化工仪表自动化第七章

1、1,第7章 复杂控制系统 复杂控制系统 凡是结构上比单回路控制系统复杂或控制目的较特殊的控制系统，都称为复杂控制系统。 除单回路控制系统外的常规控制系统。 特点： 通常包含有两个以上的变送器、控制器或者执行器，构成的回路数也多于一个，所以，复杂控制系统又称为多回路控制系统。,2,主要内容：,3,7-1 串级控制系统 一、串级控制系统的结构 管式加热炉例： 管式加热炉是石化工业中的重要装置之一。,主要扰动： （1）原料方面的扰动（包括物料的流量和温度的变化）； （2）燃料方面的扰动（包括燃料的流量、压力及热值波动）； （3）燃烧条件方面的扰动（包括供风量和炉膛漏风量的变化、燃料雾化状态的影响等）

2、。,操作及控制目的： 保证原料出口温度及其稳定性（2）。,4,被控变量：炉出口温度 操作变量：燃料流量 特点：各种干扰对出口温度的影响本回路均具有抑制作用。 问题：调节通道的时间常数过大(15min左右)，控制作用不及时,超调量过大，不能满足控制要求。,1）单回路控制方案及问题(管式加热炉例),方案1：,方案2：,设定：主要干扰来自燃料热值波动,被控变量：炉膛温度 操作变量：燃料流量 特点：增强了控制灵敏度（T3min），对炉膛温度有较好的控制能力；可间接保证出口温度的稳定性。 问题： 除炉膛温度外的干扰无抑制能力； 对工艺要求的被控变量无监测。,5,2）串级控制方案,方案特点：选取主、副两个

3、被控变量，主变量是要求严格监控的工艺变量（出口温度），副变量为炉膛温度为辅助变量，由炉膛温度控制器的输出操纵燃料量.,炉出口温度与炉膛温度串级控制系统,6,串级控制系统方框图,7,串级控制系统结构特点：,控制系统选用多个被控变量（分主、副），分别由不同的控制器实施控制。 串级控制具有主、副多层控制回路 控制器串联连接，一个控制器的输出作为另一个控制器的设定值。最里层回路控制器的输出控制调节阀。 主回路是一个定值控制系统，副回路则是随动控制系统。 串级控制是一种最常用的复杂控制系统,8,串级控制系统中常见的专用名词介绍：,主变量 串级控制系统中起主导作用的被控变量，是过程中主要控制的工艺指标。

4、本例：炉出口温度 副变量 串级控制系统中为了稳定主变量而引入的辅助变量。 本例：炉膛温度,T,变量：,9,主对象 由主变量表征其主要特征的工艺设备或过程，其输入量为副变量，输出量为主变量。 本例：加热炉（炉膛与出口间设备，传热过程） 副对象 由副变量表征其特性的工艺生产设备或过程，其输入量为系统的操纵变量，输出量为副变量。 本例：加热炉（燃料入口到炉膛设备，燃烧放热过程）,对象：,10,主控制器 按主变量的测量值与给定值的偏差进行工作的控制器，其输出作为副控制器的给定值。 本例：炉出口温度控制器 副控制器 按副变量的测量值与主控制器的输出信号的偏差进行工作的控制器，其输出直接控制执行器的动作。

5、 本例：炉膛温度控制器,控制器：,11,主回路 由主测量变送器、主控制器、副回路等效环节和主对象组成的闭合回路，又称外环或主环。 本例：出口温度控制回路 副回路 由副测量变送器、副控制器、执行器和副对象所组成的闭合回路，又称内环或副环。 本例：炉膛温度控制回路,回路：,12,串级控制系统通用方块图:,串级控制系统基本特性：,在串级控制中，对于进入副环的干扰具有较强的抑制作用，大大降低其对被控变量的影响。,由于副回路的存在，对象容量滞后减小，改善了控制系统的动态特性，提高了工作频率和控制质量。,串级控制系统对于副环的广义对象特性变化有一定的自适应性。,进入副环干扰对被控变量的影响,等效副环时间常

