六選擇性控制系.ppt

1、過(guò)程控制系統(tǒng)及工程,第6章 選擇性控制系統(tǒng),選擇性控制系統(tǒng),6.1 概述 6.2 選擇性控制系統(tǒng)的類型及應(yīng)用 6.3 選擇性控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 6.4 積分飽和及其預(yù)防措施,第6章,了解選擇性控制系統(tǒng)的類型及應(yīng)用場(chǎng)合； 掌握選擇性控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法； 掌握積分飽和的概念及常用防積分飽和的方法。,基本要求,6.1,概述,選擇性控制，取代控制，超馳控制,控制系統(tǒng)要求：, 正常時(shí)，克服干擾，維持生產(chǎn)平穩(wěn)運(yùn)行, 達(dá)到安全極限時(shí)，具有應(yīng)變能力，采取相應(yīng) 的措施，使生產(chǎn)離開(kāi)安全極限，返回正常情況,6.1,概述,硬保護(hù)措施：聲、光報(bào)警，手動(dòng)或連鎖保護(hù) 停車 損失大,軟保護(hù)措施：設(shè)計(jì)選擇性系統(tǒng) 在不正常情況下：

2、起到保護(hù)控制，直到生產(chǎn)正常,兩類保護(hù)措施：,在正常情況下：仍實(shí)施正?？刂?自動(dòng)保護(hù)性控制,圖 輔助鍋爐壓力取代控制系統(tǒng),6.1,概述,選擇性系統(tǒng)依據(jù)：,工藝操作的選擇性邏輯關(guān)系,實(shí)現(xiàn)設(shè)備：,自動(dòng)選擇器（HS、LS）、切換開(kāi)關(guān),高選器：輸出信號(hào)Y等于X1、X2中較大的一個(gè),低選器：輸出信號(hào)Y等于X1、X2中較大的一個(gè),6.2,選擇性控制系統(tǒng)的類型及應(yīng)用,開(kāi)關(guān)型選擇性系統(tǒng),6.2.1,A變量：工藝操作指標(biāo),B變量：安全界限，操作在B內(nèi)是安全的， 超出，生產(chǎn)就有危險(xiǎn),正常情況，B處于界限內(nèi)，對(duì)A進(jìn)行連續(xù)控制,一旦B達(dá)到界限，為防止事故，切斷A控制器輸出，使控制閥迅速打開(kāi)或關(guān)閉，直到B回到安全界限內(nèi)，

3、然后恢復(fù)A的連續(xù)控制,變量,控制,開(kāi)關(guān)型選擇性系統(tǒng),6.2.1,圖6-1 乙烯分離裂解氣用液丙烯冷卻,控制方案A：裂解氣溫度控制，通過(guò)液丙烯換熱面積控制,開(kāi)關(guān)型選擇性系統(tǒng),6.2.1,問(wèn)題：當(dāng)換熱器列管全部被淹沒(méi)時(shí)，通過(guò)開(kāi)大控制閥就已經(jīng)沒(méi)有作用了， 并且有可能沒(méi)有丙烯的蒸發(fā)空間了，汽帶液，壓縮機(jī)受損害,控制方案B：裂解汽溫度與丙烯冷卻器液位選擇性系統(tǒng),開(kāi)關(guān)型選擇性系統(tǒng),6.2.1,帶上限接點(diǎn)的液位控制器（上限設(shè)在75%左右）、氣動(dòng)控制管路上的電磁三通閥 正常情況下（液位低于75%），接點(diǎn)斷開(kāi)（常開(kāi)），電磁閥失電（電關(guān)閥），溫度控制。 液位高于75%，接點(diǎn)閉合，切斷溫度控制器的輸出，控制閥氣動(dòng)管

4、線與大氣通，閥關(guān)閉，切斷液丙烯進(jìn)料。,開(kāi)關(guān)型選擇性系統(tǒng),6.2.1,信號(hào)器,當(dāng)液位達(dá)到75時(shí),pz01MPa,當(dāng)液位低于75時(shí),pz0,切換器,當(dāng)pz0時(shí)，pYpx,pz01MPa時(shí)， pY0,TC,開(kāi)關(guān)型選擇性系統(tǒng),6.2.1,當(dāng)L2低于75時(shí),當(dāng)L2高于75時(shí),圖64 回流罐液位與蒸發(fā)器液位開(kāi)關(guān)型選擇控制系統(tǒng),連續(xù)型選擇性控制系統(tǒng),6.2.2,當(dāng)取代作用發(fā)生后，不是使控制閥全開(kāi)或全關(guān)，而是繼續(xù)實(shí)施連續(xù)控制,方式：,兩個(gè)連續(xù)控制器，,一個(gè)正常情況下工作 一個(gè)非正常情況下工作,一個(gè)選擇器（HS、LS） 控制閥,連續(xù)型選擇性控制系統(tǒng),6.2.2,圖6-5 蒸汽壓力與燃料氣壓力選擇性控制系統(tǒng),例1

