复杂控制系统的分析与.ppt

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1、Network Optimization Expert Team过程控制与自动化仪表过程控制与自动化仪表乌海职业技术学院乌海职业技术学院Network Optimization Expert Team复杂控制系统的分析与复杂控制系统的分析与调试调试复杂控制系统复杂控制系统 简单控制系统是目前过程控制系统中最基本、最广泛简单控制系统是目前过程控制系统中最基本、最广泛使用的系统，解决了大量工艺变量的定值控制问题。随着使用的系统，解决了大量工艺变量的定值控制问题。随着现代化生产对产品质量的要求越来越高，要求过程控制的现代化生产对产品质量的要求越来越高，要求过程控制的手段也随之提高。由于工业过程的发展

2、、生产工艺的更新、手段也随之提高。由于工业过程的发展、生产工艺的更新、特别是生产规模的大型化和生产过程的复杂化，必然导致特别是生产规模的大型化和生产过程的复杂化，必然导致各变量之间的相互关系更加复杂、对控制手段的要求日益各变量之间的相互关系更加复杂、对控制手段的要求日益提升。为适应更高层次的要求，在简单控制系统基础上，提升。为适应更高层次的要求，在简单控制系统基础上，出现了串级、均匀、比值、分程、前馈、选择等复杂控制出现了串级、均匀、比值、分程、前馈、选择等复杂控制系统以及一些更新型的控制系统。系统以及一些更新型的控制系统。Network Optimization Expert Team复杂控

3、制系统的分析与复杂控制系统的分析与调试调试 一、串级控制系统一、串级控制系统（一）串级控制系统的组成（一）串级控制系统的组成 在复杂控制系统中，串级控制系统的应用是最广泛的。在复杂控制系统中，串级控制系统的应用是最广泛的。以精馏塔控制为例（如图以精馏塔控制为例（如图4-14-1所示），工艺上要求精馏塔的塔釜温所示），工艺上要求精馏塔的塔釜温度保持恒定，才能保证塔底产品分离的纯度，以利于生产质量的提度保持恒定，才能保证塔底产品分离的纯度，以利于生产质量的提高。拟解决方案为：以塔釜温度高。拟解决方案为：以塔釜温度T T为被控变量为被控变量Y Y，以对塔釜温度影响，以对塔釜温度影响最大的加热蒸汽流量

4、最大的加热蒸汽流量F F为操纵变量为操纵变量q q组成组成“简单温度控制系统简单温度控制系统”，如，如图图4-14-1（a a）所示。但是实际生产过程中，如果蒸汽流量频繁波动，）所示。但是实际生产过程中，如果蒸汽流量频繁波动，将会引起塔釜温度的频繁变化，尽管图将会引起塔釜温度的频繁变化，尽管图4-14-1（a a）的温度简单控制系）的温度简单控制系统能克服这种扰动。可是，这种克服是在扰动对温度已经产生作用，统能克服这种扰动。可是，这种克服是在扰动对温度已经产生作用，使温度发生变化之后进行的。这势必对产品质量产生很大的影响，使温度发生变化之后进行的。这势必对产品质量产生很大的影响，因此这种方案控

5、制效果不理想。因此这种方案控制效果不理想。Network Optimization Expert Team1-1-精馏塔塔釜精馏塔塔釜 2-2-再沸器再沸器图图4-1 4-1 精馏塔塔底温度控制精馏塔塔底温度控制Network Optimization Expert Team复杂控制系统的分析与复杂控制系统的分析与调试调试 显然，使蒸汽流量平稳成为关键问题。图显然，使蒸汽流量平稳成为关键问题。图4-14-1（b b）所示的所示的“简单流量控制方案简单流量控制方案”可以解决蒸汽流量稳定的可以解决蒸汽流量稳定的问题。这是一种预防扰动的方案，就克服蒸汽流量影响问题。这是一种预防扰动的方案，就克服蒸汽

