《水工艺仪表及控制》第一章3

第4节过程控制基本规律1.位式控制位式控制:位式控制是指受控对象的状态只能用传感器以开关信号的形式送出，其自动控制系统中的控制指令与控值信号传递也只有开与关两种情况，受控对象的受控参数只能在某个确定值的位置时才有可能使得自动控制系统改变动作状态。1.4过程控制基本规律1.4.1位式控制例如：水箱水位是否到达预定水位，需要停泵；滤池过滤工作周期是否到达预定时间，需要反冲洗；离子交换装置出水是否到达预期浓度，需要再生；设备温度是否超标，需要紧急停机；等等。如图为一水箱，在水箱右侧壁上安装三个水位控制开关，分别称为——水位开关a、水位开关b、水位开关c。acb水位开关工作示意图

水箱公共端常闭端子常开端子接引出线水箱公共端常闭端子常开端子接引出线水箱公共端常闭端子常开端子接引出线水箱公共端常闭端子常开端子接引出线现以水泵、水箱联合供水双位控制系统为例，进一步说明位式控制系统的工作方式。1.4过程控制基本规律1.4.1位式控制220V0常闭触点常开触点动衔铁线圈定衔铁复位弹簧断电状态加电状态未加电状态常闭触点常开触点动开触点动合触点2.比例调节1.4过程控制基本规律1.4.2比例调节调节器控制器eu经比较后的偏差信号经处理后的执行信号过程控制的核心是对检测信号的处理，信号处理就是对所接收的随时间变化的信号进行即时的运算和处理，按使系统达到期望值所要求的趋势，输出调节/控制信号。如果调节器的输入信号经调节器处理以后，其输出信号与输入信号成比例，则该种控制为比例调节（P调节）。比例调节的输出信号u与输入的偏差信号e成比例，即

比例调节:1.4过程控制基本规律1.4.2比例调节Kc—比例系数或放大系数δ—比例带δ称为比例带，如果输出信号u的变化范围恰好等于执行器所要求的输入信号的变化范围，且偏差量e的变化恰好能使u的变化从0～100%，此时δ就表示u从0～100%变化时需要e对应的变化范围。

比例调节:比例调节阶跃响应曲线1.4过程控制基本规律1.4.2比例调节1.4过程控制基本规律1.4.2比例调节调节器控制器eu设e的变化范围为0~0.5伏，比例系数Kc等于10，则输出信号u的变化为0~5伏；δ=1/Kc=1/10=0.1=10%，则表明只需要在输入端输入等于输出端10%的信号。3.积分调节在积分调节（I调节）过程中，调节器输出信号的变化速度du/dt与偏差信号e呈正比，即

积分调节:1.4过程控制基本规律1.4.3积分调节式中S0称为积分速度，可视情况取正值或负值。S0越大，同样的阶跃干扰产生的偏差e可使调节器的输出u值增长得越快。

积分调节:积分调节阶跃响应曲线1.4过程控制基本规律1.4.3积分调节在比例（P调节）+积分调节（I调节）过程中，调节器输出信号的变化等于两种调节单独作用的结果之和。

比例积分调节:1.4过程控制基本规律1.4.3积分调节4.微分调节微分调节就是具有这种特性的调节方式。此时调节器的输出与受控参数与给定值的偏差对于时间的导数成正比，即

微分调节:微分调节阶跃响应曲线1.4过程控制基本规律1.4.4微分调节在比例（P调节）+微分调节（D调节）过程中，调节器输出信号的变化等于两种调节单独作用的结果之和。

比例微分调节:比例微分调节阶跃响应曲线1.4过程控制基本规律1.4.4微分调节在比例（P调节）+微分（D调节）+积分（I调节）调节过程中，调节器输出信号的变化等于三种调节单独作用的结果之和。比例积分微分调节:比例积分微分调节阶跃响应曲线1.4过程控制基本规律1.4.4微分调节5.比例、积分、微分调节的规律比例调节比例积分微分调节规律:快速反应调节积分调节消除残差调节微分调节预见性调节1.4过程控制基本规律1.4.5比例、积分、微分调节的规律在实际工程中，选择何种作用规律的调节器以适合受控对象，是一个比较复杂的问题，需要综合考虑多方面的因素然后确定。一般情况下，可作如下考虑：

比例积分微分调节应用:1.4过程控制基本规律1.4.5比例、积分、微分调节的规律（1）当控制对象作用时间短、负荷变化较小，工艺要求不高时，可选择比例作用，如贮箱压力、液位的控制。

比例积分微分调节应用:1.4过程控制基本规律1.4.5比例、积分、微分调节的规律（2）当控制对象作用时间短、负荷变化不大，且工艺要求无静差时，可选择比例积分作用。如管道压力和流量的控制。

比例积分微分调节应用:1.4过程控制基本规律1.4.5比例、积分、微分调节的规律（3）控制对象作用时间与容积迟延较大时，应引入微分作用。如工艺容许有静差，可选用比例微分作用；如工艺要求无静差时，则选用比例积分微分作用。如温度、成分、pH值控制等。

比例积分微分调节应用:1.4过程控制基本规律1.4.5比例、积分、微分调节的规律6.程序控制

程序控制:1.4过程控制基本规律1.4.6程序控制程序控制是否进行，以判断预定条件是否已得到满足为前提：如时间是否到达、事件是否发生，设定条件是否满足等。程序控制最大的特点就是事先必须能够明确自动控制系统控制转折的条件，然后按照总的控制任务，以控制转折事件是否发生为主线，编制自动控制系统的运行程序，最终完成既定任务。离子交换水处理系统，程序控制的方式，以监测树脂交换容量是否到达预期值，从而决定是否进入再生程序，再利用再生终点的监测，决定是否让其进入正常水处理程序以完成水处理工作。

程序控制实例:1.4过程控制基本规律