過程控制原理第二章

過程控制系統(tǒng)及工程第二章串級控制系統(tǒng)

串級控制系統(tǒng)2.1概述2.2串級控制系統(tǒng)2.3投運(yùn)和整定2.4串級控制系統(tǒng)的特點(diǎn)2.5串級系統(tǒng)副回路的設(shè)計(jì)第2章教學(xué)進(jìn)程2.1概述單回路控制系統(tǒng)（簡單控制系統(tǒng)）：一般情況：能夠滿足生產(chǎn)控制要求；特殊情況：系統(tǒng)干擾因素多、干擾變化劇烈，以及工藝特殊要求復(fù)雜系統(tǒng)--隨著控制理論與工業(yè)應(yīng)用的發(fā)展，包含的內(nèi)容也不同，例如 復(fù)雜大系統(tǒng)--人口系統(tǒng)，環(huán)境控制，能源控制，企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營控制等。復(fù)雜系統(tǒng)--多回路系統(tǒng)多回路系統(tǒng)特征：基于PID控制策略；由多個控制回路組成的系統(tǒng)。2.1概述●復(fù)雜控制系統(tǒng)80-90%控制系統(tǒng)是基于PID控制的系統(tǒng)，包括多回路系統(tǒng)。多回路系統(tǒng)應(yīng)用狀況以乙烯生產(chǎn)廠為例，它共有421個控制回路其中：常規(guī)PID單回路 347個 串級、比值等 74個（串級24） 多回路系統(tǒng)占17.5%●多回路系統(tǒng)的發(fā)展2.1概述●串級控制系統(tǒng)原理

精餾控制過程：

提餾段溫度控制—通過控制再沸器加熱蒸汽量來維持提餾段溫度恒定

2.1概述TC精餾塔提餾段溫度控制：結(jié)果：控制不及時，溫度控制不穩(wěn)定，塔底產(chǎn)品得不到保證。2.1概述分析干擾：情況一：干擾僅來自精餾塔進(jìn)料的波動，加熱蒸汽壓力比較平穩(wěn)，則通過此回路可控制溫度情況二：除了進(jìn)料因素影響，加熱蒸汽流量也會有波動（如鍋爐蒸汽出口壓力的波動），這時，在一定的閥門開度情況下，加熱蒸汽量不同，塔釜容量比較大。解決辦法：再加入一個蒸汽流量控制系統(tǒng)，可控制流量穩(wěn)定？

問題：兩套控制系統(tǒng)不能協(xié)調(diào)，甚至出現(xiàn)矛盾溫度控制系統(tǒng)要求增加或減小蒸汽流量，而流量控制系統(tǒng)卻只能根據(jù)事先的流量設(shè)定值進(jìn)行定值控制。

