内容发布更新时间 : 2024/12/22 16:21:10星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

定值进行比较和计算，得到的输出数字信号再经控制器转换成4～20mA模拟信号。控制回路输出端的输出4～20mA模拟信号，就可以控制执行器的开度或运行速度了。

利用一个控制回路来实现一个工艺参数的自动调节，控制回路有正、反两个作用方向可供选择。执行器开度增大，有利于测量值变小的为正作用控制回路；反之，执行器开度增大，有利于测量值变大的为反作用控制回路。控制回路作用方向的设定要根据工艺控制方案来确定。打个比方说，要控制一个贮罐的液位，可以调节这个贮罐的入料量，也可以调节这个贮罐的出料量。采用调节贮罐出料量的控制方案时，执行器开度增大，出料量增加，有利于液位变小，控制回路需设定为正作用；当采用调节贮罐入料量的控制方案时，执行器开度增大，入料量增加，有利于液位变大，控制回路需设定为反作用。 一个控制回路在投入运行时，还要对其PID参数进行整定。打个比方说，要控制管道内流动糖液的温度，可以直接通入蒸汽加热，也可以往换热器通蒸汽间壁换热，这两种方案都可以通过调节加热蒸汽的通入量来控制糖液的温度。但这两种方案是有区别的，直接通入蒸汽加热时，温度随加热蒸汽的通人量快速变化；而往换热器通蒸汽间壁换热时，温度随加热蒸汽的通人量变化要慢的多。所以控制回路需要对执行器的调节速度根据实际情况进行变通，变通的办法就是对控制回路的PID参数进行整定。P指比例控制，比例控制是一种最简单的控制方式。其控制器的输出与输入误差信号成比例关系。当仅有比例控制时系统输出存在稳态误差；I指积分控制，积分控制中，控制器的

16

输出与输入误差信号的积分成正比关系。对一个自动控制系统，如果在进入稳态后存在稳态误差，则称这个控制系统是有稳态误差的或简称有差系统。为了消除稳态误差，在控制器中必须引入“积分项”。积分项对误差取决于时间的积分，随着时间的增加，积分项会增大。这样，即便误差很小，积分项也会随着时间的增加而加大，它推动控制器的输出增大使稳态误差进一步减小，直到等于零。因此，比例+积分（PI）控制器，可以使系统在进入稳态后无稳态误差；

D指微分控制 ，在微分控制中，控制器的输出与输入误差信号的微分（即误差的变化率）成正比关系。自动控制系统在克服误差的调节过程中可能会出现振荡甚至失稳。其原因是由于存在有较大惯性组件（环节）或有滞后（delay）组件，具有抑制误差的作用，其变化总是落后于误差的变化。解决的办法是使抑制误差的作用的变化“超前”，即在误差接近零时，抑制误差的作用就应该是零。这就是说，在控制器中仅引入 “比例”项往往是不够的，比例项的作用仅是放大误差的幅值，而目前需要增加的是“微分项”，它能预测误差变化的趋势，这样，具有比例+微分的控制器，就能够提前使抑制误差的控制作用等于零，甚至为负值，从而避免了被控量的严重超调。所以对有较大惯性或滞后的被控对象，比例+微分（PD）控制器能改善系统在调节过程中的动态特性。

制糖工业中，比如多效真空蒸发的浓度控制，采用简单的控制回路来调节，PID参数整定得很好也难以让浓度控制的很好。主要是因为从调节加热蒸汽通入量到浓度发生变化需要的时间较长，也即调控

17

滞后较大。而在这滞后过程中，蒸汽压力也在波动，阀门开大蒸汽压力不一定升高，阀门关小蒸汽压力也不一定降低。所以蒸发浓度很难调平稳。此时如果我们采用串接调节回路来控制，这个问题就解决了。串接调节回路相当于增加了一个回路，第一个回路（主回路）调浓度，浓度偏高时，发出调低头效加热室蒸汽压力的指令，而不是发出关小蒸汽阀门的指令；第二个回路（从回路）调头效加热室蒸汽压力，根据主回路的指令来调蒸汽压力，至于调低压力是应该开大还是关小阀门，则由从回路来判定。

卧式降温结晶机的降温曲线，也可以通过控制回路来实现，但需要采用更加复杂的算法调节。关于算法调节，因其工作原理过于复杂，本文不再叙述。

3、程序控制：

全自动上悬式离心机、真空蒸发结晶机（俗称煮糖）和高压加氢釜等的自动控制，可以采用固化的PLC程序来实现程序控制下的自动操作。程序控制非常适合周期性操作设备实现自动化控制，PLC控制程序的编制，需要通过工艺专业、电气专业和自动化专业的有效配合，才能顺利完成。虽然程序编制工作繁重复杂，但一旦编好，就可以一劳永逸，可以大量复制普遍使用。

4、连锁保护：

制糖工业中的连锁应用很多，连锁可以起到工艺保护和设备保护的作用。在DCS和PLC出现以前，连锁主要靠电气来实现，即采用继电器和延时继电器来实现，电路设计复杂。在DCS界面上，连锁

18

应用变得非常简单和方便，而且资源取之不尽，与、或、非门的组合应用还可以设计出非常复杂的连锁系统。

制糖工业中常用连锁应用例举如下：

（1）、电动设备满足某种条件后自动启动运行或自动停止； （2）、两台螺旋输送机串联输送物料，后面的那台停止，则全面的那台自动停止；

（3）、贮罐液位超高，自动关闭进料气动阀； （4）、贮罐液位超低，自动停止出料泵；

（5）、只有入料和出料气动阀都打开时，容积式泵才能启动； （6）、贮罐液位到一定高度，搅拌才能启动； （7）、液化淀粉乳供料泵跳闸时，自动切换供水阀门。 5、远传控制：

远传控制即在控制室通过控制器而非现场发出24V电压信号，来控制设备的启停或阀门的开关，设备或阀门动作后再将相应开关信号反馈给控制器。所有电动设备、气动开关阀或电磁阀等都可以作成可激活图块，当点击可激活图块时，相应的启动画面浮现在流程画面上，启动画面是模拟三位（0—手动关、1—手动开、Auto—自动）选择旋钮，可通过点击来选择旋钮位置并送出相应电信号。当设备或阀门处于运行或打开状态时，其相应的可激活图块显示绿色；当设备或阀门处于停止或关闭状态时，其相应的可激活图块显示红色。

6、报警：

当工艺故障或设备故障出现时，控制器在作出应急反应同时，还

19

可以发出报警以警告控制室监控人员。这对维护工艺安全和生产安全非常重要，也可以大幅度减轻控制室监控人员的工作量。

当设备启动开关信号输出接点接通3秒钟后，其相应的设备运行反馈的开关信号输入接点仍然接收不到反馈信号时，“设备停止运行或跳闸”报警输出接点接通，外接“设备停止运行或跳闸”之声光报警器发出声光报警直到按下报警确认按钮，流程画面下部的报警提示拦作出相应的提示。

当工艺参数测量值高限或低限报警时，工艺参数超限报警输出接点接通，外接“工艺参数”之声光报警器发出声光报警直到按下报警确认按钮，流程画面下部的报警提示拦作出相应的提示。

20