6、数,串级与单回路工作频率之比,串级控制系统适用场合 主要适合于被控对象的容量滞后或纯滞后时间较大，干扰作用强而且频繁，或者生产负荷经常大范围波动，简单控制系统无法满足生产工艺要求的场合。 主要包括： 滞后较大的对象系统 具有非线性环节的对象系统 用于克服变化激烈和幅值大的干扰。,14,二、串级控制系统设计,1) 副被控变量选择原则 主要干扰包含在副环内 将更多的干扰纳入副环 纯滞后不要包含在副环内 保证副环的灵敏度 注意主副环时间常数匹配 主、副对象时间常数相近，可能发生“共振”现象。通常，主、副对象时间常数之比在 3 10 倍之间。 注意工艺合理性,注意：上述原则之间的矛盾性，应根据过程及控

7、制的实际进行选择。,例1 精馏塔釜温度串级控制设计（主要干扰处理）,副变量候补：,1)蒸汽流量 F ；,2)阀后蒸汽压力 P ；,3)釜液循环流量F,2) 副被控变量选择举例,控制目标： 保证精馏塔底温度及其稳定性 主要干扰: 塔底蒸汽量 主被控变量 塔釜温度,包含干扰：蒸汽流量，换热器压力变化 调节速度： 时间常数较小， 能快速克服上述干扰的影响 不足：副环对其他干扰无克服能力,塔釜温度-蒸汽流量串级,塔釜温度-蒸汽阀后压力串级,包含干扰：蒸汽源、换热器压力及壁温 调节速度： 壁温变化时间常数(几秒)纳入副环，提高整体系统工作频率 不足： 副参数对主参数间接影响时间常数较大,塔釜温度-工艺蒸

8、汽流量串级,包含干扰： 增加了再沸器液位、温度，以及传热系数干扰 不足： 副环时间常数较大，对蒸汽气源压力的波动的克服能力减弱。,塔釜温度-蒸汽流量串级,例2 造纸工艺网前箱温度控制（纯滞后处理）,工艺过程纯滞后时间：90秒 单回路控制： 纸浆波动：35kg/min 或者 蒸汽波动：0.12MPa/cm2 最大偏差：8.5 过渡时间：450s 设计串级控制，将纯滞后环节置于副环之外。 串级控制效果： 纸浆波动：35kg/min 或者 蒸汽波动：0.12MPa/cm2 最大偏差：1 过渡时间：200s,例3：合成反应器温度串级控制系统 （非线性环节处理）,非线性环节：换热器 非线性环节影响： 整

9、个对象特性随负荷、温度变化而变化，控制质量不高 处理方法 设计串级控制系统，将非线性环节包含在副环内 利用串级控制系统的自适应能力克服非线性影响,控制要求： 保证反应温度的稳定性，（要求严格）,三、 控制器选择,两方面的问题： a. 控制规律 b. 作用方式 1) 控制规律选择 控制规律的选择应考虑两方面的问题 一般要求主被控变量无余差。 利用串级控制方法克服容量滞后问题。,a. 主控制器控制规律选择： 一般串级控制的场合对参数的控制要求较高，并且对象特性总是存在较大的容量滞后。 主控制器一般选择PID作用 注意： 若对象的容量滞后较小，则应该选择PI作用的控制器,b. 副控制器控制规律选择：

10、 副回路允许存在余差，可采用纯比例控制器。 但是： 流量和液体压力作为副变量时，由于其开环静态增益较小，应适当加入积分作用 引入积分规律目的：加强控制作用。 副变量是温度或副回路具有较大容量滞后的场合，可加入微分控制作用。,2) 控制器作用方式选择 a. 副控制器作用方式选择： 副控制器的正、反作用只与副回路中的各个环节有关，而与主回路无关。 选择的结果应使副环构成负反馈工作方式。方式选择同单回路系统控制器选择方法,(控制器) (执行器) (对象特性) (测量变送) = (),b. 主控制器作用方式选择： 原则： 通过主控制器作用方式选择使主回路构成负反馈。 选择方法： 利用等效副环模块，将串

