7選擇性控制系統(tǒng)

1、過(guò)程控制過(guò)程控制Process Control 上篇上篇 過(guò)程控制系統(tǒng)過(guò)程控制系統(tǒng) 第第7章章 選擇性控制系統(tǒng)選擇性控制系統(tǒng)本章要點(diǎn)本章要點(diǎn) 選擇性控制的概念選擇性控制的概念 選擇性控制系統(tǒng)的類型選擇性控制系統(tǒng)的類型 選擇性控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)選擇性控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)本章學(xué)習(xí)目標(biāo)本章學(xué)習(xí)目標(biāo) 掌握選擇性控制的基本概念掌握選擇性控制的基本概念 了解選擇性控制系統(tǒng)的類型了解選擇性控制系統(tǒng)的類型 掌握各類選擇性控制系統(tǒng)的工作原理、設(shè)計(jì)方法與適用場(chǎng)合掌握各類選擇性控制系統(tǒng)的工作原理、設(shè)計(jì)方法與適用場(chǎng)合 理解積分飽和現(xiàn)象產(chǎn)生的原因理解積分飽和現(xiàn)象產(chǎn)生的原因第第7章章 選擇性控制系統(tǒng)選擇性控制系統(tǒng)7.1 選擇性控制

2、系統(tǒng)概述選擇性控制系統(tǒng)概述 7.2 選擇性控制系統(tǒng)的類型選擇性控制系統(tǒng)的類型7.3 選擇性控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)選擇性控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)7.4 積分飽和及其防止實(shí)施積分飽和及其防止實(shí)施7.1 選擇性控制系統(tǒng)概述選擇性控制系統(tǒng)概述選擇性控制又叫選擇性控制又叫取代控制取代控制，也稱，也稱超馳控制超馳控制。 在大型生產(chǎn)工藝過(guò)程中，除了要求控制系統(tǒng)在生產(chǎn)在大型生產(chǎn)工藝過(guò)程中，除了要求控制系統(tǒng)在生產(chǎn)處于正常運(yùn)行情況下能夠克服外界干擾，維持生產(chǎn)的平處于正常運(yùn)行情況下能夠克服外界干擾，維持生產(chǎn)的平穩(wěn)運(yùn)行，當(dāng)生產(chǎn)操作達(dá)到安全極限時(shí)，控制系統(tǒng)應(yīng)有一穩(wěn)運(yùn)行，當(dāng)生產(chǎn)操作達(dá)到安全極限時(shí)，控制系統(tǒng)應(yīng)有一種應(yīng)變能力，能采取一些相應(yīng)的

3、保護(hù)措施，促使生產(chǎn)操種應(yīng)變能力，能采取一些相應(yīng)的保護(hù)措施，促使生產(chǎn)操作離開(kāi)安全極限，返回到正常情況；或是使生產(chǎn)暫時(shí)停作離開(kāi)安全極限，返回到正常情況；或是使生產(chǎn)暫時(shí)停下來(lái)，以防事故的發(fā)生或進(jìn)一步擴(kuò)大。下來(lái)，以防事故的發(fā)生或進(jìn)一步擴(kuò)大。 生產(chǎn)保護(hù)性措施生產(chǎn)保護(hù)性措施 硬保護(hù)措施硬保護(hù)措施軟保護(hù)措施軟保護(hù)措施第7章 選擇性控制系統(tǒng) 7.1 選擇性控制系統(tǒng)概述硬保護(hù)措施硬保護(hù)措施就是當(dāng)生產(chǎn)操作達(dá)到安全極限時(shí)，有聲、光警就是當(dāng)生產(chǎn)操作達(dá)到安全極限時(shí)，有聲、光警報(bào)。此時(shí)，或是由操作工將控制器切到手動(dòng)狀態(tài)，進(jìn)行手報(bào)。此時(shí)，或是由操作工將控制器切到手動(dòng)狀態(tài)，進(jìn)行手動(dòng)操作和處理；或是通過(guò)專門設(shè)置的連鎖保護(hù)電路實(shí)

