(hào)和除數(shù)信號(hào)的位置。采用 DCS或計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)實(shí)施時(shí)，可直接根據(jù)工藝比值系數(shù) k，將該比值作為比值控制器的設(shè)定。 ? 采用相除控制方案能直接從比值控制器的測(cè)量值獲得實(shí)際流量的比值。 ? 不管儀表比值系數(shù)的大小，比值函數(shù)環(huán)節(jié)輸出作為比值控制器的測(cè)量，因此，儀表比值系數(shù)與從動(dòng)量控制回路中負(fù)荷的變化有關(guān)，呈現(xiàn)非線性關(guān)系。 比值控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)和工程應(yīng)用中的問(wèn)題 ? 主動(dòng)量和從動(dòng)量的選擇 ?選擇依據(jù) ? 主動(dòng)量通常選擇可測(cè)量但不可控制的過(guò)程變量。 ? 主動(dòng)量選擇可能供應(yīng)不足的過(guò)程變量。 ? 從安全角度考慮，如該過(guò)程變量供應(yīng)不足會(huì)導(dǎo)致不 安全時(shí)，應(yīng)選擇該過(guò)程變量為主動(dòng)量。 ? 從動(dòng)量通常應(yīng)是既可測(cè)量又可控制，并需要保持一 定比值的過(guò)程變量。 ? 從動(dòng)量通常選擇供應(yīng)有余的過(guò)程變量。 ? 比值控制系統(tǒng)類型的選擇 有 單閉環(huán) 、 雙閉環(huán) 和 變比值 三類，可根據(jù)工藝要求選擇。 ?主動(dòng)量不可控時(shí) .選用單閉環(huán)比值控制系統(tǒng)。 ?主動(dòng)量可控可測(cè)，但變化不大，受到的擾動(dòng)較小或擾 動(dòng)的影響不大時(shí)，宜選擇單閉環(huán)比值控制系統(tǒng)。 ?主動(dòng)量可控可測(cè)，并且變化較大時(shí)，宜選雙閉環(huán)比值 控制系統(tǒng)。 ? 當(dāng)比值需要根據(jù)生產(chǎn)過(guò)程的需要由另一個(gè)控制器進(jìn)行調(diào)節(jié)時(shí)。應(yīng)選擇變比值控制系統(tǒng)。 ? 當(dāng)主動(dòng)量作為前饋信號(hào)，并影響串級(jí)控制系統(tǒng)的流量 副回路時(shí)，應(yīng)采用變比值控制系統(tǒng)。 ? 當(dāng)質(zhì)量偏離控制指標(biāo)需要改變流量的比優(yōu)時(shí)，應(yīng)采用變比值控制系統(tǒng)。 ? 變比值控制系統(tǒng)的第三過(guò)程變墾通常選擇過(guò)程的質(zhì)量指標(biāo)。 ? 比值函數(shù)環(huán)節(jié)的選擇 采用常規(guī)儀表實(shí)施比值控制系統(tǒng)時(shí)，需要選擇比值函數(shù)環(huán)節(jié)的儀表。根據(jù)比值控制系統(tǒng)類型的選擇原則，比值控制系統(tǒng)宜采用相乘方案，因此，比值函數(shù)環(huán)節(jié)可從乘法器、分流器、加法器等儀表中選擇。 采用常規(guī)儀表實(shí)施，如果 K大于 1，應(yīng)將比值函數(shù)環(huán)節(jié)設(shè)置在從動(dòng)量控制回路內(nèi)。用 DCS或計(jì)算機(jī)實(shí)施時(shí)， K可大于 1。比值函數(shù)環(huán)節(jié)仍設(shè)置在從動(dòng)量控制回路設(shè)定值通道。 ? 檢測(cè)變送環(huán)節(jié)的選擇 ?采用線性檢測(cè)變送環(huán)節(jié)和非線性檢測(cè)變送環(huán)節(jié)時(shí)，除了儀表比值系數(shù)的計(jì)算公式不同外，還有下列區(qū)別。 ?從檢測(cè)角度看，采用線性檢測(cè)變送環(huán)節(jié) (例如采用開(kāi) 方器 )，可使顯示刻度均勻，小流量時(shí)的讀數(shù)也較清 楚，但不見(jiàn)得能提高檢測(cè)精確度。 ? 從可調(diào)范圍看，由于儀表比值系數(shù)在有無(wú)開(kāi)方器時(shí)的計(jì)算公式不同。如果引人開(kāi)方器，儀表比值系數(shù)的可調(diào)范圍可增大，因此有利于提高可調(diào)的比值范圍。 ? 從系統(tǒng)角度看，對(duì)于變比值控制系統(tǒng)，如果比值函數(shù)環(huán)節(jié)位于副流量控制回路，則未引入開(kāi)方器，使副環(huán)具有非線性特性 (第 )，造成控制系統(tǒng)的不穩(wěn)定。 ? 從經(jīng)濟(jì)角度看，引入開(kāi)方器需要增加投資。 根據(jù)上述討論，建儀在比值控制系統(tǒng)中采用 線性檢測(cè)變送環(huán)節(jié) 。 ? 其他問(wèn)題 ? 比值控制系統(tǒng)的參數(shù)整定和投運(yùn) 比值控制系統(tǒng)的投運(yùn)可按單回路控制系統(tǒng)的投運(yùn)方法分別投運(yùn)主、從動(dòng)量控制系統(tǒng)。變比值控制系統(tǒng)按串級(jí)控制系統(tǒng)的投運(yùn)方法進(jìn)行投運(yùn)。 比值控制系統(tǒng)的變型 ? 