11、级系统等效为一个单回路系统。 根据等效副环的作用方式及主对象的作用方式，按照单回路系统控制器选择方法选择主控制器的作用方式,等效方框图,注意： 串级控制系统副环属于随动控制， 其整体作用方式为正作用。 选择方法： 主控制器作用方式()= 主对象作用方式(),(+),26,【例题】 如图所示的精馏塔提馏段温度与加热蒸汽流量串级控制系统中，执行器选为气关式，试确定主、副控制器的正、反作用。,27,副回路： 执行器 气关式，符号为“-”； 副对象 执行器的阀门开度增大时，副变量蒸汽 流量也增大，故副对象的符号为“+”。 副变送器 符号也为“ + ”。 根据回路各环节符号“乘积为负”的判别公式，副控制

12、器的符号必须取“ + ，即应选择正作用。,“先副后主”的原则,28,主回路： 当蒸汽流量增大时，主变量提馏段的温度将上升，故主对象的符号为“+”。 所以，主控制器应选择“-”，反作用。,29,【练习题】如图的串级控制系统，执行器选为气开阀，试确定主、副控制器的正、反作用。,-,+,+,+,+,-,30,设定： 执行器选为气开式， 炉出口温度控制器和炉膛温度控制器均采用反作用工作方式， 请分析系统的工作过程。,四、串级控制系统的工作过程,( + ),( - ),( - ),+,-,-,分析：测量变送单元作用形式：默认为“+” 被控对象作用形式：主：“+”，副：“+”,+,-,-,( + ),(

13、- ),( - ),( + ),( + ),( + ),( + ),副环动作过程：,干扰进入副回路 当燃料管网压力增大，干扰作用于副回路 f2(P燃料压力) T2 T1,主环动作过程：,+,+,-,-,( + ),( - ),( - ),( + ),( + ),( + ),( + ),动作过程：,注意：副回路依据主回路控制要求动作（随动控制），整体表现为正作用。,b. 干扰进入主回路 当原料流量增加，干扰作用于主回路 f1(F原料) T1,+,33,c.干扰同时进入主、副回路 （设同向影响） 副回路：燃料管网压力增大， f2(P燃料压力) T2 T1 主回路：原料温度升高， f1(T原料) T

14、1,+,-,-,( + ),( - ),( - ),( + ),( + ),( + ),( + ),动作过程：,+,34,练习题,锅炉供水控制系统如图所示，1，从锅炉安全考虑，防止因断水导致锅炉烧爆，请选择调节阀开/关形式；选择控制器作用形式。 2，若锅炉给水流量波动频繁且为主要干扰，原来的液位控制系统很难满足控制要求，试问应采取何种措施来提高控制精度？设计控制方案？画出系统方块图？,35,执行器从锅炉安全考虑，防止因断水导致锅炉烧爆，应选择气关式，“-”。 对象当流入量增加，液位是增加的，符号取为“+”。 变送器输出信号随液位的升高增加，符号为“+”。 控制器必须选择正作用“+”，才能构成负

15、反馈控制系统。,答： 问题1：,36,问题2：,采用锅炉液位与给水流量串级控制系统来提高控制精度。 串级控制设计方案 串级控制系统方块图,37,两步整定法（分别对主、副控制器进行参数整定）,工况稳定,主副回路均闭合, 二控制器均置于純比例控制；设定主控制器比例度为100%。调整副控制器比例度使达到理想过渡过程，记录此时的副控制器比例度2与振荡周期T2 。 设定副控制器比例度为2，调整主控制器比例度使达到理想过渡过程，记录此时的主控制器比例度1与振荡周期T1。 依据获得的1、T1、2、T2 ，按照依衰减曲线的参数工程整定法分别确定主、副控制器的参数、TI和TD。 按先副后主,先比例后积分，再微分

