分程控制
分程控制
（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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过程控制 青海大学
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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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6.2 分程控制系统
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。
第二章(5)分程控制
2.5.1 分程控制系统 2.5.1.1 基本原理 釜式间歇聚合反应器的温度控制 TT TC 蒸 汽 冷水 要求：釜内温度维持在一定范围 反应开始需要加热升温，到反应 开始趋于剧烈时，釜内温度升高，需 要冷却降温。 可采用一个温度控制器去同时操 纵两个阀门:蒸汽和冷水阀，根据控 制器输出的不同区间操纵不同的执行 机构——分程控制。
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VB 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。
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100
B
0
0.02
A
0.06 MPa
排 空
反作用
0.1
T < Tr → A ↑→ T > Tr → A ↓→ B ↑
PC
例2 罐顶氮封分程控制 N2 100 炼油厂、化工厂成品油化工产品贮罐为避 气开阀 免与空气中的氧气接触氧化，常采用罐顶充氮 气的办法。如图： PT 工艺要求保持贮罐内呈正压，当罐内料位 0 变化，将引起罐顶压力变化，应及时控制。 0.02 0.058 0.062 0. 1 MPa 针对罐顶空隙较大、气体压力对象时间常数大；罐顶压力控制要求不 高的实际情况，设计间歇区间，避免两只阀的频繁开闭。
如：分别对应在4~12mA和12~20mA 当控制器的输出小于12mA时，A阀动作、B阀不动； 当信号大于12mA时，A阀至极限，B阀动作。 2.5.1.2 分程控制的作用 1、扩大控制阀的可调范围，使得在小流量时更精确的控制 阀的可调范围，表明控制阀执行规定特性运行的有效范围。定义为：
分程控制系统
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。
9.分程控制-过程控制(自动化)解析
本讲主要内容
分程控制的特点与适用场合； 分程区间的确定方法； 阀位控制的概念与设计方法。
例1：间歇聚合反应器的控制问题
T
Y
冷水
“A”
蒸汽
“B”
控制要求：反应开始前，需要用蒸汽加热以达到反应所需 的温度；当反应开始后，因放出大量反应热，需要用冷水 进行冷却。要求全过程自动控制反应器的温度，怎么实现？
氮封的技术要求
实行氮封的技术要求是：要始终保持储罐内的 氮气压微量正压。储罐内储存物料量增减时， 将引起罐顶压力的升降，应及时进行控制，否 则将使储罐变形，更有甚者，会将储罐吸扁。 因此，当储罐内液面上升时，应停止继续补充 氮气，并将压缩的氮气适量排出。反之，当液 面下降时应停止放出氮气。只有这样才能达到 既隔绝空气，又保证容器不变形的目的。
多回路PID控制系统小结
用于改善控制系统性能的多回路PID系统 （1）串级控制系统； （2）前馈控制系统； （3）变增益/变比值控制系统。
用于满足工艺特定需要的多回路PID系统 （1）均匀控制系统； （2）比值控制系统； （3）分程控制系统； （4）阀位控制系统； （5）选择性控制系统。
练习
