分程控制系统

2.5 分程控制系统

2.5.1

分程控制系统的基本概念 1 ?分程调节系统

一般来说，一台调节器的输出仅操纵一只调节阀，若一只调节器去控制两个以上的阀 并且是按输出信号的不同区间去操作不同的阀门，这种控制方式习

惯上称为分程控制。

图2.5-1表示了分程控制系统

的简

图。图中表示一台调节器去操纵两只调节 阀，实施（动作过程）是借助调节阀上的 阀门定位器对信号的转换功能。例如图中 的A 、B 两阀，要求A 阀在调节器输出信号 压力为0.02?0.06MPa 变化时，作阀得全 行程动作，则要求附在 A 阀上的阀门定位 器，对输入信号 0.02?0.06MPa 时，相应 输出为0.02?0.1MPa,而B 阀上的阀门定 位器，应调整成在输入信号为

0.06?0.1

MPa 寸，相应输出为0.02?0.1MPa 。按照这些条件，当调节器（包括电

/气转换器）输出信

号小于0.06MPa 时A 阀动作，B 阀不动；当输出信号大于

0.06MPa 时，而B 阀动作，A 阀已动至 极限；由此实现分程控制过程。

分程控制系统中，阀的开闭形式，可分同向和异向

两种，见图

2.5-2和图2.5-3。

图2.5-2

调节阀分程动作（同向）

100% 〔

*擲床歴

100%

山 02

0. 06

山）气羌型

0, IMPa

0,02

0. 06 0.

IMPa

⑹气开型

图2.5-1

分程控制系统示意图

图2.5-3调节阀分程动作（异向）

一般调节阀分程动作采用同向规律的是为了满足工艺上扩大可调比的要求；反向规律 的选择是为了满足工艺的特殊要求。

2 ?分程控制系统的应用 1）为扩大调节阀的可调范围。

气开型

0.02

0.06 0. UTa

CL 02

0+ OC C. llTa

100K

调节阀有一个重要指标，即阀的可调范围

R 。它是一项静态指标，表明调节阀执行规

定特性（线性特性或等百分比特性）运行的有效范围。可调范围可用下式表示：

C max

(2.5-1 )

式中

C max ――阀的最大流通能力，流量单位。 C min ――阀的最小流通能力，流量单位。

国产柱塞型阀固有可调范围

R =30,所以C min 30%C max 。须指出阀的最小流通能力

于过程控制的绝大部分场合，

采用R =30的控制阀已足够满足生产要求了。

但有极少数场合，

可调范围要求特别大，如果不能提供足够的可调范围，其结果将是或在高负荷下供应不足， 或在低负荷下低于可调范围时产生极限环。

例如蒸汽压力调节系统，设锅炉产生的是压力为

10MP 啲高压蒸汽，而生产上需要的是 4MP ＜平稳的中压蒸汽。为此，需要通过节流减压的方法将

10MPa 勺高压蒸汽节流减压成 4MPa

的中压蒸汽。在选择调节阀口径时，如果选用一个调节阀，为了适应大负荷下蒸汽供应量 的需要，调节阀的口径要选择得很大，而正常情况下蒸汽量却不需要哪么大，这就需要将 阀关的小一些。也就是说，正常情况下调节阀只是在小开度工作，因为大阀在小开度下工 作时，除了阀的特性会发生畸变外，还容易产生噪声和震荡，这样控制会使控制效果变差 控制质量降低。为了解决这一矛盾，可选用两只同向动作的调节阀构成分程控制系统，如 图2.5-2所示的分程控制系统采用了 A 、B 两只同向动作的调节阀（根据工艺要求均选为气开 式）其中A 阀得在调节器输出信号 4?12mA （气压信号为0.02?0.06MPa ）时由全闭到全开， B 阀得在调节器输出信号12?20mA （气压信号为0.06?0.1MPa ）时由全闭到全开，这样，在 正常情况下，即小负荷时，