4、現(xiàn)自動(dòng)操作和處理；或是通過(guò)專門設(shè)置的連鎖保護(hù)電路實(shí)現(xiàn)自動(dòng)停車，達(dá)到保護(hù)生產(chǎn)的目的。動(dòng)停車，達(dá)到保護(hù)生產(chǎn)的目的。 軟保護(hù)措施軟保護(hù)措施就是通過(guò)一個(gè)就是通過(guò)一個(gè)特定設(shè)計(jì)的選擇性控制系統(tǒng)特定設(shè)計(jì)的選擇性控制系統(tǒng)，在生，在生產(chǎn)短期內(nèi)處于不正常情況時(shí)，即不使設(shè)備停車而又起到對(duì)生產(chǎn)短期內(nèi)處于不正常情況時(shí)，即不使設(shè)備停車而又起到對(duì)生產(chǎn)進(jìn)行自動(dòng)保護(hù)的目的。產(chǎn)進(jìn)行自動(dòng)保護(hù)的目的。第7章 選擇性控制系統(tǒng) 7.1 選擇性控制系統(tǒng)概述正常情況下正常情況下異常情況下異常情況下控制方案控制方案A控制方案控制方案B正常正常異常異常生產(chǎn)操作必須具有一定的選擇性邏輯關(guān)系。由自動(dòng)選擇生產(chǎn)操作必須具有一定的選擇性邏輯關(guān)系。由自動(dòng)選

5、擇器（高值選擇器器（高值選擇器HSHS或低值選擇器或低值選擇器LSLS）或有關(guān)的切換裝置）或有關(guān)的切換裝置（切換器、帶控制接點(diǎn)的控制器或測(cè)量?jī)x表）來(lái)完成（切換器、帶控制接點(diǎn)的控制器或測(cè)量?jī)x表）來(lái)完成. .7.2 選擇性控制系統(tǒng)的類型選擇性控制系統(tǒng)的類型7.2.1 開(kāi)關(guān)型選擇性控制系統(tǒng)開(kāi)關(guān)型選擇性控制系統(tǒng) 在正常情況下，變量在正常情況下，變量B處于限值內(nèi)，生產(chǎn)過(guò)程按照變量處于限值內(nèi)，生產(chǎn)過(guò)程按照變量A進(jìn)進(jìn)行連續(xù)控制，一旦變量行連續(xù)控制，一旦變量B達(dá)到限值達(dá)到限值, 為了防止事故的發(fā)生，所設(shè)為了防止事故的發(fā)生，所設(shè)計(jì)的選擇性控制系統(tǒng)將通過(guò)專門的裝置（電接點(diǎn)、信號(hào)器、切計(jì)的選擇性控制系統(tǒng)將通過(guò)專門的

6、裝置（電接點(diǎn)、信號(hào)器、切換器）切斷變量換器）切斷變量A調(diào)節(jié)器的輸出，而使調(diào)節(jié)閥迅速關(guān)閉或打開(kāi)，調(diào)節(jié)器的輸出，而使調(diào)節(jié)閥迅速關(guān)閉或打開(kāi)，直到變量直到變量B回到限值以內(nèi)回到限值以內(nèi), 系統(tǒng)才重新恢復(fù)到按變量系統(tǒng)才重新恢復(fù)到按變量A進(jìn)行連續(xù)進(jìn)行連續(xù)控制。控制。 第7章 選擇性控制系統(tǒng) 7.2 選擇性控制系統(tǒng)的類型變量變量A工藝操作的主要技術(shù)指標(biāo)工藝操作的主要技術(shù)指標(biāo)變量變量B在在B限值以內(nèi)，生產(chǎn)安全限值以內(nèi)，生產(chǎn)安全限值保護(hù)限值保護(hù) 開(kāi)關(guān)型選擇性控制系統(tǒng)一般都用作系統(tǒng)的限值保護(hù)。開(kāi)關(guān)型選擇性控制系統(tǒng)一般都用作系統(tǒng)的限值保護(hù)。 正常工況下正常工況下（液位低于（液位低于75%）：裂解氣出口溫度控制系統(tǒng)）