6、流量影响这一点，应该说是很好的。但是对精馏塔而言，影响塔这一点，应该说是很好的。但是对精馏塔而言，影响塔釜温度的不只是蒸汽流量，比如说进料流量、温度、成釜温度的不只是蒸汽流量，比如说进料流量、温度、成分的干扰，也同样会使塔釜温度发生改变，方案分的干扰，也同样会使塔釜温度发生改变，方案4-4-1 1（b b）简单系统对此亦无能为力。）简单系统对此亦无能为力。Network Optimization Expert Team复杂控制系统的分析与复杂控制系统的分析与调试调试 所以，最好的办法是将二者结合起来。即将最主要、所以，最好的办法是将二者结合起来。即将最主要、最强的干扰以图最强的干扰以图4-14

7、-1（b b）流量控制的方式预先处理（粗）流量控制的方式预先处理（粗调），而其它干扰的影响最终用图调），而其它干扰的影响最终用图4-14-1（a a）温度控制的）温度控制的方式彻底解决（细调），控制方案如图方式彻底解决（细调），控制方案如图4-14-1（c c）所示，）所示，即将温度控制器的输出串接在流量控制器的外设定上。即将温度控制器的输出串接在流量控制器的外设定上。因出现信号相串联形式，故称该系统为因出现信号相串联形式，故称该系统为“提馏段温度串提馏段温度串级控制系统级控制系统”。在此方案中，为稳定主要变量（温度），。在此方案中，为稳定主要变量（温度），引入了一个副变量（流量），组成引入了

8、一个副变量（流量），组成“复杂控制系统复杂控制系统”。Network Optimization Expert TeamNetwork Optimization Expert TeamNetwork Optimization Expert TeamNetwork Optimization Expert Team复杂控制系统的分析与复杂控制系统的分析与调试调试 串级控制系统中有两个被控变量（主、副变量），两串级控制系统中有两个被控变量（主、副变量），两个测量变送器，两个控制器，两个对象，一个控制阀，组个测量变送器，两个控制器，两个对象，一个控制阀，组成成“双闭环反馈系统双闭环反馈系统”，如图，如图

9、4-24-2所示。所示。图图4-2 4-2 双闭环串级控制系统双闭环串级控制系统 Network Optimization Expert Team复杂控制系统的分析与复杂控制系统的分析与调试调试（二）串级控制的特点（二）串级控制的特点 （1 1）主回路为定值控制系统，而副回路是随动控制系统。）主回路为定值控制系统，而副回路是随动控制系统。结构上是主、副控制器串联，主控制器的输出作为副控制器结构上是主、副控制器串联，主控制器的输出作为副控制器的外设定，形成主、副两个回路，系统通过副控制器操纵执的外设定，形成主、副两个回路，系统通过副控制器操纵执行器。行器。（2 2）抗干扰能力强，对进入副回路扰动

10、的抑制力更强，控）抗干扰能力强，对进入副回路扰动的抑制力更强，控制精度高，控制滞后小。因此，它特别适用于滞后大的对象制精度高，控制滞后小。因此，它特别适用于滞后大的对象如温度等系统。如温度等系统。（3 3）副回路反应快，副环一般要比主环至少快三倍。）副回路反应快，副环一般要比主环至少快三倍。（4 4）所选择的副变量一定是影响主变量的直接因素。）所选择的副变量一定是影响主变量的直接因素。Network Optimization Expert Team复杂控制系统的分析与复杂控制系统的分析与调试调试 二、均匀控制系统二、均匀控制系统（一）均匀控制系统的组成（一）均匀控制系统的组成 工业生产装置的生

11、产设备都是前后紧密联系的。前一设备的工业生产装置的生产设备都是前后紧密联系的。前一设备的出料往往是后一设备的进料。如图出料往往是后一设备的进料。如图4-34-3中，脱丙烷塔（简称中，脱丙烷塔（简称B B塔）的进料来自第一脱乙烷塔（简称塔）的进料来自第一脱乙烷塔（简称A A塔）的塔釜。对塔）的塔釜。对A A塔来塔来说，需要保证塔釜液位稳定，故有图说，需要保证塔釜液位稳定，故有图4-34-3中的液位定值控制系中的液位定值控制系统。而对统。而对B B塔来说，希望进料量较稳定，故有图塔来说，希望进料量较稳定，故有图4-34-3中的流量中的流量定值控制系统。定值控制系统。Network Optimiza