16、的次序投入运行，观察修改到满意。,1）逐步逼近法； 2）两步整定法； 3）一步整定法。,五、串级控制系统参数的整定,38,课程小结,串级控制系统 掌握串级控制系统的工艺控制流程图，会画串级控制系统的方块图； 了解串级控制系统的工作过程及应用场合； 掌握串级控制的特点； 掌握串级控制主、副控制器正反作用的确定。,F2从动（副）物流 F1主动（主）物流 k：工艺要求的二物流比例（非仪表参数）,39,7-2 比值控制系统 7.2.1 概述 用来实现两个或两个以上物料之间保持一定比值关系的控制系统，称为比值控制系统。,基本特点: 存在一个起主导作用物流(主物流，F1)，一般取生产中的主要物料、不可控物

17、料、以及贵重物料作为主物流。 至少存在一个从动物流(副物流，F2)， 属于开环控制,主流量,副流量,1) 比值控制原理图,比值关系描述,40,7.2.2 比值控制系统构成类型,开环比值控制 单闭环比值控制 双闭环比值控制 串级比值控制,分类1： 分类2：,定比值控制 变比值控制,41,1）开环比值控制系统,特点： 结构简单，占用设备及耗资较少; 对由副物流引入的干扰无克服能力,比值关系不能保证; 主物流的干扰将引起总流量波动,不能保证总流量稳定; 应用场合： 副流量工作平稳，控制质量要求不高的场合。 注意：从动物流扰动一般不能避免，该方案应用较少,开环比值控制方框图,原理图,注意：此处K为相对

18、于工艺物流比例要求的仪表参数,42,例：NaOH稀释工艺比值控制,工艺要求： 30%NaOH加水稀释生产68%的NaOH 主物流：30%NaOH 副物流：H2O,43,单闭环比值控制系统,单闭环比值控制方框图,构成：副流量中引入反馈控 制机制。,原理图：,单闭环比值控制特点：,应用最广泛的比值控制系统 对副物流干扰有控制能力，可以保证二物流的比值关系 单闭环属于随动控制 对来自主物流的干扰无克服能力，不能保证总流量稳定 方案简单，易于实施。,44,例：NaOH稀释工艺比值控制,方框图,45,3) 双闭环比值控制系统,构成：主、副物流均存在一个闭 环控制回路,双闭环比值控制方框图,原理图,双闭环

19、比值控制系统操作特点,克服了主物流干扰影响，保证了总流量稳定。 有利于对物流量实施平稳的提、降操作。 （缓慢调节主控制器给定值） 投资高，维护量大，动态比值要求不高时可考虑应用两个单闭环控制回路代替双闭环比值控制。 应注意防止双闭环产生共振,46,双闭环比值控制例,47,4）变比值控制系统,按照工艺指标，根据第三个参数的需要自动修正二物流比值系数的控制系统。,变比值控制系统方框图,原理图,48,变比值控制特点,是以某参数为主变量，以二流量比值为副参数的串级控制 可随工艺条件修正比值系数，具有一定的自适应能力 主参数稳定，比值部分特性同定比值控制。 主参数波动场合，比值部分特性同随动控制。,49

20、,应用例：硝酸生产氨氧化过程,控制系统设计 以氨气与空气比值为副参数的串级控制系统（变比值控制系统） 主控制器： 温度控制器(TC) 副控制器 ： 流量控制器(FC) 主控输出信号 比值关系给定信号 副控输入信号 实际比值关系信号,控制过程 当出现影响氨空气流量比值变化的干扰时，由副回路的比值控制加以克服。 炉温变化时，通过温度控制器来改变比值控制器的给定值，调整氨/空气比例关系，使炉温稳定在给定值。,主要干扰： 氨气与空气的比例关系的波动 氨气与空气之比变化1%，温度变化约64,50,7-3 前馈控制系统,?,干扰,依据：偏差信号， 优点：对所有扰动有抑制 弱点：干扰影响到被控变量后才能实施