题1 下图为化学反应器的过程控制系统：1）说明图中的控制策略属于哪类控制系统？2） 最主要的被控变量是什么？最主要的操纵变量是什么？3）图中哪个控制器要整定的最慢， 哪个控制器要整定的最快？为什么？4）阀门V1是气开还是气关？为什么？V2是气开还是 气关？为什么？5）指出各图中控制器的正反作用，并给出选取的理由；6）给出图中控制 规律的选取。
0.10
调节阀气动信号（MPa）
避免两调节阀频繁开 闭的方法： （1）控制阀引入不 灵敏区。 （2）同时，控制器 引入调节死区（为什 么？）
分程控制系统
2.5 分程控制系统2.5.1 分程控制系统的基本概念1．分程调节系统一般来说，一台调节器的输出仅操纵一只调节阀，若一只调节器去控制两个以上的阀并且是按输出信号的不同区间去操作不同的阀门，这种控制方式习惯上称为分程控制。
图2.5-1表示了分程控制系统的简图。
图中表示一台调节器去操纵两只调节阀，实施（动作过程）是借助调节阀上的阀门定位器对信号的转换功能。
例如图中的A、B两阀，要求A阀在调节器输出信号压力为0.02～0.06MPa变化时，作阀得全行程动作，则要求附在A阀上的阀门定位器，对输入信号0.02～0.06MPa时，相应输出为0.02～0.1MPa，而B阀上的阀门定位器，应调整成在输入信号为0.06～0.1 图2.5-1 分程控制系统示意图MPa时，相应输出为0.02～0.1MPa。
按照这些条件，当调节器（包括电/气转换器）输出信号小于0.06MPa时A阀动作，B阀不动；当输出信号大于0.06MPa时，而B阀动作，A阀已动至极限；由此实现分程控制过程。
分程控制系统中，阀的开闭形式，可分同向和异向两种，见图2.5-2和图2.5-3。
图2.5-2 调节阀分程动作（同向）图2.5-3 调节阀分程动作（异向）一般调节阀分程动作采用同向规律的是为了满足工艺上扩大可调比的要求；反向规律的选择是为了满足工艺的特殊要求。
2．分程控制系统的应用1）为扩大调节阀的可调范围。
调节阀有一个重要指标，即阀的可调范围R 。
它是一项静态指标，表明调节阀执行规定特性（线性特性或等百分比特性）运行的有效范围。
可调范围可用下式表示：min maxC C R = （2.5-1）式中 max C ——阀的最大流通能力，流量单位。
min C ——阀的最小流通能力，流量单位。
国产柱塞型阀固有可调范围R =30，所以max min %30C C =。
须指出阀的最小流通能力不等于阀关闭时的泄漏量。
一般柱塞型阀的泄漏量S C 仅为最大流通能力的0.1～0.01%。
《分程控制》课件
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。
《分程控制》课件
分程控制在计算机网 络中的应用
通过分程控制，可实现同 时处理多个网络请制在人工智能 中的应用
通过分程控制，可同时进 行多个AI任务的计算，提 高人工智能系统的并行处 理能力。
分程控制在其他领域 中的应用
分程控制还广泛应用于操 作系统、嵌入式系统等领 域，提高系统的并发性和 实时性。
分程控制的应用领域
分程控制广泛应用于操作 系统、计算机网络、人工 智能等领域，实现高效的 任务调度和资源管理。
分程控制的基本原理
1
分程控制中的关键步骤
2
包括任务拆分、任务调度、进程通信
等关键步骤，确保任务按照预定顺序
和方式执行。
3
分程控制的流程图
按照任务的优先级和依赖关系，将程 序分成多个阶段，通过调度程序按序 执行。
分程控制的实现方法
常见的实现方法有进程管理、线程管 理和协程管理等，根据需求选用适合 的实现方式。
分程控制的优缺点
优点
提高系统处理能力、资源利 用率和响应速度。
缺点
增加了系统复杂性和开销， 容易导致任务调度和通信问 题。
应用前景
随着计算机技术的不断发展， 分程控制的应用前景将越来 越广阔。
案例分析
《分程控制》PPT课件
欢迎参加本次《分程控制》PPT课件，让我们一起探索分程控制的定义、作用 和应用领域，以及其基本原理、优缺点和未来前景。
什么是分程控制？
分程控制的定义
分程控制是将程序划分成 多个独立且可并发执行的 部分，以提高计算效率和 系统资源利用率。
分程控制的作用
通过分程控制，不同任务 可以同时进行，提升并行 处理能力和资源利用效率。
总结
分程控制的主要内 容