B 阀处于全关，只通过 A 阀开度的变化来进行控制；当大负荷时，

A 阀已全开仍满足不了蒸汽量的需求，这是

B 阀也开始打开，以补足A 阀全开时蒸汽供应量的

不足。

图2.5-4 蒸汽减压分程控制系统原理图

假定系统中所采用的 A 、B 两只调节阀的最大流通能力 C max 均为100，可调范围R =30o

由于调节阀的可调范围为：

C min 不等于阀关闭时的泄漏量。一般柱塞型阀的泄漏量 C S 仅为最大流通能力的0.1?0.01%o 对

100%

0. 02

0. OS 0. IMPa

气开奎

据上式可求得 C min C max 30 = 100 30 3.33

（2.5-

3 ）

当采用两支阀构成分程控制系统时，最小流通能力不变，而最大流通能力为两阀最大流通 能力之和2C max =200，因此A 、B 两阀组合后的可调范围应是：

C min 3.33

这就是说采用两支流通能力相同的调节阀构成分程控制系统后，其调节阀的可调范围 比单只调节阀增大一倍。

2）满足工艺操作的特殊要求。

在某些间歇式生产化学反应过程中，当反应物投入设备后，为了使其达到反应温度， 往往在反应开始前需要给它提供一定的热量。一旦达到反应温度后，就会随着化学反应的 进行不断释放出热量，这些热量如不及时移走，反应就会越来越激烈，以致会有爆炸的危 险。因此对于这种间歇式化学反应器既要考虑反应前的预热问题，又要考虑反应过程中及 时移走反应热的问题。为此设计了如图 2.5-5所示的分程控制系统。

____________________________ 1 □册

图2.5-5间歇式化学反应器分程控制系统图

图中温度调节器选择反作用，冷水调节阀选择气关式（ A 阀），热水调节阀选择气开式 （B 阀）。该系统工作过程如下：在进行化学反应前的升温阶段， 由于温度测量值小于给定值，

因此调节器输出增大，

B 阀开大，A 阀关闭，即蒸汽阀开、冷水阀关，以便使反应器温度升

高。当温度达到反应温度时，化学反应发生，于是就有热量放出，反应物的温度逐渐提高。 当温升使测量值大于给定值时，调节器输出将减小（由于调节器是反作用） ，随着调节器的

输出的减小，B 阀将逐渐关小乃至完全关闭，而

A 阀则逐渐打开。这时反应器夹套中流过的

将不再是热水而是冷水。这样一来，反应所产生的热量就被冷水所带走，从而达到维持反 应温度的目的。 2.5.2分程控制系统的方案实施

1 ?分程区间的决定

分程控制系统设计主要是多个阀之间的分程区间问题，设计原则： ① 先确定阀的开关作用形式（以安全生产为主） ；

② 再决定调节器的正反作用； ③ 最后决定各个阀的分程区间。 2?分程阀总流量特性的改善

当调节阀采用分程控制，如果它们得流通能力不同，组合后的总流通特性，在信号交 接处流量的变化并不是光滑的。例如选用

C max 4和C min 100这两只调节阀构成分程控

max

200

60

蒸汽星

C O

0. 02

O.OS

O H IJIPa

〔

色鏗fc

蹙

S

图2.5-6 分程系统大、小阀连接组合特性图

由图2.5-6可以看出，原来线性特性很好的两只控制阀，当组合在一起构成分程控制时， 其总流量特性已不再呈现线性关系，而变成非线性关系了。特别是在分程点，总流量特性出 现了一个转折点。由于转折点的存在，导致了总流量特性的不平滑。这对系统的平稳运行是 不利的，为了使总流量特性达到平滑过渡，可采用如下方法。

解决在0.06处出现了大的转折，呈严重的非线性方法

①选用等百分比阀此时可自然解

决；②线性阀则可通过添加非线性补偿调节的方法将等百分比特性校正为线性。 2.5.3 阀位控制系统

1 ?概述

一个控制系统在受到外界干扰时，

被控变量将偏离原先的给定值，

而发生变化，为了克 服干扰的影响，将被控变量拉回到给定值，需要对控制变量进行调整。 对一个系统来说，可

供选择作为控制变量的可能是多个，

选择控制变量既要考虑它的经济性和合理性，

又要考虑

的为阀位控制器 VPC 。主控制器的给定值即产品的质量指标，阀门控制器的给定值是控制 变量管线上控制阀的阀位，阀位控制系统也因此而得名。

2?阀位控制系统的工作原理

如图2.5-8的阀位控制系统，假定 A 阀、B 阀均选为气开阀，主控制器 TC (温度调节 器)为正作用，阀位控制器 VPC 为反作用。系统稳定情况下，被控变量

等于主控制器的

设定值R, A 阀处于某一开度，控制 B 阀处于阀位调节器 VPC 所设置的小开度r 。当系统 受到外界干扰使原油出口温度上升时， 温度调节器的输出将增大， 这一增大的信号送往两处：