21、控制，具有一定的滞后性。,依据：干扰量， 优点：对特定扰动影响有超前抑制,例:,前馈控制,基本内容： 1）前馈控制的基本控制原理及特点 2）前馈控制的组合应用,1）前馈控制的基本控制原理及特点 前馈控制基本思路 依据进入系统的干扰量产生合适的控制作用，使被控变量维持在设定值的一种控制方法。 理论上讲，前馈控制具有被控变量不变性功能。 前馈控制方框图,51,前馈控制,52,b. 对特定干扰影响控制及时性 依据干扰实施控制, 前馈控制基本特性,a. 前馈控制属开环控制,c. 前馈控制传递函数,d. 前馈控制理想控制曲线,满足被控变量不变性原理,53,e. 前馈控制器,注意：前馈控制器不同于反馈控制

22、应用的一般控制器，而是一种针对具体对象的专用控制器,前馈控制传递函数,决定于干扰通道与控制通道特性函数之比,补偿（控制）规律：,理想状态（不变性原理）,f. 前馈控制精度取决于测量变送精度和前馈补偿规律（模型）的准确度。 g. 对其他扰动无抑制能力,54,静态前馈补偿控制 a. 特征： 稳态不变性原理，静态前馈补偿不保证控制过程中动态偏差为0 控制器输出仅是干扰量的函数，与时间无关 b.静态前馈补偿函数获得： 利用衡算式（物料衡算、能量衡算、动量衡算）,静态前馈补偿控制 动态前馈补偿控制, 前馈补偿控制主要形式,55,例：换热器温度前馈补偿控制,补偿关系式： 热量衡算 （忽略过程的热量损失）,

23、静态前馈补偿式：,前馈控制器特性,T1s：换热器出口设定温度,56,静态前馈补偿控制式： 静态前馈补偿控制实施方案,57,2) 前馈控制的组合应用, 前馈控制的应用限制 不能检验控制效果，无对控制偏差作进一步调整的能力 系统存在多个干扰，无法对每个干扰配置一个前馈控制 由于补偿模型的准确性问题，实际的前馈控制无法做到全补偿。 结论： 实际工业控制中，前馈控制不能单独使用，需要与其他控制方案结合应用，而在组合方案中实现前馈补偿功能。,58,a. 反馈控制基本特征 闭环控制： 对所有影响被控变量的干扰均具有一定的克服能力，具备检测控制效果的能力。 检测信号及控制依据： 被控变量及其偏差 及时行：

24、存在控制的不及时性 控制器：可以采用普通的、普遍应用的一般控制器,b. 前馈控制基本特性 开环控制： 对且仅对选定干扰具有较强的影响抑制能力， 不具备检测控制效果的能力。 检测信号及控制依据： 干扰量及其性态 及时性： 控制及时。理论上具有不变性 控制器：由被控对象特性确定的专用控制器, 前馈控制与反馈控制系统特点对比 反馈控制与前馈控制特性比较,59,前馈-反馈 控制,换热器前馈-反馈控制方案图,前馈-反馈控制方框图,60, 前馈-串级控制系统 前馈控制与串级控制结合构成的一种控制方案。 构成例：,注意前馈量加入点： 前馈控制信号与主控制器信号叠加后作为串级副控制器的给定信号。,61,前馈-

25、反馈（串级）控制优点,具有前馈控制与反馈（串级）控制的双重优点 由于加入了反馈控制，降低了对前馈控制模型的要求，且具有克服其他扰动干扰的能力 由于前馈控制对主要干扰作了及时控制，大大减轻了反馈控制的负担,62,3） 前馈控制系统应用,应用场合 系统滞后或容量滞后较大，反馈控制系统难以满足工艺控制要求场合 系统中存在可测而不可控的强烈干扰影响的场合 干扰对被控变量存在显著影响，反馈控制难以克服的场合 工艺要求按照某一给定数学模型实施控制的场合 注意： 前馈控制主要应用于对进入主环的主要干扰的补偿控制,63,应用例1：精馏塔塔釜温度控制（滞后较大）,干扰影响特点： 精馏塔进料流量的波动对塔釜温度的