分程控制包括定义、作用、 基本原理、优缺点和应用案 例等内容。
分程控制系统
阀 门 开 度 ％
A阀
B阀
100 阀压kPa
A阀气关，B阀气开，PC反作用
10Mpa中压蒸汽
控制阀的可调比 R＝Qmax/Qmin 由于口径固定，采用同一个控制阀，能够 控制的最大流量和最小流量不可能相差太 大，满足不了生产上流量大范围变化的要 求，在这种情况下可采用两个控制阀并联 的分程控制方案。
汽 包
给水
4Mpa 中压蒸汽
蒸汽减压系统分程控制系统 A阀
B阀
A阀小口径
B阀大口径
－
对象
控制阀B 测量、变送 分程控制系统方块图
分程控制的种类
阀 门 开 度 ％ 阀 门 开 度 ％
A阀
B阀
A阀
B阀
100
阀 门 开 度 ％
100 阀压kPa
(a)
阀压kPa
两阀同向动作
(b)
A阀
B阀
阀 门 开 度 ％
A阀
B阀
100
100
阀压kPa
(a)
阀压kPa
(b)
两阀异向动作
分程控制应用1：提高控制阀的可调比
反应器分程控制系统
A阀
B阀
A阀气关，B阀气开，TC反作用
分程控制应用3：用作安全生产的保护措施
化工厂的贮油罐需要进行氮封，以使油品与 空气隔绝。
“反 ”
储罐氮封分程控制方案
一个问题就是贮罐中物料量的增减会导致氮 封压力的变化。为了维持罐压平衡，需要在 物料被抽取时加氮补压，而在物料进料时排 气减压。 贮压升高时，测量值将大于给定值，压力控 制器PC的输出将下降，A阀关闭，B阀打开， 排气减压 贮压降低时，测量值小于给定值时，控制器 输出将变大， A阀打开，B阀关闭，补氮增 压。
分程控制的操作方法
分程控制的操作方法
分程控制是一种操作方法，用于将程序划分为多个独立的进程或线程，并通过协调它们的执行来完成任务。
下面是一些分程控制的操作方法：
1. 进程创建：使用操作系统提供的系统调用，创建新的进程。
新进程的执行可以是通过复制现有进程的内容，也可以是通过加载新的可执行文件。
2. 进程终止：使用操作系统提供的系统调用或执行完成后，进程被终止。
终止时，进程会释放占用的资源，并返回结果。
3. 进程等待：一个进程可以等待其他进程的执行完成。
等待可以通过轮询或阻塞等方式实现。
4. 进程通信：进程之间可以通过共享内存、消息队列、管道、套接字等方式进行通信。
这些通信机制可以实现进程之间的数据传递和同步操作。
5. 进程同步：在多进程环境下，不同进程之间可能存在竞争条件和资源争用的问题。
同步机制如互斥锁、条件变量、信号量等可以用来解决这些问题。
6. 进程调度：操作系统会根据一定的调度算法，为不同的进程分配执行时间和资源。
进程调度的目标是提高系统的吞吐量和响应速度。
7. 进程间通信：不同进程之间可以通过共享内存、消息队列、管道、套接字等实现数据交换，以完成协同工作。
8. 进程间互斥和同步：为了避免多个进程同时访问共享数据造成的数据不一致问题，可以使用互斥锁、条件变量等机制实现进程间的互斥和同步。
需要注意的是，分程控制是一种复杂的编程技巧，需要合理地设计和管理进程之间的关系和通信方式，以避免死锁、竞争条件等并发编程问题。
6_分程控制
两边取积分得： F 1 Kl e Fmax K 1
Cmax Kl C e K1
其中K1为待定系数。
计算得到： l = 0：C = Cmin = 195 / 50 = 3.9 K1 = 645 / 3.9 = 165.38 l = 1：C = Cmax = 645
反向动作控制阀组合
一般应用于满足工艺控制的特殊需要
1) 扩大阀门可调范围，改善控制品质（同向阀门组合） 可调范围R：控制阀执行规定特性运行时的有效范围 描述式：
C MAX R C MIN
其中
CMAX：阀门最大流通能力 CMIN： 阀门最小流通能力 国产调解阀的可调比一般是30 分程控制阀组可调比：
60 45 40 20 A
0
200
400
600
F d Fmax K dl
积分得：
F Kl K1 Fmax
式中K1：待定系数 上式用流通能力与相对行程关系描述，有：
C Cmax ( Kl K1 )
考虑阀门组的整体外特性，有： Cmax = CAmax + CBmax = 195 +450 = 645 Cmin = CAmin = 195 / 50 = 3.9