2.1概述TCFC2.1概述串級控制系統(tǒng)：兩套控制系統(tǒng)的協(xié)調(diào)控制TCFC2.徹1概述溫度撤控制御器流量塘控制鳴器控制卸閥流量橫變送閘器流量對象溫度對象溫度變送器形成址兩個范環(huán):副環(huán)姓或副姥回路秩－－佩“海粗暮調(diào)”抄作用主環(huán)揀或主廚回路笛－－款“寒細(xì)亭調(diào)”亦作用主環(huán)穩(wěn)：定值詞控制根系統(tǒng)，給沒定值坐由工垂藝設(shè)敏定，鉤主控泛制器袍輸出難作為鐮副控落制器挨的設(shè)滑定副環(huán)：隨動息控制系統(tǒng)羨，給背定值狹由主守控制膀器輸伴出給想定，姿副控?cái)z制器則輸出斧控制太控制你閥副環(huán)中聯(lián)有副掙調(diào)節(jié)眠器、師副變憂送器飼、副棉對象鞋以及陰調(diào)節(jié)凍閥主環(huán)暢中有售主調(diào)這節(jié)器嶼、主螞變送焰器、樹主對疾象，脅無調(diào)喊節(jié)閥2.趟1概述2.殿1概述●串級被控制升系統(tǒng)晉工作安過程TCFC●情況1:喘——副環(huán)籠內(nèi)出叔現(xiàn)干部擾●情況2:澆——主環(huán)示內(nèi)出佩現(xiàn)干鐵擾●情況3:旬——主環(huán)撒和副拔環(huán)同渡時出貓現(xiàn)干抹擾蒸汽進(jìn)料●情況1:——副環(huán)知內(nèi)出衣現(xiàn)干且擾流量君控制極器：謎“粗漲調(diào)”溫度綠控制拜器：受“細(xì)夢調(diào)”2.暫1概述蒸汽桐流量扯突然席增大→（一爐段時瓶間：石提餾作段溫捐度不幅變，廳溫度研控制祖器輸夸出不溫變，晶流量痰控制衰器設(shè)譜定值啄不變尾，但鑄流量漂測量恭增大→（流幼量控錢制器忍正偏店差，糠流量屋控制蓄器輸萬出減技小，火控制斜閥關(guān)甚?。墶舴狡飨淞繙p位小，獨(dú)削弱虜對提覺餾段救溫度倡的影眨響）→提餾立段溫媽度緩修慢上戲升→（溫嶺度控滲制器貼正偏寸差，咽溫度譜控制脈器輸墳出減森小，猛輸出測到流吉量控愈制器奧的設(shè)刪定值慶減小激）→流量樓控制照器設(shè)脖定值衡減小偏，流夾量控嬌制閥型開度鏟進(jìn)一聽步減環(huán)小。●情況2:味—蜘—主環(huán)妹內(nèi)出巡壽現(xiàn)干界擾進(jìn)料去量突念然增宏大，興塔釜勢液位槳上升核，提額餾段棄溫度劍下降浸→溫考度控挖制器鍵負(fù)偏語差，輔輸出踩增大推→（去流量滿控制旗器負(fù)桿偏差籍，流縱量控拌制器救輸出爹增大稱，控畫制閥累開度鋸增大預(yù)，蒸皺汽量羽增加膏）→超提餾達(dá)段溫習(xí)度回遷升2.惱1概述2.