4

0 □

它的快速性和有效性。但是，在有些情况下， 制系统就是在综合考虑控制变量的快速性、 控制系统。

阀位控制系统的原理结构如图

2.5-7

所示。在阀位控制系统中选用了两个控制 变量蒸汽量G s 和物料量Q ，其中控制变

量G s 从经济性和工艺的合理性考虑比较 合适，但是对克服干扰的影响不够及时有 效。控制变量

Q 却正好相反，快速性、有 效性较好，但经济

性、工艺的合理性较差。 所选择的控制变量很难做到两者兼顾。阀门控 有效性、经济性和合理性基础上发展起来的一种

这两个控制变量分别由两支控制器来控制。

其中控制变量Q 的为主控制器TC,控制变量G s

0 m

COG

D. 2

爲追能力

图2.5-7阀位控制系统结构原理图

分程控制系统

2.5 分程控制系统 2.5.1 分程控制系统的基本概念 1．分程调节系统 一般来说，一台调节器的输出仅操纵一只调节阀，若一只调节器去控制两个以上的阀并且是按输出信号的不同区间去操作不同的阀门，这种控制方式习惯上称为分程控制。 图2.5-1表示了分程控制系统的简 图。图中表示一台调节器去操纵两只调节 阀，实施（动作过程）是借助调节阀上的 阀门定位器对信号的转换功能。例如图中 的A、B两阀，要求A阀在调节器输出信号 压力为0.02～0.06MPa变化时，作阀得全 行程动作，则要求附在A阀上的阀门定位 器，对输入信号0.02～0.06MPa时，相应 输出为0.02～0.1MPa，而B阀上的阀门定 位器，应调整成在输入信号为0.06～0.1 图2.5-1 分程控制系统示意图 MPa时，相应输出为0.02～0.1MPa。按照这些条件，当调节器（包括电/气转换器）输出信号小于0.06MPa时A阀动作，B阀不动；当输出信号大于0.06MPa时，而B阀动作，A阀已动至极限；由此实现分程控制过程。 分程控制系统中，阀的开闭形式，可分同向和异向两种，见图2.5-2和图2.5-3。 图2.5-2 调节阀分程动作（同向） 图2.5-3 调节阀分程动作（异向） 一般调节阀分程动作采用同向规律的是为了满足工艺上扩大可调比的要求；反向规律的选择是为了满足工艺的特殊要求。 2．分程控制系统的应用 1）为扩大调节阀的可调围。

调节阀有一个重要指标，即阀的可调围R 。它是一项静态指标，表明调节阀执行规定 特性（线性特性或等百分比特性）运行的有效围。可调围可用下式表示： min max C C R = （2.5-1） 式中 max C ——阀的最大流通能力，流量单位。 min C ——阀的最小流通能力，流量单位。 国产柱塞型阀固有可调围R =30，所以max min %30C C =。须指出阀的最小流通能力不 等于阀关闭时的泄漏量。一般柱塞型阀的泄漏量S C 仅为最大流通能力的0.1～0.01%。对于 过程控制的绝大部分场合，采用R =30的控制阀已足够满足生产要求了。但有极少数场合， 可调围要求特别大，如果不能提供足够的可调围，其结果将是或在高负荷下供应不足，或 在低负荷下低于可调围时产生极限环。 例如蒸汽压力调节系统，设锅炉产生的是压力为10MPa 的高压蒸汽，而生产上需要的是 4MPa 平稳的中压蒸汽。为此，需要通过节流减压的方法将10MPa 的高压蒸汽节流减压成4MPa 的中压蒸汽。在选择调节阀口径时，如果选用一个调节阀，为了适应大负荷下蒸汽供应量 的需要，调节阀的口径要选择得很大，而正常情况下蒸汽量却不需要哪么大，这就需要将 阀关的小一些。也就是说，正常情况下调节阀只是在小开度工作，因为大阀在小开度下工 作时，除了阀的特性会发生畸变外，还容易产生噪声和震荡，这样控制会使控制效果变差 控制质量降低。为了解决这一矛盾，可选用两只同向动作的调节阀构成分程控制系统，如 图2.5-2所示的分程控制系统采用了A 、B 两只同向动作的调节阀（根据工艺要求均选为气开 式）其中A 阀得在调节器输出信号4～12mA （气压信号为0.02～0.06MPa ）时由全闭到全开， B 阀得在调节器输出信号12～20mA （气压信号为0.06～0.1MPa ）时由全闭到全开，这样，在 正常情况下，即小负荷时，B 阀处于全关，只通过A 阀开度的变化来进行控制；当大负荷时， A 阀已全开仍满足不了蒸汽量的需求，这是 B 阀也开始打开，以补足A 阀全开时蒸汽供应量的 不足。 图2.5-4 蒸汽减压分程控制系统原理图 假定系统中所采用的A 、B 两只调节阀的最大流通能力max C 均为100，可调围R =30。由 于调节阀的可调围为： min max C C R = （2.5-2）