7、：裂解氣出口溫度控制系統(tǒng)非正常工況非正常工況（液位高達(dá)（液位高達(dá)75%）：關(guān)閉調(diào)節(jié)閥，液位慢慢下降）：關(guān)閉調(diào)節(jié)閥，液位慢慢下降 當(dāng)液位低于當(dāng)液位低于75%時(shí)時(shí)帶上限接帶上限接點(diǎn)的液位點(diǎn)的液位變送器變送器電磁三通閥電磁三通閥丙烯冷卻器溫度控制系統(tǒng)丙烯冷卻器溫度控制系統(tǒng)第7章 選擇性控制系統(tǒng) 7.2 選擇性控制系統(tǒng)的類型開(kāi)關(guān)型選擇性控制系統(tǒng)方框圖開(kāi)關(guān)型選擇性控制系統(tǒng)方框圖 電磁三通閥電磁三通閥第7章 選擇性控制系統(tǒng) 7.2 選擇性控制系統(tǒng)的類型用信號(hào)器、切換器組成的開(kāi)關(guān)型選擇性控制系統(tǒng)用信號(hào)器、切換器組成的開(kāi)關(guān)型選擇性控制系統(tǒng)當(dāng)當(dāng)L75%時(shí)時(shí), Pz0當(dāng)當(dāng)L75%時(shí)時(shí), Pz0.1MPa 當(dāng)當(dāng)Pz

8、0時(shí)時(shí), PyPx 當(dāng)當(dāng)Pz0.1MPa時(shí)時(shí), Py0當(dāng)液位低于當(dāng)液位低于75%時(shí)，調(diào)節(jié)閥接受溫度調(diào)節(jié)器的控制信號(hào)時(shí)，調(diào)節(jié)閥接受溫度調(diào)節(jié)器的控制信號(hào)當(dāng)液位高達(dá)當(dāng)液位高達(dá)75%時(shí)，調(diào)節(jié)閥接受的信號(hào)為時(shí)，調(diào)節(jié)閥接受的信號(hào)為0，閥全關(guān)，閥全關(guān)第7章 選擇性控制系統(tǒng) 7.2 選擇性控制系統(tǒng)的類型脫丙烷塔回流罐液位與丙二烯轉(zhuǎn)化器進(jìn)料脫丙烷塔回流罐液位與丙二烯轉(zhuǎn)化器進(jìn)料蒸發(fā)器液位開(kāi)關(guān)型選擇性控制系統(tǒng)蒸發(fā)器液位開(kāi)關(guān)型選擇性控制系統(tǒng) 正常工況正常工況（液位（液位L2低于低于75%） 回流罐液位回流罐液位(L1)控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)非正常工況非正常工況（液位（液位L2高達(dá)高達(dá)75%） 切斷控制閥，液位切斷控制閥，液

9、位L2下降下降 當(dāng)蒸發(fā)器液位低于當(dāng)蒸發(fā)器液位低于75%時(shí)時(shí), LC2接點(diǎn)斷開(kāi)接點(diǎn)斷開(kāi)第7章 選擇性控制系統(tǒng) 7.2 選擇性控制系統(tǒng)的類型開(kāi)關(guān)型選擇性控制系統(tǒng)實(shí)例開(kāi)關(guān)型選擇性控制系統(tǒng)實(shí)例 7.2.2 連續(xù)型選擇性控制系統(tǒng)連續(xù)型選擇性控制系統(tǒng) 第7章 選擇性控制系統(tǒng) 7.2 選擇性控制系統(tǒng)的類型 連續(xù)型選擇性控制系統(tǒng)與開(kāi)關(guān)型選擇性控制系統(tǒng)的連續(xù)型選擇性控制系統(tǒng)與開(kāi)關(guān)型選擇性控制系統(tǒng)的不同之處在于：當(dāng)取代作用發(fā)生后，調(diào)節(jié)閥不是立即不同之處在于：當(dāng)取代作用發(fā)生后，調(diào)節(jié)閥不是立即全開(kāi)或全關(guān)，而是在其原有的開(kāi)度基礎(chǔ)上繼續(xù)進(jìn)行連全開(kāi)或全關(guān)，而是在其原有的開(kāi)度基礎(chǔ)上繼續(xù)進(jìn)行連續(xù)調(diào)節(jié)。因此，對(duì)調(diào)節(jié)閥而言，控制作