粒1概述●情況3:嚷—成—主環(huán)敵和副綢環(huán)同知時（1）副賀環(huán)干什擾使斃蒸汽猜流量殃增大扎，主環(huán)懂干擾杠使提糠餾段恢溫度雪降低賣；（1）副錢環(huán)干君擾使塵蒸汽樣流量短增大賊，主環(huán)沒干擾愧使提蠅餾段王溫度地升高賄。FCFCspsp2.霸1概述串級帳控制每系統(tǒng)賺具有熟單回素路控墾制系榜統(tǒng)的正全部污功能悄，控隨制質(zhì)贈量優(yōu)互于單鼻回路哭控制莫系統(tǒng)痰，并呼且，延實(shí)現(xiàn)彈方便刻，生慮產(chǎn)過濾程中珍應(yīng)用葵比較玻普遍淘。溫度都控制府器：“細(xì)調(diào)”結(jié)論放：流量酸控制展器：凝“粗握調(diào)”串級促控制爽系統(tǒng)2.優(yōu)1概述2.雖2串級朋控制迎系統(tǒng)棵的實(shí)友施2.哨3投運(yùn)至和整倡定2.歲4串級走控制場系統(tǒng)般的特凈點(diǎn)2.尼5串級樣系統(tǒng)農(nóng)副回貪路的塊設(shè)計(jì)第2章教學(xué)族進(jìn)程串級瘋控制屢系統(tǒng)凱的實(shí)箭施主變睛量是生狀產(chǎn)工脹藝的蠢主要釘操作猴指標(biāo)屋，要證求比甜較嚴(yán)艱格，一般料不允弦許有號余差副變盒量是粗狡調(diào)，壘一般錢要求層不嚴(yán)義格，廳允許燒有波頑動和擋余差鏟；主控突制器捉（定值杯控制兵）一妨般選擊擇比振例積氏分控梅制規(guī)總律，武有時少為了欣克服對象臘滯后擴(kuò)，也劃加入稻微分撤作用水；副控管制器愚（隨動元控制屋）力候求快浮速反院應(yīng)，百所以積，一崇般不好加入嗎積分宵作用言，只選乞擇比悲例控栽制規(guī)遷律；只要翁主控述制器他有積繞分規(guī)被律，立主變治量就癢可以晉保證浸沒有鍵余差趟，不價管干皺擾出現(xiàn)穴在什棗么位菜置。（1）主蹲、副洋控制乞器控嚴(yán)制規(guī)拋律的碎選擇串級望控制翁系統(tǒng)東的實(shí)除施副控門制器價：副回培路按膜單回伍路獨(dú)眼立考籮慮，辱與主序回路冠沒有私關(guān)系即從誼穩(wěn)定腿性考隸慮，退開環(huán)死放大掩倍數(shù)瓶必須肌為“政負(fù)”要求特，知量道副字對象立的符織號，鼓以及種控制陜閥的翅符號主控綱制器潑：考慮羨主環(huán)匙內(nèi)各視個環(huán)獅節(jié)的廢符號舟情況主控掀制器艦、主杜對象愉，以多及副辦回路姜。副回使路可遠(yuǎn)以看截作是吃一個葉符號忙為“談?wù)卑训沫h(huán)訓(xùn)節(jié)——隨動薯系統(tǒng)道，跟隔蹤主控制宵器的痰輸出阻。（2）主撤、副冠控制爸器正樸反作河用的單選擇串級燭控制移系統(tǒng)礙的實(shí)賄施因此，主控制器的符號主要取決于主對象的符號，即，主對象為“正”，則主控制器取“反”作用，主對象為“負(fù)”，則主控制器取“正”作用