12、tion Expert Team复杂控制系统的分析与复杂控制系统的分析与调试调试 假设由于扰动作用，使假设由于扰动作用，使A A塔塔釜液位升高，则液位控制系统会塔塔釜液位升高，则液位控制系统会使阀门使阀门1 1开度开大，以使开度开大，以使A A塔液位达到要求。而这一动作的结塔液位达到要求。而这一动作的结果，却使果，却使B B塔进料量增大高于设定值，则流量定值控制系统又塔进料量增大高于设定值，则流量定值控制系统又会关小阀门会关小阀门2 2，以保持流量稳定，于是两塔的供需就出现了矛，以保持流量稳定，于是两塔的供需就出现了矛盾，在同一个管道上两阀盾，在同一个管道上两阀“开大开大”、“关小关小”使连续

13、流动的使连续流动的流体无所适从。为解决前后工序的供求矛盾，使两个变量之流体无所适从。为解决前后工序的供求矛盾，使两个变量之间能够互相兼顾和协调操作，则采用间能够互相兼顾和协调操作，则采用“均匀控制系统均匀控制系统”。Network Optimization Expert Team复杂控制系统的分析与复杂控制系统的分析与调试调试 A-A-第一脱乙烷塔第一脱乙烷塔 B-B-脱丙烷塔脱丙烷塔图图4-3 4-3 塔釜物料供求关系示图塔釜物料供求关系示图Network Optimization Expert Team (1)(1)两个变量在控制过程中都两个变量在控制过程中都应该是变化的应该是变化的,且变

14、化缓慢。且变化缓慢。(2)(2)前后互相联系又互相矛盾前后互相联系又互相矛盾的两个变量应保持在所允许的范的两个变量应保持在所允许的范围内波动。围内波动。Network Optimization Expert Team复杂控制系统的分析与复杂控制系统的分析与调试调试 （二）均匀控制系统分类（二）均匀控制系统分类（1 1）简单均匀控制系统）简单均匀控制系统 简单均匀控制系统如图简单均匀控制系统如图4-44-4所示，在结构上与一般的单所示，在结构上与一般的单回路定值控制系统是完全一样，只是在控制器的参数设置回路定值控制系统是完全一样，只是在控制器的参数设置上有区别。上有区别。（2 2）串级均匀控制系

15、统）串级均匀控制系统 简单均匀控制系统结构非常简单，操作方便。但对于简单均匀控制系统结构非常简单，操作方便。但对于复杂工艺对象常常存在着控制滞后的问题。减小滞后的最复杂工艺对象常常存在着控制滞后的问题。减小滞后的最好方法就是加副环构成串级控制系统，这就形成了串级均好方法就是加副环构成串级控制系统，这就形成了串级均匀控制系统，如图匀控制系统，如图4-54-5所示。所示。Network Optimization Expert Team复杂控制系统的分析与复杂控制系统的分析与调试调试 图图4-44-4均匀控制系统示图均匀控制系统示图图图4-5 4-5 串级均匀控制系统示图串级均匀控制系统示图Netw

16、ork Optimization Expert Team复杂控制系统的分析与复杂控制系统的分析与调试调试 （三）均匀控制的特点（三）均匀控制的特点 多数均匀控制系统都是要求兼顾液位和流量两个变量，也多数均匀控制系统都是要求兼顾液位和流量两个变量，也有兼顾压力和流量的，其特点是：不仅要使被控变量保持不有兼顾压力和流量的，其特点是：不仅要使被控变量保持不变（不是定值控制），而又要使两个互相联系的变量都在允变（不是定值控制），而又要使两个互相联系的变量都在允许的范围内缓慢变化。许的范围内缓慢变化。Network Optimization Expert Team复杂控制系统的分析与复杂控制系统的分析与

17、调试调试 三、比值控制系统三、比值控制系统（一）比值控制系统组成（一）比值控制系统组成 在工业生产中，常会遇到将两种或两种以上物料按在工业生产中，常会遇到将两种或两种以上物料按一定比例（比值）混合或进行化学反应的问题。如合成一定比例（比值）混合或进行化学反应的问题。如合成氨反应中，氢氮比要求严格控制在氨反应中，氢氮比要求严格控制在3131，否则，就会使，否则，就会使氨的产量下降；加热炉的燃料量与鼓风机的进氧量也要氨的产量下降；加热炉的燃料量与鼓风机的进氧量也要求符合一定的比值关系，否则，会影响燃烧效果。为实求符合一定的比值关系，否则，会影响燃烧效果。为实现两种或两种以上物料（变量）的比例关系控

