【正文】 變化，從而保證原設(shè)定的比值不變。主流量調(diào)節(jié)器的輸出作為副流量的給定值。系統(tǒng)原理框圖如圖13所示。（1）工藝流程圖 （2）原理方框圖圖12 單閉環(huán)比值控制系統(tǒng)1. 單閉環(huán)比值控制系統(tǒng)原理單閉環(huán)比值控制系統(tǒng)是由兩個信號即主流量、副流量，兩個變送器、調(diào)節(jié)器、執(zhí)行機構(gòu)和一個以作為反饋信號的閉環(huán)回路組成。 單閉環(huán)比值控制系統(tǒng)單閉環(huán)比值控制系統(tǒng)是在開環(huán)比值控制系統(tǒng)上增加對副物料的閉環(huán)控制回路，用以實現(xiàn)主、副物料的比值保持不變。3）當(dāng)從動量受到外界干擾（如溫度、壓力擾動）波動時，由于是開環(huán)控制，沒有調(diào)節(jié)從動量自身波動的環(huán)節(jié)，也沒有調(diào)整主動量的環(huán)節(jié)，故兩種物料的比值關(guān)系很難保持不變，系統(tǒng)對此無能為力。（1）工藝流程圖 （2）原理方框圖 圖11 開環(huán)比值控制系統(tǒng)由原理方塊圖我們可以總結(jié)開環(huán)比值控制系統(tǒng)的特點如下：1）當(dāng)系統(tǒng)處于穩(wěn)定工作狀態(tài)時，兩物料的流量滿足比值關(guān)系。 開環(huán)比值控制系統(tǒng)開環(huán)比值控制系統(tǒng)是結(jié)構(gòu)最簡單的比值控制系統(tǒng)，其工藝流程圖和原理方塊圖如圖11所示。比值控制系統(tǒng)可籠統(tǒng)分為：開環(huán)比值控制系統(tǒng)、單閉環(huán)比值控制系統(tǒng)、雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)、串級比值及變比值控制系統(tǒng)等。比值控制系統(tǒng)按結(jié)構(gòu)特點可分為簡單比值和復(fù)雜比值控制系統(tǒng)。如果生產(chǎn)上因某種需要對參數(shù)間的比值進行修正時，需要人工重新設(shè)置新的比值系數(shù)，這種系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)一般比較簡單。比值控制系統(tǒng)按比值的特點可分為定比值和變比值控制系統(tǒng)。，也稱為從動量: 另一種隨主物料的變化而成比例地變化的物料稱為從物料（從動量），常用Q2表示。 比值控制系統(tǒng)特點 比值控制系統(tǒng)的特征: 是實現(xiàn)兩個或兩個以上物料保持一定比例關(guān)系。Q1與Q2之間的關(guān)系為 Q2＝KQ1 （11）式中，K為比值系數(shù)。 通常，在兩個需要保持一定比例關(guān)系的物料中，一個是主動量或關(guān)鍵量，另一個是從動量或輔助量。 比值控制原理　在煉油、化工、制藥等許多生產(chǎn)過程中，經(jīng)常需要兩種物料或兩種以上的物料保持一定的比例關(guān)系。通常以保持兩種或幾種物料的流量為一定比例關(guān)系的系統(tǒng)，稱之流量比值控制系統(tǒng)。為此，我們引入比值控制系統(tǒng)。例如，在煤氣燃燒過程中，要求煤氣與助燃空氣按一定配比（最佳為1：）供入燃燒室。 比值控制系統(tǒng)定義工業(yè)中存在著大量按原料配比進行生產(chǎn)的過程，要求將原料配比進行控制，然而配比的變化往往意味著產(chǎn)品產(chǎn)量下降、質(zhì)量下降、能量浪費、物料浪費、成本提高、環(huán)境污染、甚至安全事故。為此，我們引入比值控制系統(tǒng)。第一章 比值控制系統(tǒng)概述在各種生產(chǎn)過程中，經(jīng)常遇到生產(chǎn)工藝要求兩個或兩個以上參數(shù)成一定的比例關(guān)系，一旦比例失調(diào)，就會影響生產(chǎn)的正常運行。