1、过程控制系统及工程,信息学院自动化系：李大字 Email:,第6章 选择性控制系统,选择性控制系统,6.1 概述 6.2 选择性控制系统的类型及应用 6.3 选择性控制系统的设计 6.4 积分饱和及其预防措施,第6章,6.1,概述,选择性控制，取代控制，超驰控制,控制系统要求：, 正常时，克服干扰，维持生产平稳运行, 达到安全极限时，具有应变能力，采取相应的措施，使生产离开安全极限，返回正常情况,6.1,概述,硬保护措施：声、光报警，连锁保护 停车，损失大,软保护措施：设计选择性系统，在不正常情况下，起到保护控制，直到生产正常,两类保护措施：,在正常情况下，仍实施正常控制,自动保护性控制,6.
2、1,概述,选择性系统依据：,工艺操作的选择性逻辑关系,实现设备：,自动选择器（HS、LS）、切换开关,6.2,选择性控制系统的类型及应用,开关型选择性系统,6.2.1,A变量：工艺操作指标,B变量：安全界限，操作在B内是安全的，超出，生产就有危险,正常情况，B处于界限内，对A进行连续控制,一旦B达到界限，为防止事故，切断A控制器输出，使控制阀迅速打开或关闭，直到B回到安全界限内，然后恢复A的连续控制,变量,控制,开关型选择性系统,6.2.1,图6-1 乙烯分离裂解气用液丙烯冷却,控制方案A：裂解气温度控制，通过液丙烯换热面积控制,开关型选择性系统,6.2.1,问题：当换热器列管全部被淹没时，通
3、过开大控制阀就已经没有作用了， 并且有可能没有丙烯的蒸发空间了，汽带液，压缩机受损害,控制方案B：裂解汽温度与丙烯冷却器液位选择性系统,开关型选择性系统,6.2.1,控制阀,图62 开关型选择性控制系统方块图,液位对象,液位,温度对象,开 关,温度控制器,温度,带上限接点的液位控制器（上限设在75%左右）、气动控制管路上的电磁三通阀正常情况下（液位低于75%），接点断开（常开），电磁阀通（电关阀），温度控制。液位高于75%，接点闭合，切断温度控制器的输出，控制阀气动管线与大气通，阀关闭，切断液丙烯进料。,开关型选择性系统,6.2.1,信号器,当液位达到75时,pz01MPa,当液位低于75时,
4、pz0,切换器,当pz0时，pYpx,pz01MPa时，pY0,TC,开关型选择性系统,6.2.1,当L2低于75时,当L2高于75时,图64 回流罐液位与蒸发器液位开关型选择控制系统,连续型选择性控制系统,6.2.2,当取代作用发生后，不是使控制阀全开或全关，而是继续实施连续控制,方式：,两个连续控制器，,一个正常情况下工作一个非正常情况下工作,一个选择器（HS、LS） 控制阀,连续型选择性控制系统,6.2.2,图65 蒸汽压力与燃料气压力选择性控制系统,例子1：,蒸汽压力变送器,燃料压力变送器,控制器PC1,控制器PC2,LS,pA,pB,pY,GV（s）,燃料压力对象,蒸汽压力对象,图6
5、6 蒸汽压力与燃料压力选择性控制系统方块图,连续型选择性控制系统,6.2.2,图6-7 液位和流量系统,连续型选择性控制系统,6.2.2,例子2：,混合型选择性控制系统,6.2.3,既包含有开关型选择，又有连续型选择,供水,图69 混合型选择性控制系统,6.3,选择性控制系统的设计,控制阀开闭形式安全要求与单回路相同 控制器规律和控制器正反作用对象特性和控制要求控制规律：正常工作调节器，要有积分作用，PI、PID非正常工作调节器，窄比例（P大）正反作用：与单回路相同,6.3,选择性控制系统的设计,选择器类型选择目的及控制器正反作用形式 例子: 氨冷却器出口温度与液氨液位选择性系统,分析： （1
6、）控制阀选为气开式（防止液氨带进压缩机）,（2）出口温度是工艺控制主要指标，TC是正常工作的控制器，TC选择PID规律，LC为非正常工作控制器，为在液位上升到安全限时迅速投入工作，选窄比例规律 （3）温度控制系统：对象“-”，控制阀“+”， TC“+”液位控制系统：对象“+”，控制阀“+”，LC“-” （4）LC反作用，正常工作时，低于上限，输出高信号，不被选中，LS,6.3,选择性控制系统的设计,6.4,积分饱和及其预防措施,有积分作用的控制器，如果处于开环状态，由于偏差一直存在，那么，输出就一直增加/减小，直到达到仪表输出极限产生积分饱和的3个条件：（1）I作用 （2）开环 （3）偏差长期存在不但选择性系统中，其它系统，只要具备以上三个条件，就会有积分饱和（如串级）,积分饱和,积分饱和的产生及其危害性,6.4.1,控制器开环（未被选中）输出一直变化，达到极限气动控制器 0.020.1Mpa - 0 0.14Mpa电动控制器 420mA - 4 20mA 当被选中时，由于信号已经超出了有效区间，阀门不动作，“控制死区”,抗积分饱和措施,6.4.1,3个条件任何一个不具备，就可以防止积分饱和（1） 限幅法限制控制器输出（2） 积分切除法开环时，切除积分作用,