选择性控制和分程控制作业题

选择性控制作业题 第1题为教材P183页7-15(增加一个问题)，其余为补充题。 1、采用高位槽向用户供水时，为保证供水流量的平稳，要求对高位槽出口流量进行控制，如图所示。但是为了防止高位槽水位过高而造成溢水事故，需对液位采取保护措施。根据上述工艺要求，设计一个连续型选择性控制系统。要求：（1）在所给图中画出选择性控制系统实现的方案； （2）画出选择性控制系统框图； （3）确定系统中调节阀的气开、气关形式； （4）确定系统中控制器的正、反作用方式（仪表定义）； （5）确定选择器类型，并简述该系统的工作原理。 2、下图为锅炉燃烧过程压力控制系统，在生产过程中，当天然气压力过高时会 发生脱火现象，而压力过低时又会发生回火，两者均可造成生产事故，因此需采取保护措施。根据上述工艺要求，设计一个连续型选择性控制系统。（其中，PC为带下限节点的压力控制器，与三通电磁阀构成自动连锁硬保护系统。）要求： （1）在所给图中画出选择性控制系统实现的方案； （2）画出选择性控制系统框图； （3）确定系统中调节阀的气开、气关形式； （4）确定系统中控制器的正、反作用方式（仪表定义）； （5）确定选择器类型，并简述该系统的工作原理。

3、下图所示的热交换器用以冷却裂解气，冷剂为脱甲烷塔的釜液。正常情况下要求釜液流量维持恒定，以保证脱甲烷塔的稳定操作。但是裂解气冷却后的出口温度不得低于15℃，否则，裂解气中所含水分就会生成水合物而堵塞管道。为此，需要设计一选择性控制系统，要求： （1）在所给图中画出选择性控制系统实现的方案； （2）画出选择性控制系统框图； （3）确定系统中调节阀的气开、气关形式； （4）确定系统中控制器的正、反作用方式（仪表定义）； （5）确定选择器类型，并简述该系统的工作原理。 4、下图所示的蒸汽分配系统能将不同压力的蒸汽送至各工艺设备。在减压站把高压蒸汽降为低压蒸汽。为满足生产要求，需控制低压蒸汽管线减压站的减压后蒸汽压力。同时，又要防止高压管线的压力过高，产生事故。设计一个选择性控制系统，要求： （1）在所给图中画出选择性控制系统实现的方案； （2）画出选择性控制系统框图； （3）确定系统中调节阀的气开、气关形式； （4）确定系统中控制器的正、反作用方式（仪表定义）； （5）确定选择器类型，并简述该系统的工作原理。

分程控制系统样本

2.5分程控制系统 2.5.1分程控制系统的基本概念 1.分程调节系统 —般来说，一台调节器的输出仅操纵一只调节阀，若一只调节器去控制两个以上的阀而且是按输出信号的不同区间去操作不同的阀门，这种控制方式习惯上称为分程控制。 图2.5J表示了分程控制系 统的简图。图中表示一台调节器去操纵 两只调节阀，实施? （动作过程）杲借助调节阀上的阀门定 位器对信号的转换功能。例如图中的 A、B两阀，要求A 阀在调节器输出信号压力为0.02-0.06MPa变化时，作阀得全行程动作，则要求附在A阀上的阀门定位器，对输入信号0.02_0.06MPa 时，相应输出为0.02一0.IMPa,而B阀上的阀门定位器，应调整成在 输入信号为0.06一0.1 图2?5?1分程控制系统示意图 MPa时，相应输出为0.02_0.1MPa o按照这些条件，当调节器（包括电/气转换器）输出信号小于0.06MPa时A阀动作，B阀不动；当输出信号大于0.06MPa时，而B阀动作，A阀已动至极限；由此实现分程控制过程。 分程控制系统中，阀的开闭形式，可分同向和异向两种，见图 2.5-2 和图2.5-3。