例如：调节两种不同的物料；安全性考虑等 基本特点
20-60kPa 60-100kPa
C
① 多个调解阀接受同一控制器的控制 ② 控制器的不同信号段控制不同的阀门动作 ③ 每只调解阀分别在控制器输出的不同信号段内完成从 全开到全关的调节动作。
6.2 分程控制中阀门的组合形式
阀门动作形式：气开阀，气关阀。 组合形式：同向阀门组合、异向阀门组合 组合形式表示(设二阀门信号分割点60KPa)
常用串级和分程控制
常用串级和分程控制串级和分程控制是计算机体系结构中常用的两种控制方式，用于实现复杂的计算任务和优化计算机性能。
本文将从定义、原理、应用和优势等方面进行详细介绍串级和分程控制。
一、串级控制1.定义串级控制是一种计算机控制方式，即计算机按照任务的流程依次执行每个子任务，完成整个计算过程。
串级控制适用于不需要并行处理的任务，其执行过程是顺序的，每个子任务的输出作为下一个子任务的输入，直至完成整个计算过程。
2.原理串级控制的工作原理可以概括为以下几个步骤：(1)初始化：计算机初始化相关寄存器和内存等资源。
(2)获取输入：将计算任务所需的输入数据从外部存储器或者输入设备中获取到计算机内存中。
(3)执行子任务：按照任务的流程依次执行每个子任务，将每个子任务的计算结果保存在内存或寄存器中。
(4)输出结果：将最后一个子任务的计算结果输出到外部存储器或输出设备中。
(5)结束：释放占用的资源，结束本次计算过程。
3.应用串级控制适用于那些具有明确的计算流程，并且各个子任务之间有依赖关系的计算任务。
常见的应用包括图像处理、信号处理、编码和解码、数值计算等。
以图像处理为例，串级控制可以实现对图像进行预处理、滤波、特征提取和后处理等多个子任务的有序执行。
例如，可以先进行灰度化、然后进行边缘检测，最后再进行图像的二值化。
这样的有序执行可以保证每个子任务都有正确的输入数据，并且前一个子任务的输出数据是下一个子任务的正确输入。
4.优势串级控制的优势主要包括以下几个方面：(1)简单易实现：串级控制模式相对简单，容易实现和调试。
(2)便于任务管理：串级控制可以明确任务的执行流程，并且便于任务管理和维护。
(3)适用范围广：串级控制适用于那些具有依赖关系的计算任务，应用领域广泛。
二、分程控制1.定义分程控制是一种计算机控制方式，即将一个大的计算任务拆分为多个子任务，并且将这些子任务分配给不同的处理器进行并行计算。
分程控制可以提高计算机系统的性能和响应时间。
第七章 分程控制系统
一、基本原理、结构和性能分析
分程控制系统的定义：
一个控制器的输出去控制两个或两个以上的执行器，执行器分别 按控制器输出的不同范围工作的控制系统。
分程控制系统的特点：
●多个执行器：与有选择器的按 操作变量进行的选择的控制系统不同 ●分程工作：与多个执行器并联运行不同
分程控制系统示意图
按照这些条件, 当调节器(包括电/气转换器)输出信号小于0.06 MPa时, A阀动作, B阀不动; 当输出信号大于0.06 MPa时, B阀动 作, 而A阀已动至极限。 由此实现分程控制过程。
一、基本原理、结构和性能分析
间歇聚合反应器的控制问题
T
Y
冷水
“VA2 ”
蒸汽
“VB1”
控制要求：反应开始前，需要用蒸汽加热以达到反应所需 的温度；当反应开始后，因放出大量反应热，需要用冷水 进行冷却。要求全过程自动控制反应器的温度？
图中表示一台控制器去操纵两个调节阀, 实施过程(动作 过程)借助调节阀上的阀门定位器对信号的转换功能。
例如图中的A、 B两阀, 要求A阀在调节器输出信号压力在0.02～ 0.06 MPa之间变化时, 作阀的全行程动作, 则要求附在A阀上的 阀门定位器在输入信号为0.02～0.06 MPa时, 相应的输出为 0.02～0.1 MPa, 而B阀上的阀门定位器, 应调整成在输入信号为0.06～ 0.1 MPa 时, 相应的输出为0.02～0.1 MPa。
二、选择性控制系统与其他控制系统的结合
、 三 选择性控制系统设计和工程应用中的问题
作业：
6-1、3、4
