选择性控制系统

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摘 要：在工业生产中，由于生产限制条件多而且复杂，其逻辑关系往往又比较复杂，尤其在开车停车过程中更容易发生误操作。为了有效地防止生产事故的发生，为了减少开车停车的次数，设计和应用和一种适应短期内生产异常改善控制品质的控制方案――选择性控制。选择性控制是把工业生产过程中的限制条件所构成的逻辑关系，叠加到正常的自动控制系统上去的一种组合控制方法。即在一个过程控制系统中，设有两个调节器，通过高低值选择控制器选出能适应生产安全状况的控制信号，实现对生产过程的自动控制。

关键词：选择性控制；自动控制；调节器

中图分类号：TP278 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2013） 24-0000-01

一、引言

随着现代工业的生产的迅速发展，对于一些生产过程复杂，控制要求高，控制任务特殊等情况，一些控制方案已不能满足这种生产工艺过程要求，比如比值控制，均匀控制等都只能在正常生产情况下工作。在现代的工业生产中，不但要求设计的过程控制系统能够在正常情况下克服外来扰动，实现平稳操作，而且还必须考虑事故状态下安全生产，保证产品质量等问题。

在工业生产中，由于生产限制条件多而且复杂，其逻辑关系往往又比较复杂，尤其在开车停车过程中更容易发生误操作。同时由于生产的速度太快，操作人员的生理反应跟不上生产的变化速度，所以无法进行控制。当遇到这类问题时，以往采用手动遥控，或者用联锁停车保护的方法，但停车后少则数小时，多则数十小时才能重新生产运作。这对工业生产影响太大，会造成经济上的重大损失。为了有效地防止生产事故的发生，为了减少开车停车的次数，设计和应用和一种适应短期内生产异常改善控制品质的控制方案――选择性控制。

选择性控制是把工业生产过程中的限制条件所构成的逻辑关系，叠加到正常的自动控制系统上去的一种组合控制方法。即在一个过程控制系统中，设有两个调节器，通过高低值选择控制器选出能适应生产安全状况的控制信号，实现对生产过程的自动控制。当生产过程趋近于危险极限区，但还未进入危险区时，一个用于控制不安全情况的控制方案通过高低值选择器将取代正常生产情况下工作控制方案，直至使生产过程重新恢复正常，然后，又通过选择器使原来的控制方案重新恢复工作。这种选择性控制系统又称为自动保护系统，或称为软保护系统。

选择性性控制系统的特点是采用了选择器。选择器可接在两个或多个调节器的输出端，对控制信号进行选择；也可以接在几个变送器的输出端，对测量信号进行选择以适应不同的生产过程的需要。

二、选择性控制器的系统设计

选择性控制系统设计包括调节阀气开、气关形式的选择，调节器控制规律及其正反作用方式的确定，选择器的选型以及系统整定等内容。

（一）调节阀气开、气关形式的选择

在设计选择性控制系统时，调节阀气开、气关形式的选用原则跟据生产工艺安全原则来选择。

（二）调节器控制规律及其正反作用方式的确定

在选择性控制系统中，有两个调节器材即正常调节器和取代调节器。对于正常调节器，由于有较高的控制精度要求，同时要保证产品的质量，所以应选用PI控制规律，如果过程的容量时延较大，可以选用PID控制规律；对于取代调节器，由于在正常生产中开环备用，仅要求安全生产将出问题时，能速迅及时采取措施，以防事故发生，故一般选用P控制规律即可。对于上述两个调节器的正反作用方式，可完全按照单回路控制系统设计原则来确定。

（三）选择器的选型

选择器是选择性控制系统中一个重要的组成环节，正常与取代调节器的输出信号同时在选择器中进行比较，其被选取的信号作用于调节阀，以实现生产过程的自动控制。选择器有高值选择器和低值选择器两种。前者选择高值信号通过，后者选择低值信号通过。在选择器选型时，先根据调节阀的选择用原则，确定调节阀的气开、气关形式；然后确定调节器的正反作用方式；最后确定选择器的类型。在具体选型时，是根据生产处在不正常状态下，取代调节器的输出信号为高值或为低值来确定选择器的类型。如果取代调节器输出信号为高值时，则选用高值选择器；如果取代调节器输出信号为低值时，则选择用低值选择器。

（四）调节器参数整定

在选择性控制系统调节器参数整定时，由于系统中两个调节器是轮换进行工作的，因此，可按单回路控制系统的整定方法进行整定。但是，取代控制方案投入工作时，取代调节器必须发出较强的控制信号，产生及时的自动保护作用，所以其比例度应整定的小一些。如果有积分作用时，积分作用也应整定的小一些。

（五）系统设计原则应用举例

在锅炉的运行中，蒸汽负荷随用户需要而经常波动，在正常情况下，用控制燃料量的方法来维持蒸汽压力的稳定。当蒸汽用量增加时，蒸汽总管压力将下降，此时正常调节器输出信号去开大调节阀，以增加燃料量。同时，燃料气压力也随燃料量的增加而升高。当燃料气压超过某一安全极限时，会产生脱火现象，可能会造成生产事故。

根据上述简单位的工艺过程介绍，运用系统设计原则来设计压力选择性控制系统。

（1）选择调节阀。从生产安全考虑，当气源发生故障或调节器损坏时，调阀应当切断天燃气，故应选择气开式调节阀。

（2）调节器正反作用方式的确定。对于正常的调节器来说，蒸汽压力升高，天燃气流量应减少，调节阀就应关小。由调节阀为气开式，因此调节器输出信号应减小，故应其选择反作用式。对于取代调节器，当天燃气压力升高到一定程度时，应使其压力减小，以便被选其取去关小调节阀，故应选择反作用式。

（3）选择器选型。当生产处于不正常生产时，取代调节器的输出信号应减小，故选用低值选择器。

至此，选择性控制方案已完成设计任务，为使系统能运行在最佳状态，还必须按照上述整定要求进行系统调节器参数整定。

参考文献：

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[2]邵裕森.过程控制及仪表[M].上海：上海交通大学出版社，1999.

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