图2?5?3调节阀分程动作（异向） —般调节阀分程动作采用同向规律的是为了满足工艺上扩大 可调比的 要求；反向规律的选择是为了满足工艺的特殊要求。 2. 分程控制系统的应用 1）为扩大调节阀的可调范围。 调节阀有一个重要指标，即阀的可调范围肌它是一项静态指标, 表明调节阀执行规定特性（线性特性或等百分比特性）运行的有效 范围。可调范围可用下式表示： 斥=〔max Gin （2.5-1） 式中C max ------ 阀的最大流通能力，流量单位。 c min ----- 阀的最小流通能力，流量单位。 图2?5?2 调节阀分程动作（同向）

《过程控制系统》思考题

《过程控制系统》思考题 一． 1．简单归纳过程控制系统设计的主要内容。 2．选择调节阀时口径过大或过小会产生什么问题？正常工况下调节阀的开度应以多大范围为宜？ 1．什么叫串级控制系统？绘制其结构方框图。 2．与单回路控制系统相比，串级控制系统有哪些主要特点？ 3．为什么说串级控制系统由于存在一个副回路而具有较强的抑制扰动的能力？4．串级控制系统在副参数的选择和副回路的设计中应遵循哪些主要原则？5．串级控制系统通常可用在哪些场合？ 6．前馈控制与反馈控制各有什么特点？绘制前馈控制系统结构方框图。 7．在什么条件下前馈控制效果最好？为什么一般不单独使用前馈控制方案？8．试述前馈控制系统的整定方法。 9．什么是比值控制系统？常用的比值控制方案有哪些？并比较其优缺点，绘制各比值控制方案结构方框图。 10．比值与比值系数有何不同？设计比值控制系统时需解决哪些主要问题？11．什么是均匀控制？常用的均匀控制方案有哪些？ 12．什么是分程控制？怎样实现分程控制？在分程控制中需注意哪些主要问题? 13．什么是选择性控制？试述常用选择性控制方案的基本原理。 14．什么是积分饱和现象？如何消除选择性控制中的积分饱和现象？ 15．一般地说从结构上看，分程控制是由一只控制器控制两只控制阀，而选择性控制是由两只控制器控制一只控制阀，试绘制各自系统结构方框图。 16．什么是推断控制？两类“计算指标控制”是什么？ 17．试述复杂控制系统有哪些？它们都是为什么目的而开发的？

二． 1．离心泵或离心式压缩机的负荷控制方案有哪些？ 2．叙述离心式压缩机的特性曲线及产生喘振的原因。 3．用图示说明离心式压缩机的防喘振控制方案。 4．为什么有的场合下需要压缩机的串并联运行？ 三． 1．典型的传热设备有哪些？热量的传递方式有哪几种？ 2．传热目的及其控制方案？ 3．用图示加热炉的各串级控制方案，并说明各方案的优缺点及适用场合。4．用图示说明加热炉的前馈-反馈控制方案。 5．设置加热炉的安全联锁保护系统的作用是什么？对于燃气和燃油加热炉可能产生事故的原因分别是什么？用图示分别说明各安全联锁保护系统。 6．工业锅炉的主要控制系统 7．造成锅炉汽包“虚假”水位现象的原因是什么？为避免控制器误动作所采取的措施是什么？ 8．详细叙述锅炉汽包水位的双冲量控制方案，绘制其工艺流程简图，并给出加法器的设置。 9．试绘制锅炉汽包水位三双冲量控制方案的工艺流程简图。 10．试绘制锅炉燃烧控制系统有逻辑提量控制方案的工艺流程简图，叙述其动作过程。 11．试设计氨冷换热器的选择性控制方案，绘制其工艺流程简图，并确定控制阀的气开、气关形式和控制器的正反作用形式。 四． 1．简述精馏塔受控变量的选择有哪些？各自的特点是什么？ 2．精馏塔产品质量的开环控制方案有哪些？绘制其工艺流程简图，叙述各自的特点。