10、用是連續(xù)的，續(xù)調(diào)節(jié)。因此，對(duì)調(diào)節(jié)閥而言，控制作用是連續(xù)的，而并非只有開(kāi)或閉兩種狀態(tài)。而并非只有開(kāi)或閉兩種狀態(tài)。連續(xù)型選擇性控制系統(tǒng)連續(xù)型選擇性控制系統(tǒng)選擇變送器的輸出信號(hào)選擇變送器的輸出信號(hào)選擇調(diào)節(jié)器的輸出信號(hào)選擇調(diào)節(jié)器的輸出信號(hào) 在選擇調(diào)節(jié)器輸出信號(hào)的連續(xù)型選擇性控制系統(tǒng)中，一在選擇調(diào)節(jié)器輸出信號(hào)的連續(xù)型選擇性控制系統(tǒng)中，一般具有兩臺(tái)連續(xù)型調(diào)節(jié)器，它們的輸出通過(guò)一臺(tái)選擇器（高般具有兩臺(tái)連續(xù)型調(diào)節(jié)器，它們的輸出通過(guò)一臺(tái)選擇器（高選器或低選器）后，送往調(diào)節(jié)閥。這兩臺(tái)調(diào)節(jié)器一臺(tái)在正常選器或低選器）后，送往調(diào)節(jié)閥。這兩臺(tái)調(diào)節(jié)器一臺(tái)在正常情況下工作，一臺(tái)在非正常情況下工作。情況下工作，一臺(tái)在非正常情況

11、下工作。 第7章 選擇性控制系統(tǒng) 7.2 選擇性控制系統(tǒng)的類型例例1.鍋爐燃燒系統(tǒng)蒸汽壓力與燃料氣壓力選擇性控制系統(tǒng)鍋爐燃燒系統(tǒng)蒸汽壓力與燃料氣壓力選擇性控制系統(tǒng)正常情況正常情況:燃料氣壓力燃料氣壓力低于脫火壓力低于脫火壓力,P1C工作工作-蒸汽壓力控制系統(tǒng)蒸汽壓力控制系統(tǒng)非正常情況非正常情況:燃料氣壓力燃料氣壓力高于脫火壓力高于脫火壓力, P2C工作工作-燃料氣壓力控制系統(tǒng)燃料氣壓力控制系統(tǒng)防止脫火防止脫火窄比例窄比例第7章 選擇性控制系統(tǒng) 7.2 選擇性控制系統(tǒng)的類型例例1.鍋爐燃燒系統(tǒng)蒸汽壓力與燃料氣壓力選擇性控制系統(tǒng)鍋爐燃燒系統(tǒng)蒸汽壓力與燃料氣壓力選擇性控制系統(tǒng)蒸汽壓力與燃料氣壓力選擇

12、性控制系統(tǒng)方塊圖蒸汽壓力與燃料氣壓力選擇性控制系統(tǒng)方塊圖第7章 選擇性控制系統(tǒng) 7.2 選擇性控制系統(tǒng)的類型例例2. 綠油塔液位與脫丙烷塔進(jìn)料連續(xù)型選擇性控制系統(tǒng)綠油塔液位與脫丙烷塔進(jìn)料連續(xù)型選擇性控制系統(tǒng)正常情況正常情況:綠油塔液位綠油塔液位L高于給定值高于給定值LS,FC工作工作-進(jìn)料流量控制系統(tǒng)進(jìn)料流量控制系統(tǒng)非正常情況非正常情況:綠油塔液位綠油塔液位L低于下限值低于下限值LS,LC工作工作-綠油塔液位控制系統(tǒng)綠油塔液位控制系統(tǒng)窄比例窄比例正作用正作用PI反作用反作用第7章 選擇性控制系統(tǒng) 7.2 選擇性控制系統(tǒng)的類型例例2. 綠油塔液位與脫丙烷塔進(jìn)料選擇性控制系統(tǒng)綠油塔液位與脫丙烷塔進(jìn)

