分程控制系统

（1）两个对数流量特性的阀并联分程使用
如果使用两个对数流量特性的阀进行并联分程， 效果要比两个线性阀分程好得多。
100%
阀开度
0
调节器输出
50%
100%
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为了使总流量特性达到平稳过渡，可采取如下方法：
（2）切换区重合。
100%
阀开度
100%
阀开度
0
40% 60% 100%
阀开度(%)
放热反应。先 加热，后制冷。
气
关
“A”
0 0.02
阀
气
0.06
开
“B”
0.10
调节阀气动信号（MPa）
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阀
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三、 用于生产安全的防护措施
排 空 气关阀 “B” “A” 气开阀
N2
反作用
PC
罐顶氮气防止 油气挥发，和 油品氧化，保 持微正压。 液 位处于 正常位 置 时，两个阀全关。 液 位 ↑ ， MV↓ ， 减 小到过分程点，阀A 关闭，阀B打开。 液 位 ↓ ， MV↑ ， 增 大到过分程点，阀B 关闭，阀A打开。
=
C B min 4 30 0.133
C Amax C B max 104 C maz
那么两阀构成分程控制时，两阀组合后的可调范围
RAB
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100 4 780 0.133
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组合后的可调范围比一个阀的可调 范围扩大了约26倍。 下图为扩大可调范围的氨厂蒸汽减压 分程控制系统应用。
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图10-29 蒸汽减压系统分程控制
（2）用于控制两种不同介质，以满足工艺生产 的要求
图10-30是间隙式反应器分程控制系统，既要考虑反应 前的预热，又要考虑反应过程中移走热量（冷却）问题。
利用A、B两台控制阀，分别控制冷水与蒸汽两种介质的流 量，以满足工艺上需要冷却和加热的不同需要。图中TC为 反作用，A阀为气关式，B阀为气开式。两阀的分程情况如 图10-31所示。工作过程：
（1）用于扩大控制阀的可调比(范围)R，改善控制品质 控制阀的可调比：R=Qmax/Qmin=30(国产阀)
例 锅炉蒸汽压力减压系统，10MPa 4MPa。 采用A、B两台控制阀（设工艺要求均选为气开阀）—分程 控制系统:
控制器输出压力20~60kPa时， A阀，全关 全开； 控制器输出压力60~100kPa时，B阀，全关 全开。 正常情况即小负荷下，B阀处于关闭状态，只通过A阀控 制；当大负荷时，A阀全开仍满足不了蒸汽量的需要，中压 蒸汽管线压力仍达不到给定值，于是，反作用式压力控制 器PC输出增加，超过了60kPa，使B阀逐渐打开，以弥补蒸 汽供应量的不足。如图10-29所示。
TC输出p>60kPa ， A阀关、 B阀开，蒸汽流入加热； TC输出p<60kPa ， B阀关、 A阀开，通入冷水冷却。
图10-30 反应器分程控制
图10-31 A、B阀特性图
6.2.1概述
分程控制系统中，一台控制器的输出信号分割成若干个 信号范围段，每一段信号去控制一台控制阀，这样一台控 制器可以控制两台或两台以上的控制阀，由于是分段控 制，故称为分程控制。
结构特点：一台控制器；（或几）台控制阀。 分程控制思想：主要是基于一台控制阀的可调范围小 (R=30)，或一台控制阀不足以达到全程控制作用而设计 的。