控制工程复习提纲-zhm

控制工程复习提纲-zhm 制作人：曾慧敏 第一～四章： 1.什么是开/闭环控制？各自有何优缺点？P7 2.单回路控制系统组成（或包含哪几个基本环节）？控制系统中的被控对象是指什么？P8 3.控制系统若按设定值来分类，分几类？P9 4.评价控制系统的性能指标主要有哪两大类？各有什么特点？P12-14 5.对象数学建模的方法有哪三类？ 6.如何测取广义对象的阶跃响应？已知对象的阶跃响应，如何求K、T、τ？P33 7.常用的控制规律有那些？P、PI、PID控制规律的适用场合？ 8.什么叫“积分饱和”？它有什么危害？如何防止？ 9.被控变量的选择原则？检测点的选取时应注意什么？ 10.操纵变量的选择原则？ 11.什么是广义对象？ 12.调节阀气开/关选择原则是什么？ 13.调节阀的理想流量特性有哪几种？流量特性选择的原则？已知对象与测量环节增益的 变化规律能确定合理的流量特性。 14.控制器正反作用选择的原则？控制器参数的工程整定的方法？ 15.什么是控制系统的投运？投运步骤？ 串级系统： 1.什么叫串控制级系统？串级系统有什么特点（优点）？ 2.串级系统的“鲁棒性”是指什么？ 3.略述串级系统的设计原则（设计前提：副变量选择原则、主副控制器控制规律选取、主 副控制器防积分饱和）。 4.如何确定控制器的正、反作用？ 5.串级系统投运？（必须确保无扰动切换，并用先副后主的原则） 比值控制 1.比值控制的目的是什么？ 2.主、从动量选择？ 3.比值控制的类型、各类比值控制系统的优缺点及适用场合是什么？ 4.比值控制的实现方案？K、I(P)、Is(Ps)等的计算（包括仪表量程选取）？ 5.比值控制的投运？ 均匀控制 1.什么叫均匀控制？均匀控制的目的和特点是什么？ 2.均匀控制与一般的定值控制有何不同？ 3.均匀控制器的参数整定方法及原则？ 前馈控制 1.什么叫前馈控制？其特点是什么？采用前馈控制系统的条件有哪些？ 控制工程复习提纲- 1 -

分程控制系统

2.5 分程控制系统 2.5.1 分程控制系统的基本概念 1 ?分程调节系统 一般来说，一台调节器的输出仅操纵一只调节阀，若一只调节器去控制两个以上的阀 并且是按输出信号的不同区间去操作不同的阀门，这种控制方式习 惯上称为分程控制。 图2.5-1表示了分程控制系统 的简 图。图中表示一台调节器去操纵两只调节 阀，实施（动作过程）是借助调节阀上的 阀门定位器对信号的转换功能。例如图中 的A 、B 两阀，要求A 阀在调节器输出信号 压力为0.02?0.06MPa 变化时，作阀得全 行程动作，则要求附在 A 阀上的阀门定位 器，对输入信号 0.02?0.06MPa 时，相应 输出为0.02?0.1MPa,而B 阀上的阀门定 位器，应调整成在输入信号为 0.06?0.1 MPa 寸，相应输出为0.02?0.1MPa 。按照这些条件，当调节器（包括电 /气转换器）输出信 号小于0.06MPa 时A 阀动作，B 阀不动；当输出信号大于 0.06MPa 时，而B 阀动作，A 阀已动至 极限；由此实现分程控制过程。 分程控制系统中，阀的开闭形式，可分同向和异向 两种，见图 2.5-2和图2.5-3。 图2.5-2 调节阀分程动作（同向） 100% 〔 *擲床歴 100% 山 02 0. 06 山）气羌型 0, IMPa 0,02 0. 06 0. IMPa ⑹气开型 图2.5-1 分程控制系统示意图

图2.5-3调节阀分程动作（异向） 一般调节阀分程动作采用同向规律的是为了满足工艺上扩大可调比的要求；反向规律 的选择是为了满足工艺的特殊要求。 2 ?分程控制系统的应用 1）为扩大调节阀的可调范围。 气开型 0.02 0.06 0. UTa CL 02 0+ OC C. llTa 100K

