選擇性控制系統

摘 要：在工業生產中，由于生產限制條件多而且復雜，其邏輯關系往往又比較復雜，尤其在開車停車過程中更容易發生誤操作。為了有效地防止生產事故的發生，為了減少開車停車的次數，設計和應用和一種適應短期內生產異常改善控制品質的控制方案——選擇性控制。選擇性控制是把工業生產過程中的限制條件所構成的邏輯關系，疊加到正常的自動控制系統上去的一種組合控制方法。即在一個過程控制系統中，設有兩個調節器，通過高低值選擇控制器選出能適應生產安全狀況的控制信號，實現對生產過程的自動控制。

關鍵詞：選擇性控制；自動控制；調節器

中圖分類號：TP278 文獻標識碼：A 文章編號：1674-7712 （2013） 24-0000-01

一、引言

隨著現代工業的生產的迅速發展，對于一些生產過程復雜，控制要求高，控制任務特殊等情況，一些控制方案已不能滿足這種生產工藝過程要求，比如比值控制，均勻控制等都只能在正常生產情況下工作。在現代的工業生產中，不但要求設計的過程控制系統能夠在正常情況下克服外來擾動，實現平穩操作，而且還必須考慮事故狀態下安全生產，保證產品質量等問題。

在工業生產中，由于生產限制條件多而且復雜，其邏輯關系往往又比較復雜，尤其在開車停車過程中更容易發生誤操作。同時由于生產的速度太快，操作人員的生理反應跟不上生產的變化速度，所以無法進行控制。當遇到這類問題時，以往采用手動遙控，或者用聯鎖停車保護的方法，但停車后少則數小時，多則數十小時才能重新生產運作。這對工業生產影響太大，會造成經濟上的重大損失。為了有效地防止生產事故的發生，為了減少開車停車的次數，設計和應用和一種適應短期內生產異常改善控制品質的控制方案——選擇性控制。

選擇性控制是把工業生產過程中的限制條件所構成的邏輯關系，疊加到正常的自動控制系統上去的一種組合控制方法。即在一個過程控制系統中，設有兩個調節器，通過高低值選擇控制器選出能適應生產安全狀況的控制信號，實現對生產過程的自動控制。當生產過程趨近于危險極限區，但還未進入危險區時，一個用于控制不安全情況的控制方案通過高低值選擇器將取代正常生產情況下工作控制方案，直至使生產過程重新恢復正常，然后，又通過選擇器使原來的控制方案重新恢復工作。這種選擇性控制系統又稱為自動保護系統，或稱為軟保護系統。

選擇性性控制系統的特點是采用了選擇器。選擇器可接在兩個或多個調節器的輸出端，對控制信號進行選擇；也可以接在幾個變送器的輸出端，對測量信號進行選擇以適應不同的生產過程的需要。

二、選擇性控制器的系統設計

選擇性控制系統設計包括調節閥氣開、氣關形式的選擇，調節器控制規律及其正反作用方式的確定，選擇器的選型以及系統整定等內容。

（一）調節閥氣開、氣關形式的選擇

在設計選擇性控制系統時，調節閥氣開、氣關形式的選用原則跟據生產工藝安全原則來選擇。

（二）調節器控制規律及其正反作用方式的確定

在選擇性控制系統中，有兩個調節器材即正常調節器和取代調節器。對于正常調節器，由于有較高的控制精度要求，同時要保證產品的質量，所以應選用PI控制規律，如果過程的容量時延較大，可以選用PID控制規律；對于取代調節器，由于在正常生產中開環備用，僅要求安全生產將出問題時，能速迅及時采取措施，以防事故發生，故一般選用P控制規律即可。對于上述兩個調節器的正反作用方式，可完全按照單回路控制系統設計原則來確定。

（三）選擇器的選型

選擇器是選擇性控制系統中一個重要的組成環節，正常與取代調節器的輸出信號同時在選擇器中進行比較，其被選取的信號作用于調節閥，以實現生產過程的自動控制。選擇器有高值選擇器和低值選擇器兩種。前者選擇高值信號通過，后者選擇低值信號通過。在選擇器選型時，先根據調節閥的選擇用原則，確定調節閥的氣開、氣關形式；然后確定調節器的正反作用方式；最后確定選擇器的類型。在具體選型時，是根據生產處在不正常狀態下，取代調節器的輸出信號為高值或為低值來確定選擇器的類型。如果取代調節器輸出信號為高值時，則選用高值選擇器；如果取代調節器輸出信號為低值時，則選擇用低值選擇器。

（四）調節器參數整定

在選擇性控制系統調節器參數整定時，由于系統中兩個調節器是輪換進行工作的，因此，可按單回路控制系統的整定方法進行整定。但是，取代控制方案投入工作時，取代調節器必須發出較強的控制信號，產生及時的自動保護作用，所以其比例度應整定的小一些。如果有積分作用時，積分作用也應整定的小一些。

（五）系統設計原則應用舉例

在鍋爐的運行中，蒸汽負荷隨用戶需要而經常波動，在正常情況下，用控制燃料量的方法來維持蒸汽壓力的穩定。當蒸汽用量增加時，蒸汽總管壓力將下降，此時正常調節器輸出信號去開大調節閥，以增加燃料量。同時，燃料氣壓力也隨燃料量的增加而升高。當燃料氣壓超過某一安全極限時，會產生脫火現象，可能會造成生產事故。

根據上述簡單位的工藝過程介紹，運用系統設計原則來設計壓力選擇性控制系統。

（1）選擇調節閥。從生產安全考慮，當氣源發生故障或調節器損壞時，調閥應當切斷天燃氣，故應選擇氣開式調節閥。

（2）調節器正反作用方式的確定。對于正常的調節器來說，蒸汽壓力升高，天燃氣流量應減少，調節閥就應關小。由調節閥為氣開式，因此調節器輸出信號應減小，故應其選擇反作用式。對于取代調節器，當天燃氣壓力升高到一定程度時，應使其壓力減小，以便被選其取去關小調節閥，故應選擇反作用式。

（3）選擇器選型。當生產處于不正常生產時，取代調節器的輸出信號應減小，故選用低值選擇器。

至此，選擇性控制方案已完成設計任務，為使系統能運行在最佳狀態，還必須按照上述整定要求進行系統調節器參數整定。

參考文獻：

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