通常系统中设有两个控制器(或两个以上 得变送器),通过选择器选出能适应生产 安全状况得控制信号,实现对生产过程得 自动控制。
构成该系统应具备两方面: 一就是生产操作上有一定得选择性规律; 二就是组成控制系统得各个环节中,必须包 含具有选择性功能得选择单元。
二、选择性控制系统得类型
1、连续型选择性控制系统 两类: 1)选择器位于两个控制器与一个执行器之间 这就是选择性控制系统中常用得类型。
而当燃料气压力上升到超过脱火压力时,由于P2C 就是反作用,其输出a将就是低信号,a被低选器选中, 这样便取代了蒸汽压力控制器,防止脱火现象得发生, 其结果就是控制阀得开度关小,阀后压力下降,起到自 动保护得作用。
当燃料气压力恢复正常时,蒸汽压力控制器P1C得输出b又 成为低信号,经自动切换,蒸汽压力控制系统重新恢复运行。
一旦另一变量达到极限要求时,为了防止事故得 发生,选择性控制系统将通过专门得装置(电接点、 信号器、切换器等)切断主要变量控制器得输出,而 将控制阀迅速打开或关闭,直到该变量回到限值以 内时,系统才自动重新恢复到之前得连续控制。
三、选择性控制系统得设计
1、选择器得选型
在选择器具体选型时,根据生产处于不正常情况下,取代控 制器得输出信号为高或为低来确定选择器得类型。 步骤:
把控制器得输出信号分成两段,利用不同得输出信号段分 别控制两个控制阀
如阀A在控制器得输出信号为0、02～0、06MPa范围内 工作,阀B则在控制器输出信号为0、06～0、1MPa范围内 工作。
就控制阀得气开、气关形式可分为两类:
一类就是控制阀同向动作,即随着控制器输出信号得 变化,控制阀均开大或关小,且两个阀同为气开式或 同为气关式。
锅炉控制系统中常采用蒸汽压力与燃料气压力 得选择性控制系统,以防止脱火现象产生。

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决定分程区间 根据工艺要求，当温度偏高时，
100
先关小蒸汽再开大冷水
B
A
温度控制器为反作用，温度升高
输出信号下降，信号下降时先关小蒸 汽，再开大冷水。
蒸汽阀的分程为0.06~0.1MPa、
0 0.02
0.06
0.1
MPa
冷水0.02~0.06MPa 。
T Tr A T Tr A B
VB
VB：透平不可以变速太快，可用于正常
工况（此时VA处于小开度——节能）。
VA
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结论： ⑴ 从结构看：分程控制系统和阀位控制系统都具有多个控制变量 和单个受控变量； ⑵ 从控制要求看：分程控制要求各个控制变量接替工作； 阀位控制要求被选作辅助变量的阀位在稳态时 处于某个较小（或较大）值上，以满足另外指标优 化的要求。
开始加热升温，引发反应；等反应开 始后，由于是放热反应，反应逐渐加剧， 温度越来越高，因此需要降温冷却。
采用分程控制，利用温度控制器输出 信号的不同区间分别控制这两只不同的阀 门。
TT TC
A 蒸汽
B 冷水
确定阀的气开、气关型式
为避免气源中断时造成反应温度过高，蒸汽阀选择气开式、冷水阀选
气关式；温度控制取反作用。
在工业生产过程中，有时会遇到一个控制器去操纵几只阀门，并按输
出信号的不同区间操作不同的阀门，这样的控制系统叫做分程控制系统。
2、分程控制系统的实施
借助每个执行器上的阀门定位器，
通过调整A、B两阀的全行程动作范 围实现的。
控制器
电气 转换
A B
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变正常的控制手段，采用补充手段或放空来维持安全生产。一般控制系 统很难兼顾正常与事故两种不同状ห้องสมุดไป่ตู้。
小结
分程控 制系统
分程控制系统的主要结构和 工作原理。
分程控制系统的应用场所。
思考
简述分程控制系统的工作原理。
分程控制系统
2.用来控制阀的可调范围，改善控制品质 有时生产过程负荷变化很大，要求有较大范围的流量变化。若用
一个控制阀，由于控制阀的可调范围R是有限的，当最大流量和最小 流量相差太悬殊时，就会降低控制系统的控制质量， 这时可采用分程 控制系统。
分程控制系统
3.用作生产安全的防护措施 有些生产过程在接近事故状态或某个参数达到极限值时，应当改
分程控制系统
课程导入
分程控制系统
主要结构
图1 氮封分程控制系统
分程控制系统
工作原理
分程控制系统
实际应用 1.用于控制两种不同介质以满足工艺生产的要求
图1 热交换器温度分程控制
图2 阀门动作示意图
采用热水与蒸汽两种不同物料作为调节介质，在一般控制系统中难于 实现，但在分程控制系统中，不仅充分利用了热水，而且节省了蒸汽。