例1

加熱爐出口溫度與燃料壓力的串級控制系統(tǒng)PCTC燃料物料副控眠制器拿：控制尿閥選痛“氣將開”帝式——正副對例象，議壓力硬對象撐，閥援門開咳大，框負(fù)，吼反作腦用壓力素上升——正變送怖器一骨般均奪為正主控張制器哄：副環(huán)——正主對們象，燙溫度正對象至，燃料禁壓力仍增大讓時，嘉燃料酬量增紗加，搜負(fù)，耀反作訴用出口題溫度請上升——正串級金控制嗓系統(tǒng)咬的實(shí)餐施例2精餾戒塔提遠(yuǎn)餾段園溫度夜與再次沸器摘加熱為蒸汽坐流量側(cè)串級攻控制份系統(tǒng)串級故控制淚系統(tǒng)種的實(shí)偉施副控消制器喉：控制距閥選角“氣段閉”道式——負(fù)正對冶象，別流量慮對象音，閥紛門開詞大，流量革增大——正變送哀器一鑰般均繭為正主控晶制器律：副環(huán)——正主對模象，那溫度偉對象示，蒸汽源流量帆增大挪時，腿加熱座量增羅加，提餾韻段溫竿度上蹄升——正FCTC串級知控制霸系統(tǒng)氣的實(shí)賤施結(jié)論（1）主澇控制傳器的卡正、叔反作餐用與挎閥的絞開、案閉形扎式無壞關(guān)；（2）直循接先妹確定河主控附的正偉反作散用。2.咽2串級道控制乘系統(tǒng)溝的實(shí)橫施組成價控制叼系統(tǒng)差的設(shè)聰備不筑同，謀實(shí)施礦方法斗也有披差異目前盤主要算是：電動Ⅲ型儀商表系字統(tǒng)、氣動Ⅲ型儀赤表系怠統(tǒng)、計(jì)算級機(jī)控勉制系按統(tǒng)（DC探S、PL津C）●實(shí)施濟(jì)前要侍考慮唉的幾奧個問每題（1）系統(tǒng)算設(shè)備襲間的錄傳輸贊信號島要匹憐配，搭電信希號4~較20暗mA物,械1~狂5V，氣仗信號0.濱02媽~0喚.1風(fēng)Mp型a，混間合時寸需要號轉(zhuǎn)換總裝置屠（電-氣轉(zhuǎn)殺換）（2）副控棚制器硬必須配具有魂外給簡定功農(nóng)能（3）是否斧需要撿切換乒開關(guān)荒，即劈燕切換盒成：a主控暮制器財(cái)直接錯控制懼控制魚閥；b副控掏制器訓(xùn)不接冤受主融控制新器的柔外給凍定，托實(shí)現(xiàn)脅其獨(dú)斷立控稍制，疾并且兩要考客慮無圾擾動每切換善。（4）實(shí)施庫方案熄力求漂簡潔后實(shí)用唉，便昆于操道作。2.揭2串級唱控制吼系統(tǒng)女的實(shí)搏施串級異控制似系統(tǒng)敞控制洗方案電動唱儀表意、氣瘋動儀練表（犬很少向用）可、計(jì)董算機(jī)（1）一缺般的糧串級鵝方案（2）能駱實(shí)現(xiàn)勵主控–串級切穴換的菊串級比方案溫度控制器流量控制器控制閥流量對象溫度對象溫度變送器流量變送器串級肯控制腎系統(tǒng)斃的實(shí)射施串級灑→主間控：用主性控制福器代孕替原納副控墾制器賭的輸柴出，衣直接橋控制龜控制脹閥主控撤→串嗎級：用副鹽控制威器代秘替原乖主控舒制器妻的輸熟出，調(diào)直接姐控制梢控制方閥無論陶哪種前切換蘇，必肝須保奧證閥吃的控輕制方這向正沃確——直接少切換熊條件（3）串略級與痕主控慢的切男換條賣件串級砌控制辮系統(tǒng)鄰的實(shí)灑施FCspconstFCspconst副控候制器耕為反榆作用忍（負(fù)懷）：FCspconstFCspconst副控政制器纖為正廁作用溫（正恐）：可見色，此叔時主羅、副恢控制列器輸稀出信追號變怒化一鄙致。此時尾主、蹄副控溫制器饞輸出魄信號枕變化違不一宋致如副否控是強(qiáng)反作貼用，唯可執(zhí)揪行切舍換；榮如副正控是它正作買用，獲需先改變始主控悉的方旅向，萄再切適換。條件結(jié)論如對貸控制驗(yàn)閥的禽開閉噴形式即沒有洗要求屯，應(yīng)管選擇硬使副事控為踢反作晌用的開壺、閉執(zhí)形式險。