控制系统例题和解答

例题和解答 【例l】选择题（选择正确的答案，将相应的字母添入题内的括号中。） 1．串级控制系统的特点是两个（）控制一个控制阀。其中（）的输出作为( )的外给定（ A ） （A）控制器主控制器副控制器（B）控制器副变送器副控制器 （C）控制器主变送器副变送器（D）变送器主控制器副控制器 2．一分程控制系统调节阀的分程特性如图12-28，试确定两个调节阀的开关形式（ D ） （A）A阀气开式 B阀气关式（B）A阀气开式 B阀气开式 （C）A阀气关式 B阀气关式（D）A阀气关式 B阀气开式 3．氨冷器中要求保证冷却器出口温度恒定，防止冷却器中液氨液位过高，使气氨中不夹带液氨进入冷冻机，确保冷冻机安全。设计了如图12-29选择性控制系统，若选低选器、气关式调节阀，试确定两个调节器的正、反作用。（ A ） （A）TC调节器正作用、LC调节器反作用（B）TC调节器正作用、LC调节器正作用 （C）TC调节器反作用、LC调节器反作用（D）TC调节器反作用、LC调节器正作用 4．对于选择性控制系统，下列说法哪一个不正确（ B ） （A）选择性控制系统是对生产过程进行安全软限控制。 （B）在生产过程程要发生危险时选择性控制系统可以采取联锁动作，使生产硬性停车。 （C）选择性控制系统可以有两个控制回路，其中一个控制回路工作，另一个控制回路处于开环状态。 （D）选择性控制系统用选择器进行控制。 【例2】什么是分程控制系统?主要应用在什么场合? 答：分程控制系统就是一个控制器的输出信号被送往两个或两个以上的控制阀，每个控制阀都只在控制器的某段信号范围内工作。 分程控制系统的应用场合主要有： (1)用于扩大控制阀的可调范围，改善控制品质； (2)用于控制两种不同的介质流量，以满足工艺生产的要求， (3)用作生产安全的防护措施。 【例3】串级控制系统中主、副控制器参数的工程整定主要有哪两种方法?

分程控制系统课程设计

工业过程控制课程设计任务书

分程控制在造气装置中的应用 1．前言 一股说来，一台调节器的输出只控制一台调节阀，若一台调节器的输出去控制一台或两台以上的调节阀并且按输出信号的不同区间去控制不同的阀门，这种控制方式习惯上称为分程控制。 如图l所示，图中表示造气装置l 2Ol重油储罐压力分程控制系统： 图1 PIC4101压力分程控制系统示意图 为了实现分程调节，须借助于调节阀上的阀门定位器，借助定位器的转换功能。例如对图中A、B两阀，要求B阀在调节器输出压力为0.02~0.06MPa变化时，B 阀作全程动作；则要求附在B阀上的阀门定位器，对于输入0.02~0.06Mpa时，相应的输出为0.02~0.1MPa：而A阀上的阀门定位器应调整成输入为0.06~0.1Mpa。按照这些条件，当调节器PIC4l 0l(包括电气转换器)输出信号小于0.06Mpa时B 阀动作，A阀不动；当信号大于0.06Mpa时B阀行到极限(全关)，A阀动作，由此实现分程控制的作用：

2 分程控制方案 根据调节阀的气关、气开形式，可分为同向和异向两种： 2.1 调节阀作同向分程动作 （如图2） 100%0.02 0.1 0.06Mpa 0.02 0.1 0.06 a.气关阀 b.气开阀 图2 调节阀作同向动作的分程控制系统 2.2 调节阀作异向分成动作 （如图3） 100%0.02 0.10.06 Mpa 0.02 0.1 0.06 图3 调节阀作异向动作的分程控制系统 同向、异向控制方案的选择，全由工艺的需要而定。 3．分程控制系统的目的 设计分程控制系统的两个方面的目的。 3.1扩大调节阀的可调范围，以改善控制系统的品质 调节阀有一个重要指标，即阀的可调范围R 。它是一项静态指标，表明调

分程控制系统的分析及应用

分程控制系统的分析及应用 摘要：通过对分程控制回路的深入分析，并对控制阀门流通力进行设计计算，达到优化工艺流程，精确控制工艺指标的目的。 关键词：分程控制控制点分程功能模块 在现代化石油化工的仪表控制部分，分程控制系统起着至关重要的作用。通过对分程控制系统的加强理解和分析，在实际控制组态中加以合理的使用，得以实现优化工艺流程，精确控制工艺指标的目的，本文拟从浅至深的对分程控制系统进行概述分析。 一、分程控制系统的定义 在一般的过程控制系统中，一个控制器的输出信号只带动一个控制阀作全行程的动作。而分程控制系统中，一个控制器的输出信号分割成两个（或多个）不同量程范围，带动不同的两个（或多个）控制阀，每个控制阀只能在控制器输出信号的某一区段范围内作全行程的动作，控制器输出信号区段的划分需要根据生产工艺要求来确定。 二、分程控制信号与阀门动作关系 在分程控制系统中，控制器的输出与控制阀的动作的关系可以划分为两种形式：一种是同向动作，即随着控制器输出信号的增大或减小，两个控制阀在各自全行程的信号区段内都开大或关小；另一种是异向动作，即随着控制器输出信号的增大或减小，两个控制阀在各自全行程的信号区段内一个开大、一个关小。一个分程控制系统是同向动作还是异向动作只取决于工艺的控制要求，与控制器和阀门定位器的正反作用无关。 三、分程点的确定 分程控制是控制器利用两个阀门分别来对同一个被控变量进行控制，如果控制器输出在两个阀门的区段内的过程增益相差太大，那么控制器的输出对于被控变量的作用在一个阀门区段内较慢，另一个区阀门段内较快。在这种情况下，我们可以通过改变分程点的位置来平衡两个区段内的控制强度，使得分程控制系统更加平稳。 四、分程功能模块的实现方法 DCS、PLC等电子控制系统利用方便的软件组态来实现过程控制和运算，其强大的控制器来执行过程控制和运算功能。下面以横河的CENTUM VP系统为例，简单介绍分程控制在DCS系统中的实现方法。