了解分程控制系统在机器人控制 领域的重要性。
分程控制系统的实现
分段选择算法
掌握分段选择算法在分程控制系统中的实现原理。
软件流水线技术
了解软件流水线技术如何应用于分程控制系统的设计中。
状态机实现
探索状态机在分程控制系统中的使用方式。
分程控制系统的设计思路
1 高层分解
探究如何通过高层分解进行分程控制系统的设计。
2 分层实现
了解分程控制系统分层实现的优势和实践方法。
3 接口设计
掌握如何设计合适的接口以确保分程控制系统的顺利运行。
分程控制系统的注意事项
1
系统可维护性
了解如何提高分程控制系统的可维护性以方便系统维护和升级。
2
硬件、软件兼容问题
探索硬件和软件兼容性在分程控制系统中的重要性。
3
确定任务的边界
了解如何明确任务边界以确保分程控制系统的正常运行。
了解如何通过分程索分程控制系统如何避免局部故障对整个系统的影响。
3
提高系统可靠性
掌握如何通过分程控制系统提高系统的可靠性。
分程控制系统的应用
工业自动化
了解分程控制系统在工业自动化 中的应用场景。
软件开发
探究分程控制系统在软件开发中 的实际应用。
机器人控制
《分程控制系统》PPT课 件
欢迎来到《分程控制系统》PPT课件！本课程将带您深入了解分程控制系统的 概念、应用和设计思路，一起探索未来的发展趋势。
什么是分程控制系统
概念介绍
了解分程控制系统的定义和基本原理。
分程系统与传统系统的区别
探究分程控制系统与传统系统之间的不同之处。
分程控制系统的点
1
提高系统稳定性

图1
分程控制系统方框图
分程控制系统中控制器输出信号的分段一般是由附设在控制阀上的阀门定
位器来实现的。阀门定位器相当于一台可变放大系数，且零点可以调整的放
大器。 阀门定位器可以将控制器的输出压力分成几段信号区间。不同段内的压力
有相应的阀门定位器转化为0.02~0.1MPa信号压力，使控制阀全程动作。
例如：A和B两个控制阀 要求：A阀在控制器输出信号压力为0.02~0.06MPa信号压力，使控制 阀全程动作。 A阀上的阀门定位器对应的输出压力为0.02MPa~0.1MPa，B阀上则在控制 器输出压力为0.06MPa~0.1MPa时通过附设在上面的阀门定位器使之也刚好走 完全程。 即，当控制其输出信号小于0.06MPa时，A阀动作，B阀不动作； 当信号大于0.06MPa时，A阀已动至极限，B阀开始动作。
一类是两个控制阀异向动作: 即随着控制器输出信号的增大成减小，一个控制阀开大，另 一个控制阀则关小，如图8—37所示，其中图(a)是A为气关阀、B 为气开阀的情况。图(b)是A为气开阀、B为气关阀的情况。
分程阀同向或异向动作的选择问题，要根据生产工艺的实际需要 来确定。
二、分程控制的应用场合
1．用于扩大控制阀的可调范围，改善控制品质
TCபைடு நூலகம்冷水
A B 蒸汽
FVA：气闭
FVB：气开
TC：反作用
1.反应开始前升温阶段→T测<给定值→TC↑→A阀↓ →（ A阀 全关时）B阀↑ →蒸汽加热， T↑→ 达到反应温度时，反应开 始； 2.反应开始后T↑ → T测.>给定值→TC↓ →B阀↓（B阀全关时） A阀↑→ T↓，冷却水把反应热带走，使反应釜温度恒定，反 应继续进行。
5.5
分程控制系统