串級紐奉控制汪系統(tǒng)臂的實(shí)級施串級班控制土系統(tǒng)2.嶄1概述2.淋2串級叨控制撫系統(tǒng)泳的實(shí)巡壽施2.軍3串級煤控制漏系統(tǒng)脅的投根運(yùn)和摟整定2.齡4串級蓮控制巴系統(tǒng)會的特聽點(diǎn)2.城5串級捉系統(tǒng)師副回司路的葬設(shè)計(jì)第2章教學(xué)上進(jìn)程2.計(jì)3串級果控制板系統(tǒng)幸的投鼓運(yùn)和報整定串級糞控制鎮(zhèn)系統(tǒng)鑼的投刺運(yùn)根據(jù)窮組成橡系統(tǒng)壤的儀夜表類愛型有副所不鏡同基本羞原則護(hù)：先投簽副環(huán)縮慧，后警投主傍環(huán)，葡保證雕投運(yùn)盼無擾艘動（Ⅲ型以丹上儀唯表、瘡計(jì)算著機(jī)控宅制）串級領(lǐng)控制甚系統(tǒng)倉的投掉運(yùn)●投運(yùn)雖步驟4、調(diào)愧節(jié)主時控制誦器手降操輸麻出，繡使副陽控制堤器的憂偏差彼為零5、分副別將清副、杰主控及制器相切入蜓自動1、主解、副池控制謠器手毯動位狹置，碎主控襪制器宏內(nèi)給號定、兆副控走制器外給尚定，擔(dān)正反堅(jiān)作用炎正確虎，PI大D參數(shù)秀正確2、副搶控制肆器手暴動操星作3、通祥過副賺參數(shù)擦的變恒化，假使主低參數(shù)捐接近詠給定染值，晝而副辭參數(shù)變化云也比蔬較平炸穩(wěn)串級凱控制鼻系統(tǒng)朋的工炎程整柱定方翼法逐步過逼近脈法、恰兩步植法、雕一步缺法●兩步選法●主環(huán)伶控制啊器比習(xí)例度10曲0%，積刑分時制間最盞大，襯微分毫?xí)r間炎最小鎖，按4：1整定仆方法作直接恭整定引副環(huán)傲，確牛定副怎環(huán)4：1振蕩市過程時的煎比例斗度和習(xí)振蕩繩周期鹽；●放好為副控啄制器4：1的比程例度李，積什分時彩間最穩(wěn)大，斗微分回時間財(cái)最小拖，同樣扛方法濃整定彩主控掙制器袍，確藍(lán)定主購變量4：1振蕩屯過程笨時的殊比例甚度和振蕩狼周期沃；分兩撓步整依定兩攏個控陵制器●按照鉆得到否的四捐個參季數(shù)，茂可按炎單回芳路系客統(tǒng)的遇公式漸計(jì)算PI否D參數(shù)灶；●先副常后主莖、先非比例陽次積氣分后弱微分閃投入想，再升小范烏圍調(diào)冷整。串級橋控制煙系統(tǒng)具的工崇程整亂定方歷法●一步慨法●表2-篩1副控井制器幕參數(shù)節(jié)經(jīng)驗(yàn)疊設(shè)置互值；●按單快回路戚方法隸直接支整定疫主控張制器毅；主要寒整定筋主控橋制器竄，比驚兩步品法簡梁單、恒實(shí)用●觀察嫁控制紛過程多，適所當(dāng)調(diào)獲整主扶控制辣器K值，仆或適萌當(dāng)調(diào)酒整副哭控制慌器的故參數(shù)串級經(jīng)控制流系統(tǒng)2.畫1概述2.惱2串級也控制踢系統(tǒng)俘的實(shí)遙施2.線3串級董控制記系統(tǒng)橋的投膠運(yùn)和擺整定2.喘4串級朵控制部系統(tǒng)登的特播點(diǎn)2.漲5串級棉系統(tǒng)棗副回橡路的醫(yī)設(shè)計(jì)第2章教學(xué)繞進(jìn)程系統(tǒng)處方塊宿圖的饞比較套，串異級系騾統(tǒng)和榆單回資路系羊統(tǒng)，匪可見障串級服系統(tǒng)芹的特拆點(diǎn):①多了斤一個酒副回社路；符②問多了非一個善控制君器。2.壓4串級品控制由系統(tǒng)占的特邁點(diǎn)GC(s)GV（s）G02（s）G01（s）Gm（s）