26、影响具有较大的时间滞后，反馈控制难以满足工艺控制指标要求 带前馈补偿的控制方案,主要干扰： 精馏塔进料流量波动,64,应用例2：锅炉水位控制（可测不可控参数）,干扰影响特点： 锅炉蒸汽流量由后续工段用量决定，不允许在锅炉出口处实施控制。即属于可测但不可控干扰。 干扰直接进入主环，易于引起虚假水位，且克服能力有限。 带前馈补偿的控制方案,主要干扰： 锅炉蒸汽流量波动,65,应用例3：加热炉出口温度控制（干扰影响大）,干扰影响特点： 进入加热炉的原油流量波动直接对出口原油温度产生较大影响。 对原油流量干扰的控制相当于单回路反馈控制，控制的及时性和力度较弱。 带前馈补偿的控制方案,主要干扰： 原料流

27、量波动较大,66,7-4 均匀控制系统,早期的连接方式,密集连接方式,操作（控制）要求： 前塔塔釜液位与后塔进料流量均须相对平稳 左下图中二控制回路具有强烈的关联作用（矛盾控制），不能正常工作 均匀控制：提出利用一套控制回路，兼顾前后两个被控参数，使二者均能在允许的范围内波动，进而保证两设备稳定操作的控制策略。,1) 背景 例：多塔分离过程。,控制策略图形描述：,控制器静态放大倍数KC的影响,67,2）均匀控制的实现及特点 均匀控制基本思想 将二被控参数置于一个控制系统中，通过调整控制器参数，使前后设备在物料供求上相互均匀、协调、统筹兼顾。 实现方法 通过参数整定实现均匀控制策略。 比 例 度

28、：100% 积分时间：较长 微分时间：0（微分作用不符合均匀控制思想，一般不采用微分作用）,68,特点 结构上无特殊性 结构上同单回路控制或串级控制的结构。通过参数整定可以实现定值控制或均匀控制。 以比较弱的控制作用实现均匀控制的目的。 表征前后相互关联的参数应该是变化的，并且其变化应该是缓慢的。 参数的变化应被限制在允许的范围为内。 实质：以牺牲控制灵敏度和控制质量为代价实现协调多个参数的目的。 注意： 两个相关联的参数可以有主、次之分，可以通过参数整定实现,69,3）均匀控制结构形式,主要的均匀控制结构形式,简单均匀控制,串级均匀控制, 简单均匀控制,系统构成 简单均匀控制的结构同单回路定

29、值控制。 与单回路定值控制的主要区别： 控制目的， 简单均匀控制的特点： 结构简单，投运方便，成本低。 适用于干扰不大，要求不高的控制场合。 对于自衡能力较强的液位系统，均匀控制的效果较差。,70, 串级均匀控制,b. 引入副环的目的： 克服控制阀两端的压力变化及罐的自衡作用对流量的影响，更好地协调两个参数。 c. 控制规律的选择： 主控制器： 同简单均匀控制的控制器选择。 副控制器： 一般选择比例控制， 在希望流量系统更加平稳时，可以加入积分控制作用。,a. 构成： 结构同普通串级控制系统结构,71,d. 串级均匀控制特点： 具有串级控制的一般特点。 串级均匀控制系统的副回路控制器的参数按照

30、一般串级控制系统副回路控制器整定。 能克服较大干扰，适用于系统前后压力波动较大及储罐具有较强自衡能力的场合。 使用仪表较多，投运较复杂，保养工作量大。,72,73,7-5 分程控制系统 1）基本概念 定义： 以一个控制器的输出信号的不同信号段分别控制几个阀门，且使每个阀门在其控制信号段内能够完成从全开到全关动作的控制系统称为分程控制系统。,例：,注意：分程控制中通过阀门定位器实现对阀门的控制,分程控制目的： 设计分程控制的主要目的有二： 扩大阀门的可调比 满足某些工艺操作的特殊要求 例如：调节两种不同的物料；安全性考虑等,分程控制方框图,2） 分程控制中阀门的组合形式,组合形式：同向阀门组合、