配料精度的高低制約著整個生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量，所以應(yīng)對配料過程的控制給予足夠重視。通過以上分析可見，在配料過程中對生產(chǎn)產(chǎn)品的各種原料的比值進行控制顯得尤為重要，常用比值控制來解決此類問題。汽油調(diào)合是煉廠利用生產(chǎn)的各種汽油組分，按某種比例配方和添劑均勻混合，得到符合質(zhì)量標(biāo)準的汽油產(chǎn)品的過程。石油煉制生產(chǎn)過程中，把兩種或兩種以上基礎(chǔ)組分油與各種添加劑按一定比例均勻混合，從而成為一種新產(chǎn)品的過程稱為調(diào)合。 在水泥、冶金、醫(yī)藥、玻璃、建材、化工等流程工業(yè)中，配料是生產(chǎn)過程的重要組成部分，其配料過程是否按照規(guī)定的配比(組成產(chǎn)品的各種原料的比例)進行是衡量企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵，如果配料的質(zhì)量達不到要求，輕則造成原料、能源的浪費，重則影響產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)率，有些重要生產(chǎn)崗位的配料失誤甚至?xí)o整個生產(chǎn)釀成事故。內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計說明書畢業(yè)設(shè)計說明書比值控制系統(tǒng)設(shè)計與仿真引 言配料系統(tǒng)是許多工業(yè)生產(chǎn)過程的重要組成部分，其配料過程是否按照規(guī)定的配比進行是衡量產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵。工業(yè)生產(chǎn)中，常用比值控制策略來實現(xiàn)各種物料的配比控制。配料在工業(yè)過程中廣泛存在，如水泥配料、煤氣混合、油品調(diào)合、配煤、燒結(jié)法煉鋼及氧化鋁、自來水加氯消毒等。油品調(diào)合主要是指汽油、柴油、潤滑以及原油等的調(diào)合。它是汽油成品出廠的最后一道工和煉廠生產(chǎn)成品油的最后一個環(huán)節(jié)，也是保證汽油質(zhì)量指標(biāo)滿足環(huán)保和質(zhì)量規(guī)格要求重要手段，調(diào)合效益在生產(chǎn)企業(yè)的經(jīng)濟效益中占有舉足輕重的地位。比值控制的目的就是為了實現(xiàn)使幾種物料混合符合一定比例關(guān)系，使生產(chǎn)能安全正常進行。下面我們就具體介紹比值控制系統(tǒng)。例如在鍋爐的燃燒系統(tǒng)中，要保持送進爐膛的風(fēng)量和燃料成一定的比例，以保證燃燒的經(jīng)濟性。本章主要介紹單閉環(huán)比值、雙閉環(huán)比值、串級比值及變比值的比值控制系統(tǒng)。在化工、煉油及其他工業(yè)生產(chǎn)過程中，工藝上常需要兩種或兩種以上的物料保持一定的比例關(guān)系，比例一旦失調(diào)，將影響生產(chǎn)或造成事故。若助燃空氣輸入不足，煤氣得不到充分燃燒，降低了燃燒效率，造成能源浪費，環(huán)境污染，還有可能導(dǎo)致環(huán)境中大量煤氣積存而成為事故隱患；若阻燃空氣過量，過?？諝庥謱⒋罅繜崃恳詮U氣形式排放，造成熱能的大量浪費。在過程控制中，實現(xiàn)兩個或兩個以上參數(shù)符合一定比例關(guān)系的控制系統(tǒng)，稱為比值控制系統(tǒng)。這種控制方式在化工、制藥領(lǐng)域中大量存在。最常見的是燃燒過程，燃料與空氣要保持一定的比例關(guān)系，才能滿足生產(chǎn)和環(huán)保的要求；造紙過程中，濃紙漿與水要以一定的比例混合，才能制造出合格的紙漿，許多化學(xué)反應(yīng)的諸個進料要保持一定的比例。由于物料通常是液體，因此稱主動量為主流量Q1從動量為副流量Q2。因此，只要主副流量的給定值保持比值關(guān)系，或者副流量給定值隨主流量按一定比例關(guān)系而變化即可實現(xiàn)比值控制。