18、制的系统现两种或两种以上物料（变量）的比例关系控制的系统叫比值控制系统。叫比值控制系统。Network Optimization Expert Team复杂控制系统的分析与复杂控制系统的分析与调试调试 在比值控制系统中，其中一种物料处于主导地在比值控制系统中，其中一种物料处于主导地位，是主物料（主流量），称为主动量位，是主物料（主流量），称为主动量F1F1；而另一；而另一种物料按主物料进行配比，在控制过程中，随主物种物料按主物料进行配比，在控制过程中，随主物料变化而变化，称为从动量料变化而变化，称为从动量F2F2。F1F1与与F2F2的比值称为的比值称为比值系数，用比值系数，用K K表示。比值

19、系数表示。比值系数K=F1/F2K=F1/F2。Network Optimization Expert Team复杂控制系统的分析与复杂控制系统的分析与调试调试（二）比值控制系统分类（二）比值控制系统分类 （1 1）开环比值控制系统）开环比值控制系统 图图4-6 4-6 开环控制系统，开环控制系统，F1F1为不可控的主动量，为不可控的主动量，F2F2为从动量。当为从动量。当F1F1变化时，变化时，要求要求F2F2跟踪跟踪F1F1变化，以保变化，以保持持F1/F2=KF1/F2=K。由于。由于F2F2的调的调整不会影响整不会影响F1F1，故为开环，故为开环系统。系统。开环比值控制系统开环比值控制

20、系统Network Optimization Expert Team复杂控制系统的分析与复杂控制系统的分析与调试调试 开环控制方案构成简单，使用仪表少，只需要一开环控制方案构成简单，使用仪表少，只需要一台纯比例控制器或一台乘法器即可。开环比值控制系台纯比例控制器或一台乘法器即可。开环比值控制系统只能保持阀门开度与统只能保持阀门开度与F1F1之间成一定的比例关系。而之间成一定的比例关系。而当当F2F2因阀前后压力差变化而波动时，系统不起控制作因阀前后压力差变化而波动时，系统不起控制作用，实质上很难保证用，实质上很难保证F1F1与与F2F2之间的比值关系。该方案之间的比值关系。该方案对对F2F2无

21、抗干扰能力，只适用于无抗干扰能力，只适用于F2F2很稳定的场合，故在很稳定的场合，故在实际生产中很少使用。实际生产中很少使用。Network Optimization Expert Team复杂控制系统的分析与复杂控制系统的分析与调试调试（2 2）单闭环比值控制系统）单闭环比值控制系统 为了解决开环比值控制对为了解决开环比值控制对副流量无抗干扰能力的问题，副流量无抗干扰能力的问题，现增加一个副流量闭环控制系现增加一个副流量闭环控制系统，构成单闭环比值控制系统，统，构成单闭环比值控制系统，如图如图4-74-7所示，结构上与串级所示，结构上与串级控制系统很相似，由于单闭环控制系统很相似，由于单闭环

22、比值控制系统主动量比值控制系统主动量F1F1仍为开仍为开环状态，而串级控制系统主、环状态，而串级控制系统主、副变量形成的是两个闭环，所副变量形成的是两个闭环，所以二者还是有区别的。以二者还是有区别的。单闭环比值控制单闭环比值控制Network Optimization Expert Team复杂控制系统的分析与复杂控制系统的分析与调试调试Network Optimization Expert Team复杂控制系统的分析与复杂控制系统的分析与调试调试 四、前馈控制系统四、前馈控制系统1 1前馈控制系统组成前馈控制系统组成 所谓前馈控制系统是指按扰动变化大小来进行控制的系所谓前馈控制系统是指按扰动