分程调节系统的类型及其设计

分程调节系统的类型及其设计 作者：王翊 北京石油化工设计院 摘要：本文从分程控制系统的定义，类型及其应用方面详细阐述了分程调节系统的类型及其设计。本文还通过引入广义对象的概念阐述了关于分程调节系统设计当中的正反作用选择问题。还阐述了关于分程控制系统设计的几个需要注意的问题。 Abstract: Detail description about the type and design of xxx control system in aspect of the system definition, type and application in the article. Also discussed the positive/negative action about xxx regulator via induced the concept about widely object. 一、概念 所谓分程控制就是一台控制器去操纵两个或两个以上的阀门，并且是按输出信号的不同区间操作不同阀门。这种控制方式习惯上称为分程控制。 二、分程控制常用的几种方式 1．利用软件进行分程操作 (二只阀门按0～50％、50％～100％进行分程) 通过计算机软件编程的方式进行分程调节，计算公式如下所示。 比如PID 输出为u （t ）（0～100％）无因次化后对应： 第一只阀门()????=%1002)(1t u t u %)100~%50(%)50~0( 第二只阀门()()[]????-=25.00 2t u t u %)100~%50(%)50~0( 2．利用配电器等进行分程操作 通过配电器对4~20mA 信号分区间，来调节两个分程调节阀。原理与第一种类似只不过是通过电子元器件进行分程操作。 通过阀门定位器对接收到的气动信号进行按比例分程，可实现分程控制。其 原理通过气动元件进行分程。

分程控制系统教学教材

分程控制系统

2.5 分程控制系统 2.5.1 分程控制系统的基本概念 1．分程调节系统 一般来说，一台调节器的输出仅操纵一只调节阀，若一只调节器去控制两个以上的阀并且是按输出信号的不同区间去操作不同的阀门，这种控制方式习惯上称为分程控制。 图2.5-1表示了分程控制系统的 简图。图中表示一台调节器去操纵 两只调节阀，实施（动作过程）是 借助调节阀上的阀门定位器对信号 的转换功能。例如图中的A、B两阀，要求A阀在调节器输出信号压力为0.02～0.06MPa变化时，作阀得全行程动作，则要求附在A阀上的阀门定位器，对输入信号0.02～0.06MPa时，相应输出为0.02～0.1MPa，而B阀上的阀门定位器，应调整成在输入信号为0.06～0.1 图2.5-1 分程控制系统示意图 MPa时，相应输出为0.02～0.1MPa。按照这些条件，当调节器（包括电/气转换器）输出信号小于0.06MPa时A阀动作，B阀不动；当输出信号大于0.06MPa时，而B阀动作，A阀已动至极限；由此实现分程控制过程。 分程控制系统中，阀的开闭形式，可分同向和异向两种，见图2.5-2和图2.5-3。

图2.5-2 调节阀分程动作（同向） 图2.5-3 调节阀分程动作（异向） 一般调节阀分程动作采用同向规律的是为了满足工艺上扩大可调比的要 求；反向规律的选择是为了满足工艺的特殊要求。 2．分程控制系统的应用 1）为扩大调节阀的可调范围。 调节阀有一个重要指标，即阀的可调范围R 。它是一项静态指标，表明调节阀执行规定特性（线性特性或等百分比特性）运行的有效范围。可调范围可用下式表示： min max C C R （2.5-1） 式中 max C ——阀的最大流通能力，流量单位。 min C ——阀的最小流通能力，流量单位。