5、：,圖6-6 蒸汽壓力與燃料壓力選擇性控制系統(tǒng)方塊圖,連續(xù)型選擇性控制系統(tǒng),6.2.2,圖6-7 液位和流量系統(tǒng),連續(xù)型選擇性控制系統(tǒng),6.2.2,例2：,混合型選擇性控制系統(tǒng),6.2.3,既包含有開(kāi)關(guān)型選擇，又有連續(xù)型選擇,在鍋爐燃燒系統(tǒng)中，既考慮燃料氣壓力過(guò)高時(shí)的“脫火”保護(hù)，又考慮燃料氣壓力過(guò)低時(shí)的“回火”保護(hù)。,6.3,選擇性控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì),1.控制閥開(kāi)閉形式安全要求 與單回路相同 2.控制器規(guī)律和控制器正反作用對(duì)象特性和控制要求 1）控制規(guī)律： 正常工作調(diào)節(jié)器，要有積分作用，PI、PID 非正常工作調(diào)節(jié)器，窄比例（P大） 2）正反作用：與單回路相同,6.3,選擇性控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì),3.

6、選擇器類型根據(jù)生產(chǎn)處于不正常情況下非正常情況下工作的控制器的輸出信號(hào)高低來(lái)確定。 如果為高信號(hào)-高選器 如果為低信號(hào)-低選器 例子: 氨冷卻器出口溫度與液氨液位選擇性系統(tǒng),分析： （1）控制閥選為氣開(kāi)式（防止液氨帶進(jìn)壓縮機(jī)）,（2）出口溫度是工藝控制主要指標(biāo)，TC是正常工作的控制器，TC選擇PID規(guī)律，LC為非正常工作控制器，為在液位上升到安全限時(shí)迅速投入工作，選窄比例規(guī)律 （3）溫度控制系統(tǒng)：對(duì)象“-”，控制閥“+”， TC“+” 液位控制系統(tǒng)：對(duì)象“+”，控制閥“+”， LC“-” （4）LC反作用，正常工作時(shí)，低于上限，輸出高信號(hào)，不被選中，LS,6.3,選擇性控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì),6.4,積

7、分飽和及其預(yù)防措施,有積分作用的控制器，如果處于開(kāi)環(huán)狀態(tài)，由于偏差一直存在，那么，輸出就一直增加/減小，直到達(dá)到儀表輸出極限。 產(chǎn)生積分飽和的3個(gè)條件： （1）I作用 （2）開(kāi)環(huán) （3）偏差長(zhǎng)期存在 不但選擇性系統(tǒng)中，其它系統(tǒng)，只要具備以上三個(gè)條件，就會(huì)有積分飽和（如串級(jí)）,積分飽和：,積分飽和的產(chǎn)生及其危害性,6.4.1,控制器開(kāi)環(huán)（未被選中）輸出一直變化，達(dá)到極限 氣動(dòng)控制器 0.020.1Mpa - 0 0.14Mpa 電動(dòng)控制器 420mA - 4 20mA 當(dāng)被選中時(shí)，由于信號(hào)已經(jīng)超出了有效區(qū)間，閥門不動(dòng)作，“控制死區(qū)”,抗積分飽和措施,6.4.1,3個(gè)條件任何一個(gè)不具備，就可以防止

8、積分飽和 （1） 限幅法 限制控制器輸出 （2） 積分切除法 開(kāi)環(huán)時(shí)，切除積分作用,例題分析,2.一高位槽的出口流量需要進(jìn)行平穩(wěn)控制,但為防止高位槽液位過(guò)高而造成溢出事故,又需對(duì)槽的液位采取保護(hù)性措施。根據(jù)上述情況要求設(shè)計(jì)一選擇性控制系統(tǒng),畫出該系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖、方塊圖、選擇控制閥的開(kāi)關(guān)型式,控制器的正、反作用及選擇器的高低類型,并簡(jiǎn)要說(shuō)明該系統(tǒng)的工作過(guò)程。,流量液位選擇性控制系統(tǒng)原理圖,解：根據(jù)要求,設(shè)計(jì)了一個(gè)高位槽液位與流出量的選擇性系統(tǒng),圖是它的結(jié)構(gòu)原理圖。圖中的開(kāi)方器是為了使流量測(cè)量信號(hào)線性化而采用的。圖是該選擇性控制系統(tǒng)的方塊圖。,62,例題分析,63,例題分析,根據(jù)工藝要求，應(yīng)選擇氣關(guān)型控制閥，以使在氣源中斷時(shí)，閥門自動(dòng)打開(kāi)，防止發(fā)生溢液事故。 流量控制器和液位控制器的正、反作用可以分別按簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)中控制器作用方向的選擇原則來(lái)確定。由于控制閥為“-”，流量對(duì)象為“+”，故流量控制器應(yīng)選擇正作用。而液位對(duì)象為“-”，故液位控制器應(yīng)選擇反作用。,64,例題分析,由于該選擇性控制系統(tǒng)是為了防止液位過(guò)高而設(shè)置的,故選擇器的類型應(yīng)按液位控制器的輸出情況來(lái)確定。當(dāng)液位過(guò)高時(shí)，由于液位控制器是反作用的，故輸出降低。此時(shí)為了能夠選中液位控制器的輸出信號(hào)，選擇器應(yīng)