23、变化大小来进行控制的系统，有统，有“超前超前”调节作用。图调节作用。图4-84-8所示所示“换热器温度控制系换热器温度控制系统统”，扰动（如进料流量）是主要干扰，该系统能在扰动影，扰动（如进料流量）是主要干扰，该系统能在扰动影响出口温度之前就将其抑制住。当进料量刚一增大，响出口温度之前就将其抑制住。当进料量刚一增大，FCFC立即立即使蒸汽阀门开大，用增加的蒸汽来对付过多的冷物料。如果使蒸汽阀门开大，用增加的蒸汽来对付过多的冷物料。如果设计的好，可以基本保证出口温度不受影响。设计的好，可以基本保证出口温度不受影响。前馈控制系统按扰动变化大小来进行控制被控变量，但前馈控制系统按扰动变化大小来进行控

24、制被控变量，但前馈控制系统稳定性差，是致命的缺点，而负反馈系统为闭前馈控制系统稳定性差，是致命的缺点，而负反馈系统为闭环系统，稳定性好。环系统，稳定性好。Network Optimization Expert Team复杂控制系统的分析与复杂控制系统的分析与调试调试图图4-8 4-8 换热器的前馈控制换热器的前馈控制Network Optimization Expert Team复杂控制系统的分析与复杂控制系统的分析与调试调试2 2前馈控制的特点前馈控制的特点（1 1）前馈控制是基于不变性原理工作的，比反馈控制及时有效。）前馈控制是基于不变性原理工作的，比反馈控制及时有效。（2 2）前馈控制系

25、统如果能使对被控变量的影响与扰动对被控变量）前馈控制系统如果能使对被控变量的影响与扰动对被控变量的影响大小相等、方向相反的话，将能完全克服扰动对被控变量的影响大小相等、方向相反的话，将能完全克服扰动对被控变量的影响。的影响。（3 3）前馈控制属于）前馈控制属于“正反馈正反馈”闭环环控制系统，系统稳定性差。闭环环控制系统，系统稳定性差。（4 4）前馈控制没有通用的控制器，而是视对象而定）前馈控制没有通用的控制器，而是视对象而定“专用专用”控制控制器。器。（5 5）一种前馈只能克服一种干扰。）一种前馈只能克服一种干扰。Network Optimization Expert Team复杂控制系统的分

26、析与复杂控制系统的分析与调试调试3 3前馈前馈-反馈控制系统反馈控制系统较理想的做法是综合二者较理想的做法是综合二者的优点，构成前馈的优点，构成前馈-反馈反馈控制系统，如图控制系统，如图4-94-9示。示。用前馈来克服主要干扰，用前馈来克服主要干扰，再用反馈来克服其它干扰再用反馈来克服其它干扰以使被控变量稳定在所要以使被控变量稳定在所要求的设定值上。求的设定值上。图图4-9 4-9 换热器的前馈换热器的前馈-反馈控制反馈控制Network Optimization Expert Team复杂控制系统的分析与复杂控制系统的分析与调试调试五、分程控制系统五、分程控制系统 （一）概述（一）概述 分程

27、控制系统是将一个控制器的输出分成若干个信号范围，分程控制系统是将一个控制器的输出分成若干个信号范围，由各个信号段去控制相应的控制阀，从而实现了一个控制器由各个信号段去控制相应的控制阀，从而实现了一个控制器对多个控制阀的控制，有效地提高了过程控制系统的控制能对多个控制阀的控制，有效地提高了过程控制系统的控制能力。力。Network Optimization Expert Team复杂控制系统的分析与复杂控制系统的分析与调试调试 把控制器的输出信号分成两段，利用不同的输把控制器的输出信号分成两段，利用不同的输出信号分别控制两个控制阀。如阀出信号分别控制两个控制阀。如阀A A在控制器的输在控制器的输

28、出信号为出信号为0.02MPa0.02MPa0.06MPa0.06MPa范围内工作，阀范围内工作，阀B B则在则在控制器输出信号为控制器输出信号为0.06MPa0.06MPa0.1MPa0.1MPa范围内工作，范围内工作，每个控制阀的动作信号范围都是相同的。每个控制阀的动作信号范围都是相同的。Network Optimization Expert Team复杂控制系统的分析与复杂控制系统的分析与调试调试就控制阀的气开、气关形式可分为两类：就控制阀的气开、气关形式可分为两类：一类是控制阀同向动作，即随着控制器输出信号的增加一类是控制阀同向动作，即随着控制器输出信号的增加或减小，控制阀均逐渐开大或