，也稱為主動量: 在要保持一定比例關(guān)系的物料中，把起主導(dǎo)作用的物料，稱為主物料（主動量），因為在過程控制中經(jīng)常保持比例的參數(shù)是流量，故常用Q1表示。：若兩物料的比值系數(shù)設(shè)定為K，則有：（12） 比值控制系統(tǒng)的類型根據(jù)生產(chǎn)過程中工藝容許的負荷、干擾、產(chǎn)品質(zhì)量等要求不同，實際采用的比值控制方案也不同。兩個或兩個以上參數(shù)之間的比值是通過改變比值器的比值系數(shù)來實現(xiàn)的，一旦比值系數(shù)確定，系統(tǒng)投入運行后，此比值系數(shù)將保持不變（為常數(shù)），具有這種特點的系統(tǒng)稱為定比值控制系統(tǒng)。兩個或兩個以上參數(shù)之間的比值不是一個常數(shù)，而是根據(jù)另一個參數(shù)的變化而不斷的修正，具有這種特點的系統(tǒng)稱為變比值控制系統(tǒng)，這種系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)一般比較復(fù)雜。凡構(gòu)成一個閉環(huán)以下的比值控制系統(tǒng)稱為簡單比值控制系統(tǒng)；凡構(gòu)成兩個閉環(huán)以上的比值控制系統(tǒng)稱為復(fù)雜比值控制系統(tǒng)。下面我們一一簡單介紹這五種控制系統(tǒng)。其中FT為檢測變送器，F(xiàn)C為比值控制器。2）當(dāng)主動量受到干擾而發(fā)生變化時，系統(tǒng)通過比值器及設(shè)定值按比例去改變控制閥的開度，調(diào)節(jié)從動量使之與主動量仍保持原有的比例關(guān)系。開環(huán)比值控制是理解比例控制工作機理的基礎(chǔ)，在實際工程上很少應(yīng)用。工藝流程圖及原理框圖如圖12所示。在穩(wěn)定時，能實現(xiàn)主、副流量的工藝比值的要求，即 (K為常數(shù))。當(dāng)主流量不變、而副流量受到擾動時，則可通過副流量的閉合回路進行定值控制。當(dāng)主流量受到擾動時，則按預(yù)先設(shè)置好的比值使其輸出成比例變化，即改變的給定值。當(dāng)主副流量同時受到擾動時，調(diào)節(jié)器在克服副流量擾動的同時，又根據(jù)新的給定值，改變調(diào)節(jié)閥的開度，使主、副流量在新的流量數(shù)值的基礎(chǔ)上，保持其原設(shè)定值的比值關(guān)系。可見，該系統(tǒng)能確保主、副兩個流量的比值不變，同時，系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)又較簡單，方案實現(xiàn)起來方便,僅用一臺比值器或比例調(diào)節(jié)器即可，因而在工業(yè)過程自動化中廣泛應(yīng)用。 如圖13單閉環(huán)比值控制系統(tǒng)的原理框圖，由圖可知：穩(wěn)態(tài)時： 圖13 單閉環(huán)比值控制系統(tǒng)的原理框圖當(dāng)不變，受到擾動時，閉合回路進行定值控制。單閉環(huán)比值控制系統(tǒng)適用于負荷變化不大，主流量不可控制，兩種物料間的比值要求較精確的生產(chǎn)過程。（3）當(dāng)主物料流量受到擾動變化，而副物料不變時，則按預(yù)先設(shè)置好的比值使比值器輸出成比例變化，即改變給定值，根據(jù)給定值的變化，發(fā)出控制命令，以改變調(diào)節(jié)閥的開度，使副流量跟隨主流量而變化，從而保證原設(shè)定的比值不變。總之, 單閉環(huán)比值控制系統(tǒng)雖然能保持主、副物料流量比值不變，但是無法控制主物料的流量不變，因此，對生產(chǎn)過程的生產(chǎn)能力沒有進行控制?！纠?1】利用單閉環(huán)比值隨動控制實現(xiàn)水泥生產(chǎn)中螢石自動配料。利用如圖14所示的單閉環(huán)比值控制的方式可以實現(xiàn)螢石與石灰石比例的恒定，達到了提高水泥質(zhì)量的目的。其中，控制中以石灰石為主動量，螢石為從動量。 雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)為了克服單閉環(huán)比值控制系統(tǒng)中主動量不受控制而產(chǎn)生的系統(tǒng)生產(chǎn)能力“失控”狀況，在單閉環(huán)比值控制的基礎(chǔ)上，對主動量也設(shè)置了一個閉環(huán)回路，構(gòu)成對主、副物料流量都進行控制的雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)。雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)是由一個定值控制的主流量回路和一個跟隨主流量變化的副流量控制回路組成的。當(dāng)擾動消除后，主、副流量都恢復(fù)到原設(shè)定值上，其比值不變，并且主、副流量變化平穩(wěn)。（1）工藝流程圖 （2）原理方框圖圖15 雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)在雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)工作時，若主動量受到干擾發(fā)生波動，則主動量回路對其進行定值控制，使主動量始終穩(wěn)定在給定值附近，同時從動量控制回路也會隨主動量的波動進行調(diào)整；當(dāng)從動量受到擾動發(fā)生波動時，從動量控制回路對其進行定值控制，使從動量始終穩(wěn)定在定值附近，而主動控制回路不受從動量波動的影響。當(dāng)調(diào)節(jié)主動量給定值時，主動量控制回路調(diào)節(jié)主動量實際值和給定值吻合；同時，根據(jù)主動量與從動量的比值及新的主動量給定值，系統(tǒng)給出從動量控制回路的輸入值。如圖16所示雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)原理框圖。副流量回路：抑制副回路中的擾動，使副流量與主流量成比值關(guān)系。就比值控制而言，不僅要求靜態(tài)比值恒定，在擾動作用下，要求主、副流量接近同步變化，即要求靜態(tài)與動態(tài)時物料量保持一定比值。從原理上分析，就可以實現(xiàn)動態(tài)比值一定。和單閉環(huán)比值控制系統(tǒng)相比，雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)的突出優(yōu)點如下：（1）控制系統(tǒng)更為穩(wěn)定對主動量的定值控制克服了干擾對主動量的影響，因此主動量變化平穩(wěn)，從動量也將平穩(wěn)，進而系統(tǒng)的總物料流量穩(wěn)定，更好地滿足了生產(chǎn)工藝要求。因此，當(dāng)需要調(diào)整負荷時，只要改變主動量回路控制器的給定值，就可同步調(diào)整主動量和從動量，并保持主動量和從動量的比值不變。如果沒有這個要求，兩個單獨的閉環(huán)控制系統(tǒng)也能使兩個流量保持比例關(guān)系，僅僅在動態(tài)過程中，比例關(guān)系不能保證。在有些生產(chǎn)過程中，要求兩種物料流量的比值隨第三個參數(shù)的需要而變化，為此可以設(shè)計成串級比值控制系統(tǒng)，串級比值控制系統(tǒng)方塊圖如圖18所示。它的主回路也是一個閉環(huán)系統(tǒng)，由的反饋構(gòu)成，為變比值信號，即單閉環(huán)比值系統(tǒng)的給定值。這是按一定的工藝指標(biāo)自動修正比值系數(shù)的系統(tǒng)，即變比值控制系統(tǒng)。輸出信號穩(wěn)定，且，輸出穩(wěn)定，調(diào)節(jié)閥開度一定，所以主參數(shù)符合工藝要求，產(chǎn)品質(zhì)量合格。若主參數(shù)受某種干擾偏離給定值時，主調(diào)節(jié)器將會改變副調(diào)節(jié)器的的輸出信號產(chǎn)生變化，修正了的給定值即修正了兩個流量的比值，使系統(tǒng)在新的比值上重新穩(wěn)定