13、料選擇性控制系統(tǒng)綠油塔液位與脫丙烷塔進(jìn)料選擇性控制系統(tǒng)方塊圖綠油塔液位與脫丙烷塔進(jìn)料選擇性控制系統(tǒng)方塊圖第7章 選擇性控制系統(tǒng) 7.2 選擇性控制系統(tǒng)的類型例例3.具有邏輯提量功能的鍋爐燃燒控制系統(tǒng)具有邏輯提量功能的鍋爐燃燒控制系統(tǒng) 兩套連續(xù)型選擇性控制系統(tǒng)，共同完成提負(fù)荷時(shí)先提空兩套連續(xù)型選擇性控制系統(tǒng)，共同完成提負(fù)荷時(shí)先提空氣量后提燃料量，而降負(fù)荷時(shí)則先降燃料量后降空氣量氣量后提燃料量，而降負(fù)荷時(shí)則先降燃料量后降空氣量，從而實(shí)現(xiàn)具有邏輯提量功能的，從而實(shí)現(xiàn)具有邏輯提量功能的比值控制系統(tǒng)比值控制系統(tǒng)。工作過(guò)程分析參見(jiàn)工作過(guò)程分析參見(jiàn)第第5章章5.2.6第7章 選擇性控制系統(tǒng) 7.2 選擇性控

14、制系統(tǒng)的類型 對(duì)于選擇變送器輸出信號(hào)的連續(xù)型選擇性控制系統(tǒng)，至少對(duì)于選擇變送器輸出信號(hào)的連續(xù)型選擇性控制系統(tǒng)，至少需采用兩個(gè)或兩個(gè)以上的變送器，且變送器的輸出信號(hào)均送需采用兩個(gè)或兩個(gè)以上的變送器，且變送器的輸出信號(hào)均送入選擇器，選擇器選擇符合要求的信號(hào)送至調(diào)節(jié)器，實(shí)現(xiàn)控入選擇器，選擇器選擇符合要求的信號(hào)送至調(diào)節(jié)器，實(shí)現(xiàn)控制功能。制功能。 第7章 選擇性控制系統(tǒng) 7.2 選擇性控制系統(tǒng)的類型化學(xué)反應(yīng)器熱點(diǎn)溫度選擇性控制系統(tǒng)化學(xué)反應(yīng)器熱點(diǎn)溫度選擇性控制系統(tǒng) 7.2.3 混合型選擇性控制系統(tǒng)混合型選擇性控制系統(tǒng) 鍋爐燃燒系統(tǒng)選擇性控制系統(tǒng)鍋爐燃燒系統(tǒng)選擇性控制系統(tǒng)(防脫火、防回火防脫火、防回火) 混

15、合型選擇性控制系統(tǒng)中混合型選擇性控制系統(tǒng)中,既包含有開(kāi)關(guān)型選擇的內(nèi)容，既包含有開(kāi)關(guān)型選擇的內(nèi)容，又包含有連續(xù)型選擇的內(nèi)容。又包含有連續(xù)型選擇的內(nèi)容。 連續(xù)型連續(xù)型防脫火防脫火開(kāi)關(guān)型開(kāi)關(guān)型防回火防回火帶下限接點(diǎn)帶下限接點(diǎn)當(dāng)燃?xì)鈮毫Ξ?dāng)燃?xì)鈮毫Φ陀谙孪拗档陀谙孪拗禃r(shí)，關(guān)閉控時(shí)，關(guān)閉控制閥，防止制閥，防止“回火回火”第7章 選擇性控制系統(tǒng) 7.2 選擇性控制系統(tǒng)的類型7.3 選擇性控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)選擇性控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)l 調(diào)節(jié)閥開(kāi)、閉形式選擇調(diào)節(jié)閥開(kāi)、閉形式選擇 根據(jù)生產(chǎn)安全要求選擇調(diào)節(jié)閥的開(kāi)、閉形式根據(jù)生產(chǎn)安全要求選擇調(diào)節(jié)閥的開(kāi)、閉形式l 調(diào)節(jié)器規(guī)律及正、反作用選擇調(diào)節(jié)器規(guī)律及正、反作用選擇 根據(jù)對(duì)象的