29、逐渐减小，同向分程控制的两或减小，控制阀均逐渐开大或逐渐减小，同向分程控制的两个控制阀同为气开式或同为气关式。个控制阀同为气开式或同为气关式。Network Optimization Expert Team复杂控制系统的分析与复杂控制系统的分析与调试调试 另一类是控制阀异向动作，即随着控制器输出信号的增另一类是控制阀异向动作，即随着控制器输出信号的增加或减小，控制阀中一个逐渐开大，另一个逐渐减小，异向加或减小，控制阀中一个逐渐开大，另一个逐渐减小，异向分程控制的两个控制阀一个为气开式，一个为气关式。分程控制的两个控制阀一个为气开式，一个为气关式。分程控制中控制阀同向或异向的选择，要根据生产工艺

30、分程控制中控制阀同向或异向的选择，要根据生产工艺的实际需要来确定。的实际需要来确定。Network Optimization Expert Team复杂控制系统的分析与复杂控制系统的分析与调试调试 为了实现分程控制，一般需要在每个控制阀上引为了实现分程控制，一般需要在每个控制阀上引入阀门定位器。阀门定位器相当于一台放大系数可变入阀门定位器。阀门定位器相当于一台放大系数可变且零点可调的放大器。借助于它对信号的转换功能，且零点可调的放大器。借助于它对信号的转换功能，多个控制阀在分别接受控制器输出的不同信号段后，多个控制阀在分别接受控制器输出的不同信号段后，均被调整为均被调整为0.02MPa0.02

31、MPa0.1MPa0.1MPa，使之走完全行程。，使之走完全行程。Network Optimization Expert Team复杂控制系统的分析与复杂控制系统的分析与调试调试Network Optimization Expert Team复杂控制系统的分析与复杂控制系统的分析与调试调试Network Optimization Expert Team复杂控制系统的分析与复杂控制系统的分析与调试调试 2 2用于控制两种不同的介质，以满足工艺生产的要求用于控制两种不同的介质，以满足工艺生产的要求某些间歇式生产的化学反应过程某些间歇式生产的化学反应过程Network Optimization Ex

32、pert Team复杂控制系统的分析与复杂控制系统的分析与调试调试 一方面需配置蒸汽和冷水两种传热介质，并安装一方面需配置蒸汽和冷水两种传热介质，并安装上控制阀；另一方面需设计一个分程控制系统，用温上控制阀；另一方面需设计一个分程控制系统，用温度控制器输出信号的不同区间来控制这两个阀。当反度控制器输出信号的不同区间来控制这两个阀。当反应物料投入设备后，开始需加热升温，以引发反应；应物料投入设备后，开始需加热升温，以引发反应；一旦达到反应温度后，由于放出大量反应热，若不及一旦达到反应温度后，由于放出大量反应热，若不及时移走热量，会使反应越来越剧烈，严重时会有爆炸时移走热量，会使反应越来越剧烈，严

33、重时会有爆炸的危险。利用的危险。利用A A、B B两个控制阀，分别控制冷水和蒸汽两个控制阀，分别控制冷水和蒸汽两种介质，以满足工艺上需要冷却和加热的不同要求。两种介质，以满足工艺上需要冷却和加热的不同要求。Network Optimization Expert Team复杂控制系统的分析与复杂控制系统的分析与调试调试 根据节能的要求，升温期间应关闭冷水阀，打开根据节能的要求，升温期间应关闭冷水阀，打开蒸汽阀；当温度偏高需要降温时，应先关小蒸汽再开蒸汽阀；当温度偏高需要降温时，应先关小蒸汽再开大冷水。由于温度控制器为反作用，这就意味着要求大冷水。由于温度控制器为反作用，这就意味着要求其输出信号下

34、降时先关小蒸汽阀再开大冷水阀，因此，其输出信号下降时先关小蒸汽阀再开大冷水阀，因此，冷水阀应在低信号区工作（冷水阀应在低信号区工作（0.02 MPa0.02 MPa0.06MPa0.06MPa），），蒸汽阀应在高信号区工作（蒸汽阀应在高信号区工作（0.06 MPa0.06 MPa0.1MPa0.1MPa）。）。Network Optimization Expert Team复杂控制系统的分析与复杂控制系统的分析与调试调试 在进行化学反应前的升温阶段，由于温度的测量值小于给在进行化学反应前的升温阶段，由于温度的测量值小于给定值，控制器定值，控制器TCTC输出较大（大于输出较大（大于0.06MPa

