过程控制原理与工程第6章.ppt

过程控制原理与工程 1.静态前馈控制 过程控制原理与工程 2.动态前馈控制 静态前馈系统虽然结构简单、易于实现，在一定程度上可改善过程品质，但在干扰作用下，控制过程的动态偏差依然存在。对于干扰变化频繁和动态控制精度要求比较高的生产过程，静态前馈往往不能满足工艺上的要求，这时应采用动态前馈方案。 图6-40a所示的换热器前馈控制系统即为单纯的动态前馈控制，前馈控制器的传递函数由式(6-21)式决定，其作用在于力求在任何时刻均实现对干扰的补偿。通过合适的前馈控制规律的选择，使干扰经过前馈控制器至被控变量这一通道的动态特性与对象干扰通道的动态特性完全一致，并使它们的符号相反，便可达到控制作用，完全补偿干扰对被控变量的影响。 过程控制原理与工程 3.前馈-反馈控制系统 图6-42　换热器前馈-反馈控制系统 过程控制原理与工程 4.前馈-串级控制系统 图6-43　换热器前馈-串级控制系统 过程控制原理与工程 6.5.3　前馈控制系统的选用 1)当系统中存在下列情况的主要干扰①　当系统中的干扰是可测不可控的，如果需要前馈的干扰是不可测的，就得不到具体干扰信号值，前馈控制也就无法实现。例如不少物料的化学成分或物性，至今尚是不可测的参数。假如干扰是可控的，则可以设置独立的控制系统予以克服，因此就无须设置比较复杂的系统进行前馈控制了。 过程控制原理与工程 6.5.3　前馈控制系统的选用 ②　干扰的幅度大、频率高，虽然可以测出，但受工艺条件的约束不能用定值控制系统加以稳定时，例如工艺生产的负荷及其他控制系统的操纵变量，不能直接对它加以控制，此时可以采用前馈控制来改善控制品质。③　在系统中存在着对被控变量影响显著、反馈控制又难以克服的干扰，而工艺对控制精度要求又高时，可通过前馈补偿装置来改进反馈控制的质量。2)当系统中对象控制通道滞后大或干扰通道时间常数小时，可考虑引入前馈控制，以保证控制品质。 过程控制原理与工程 6.6　选择性控制系统  过程控制原理与工程 6.6.1　概述 在现代化工生产过程中，要求设计的自动控制系统不但能够在正常工况下克服外界干扰，实现平稳操作，而且还必须考虑事故状态下能安全生产。当生产操作达到安全极限时，自动控制系统能采取必要的保护性措施，保证生产安全、平稳地进行。这种在非正常工况下采取的自动保护性措施有两类：一类是硬保护措施，一类是软保护措施。 所谓硬保护措施就是当生产操作达到安全极限时，有声、光警报产生。这时，或是由操作工将控制器切到手动，进行手动操作和处理；或是通过专门设置的联锁保护线路，实现自动停车，达到生产安全的目的。这种通过事先专门设置的联锁保护线路，虽然能在生产操作达到安全极限时起到安全保护的作用，但是，这种硬性保护方法，动辄就使设备停车，这必然会影响到生产，经济损失也大，时间也长。 过程控制原理与工程 6.6.2　选择性控制系统的构成 通常在选择性控制系统中采用了称为高值(或低值)选择器的仪表，它接受两个输入信号，并进行比较，将较大的(或较低的)输入信号值按原值输出。在控制方案中用“＞”或“HS”表示高选器，用“＜”或“LS”表示低选器。 液氨蒸发器是一个换热设备，在工业上应用极其广泛。它是利用液氨的汽化需要吸收大量热量，以此来冷却被冷却物料(主物料)的。气氨送到制冷压缩机压缩，并经冷却水冷却后循环使用，为了防止制冷压缩机的损坏，严禁气氨中带液氨。工艺操作上，显然被冷却物料的出口温度为被控变量，以液氨流量为操纵变量组成温度简单控制系统，如图6-44a所示。当被冷却物料出口温度升高时，则温度控制器(正作用)输出增加，使控制阀(气开阀)开度增加，从而使液氨冷冻量增加，这样就有更多的液氨气化吸收热量。使出口温度下降。这套系统属于正常情况下工作的温度自动控制系统。 图6-44　液氨蒸发器的控制方案但是液氨的蒸发需一定的蒸发空间，当蒸发器内液氨液位正常时，有正常的蒸发空间；但当液位上升，使蒸发空间减少时，大量的液氨蒸发汽化，使气氨中挟带部分液氨进入制冷压缩机，液氨会损坏压缩机叶片影响压缩机的安全运行，严重时会造成事故。若液位继续上升而导致无蒸发空间时，液氨将不能气化，从而失去制冷效果，该液氨将直接进入压缩机，产生严重事故。 过程控制原理与工程 6.6.2　选择性控制系统的构成 图6-44　液氨蒸发器的控制方案 过程控制原理与工程 6.6.2　选择性控制系统的构成 图6-45　液氨蒸发器自动选择性控制系统框图 过程控制原理与工程 6.6.3　选择性控制系统的类型 1.选择器装在变送器和控制器之间，对被控变量进行选择2.选择器装在控制器和控制阀之间，对控制器的输出信号进行选择 过程控制原理与工程 1.选择器装在变送器和控制器之间，对被控变量进行选择 图6-46　选择反应器热点温度的控制系统 过程控制原理与工程