16、特性和控制的要求，選擇調(diào)節(jié)器的控制規(guī)律根據(jù)對(duì)象的特性和控制的要求，選擇調(diào)節(jié)器的控制規(guī)律 及正、反作用及正、反作用l 選擇器類型的選擇選擇器類型的選擇 根據(jù)調(diào)節(jié)器的正、反作用和選擇性控制系統(tǒng)設(shè)置的目的，根據(jù)調(diào)節(jié)器的正、反作用和選擇性控制系統(tǒng)設(shè)置的目的， 確定選擇器的類型確定選擇器的類型第7章 選擇性控制系統(tǒng) 7.3 選擇性控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)控制規(guī)律選擇：控制規(guī)律選擇：選擇器類型的選擇：選擇器類型的選擇：l 正常情況下工作的控制器，應(yīng)選正常情況下工作的控制器，應(yīng)選PI或或PIDl 非正常情況工作的控制器，應(yīng)選窄比例式（非正常情況工作的控制器，應(yīng)選窄比例式（KC很大）很大） 根據(jù)生產(chǎn)處于不正常情況下、非

17、正常情況調(diào)節(jié)器的輸出根據(jù)生產(chǎn)處于不正常情況下、非正常情況調(diào)節(jié)器的輸出信號(hào)高、低來(lái)確定；如果在這種情況下它的輸出為高信號(hào)，信號(hào)高、低來(lái)確定；如果在這種情況下它的輸出為高信號(hào)，則應(yīng)選高選器；如果在這種情況下它的輸出為低信號(hào)，則應(yīng)則應(yīng)選高選器；如果在這種情況下它的輸出為低信號(hào)，則應(yīng)選低選器。選低選器。 第7章 選擇性控制系統(tǒng) 7.3 選擇性控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)舉例：舉例： 氨冷卻器出口溫度與液氨液位選擇性控制系統(tǒng)氨冷卻器出口溫度與液氨液位選擇性控制系統(tǒng) 第7章 選擇性控制系統(tǒng) 7.3 選擇性控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)為了防止氣氨帶液進(jìn)入氨壓縮機(jī)后危及氨壓縮機(jī)的安全，為了防止氣氨帶液進(jìn)入氨壓縮機(jī)后危及氨壓縮機(jī)的安全，

18、調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)閥應(yīng)選擇應(yīng)選擇氣開(kāi)式氣開(kāi)式。這樣一旦調(diào)節(jié)閥失去能源。這樣一旦調(diào)節(jié)閥失去能源(即斷氣即斷氣), 調(diào)節(jié)閥處于關(guān)閉狀態(tài)，不致使液位不斷上升。調(diào)節(jié)閥處于關(guān)閉狀態(tài)，不致使液位不斷上升。溫度對(duì)象溫度對(duì)象:為為“-” ；調(diào)節(jié)閥：氣開(kāi)為；調(diào)節(jié)閥：氣開(kāi)為“+”；TC“正作用正作用” 液位對(duì)象液位對(duì)象:L為為“+” ；調(diào)節(jié)閥：氣開(kāi)為；調(diào)節(jié)閥：氣開(kāi)為“+”；LC“反作用反作用” 物料出口溫度是工藝的操作指標(biāo)。溫度調(diào)節(jié)器物料出口溫度是工藝的操作指標(biāo)。溫度調(diào)節(jié)器TC是正常是正常 情況下工作的調(diào)節(jié)器，應(yīng)該選擇情況下工作的調(diào)節(jié)器，應(yīng)該選擇PID控制規(guī)律?？刂埔?guī)律。 液位調(diào)節(jié)器液位調(diào)節(jié)器為非正常情況下工作的調(diào)節(jié)器，為了在液位上為非正常情況下工作的調(diào)節(jié)器，為了在液位上 升到安全限度時(shí)，液位調(diào)節(jié)器能迅速地投入工作，液位調(diào)升到安全限度時(shí)