35、0.06MPa），因此，阀），因此，阀A A将关闭，将关闭，阀阀B B将打开，此时通入蒸汽使循环水被加热，循环热水再通过将打开，此时通入蒸汽使循环水被加热，循环热水再通过反应器夹套为反应物加热，以使反应物温度慢慢升高。当反应反应器夹套为反应物加热，以使反应物温度慢慢升高。当反应物温度达到反应温度时，化学反应开始，有热量放出，反应物物温度达到反应温度时，化学反应开始，有热量放出，反应物的温度将逐渐升高。由于温度控制器的温度将逐渐升高。由于温度控制器TCTC是反作用，故随着反应是反作用，故随着反应物温度的升高，控制器的输出逐渐减小。与此同时，阀物温度的升高，控制器的输出逐渐减小。与此同时，阀B B

36、将逐将逐渐关小。待控制器输出小于渐关小。待控制器输出小于0.06MPa0.06MPa以后，阀以后，阀B B关闭，阀关闭，阀A A将逐将逐渐打开。这时，反应器夹套中流过的将不再是热水而是冷水。渐打开。这时，反应器夹套中流过的将不再是热水而是冷水。这样一来，反应所产生的热量就不断被冷水所移走，从而达到这样一来，反应所产生的热量就不断被冷水所移走，从而达到维持反应温度不变的目的。维持反应温度不变的目的。Network Optimization Expert Team复杂控制系统的分析与复杂控制系统的分析与调试调试3.3.用于保证生产过程的安全和稳定用于保证生产过程的安全和稳定 采用氮封技术的工艺要求

37、是保持贮罐内的氮气压采用氮封技术的工艺要求是保持贮罐内的氮气压力为微正压。贮罐中物料量的增减，将引起罐顶压力力为微正压。贮罐中物料量的增减，将引起罐顶压力的升降，故必须及时进行控制，否则将引起贮罐变形，的升降，故必须及时进行控制，否则将引起贮罐变形，甚至破裂，造成浪费或引起燃烧、爆炸等危险。因此，甚至破裂，造成浪费或引起燃烧、爆炸等危险。因此，当贮罐内物料量增加时（即液位升高时），应及时使当贮罐内物料量增加时（即液位升高时），应及时使罐内氮气适量排出；反之，当贮罐内物料量减少时罐内氮气适量排出；反之，当贮罐内物料量减少时（即液位下降时），为保证罐内氮气呈微正压的工艺（即液位下降时），为保证罐内

38、氮气呈微正压的工艺要求，向贮罐充氮气。要求，向贮罐充氮气。Network Optimization Expert Team复杂控制系统的分析与复杂控制系统的分析与调试调试Network Optimization Expert Team复杂控制系统的分析与复杂控制系统的分析与调试调试六、选择性控制系六、选择性控制系 （一）选择性控制系统概述（一）选择性控制系统概述 非正常工况时的控制系统安全保护性措施有两类：非正常工况时的控制系统安全保护性措施有两类：一类是硬保护措施，一类是软保护措施。一类是硬保护措施，一类是软保护措施。硬保护措施：就是联锁保护系统，当生产工况超出硬保护措施：就是联锁保护系统，

39、当生产工况超出一定范围时，联锁保护系统采取一系列相应的措施，一定范围时，联锁保护系统采取一系列相应的措施，如有声光警报产生、自动到手动、联锁等，使生产过如有声光警报产生、自动到手动、联锁等，使生产过程处于相对安全的状态。程处于相对安全的状态。缺点缺点:这种硬保护措施经常使生产停车，造成较这种硬保护措施经常使生产停车，造成较大的经济损失。大的经济损失。Network Optimization Expert Team复杂控制系统的分析与复杂控制系统的分析与调试调试软保护措施软保护措施:通过一个特定设计的自动选择性控制系统，当生通过一个特定设计的自动选择性控制系统，当生产短期内处于不正常工况时，既不

