與小Z一起學自控——被控變數的選擇與控制方案的確立之分程控制

在與小Z……串級控制給大家分享下圖工藝去選擇控制方案

要求控制反應器溫度恆定，所以我們確定被控變數為溫度。

【分析】

由於反應器進料溫度不固定，並反應過程中放熱，那麼這些屬於我們控制過程中的擾動（相關概念參閱一篇…術語）。

為了使反應器溫度與設定值（系統要求的值或者說是我們想要的值）保持一致；

需檢測被控變數（反應器內部溫度），並與設定值進行比較得到偏差；

按一定控制規律對偏差運算；

輸出訊號驅動操縱變數（夾套內換熱用熱水量）；

最終使被控變數恢復到設定值。

 

【方案】

如上圖：

變送器檢測反應器內溫度；

控制器對偏差運算；

執行器改變操縱變數熱水量。

 

 

控制過程描述：

溫度變送器檢測出罐內溫度（PV），送到控制器中與預先定好的理想中的值（SP）進行比較運算，如有偏差存在，運算過程結果輸出（OP）到執行器（閥門），閥門接到命令動作，從而改變進入罐夾套中熱水流量，直至罐中溫度（PV）與設定的值（SP）一致為止。

 

【問題】

上面的分析是在控制方案確立時最優先要考慮的，但是此控制方案忽略一個問題，就是該反應為放熱反應，如果做上述控制方案，當反應器內溫度達到設定值時物料開始反應，而反應為放熱反應，也就是反應器內溫度會升高，這時系統會關閉熱水閥，但是反應器的溫度是不會迅速降下來的。

那該怎麼版呢？是否可以在反應時向夾套內通入冷水降溫呢？

那麼我們來研究一下這個方案：

如上圖：

變送器檢測液位；

控制器對偏差運算；

執行器改變操縱變數。

 

控制過程描述：

溫度變送器檢測出罐內溫度（PV），送到控制器中與預先定好的理想中的值（SP）進行比較運算，如有偏差存在（罐內溫度低），運算過程結果輸出（OP）到執行器（熱水閥門），閥門接到命令動作，從而改變進入罐夾套中熱水流量，直至罐中溫度（PV）與設定的值（SP）一致為止。當反應器達到溫度開始反應放熱，這時控制器檢測到偏差存在（罐內溫度高），運算過程結果輸出（OP）到執行器（冷水閥門），從而改變進入罐夾套中冷水流量，直至罐中溫度（PV）與設定的值（SP）一致為止。

 

如圖：

透過觀察上圖，我們發現冷熱水閥透過一個控制器去控制，像這樣一個控制器控制兩個或兩個以上的執行器的叫分程控制。

 

分程控制的組態同樣非常簡單，以後會有介紹！

 

大家分析一下下麵這個圖的控制方案。