31、异向阀门组合 组合形式示意图(设二阀门信号分割点60KPa),一般应用于扩大阀门的可调比R,一般应用于满足工艺控制的特殊需要,3）应用举例 扩大阀门可调范围（同向阀门组合） 例1：蒸汽减压系统控制,控制要求： 应用节流阀节流减压，获得中压蒸汽。,单阀门控制方案：,单阀门工作特点： 为适应大流量控制，需要选择大口径阀门。 在负荷减小的场合，阀门工作在小开度上，阀门特性发生畸变，有较强噪声，易发生震荡。,分程控制方案：,77,阀门组特性曲线：,工作特点: 能适应较大范围的流量调节要求 组合阀组的特性在分程点处有畸变。, 用于两种介质的切换控制（异向控制阀门组合）,例2：间歇反应釜的加热与冷却切换控

32、制,控制方案 控制阀选择： 冷却水控制阀A：气关式 蒸汽量控制阀B：气开式 控制器选择：反作用控制器,控制要求： a. 反应升温阶段利用蒸汽加热使物料达到反应温度； b. 反应开始后，利用冷却水带走反应热，保证安全生产。,阀门组特性曲线,用于安全防护,控制方案： 控制阀： A阀：气开阀；B阀气关阀 控制器：反作用控制器,控制要求： 储料罐内应呈微正压，防止氧气渗入引发氧化、爆炸事件。 罐内物料增加时，应能自动排放封顶氮气，防止鼓坏储罐。 罐内物料排放时，应能自动补充封顶氮气，防止吸瘪储罐，或渗入氧气 。,例3：储料罐氮封控制,阀门组特性曲线,80,7-6 选择性控制系统 1）基本概念 定义：

33、根据不同的生产状态，能依照一定的逻辑关系自动选取不同的被控变量、操作变量或控制方案，实现对生产过程的适时切换操作的控制。 应用目的： a. 处理非正常情况，保证生产安全的需要。 （例如极限控制） b. 实现工艺操作的切换,非正常状态处理-极限控制 被控变量及操作特点 一般具有两个或两个以上的监控变量。 主要工艺指标，对该变量要按照工艺要求加以时时控制。 极限控制变量，工艺上对其有一定界限限制的变量。 一般该变量不会经常逼近或超越设定极限，所以正常工况下不用实施控制。但是，一旦超越极限，则需要施以严厉控制，限制其超越极限。 主要处理方法（硬保护、软保护）： 硬保护控制（连锁保护系统，紧急停车系统

34、）： 极端情况下，通过设定的连锁装置动作队设装置实施硬性停车的保护动作。 例如：加热炉炉膛断火，锅炉供水中断连锁保护等。,注意：硬保护实施后需要由操作人员恢复正常操作。,软保护控制（超驰控制，取代控制）： 变量达到安全极限时，借助于选择性控制，按照事先设定的一套异常处理控制方案，自动改变操作方式，使变量参数迅速返回正常状态；并能自动切换回正常操作方式的控制模式。 例：氨冷却器控制,控制要求： 物料出口温度稳定于设定值。 由蒸发器抽出的气态氨不能带液，保证足够的蒸发空间。,软保护方案： （选择性控制）,2）选择性控制系统硬件构成及操作特点, 硬件构成 控制器 正常控制器 承担正常工况操作的控制器 非正常(取代)控制器 承担异常情况处理的控制器 选择器 选择器常见类型 选择器类型选择原则 保证在非正常情况时，选用的选择器能够选通非正常控制器输出的控制信号。, 操作特点： 是将工艺生产过程的极限条件处理回路按照某一逻辑关系叠加到正常条件控制系统上的一种控制方案。 是以牺牲部分产品的质量为代价保证设备安全的方案。 某一时刻，仅有一个回路工作。,正常控制器： 温度控制器（TC）（T：工艺控制参数） 非正常控制器： 液位控制器（LC）（L：极限监控参数） 确定选择器类型： 确定阀门开关形式、控制器作用形式 选择器类型： 低选器（LS）（L超限输出低信号） 注意：选择器类型要在确定了阀门和