40、使设备停车又起到产短期内处于不正常工况时，既不使设备停车又起到对生产进行自动保护的目的。对生产进行自动保护的目的。用一个控制不安全情况的控制方案自动取代正常用一个控制不安全情况的控制方案自动取代正常生产情况下工作的控制方案，用取代控制器代替正常生产情况下工作的控制方案，用取代控制器代替正常控制器，直至使生产过程重新恢复正常，而后又使原控制器，直至使生产过程重新恢复正常，而后又使原来的控制方案重新恢复工作，用正常控制器代替取代来的控制方案重新恢复工作，用正常控制器代替取代控制器。控制器。Network Optimization Expert Team复杂控制系统的分析与复杂控制系统的分析与调试调

41、试 通常系统中设有两个控制器（或两个以上的变送通常系统中设有两个控制器（或两个以上的变送器），通过选择器选出能适应生产安全状况的控制信器），通过选择器选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。构成该系统应具备号，实现对生产过程的自动控制。构成该系统应具备两方面两方面:一是生产操作上有一定的选择性规律；一是生产操作上有一定的选择性规律；二是组成控制系统的各个环节中，必须包含具有二是组成控制系统的各个环节中，必须包含具有选择性功能的选择单元。选择性功能的选择单元。Network Optimization Expert Team复杂控制系统的分析与复杂控制系统的分析与调试调试（二）

42、选择性控制系统分类（二）选择性控制系统分类 1 1、开关型选择性控制系统、开关型选择性控制系统 这种控制系统一般有两个可供选择的变量。这种控制系统一般有两个可供选择的变量。一个变量是工艺操作的主要技术指标，另一个变量只一个变量是工艺操作的主要技术指标，另一个变量只在工艺上对其有一限值要求，只要不超出该限值，就能保在工艺上对其有一限值要求，只要不超出该限值，就能保证生产的正常进行。因此，正常情况下就按照影响生产的证生产的正常进行。因此，正常情况下就按照影响生产的主要变量来进行连续控制。主要变量来进行连续控制。一旦另一变量达到极限要求时，为了防止事故的发生，一旦另一变量达到极限要求时，为了防止事故

43、的发生，选择性控制系统通过专门的装置（电接点、信号器、切换选择性控制系统通过专门的装置（电接点、信号器、切换器等）切断主要变量控制器的输出，而将控制阀迅速打开器等）切断主要变量控制器的输出，而将控制阀迅速打开或关闭，直到该变量回到限值以内时，系统才自动重新恢或关闭，直到该变量回到限值以内时，系统才自动重新恢复到之前的连续控制。复到之前的连续控制。Network Optimization Expert Team复杂控制系统的分析与复杂控制系统的分析与调试调试2 2、选择器位于两个控制器与一个执行器之间，这是、选择器位于两个控制器与一个执行器之间，这是选择性控制系统中常用的类型。选择性控制系统中常

44、用的类型。Network Optimization Expert Team复杂控制系统的分析与复杂控制系统的分析与调试调试以锅炉为例以锅炉为例Network Optimization Expert Team复杂控制系统的分析与复杂控制系统的分析与调试调试 正常情况下，通过控制燃料量来保证蒸汽压力的正常情况下，通过控制燃料量来保证蒸汽压力的稳定。当蒸汽用量增加时，蒸汽压力就会下降，为保稳定。当蒸汽用量增加时，蒸汽压力就会下降，为保证蒸汽压力不变，必须在增加供水量的同时，相应地证蒸汽压力不变，必须在增加供水量的同时，相应地增加燃料气量。然而，燃料气的压力也随燃料气量的增加燃料气量。然而，燃料气的压力也随燃料气量的增加而升高，当燃料气压力过高超过某一安全极限，增加而升高，当燃料气压力过高超过某一安全极限，会产生脱火现象。一旦脱火现象发生，燃烧室内由于会产生脱火现象。一旦脱火现象发生，燃烧室内由于积存大量燃料气与空气的混合物，会有爆炸的危险。积存大量燃料气与空气的混合物，会有爆炸的危险。锅炉控制系统中常采用蒸汽压力与燃料气压力的选择锅炉控制系统中常采用蒸汽压力与燃料气压力的选择性控制系统，以防止脱火现象产生。性控制系统，以防止脱火现象产生。Network Optimization Expert Team复杂控制系统的分析与复杂控制系统的分析与调试调试