R（s）GC1(s)GC2(s)GV（s）G02（s）G01（s）Gm2（s）Gm1（s）2.欠4串級利控制革系統(tǒng)饅的特溫點(diǎn)（1）副是回路剖的存五在，望改善賞了對堅(jiān)象特節(jié)性，義提高考了系心統(tǒng)工嗓作頻抬率GC1(s)GC2(s)GV(s)G02(s)G01（s）Gm2(s)Gm1(s)GC2(s)GV(s)

GC1(s)GC2(s)GV(s)G’02(s)G01（s）Gm1(s)2.障4串級渾控制兄系統(tǒng)希的特也點(diǎn)比較氣可知隸，串形級系甚統(tǒng)的劇等效留副對飛象的恐放大取倍數(shù)嚷和時晴間常械數(shù)都榨比原包副對謹(jǐn)象的豈要小結(jié)論2.災(zāi)4串級岔控制糾系統(tǒng)分的特稀點(diǎn)（2）串泥級控衣制系忘統(tǒng)具永有較銹強(qiáng)的防抗干最擾能煉力串級柔系統(tǒng)錘的內(nèi)炸環(huán)具販有快辭速作認(rèn)用，駕能有資效地戲克服金二次隸擾動稼的影燃響。在二表次干妥擾下似，被螺控量菠受二愛次干替擾的汗影響,串級電系統(tǒng)比單惱回路品系統(tǒng)缸要減芳小10－10誘0倍。特別各是干買擾出動現(xiàn)在臂副環(huán)瓣內(nèi)的甲時候縫，相妹當(dāng)于裝兩個翻控制辦器進(jìn)嶄行控制杰，副驕“粗歐調(diào)”易，主堂“細(xì)矛調(diào)”孩，副寒環(huán)起驅(qū)到超尖前調(diào)卻節(jié)的討作用據(jù)統(tǒng)布計(jì)，痰當(dāng)干絹擾作毒用于濱副環(huán)孤時，臣控制堡質(zhì)量銀可提禾高10準(zhǔn)—1絹00倍，干擾屑作用論于主刊環(huán)時算，也落可提披高2—液5倍例：卸精餾盟塔提迷餾段掌溫度蛇控制煎系統(tǒng)1）副尼環(huán)干丑擾2）主棍環(huán)干匆擾2.席4串級委控制嫩系統(tǒng)序的特粘點(diǎn)（2）串界級控喇制系媽統(tǒng)具縮慧有較撥強(qiáng)的患抗干間擾能喇力2.月4串級較控制醋系統(tǒng)葬的特滅點(diǎn)（3）串燃級系訂統(tǒng)具絡(luò)有一摸定的割自適即應(yīng)能桑力自適怖應(yīng)問益題：控制膜器的城參數(shù)惠往往腿是根房誠據(jù)一獄定的粱控制餅對象設(shè)置返的，序當(dāng)直控制禿對象畝特性譯發(fā)生獨(dú)變化除時（恩非線糞性特并性，操作宿條件務(wù)變化幕、負(fù)網(wǎng)荷村變化埋），伯原來淺好的將控制偉器參渠數(shù)就變得梁不好鬧了（苗不適線應(yīng)了洋）串級嚼系統(tǒng)呀中，隨副控勸制系聞統(tǒng)是刷隨動塑系統(tǒng)喇，主醬控制怖器可謀根據(jù)操作煉條件媽的變框化，墳不斷正修改糠副控畫制器鋒的給山定值——以適褲應(yīng)操爽作條蒼件和挑負(fù)荷伯變化葉。2.足4串級鉛控制符系統(tǒng)洋的特動點(diǎn)（3）串凈級系月統(tǒng)具更有一陶定的由自適耀應(yīng)能銀力副回腐路具根有一炮定的忠自適用應(yīng)能靠力，牧不受歉主回勻路系揪統(tǒng)負(fù)貪荷影說響副回?cái)R路是尿個隨禾動系院統(tǒng)，病快速候跟蹤咳的能信力串級竄系統(tǒng)婆的缺墻點(diǎn)：儀深表多趨，投譽(yù)運(yùn)和號整定健都比斜單回割路復(fù)孟雜工程元上，依宜簡麻不宜扇繁串級飼控制健系統(tǒng)2.易1概述2.強(qiáng)2串級梳控制則系統(tǒng)少的實(shí)扯施2.節(jié)3串級屯控制劉系統(tǒng)蝴的投追運(yùn)和影整定2.邪4串級窮控制柿系統(tǒng)欠的特歷點(diǎn)2.睜5串級釀系統(tǒng)燙副回漿路的沃設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)茂：串臺級控阿制系販統(tǒng)連郊接、議投運(yùn)腔和整弊定、主、染副環(huán)臺抗干由擾能評力比唉較、愿質(zhì)量患研究第2章教學(xué)圓進(jìn)程2.懼5串級底系統(tǒng)央副回速路的絞設(shè)計(jì)串級頑系統(tǒng)懇的關(guān)釀鍵在竭于副環(huán)念的設(shè)弦計(jì)設(shè)計(jì)童合理怖，能課有效爹發(fā)揮獎串級靠系統(tǒng)浴的優(yōu)鉆勢設(shè)計(jì)勾不合宣理，間失去謹(jǐn)了串很級的胡意義運(yùn)，而返使控千制系姻統(tǒng)復(fù)丸雜化關(guān)鍵活：對領(lǐng)工藝任進(jìn)行面細(xì)致喂的分再析包含哥有兩英方面躍的內(nèi)之容:1)主參刻數(shù)的抬確定2)副參贏數(shù)的苦確定2.脖5串級斧系統(tǒng)網(wǎng)副回拆路的注設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)宵原則●（1）位使副悄環(huán)包襪含系躬統(tǒng)的尸主要材干擾副環(huán)讓具有激快速將抗干計(jì)擾的哄能力（2）鉗使副乒環(huán)包能含更肉多的撈干擾系統(tǒng)輔干擾槍較多撫且難茅于分鄙出主音要干亡擾2.祝5串級凝系統(tǒng)遲副回盲路的舒設(shè)計(jì)例1加熱西爐出扭口溫拜度控惰制系悄統(tǒng)PCTCA）爐李出口麗溫度廊與燃偽料壓刊力串格級方誕案燃料公壓力哨波動2.剃5串級暮系統(tǒng)矛副回鎖路的老設(shè)計(jì)例1加熱杠爐出精口溫隱度控賢制系國統(tǒng)B）爐賓出口繁溫度治與爐句膛溫森度串映級方炒案燃料娃組成社波動TC2TC12.猴5串級