快速跟蹤單閉環(huán)比值控制系統(tǒng) 2cG2vG2pGYG2mG2F1F?DG1mGk圖 213 快速跟蹤單閉環(huán)比值控制系統(tǒng)框圖 ? 雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng) 圖 214 雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng) ? 串級(jí)比值控制系統(tǒng) 主調(diào)節(jié)器副調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)閥 對(duì)象除法器 變送器變送器變送器??r? ?QSQ圖 215 串級(jí)比值控制系統(tǒng) 167。 雙重控制系統(tǒng)和選擇性控制 雙重控制系統(tǒng) 選擇性控制 (超馳控制 ) 雙重控制系統(tǒng) ? 基本原理、結(jié)構(gòu)和性能分析 1. 基本原理和結(jié)構(gòu) 一個(gè)被控變量采用兩個(gè)或兩個(gè)以上的操縱變量進(jìn)行 控制的控制系統(tǒng)稱為雙重或多重控制系統(tǒng)。這類控 制系統(tǒng)采用不止一個(gè)控制器，其中，一個(gè)控制器輸 出作為另一個(gè)控制器的測(cè)量信號(hào)。 ?1R?1CG1VG2CG2VGPGmG2R1u2u1y2y圖 216 雙重控制系統(tǒng)框圖 ?1R?1()CGs2()CGs2R1u2u1y2y1()OGs2()OGs圖 217 雙重控制系統(tǒng)的等效框圖 2. 性能分析 雙重控制系統(tǒng)增加了副回路，與由主控制器、副控制器和慢對(duì)象組成的慢響應(yīng)的單回路控制系統(tǒng)比較，有下列特點(diǎn)。 ?增加開(kāi)環(huán)零點(diǎn)，改善控制品質(zhì)，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。 ?提高雙重控制系統(tǒng)的工作頻率。 ?動(dòng)靜結(jié)合，快慢結(jié)合， “ 急則治標(biāo)，緩則治本 ” 。 ? 雙重控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)和工程應(yīng)用中的問(wèn)題 ? 主、副操縱變量的選擇 ?主操縱變量 應(yīng)選擇具有較快動(dòng)態(tài)響應(yīng)的操縱變量 ?副操縱變量則選擇有較好靜態(tài)性能的操縱變量 ? 主、副控制器的選擇 雙重控制系統(tǒng)的主、副控制器均起定值控制作用，為了消除余差，主、副控制器均應(yīng)選擇具有積分控制作用的控制器，通常不加入微分控制作用，當(dāng)快被控對(duì)象的時(shí)間常數(shù)較大時(shí)，為加速主對(duì)象的響應(yīng)，可適當(dāng)加入微分。對(duì)于副控制器，由于起緩慢的調(diào)節(jié)作用，因此，也可選用純積分的控制器。 ? 主、副控制囂正反作用的選擇 雙重控制系統(tǒng)的主、副控制回路是并聯(lián)的單回路，主、副控制器正反作用的選擇與單回路控制系統(tǒng)中控制器正反作用的選擇方法相同。 ? 雙重控制系統(tǒng)的關(guān)聯(lián) ? 雙重控制系統(tǒng)的投運(yùn)和參數(shù)整定 選擇性控制（超馳控制） ? 基本原理、結(jié)構(gòu)和性能分析 通常把控制回路中有選擇器的控制系統(tǒng)稱為選擇性控制 (selective control)系統(tǒng)。選擇器實(shí)現(xiàn)邏輯運(yùn)算，分為高選器和低選器兩類。高選器輸出是其輸入信號(hào)中的高信號(hào)，低選器輸出是其輸入信號(hào)中的低信號(hào)。 使用選擇性控制系統(tǒng)的目的如下 : ? 生產(chǎn)過(guò)程中某一工況參數(shù)超過(guò)安全軟限時(shí)，用另一個(gè)控制回路替代原有控制回路，使工藝過(guò)程能安全運(yùn)行，這類選擇性控制系統(tǒng)稱為超馳控制(override control)系統(tǒng)。 ? 選擇生產(chǎn)過(guò)程中的最高、最低或中間值，用于生產(chǎn)過(guò)程的指導(dǎo)或控制，防止事故發(fā)生，這類選擇性控制系統(tǒng)稱為競(jìng)爭(zhēng)控制系統(tǒng)或冗余系統(tǒng)。 ? 用于邏輯提量和邏輯減量的控制系統(tǒng)。 ? 用于生產(chǎn)過(guò)程開(kāi)、停車的控制。 ? 用于實(shí)現(xiàn)非線性控制規(guī)律。 2. 基本的結(jié)構(gòu)和性能分析 ? 選擇器位于兩個(gè)控制器和一個(gè)執(zhí)行器之間 ? 選擇器位于幾個(gè)檢測(cè)變送環(huán)節(jié)與控制器之間 ? 競(jìng)爭(zhēng)控制系統(tǒng) ? 冗余系統(tǒng) ? 利用選擇器實(shí)現(xiàn)非線性控制 ? 選擇性控制系統(tǒng)與其他控制系統(tǒng)的結(jié)合 （ 1）選擇性控制系統(tǒng)與比值控制系統(tǒng)的結(jié)合 (2) 選擇性控制系統(tǒng)與分程控制系統(tǒng)的結(jié)合 ?具有邏輯規(guī)律的比值控制系統(tǒng) ?從動(dòng)量供應(yīng)不足時(shí)的比值控制系統(tǒng) ??HPLPHCGLCGYG1VG2VG2PG1PG圖 218 選擇性分程控