90
第六节 分程控制系统
就控制阀的开、关形式分类
两个控制阀同向动作，即随着控制器输出信号 （即阀压）的增大或减小，两控制阀都开大或关 小。
两个控制阀异向动作，即随着控制器输出信号 的增大或减小，一个控制阀开大，另一个控制阀 则关小。
91
第六节 分程控制系统
图8-36 两阀同向动作
图8-37 两阀异向动作
98
可采用分程控制方案。
图8-41 贮罐氮封分程控制方案
图8-42 氮封分程阀特性图
解决贮罐中物料量的增减会导致氮封压力的变化的问题。
96
第六节 分程控制系统
三、分程控制中的几个问题
（1）控制阀流量特性要正确选择。
图8-43 阀门特性
97
第六节 分程控制系统
（2）大小阀并联时，大阀泄漏量不可忽视，否则就不能 充分发挥扩大可调范围的作用。当大阀泄漏量较大时， 系统的最小流通能力就不再是小阀的最小流通能力。 （3）控制器的选择和参数整定，可参照简单控制系统处 理。如果在运行中，两个控制通道特性不同，即广义对 象特性是两个，控制器参数不能同时满足两个不同对象 特性的要求。这时，只好照顾正常情况下的被控对象特 性，按正常情况下整定控制器的参数。对另一台阀的操 作要求，只要能在工艺允许的范围内即可。
前馈控制系统
前馈控制系统及其特点 前馈控制系统的主要形式 前馈控制系统的应用场合
选择性控制系统
基本概念 选择性控制系统的类型 积分饱和及其防止
2
内容提要
分程控制系统
概述 分程控制的应用场合 分程控制的几个问题
多冲量控制系统
3
概述
根据根据系统的结构和所担负的任务
复杂控制系统
92
第六节 分程控制系统

性能测试
对系统的性能进行测试，如响应时间、稳定性、精度等，确保其满 足设计要求。
故障诊断与处理
对系统运行过程中出现的故障进行诊断和处理，确保系统可靠性和 稳定性。
04
分程控制系统的优化
控制策略优化
控制策略的灵活性
为了适应不同的操作条件和系统变化，需要设计具有更高灵 活性的控制策略。例如，采用自适应控制策略，可以根据系 统参数的变化动态调整控制参数，提高系统的稳定性和性能 。
算法的精度和稳定性
为了提高控制精度和稳定性，需要对 算法进行改进。例如，采用更精确的 数值计算方法，减小算法误差；采用 自适应滤波技术，减小噪声干扰，提 高算法的稳定性。
控制器优化
控制器的可扩展性
为了满足系统规模不断扩大的需求，需 要设计具有可扩展性的控制器。例如， 采用模块化设计方法，将控制器划分为 多个模块并独立开发，便于后期维护和 升级。
分程控制系统在交通控制中具有广泛应用，能够实现交通信号的智能化管理和调度，提高道路通行效 率和交通安全。
详细描述
交通控制是城市交通管理的重要组成部分，分程控制系统可以将交通信号灯的控制分成多个阶段，根 据不同路段的交通流量和车辆行驶情况，对每个阶段进行分别控制。这有助于提高道路通行效率、缓 解交通拥堵、减少交通事故，为城市交通管理提供有力支持。
解释
分程控制的应用场景非常广泛，在化工生产中可以实现温度、压力、流量的精确 控制，在电力系统中可以实现发电、输电、配电的自动化控制，在制药领域可以 实现药物成分的精确配比和混合。
02
分程控制系统设计
系统架构设计
01
02
03
系统架构
分程控制系统的整体架构 ，包括输入、输出、控制 逻辑等部分。