6.1 概述 选择性控制，取代控制，超驰控制
控制系统要求： ● 正常时，克服干扰，维持生产平稳运行 ● 达到安全极限时，具有应变能力，采取相应
分程控制的应用场合
分程控制的应用场合
分程控制的应用场合有很多，以下是一些常见的应用场景：
1. 操作系统：操作系统使用分程控制来实现进程管理和线程管理。
每个进程或线程都被视为一个独立的执行单位，它们之间互不干扰，在不同的程序计数器和堆栈空间中执行。
这样可以实现并发执行和提高系统的资源利用率。
2. 并发编程：在多线程编程中，分程控制可以用于实现任务的并行执行。
不同的线程可以同时执行不同的任务，通过合理调度和同步机制，可以提高程序的执行效率。
3. 批处理系统：分程控制可以用于实现批处理系统中的作业处理和作业调度。
每个作业被当作一个独立的分程，在分程控制下可以并发地执行多个作业，提高作业的处理速度。
4. 网络通信：分程控制可以用于实现网络通信中的多任务处理。
不同的数据包可以被视为独立的分程，通过分程控制可以实现多个数据包的并发处理，提高网络传输效率。
5. 嵌入式系统：分程控制可以用于实现嵌入式系统中的任务调度和资源管理。
在一个有限的资源环境下，通过合理的分程控制可以充分利用系统资源，提高系统的实时性和稳定性。
总的来说，分程控制适用于需要并发执行、提高系统资源利用率、增加系统吞吐量和响应速度的应用场景。
分程控制系统
如果在分程控制系统中采用两台分程阀，如图1-1 所示，要求A阀的信号区间为4~12ma，B阀的信号 区间为12~20ma。通过调整两台调节阀上的阀门 定位器，使A阀在4~12ma的输入信号下走完全行 程，使B阀在12~20ma的输入信号下走完全行程。 当控制器输出信号小于12ma时，只有A阀随信号 的变化改变开度，B阀的开度不变；控制器输出信 号超过12ma时，A阀的开度不变，B阀的开度随信 号的变化而变化。
图(b)表示两个调节阀均为气关阀。随着控制器输出 信号为4~12ma范围时，A阀从全开到全关，B阀为 全开；信号为12~20ma时，A阀保持全关，B阀从 全开逐渐打开到全关。
图1-3为异向调节阀的分程动作过程，即随着控制 器输出信号的增大或减小调节阀开大，另一个调节 阀则关小。
分程控制系统的应用 分程控制系统主要有以下几个方面的应用 (1)用于扩大调节阀的可调范围，满足不同负荷下 的控制要求。当生产负荷变化较大时，要求有较大范 围的流量变化，但是调节阀的可调范围是有限制的， 只用一个调节阀满足不了流量大范围变化的要求，这 时可采用两个调节阀并联安装的分程控制方案.
分程控制中的几个问题 (1)分程控制对阀门的泄漏等级要求较高，当分程 控制的目的是为了扩大调节阀的可调范围、提高系 统控制质量时尤为重要。当大小两个阀门并联工作 时，如果大阀的泄漏量较大时，小阀在小开度时将 起不到控制作用。
(2)要正确选择调节阀流量特性。在分程控制系统中， 存在着控制作用从一个调节阀向另一个调节阀的过 渡。如果各阀的流通能力相差较大，那么在分程点 处将出现流量的突变这在大小调节阀并联时尤其突 出。解决的办法是：如果要求分程控制的总体流量 特性为直线，且总的可调范围不太大，可使用两个 流通能力相同的线性阀门；如果要求总的可调范围 较大，则可使用两个等百分比的阀门。
分程控制原理及应用
分程控制原理及应用分程控制原理是指计算机系统在执行程序时，将程序分成若干个独立的子任务，在每个子任务的执行过程中，通过切换上下文的方式来实现多任务的并发执行。
分程控制可以实现同一时间处理多个任务，提高计算机系统的处理能力和效率。
分程控制的基本原理是程序的分段和分调度。
首先，将程序分段，将任务划分成若干个较小的子任务，每个子任务都拥有自己的程序段和数据段。
然后，通过分时调度算法，将这些子任务按照一定的时间片轮转方式分配给CPU进行执行。
当一个子任务的时间片用完后，系统会把CPU的控制权切换到下一个子任务上，以保证每个子任务都能有机会被执行。
分程控制应用广泛，主要有以下几个方面：1. 多任务操作系统：分程控制是实现多任务操作系统的基础。
多任务操作系统可以在同一时间内处理多个任务，提高系统的利用率。
通过分程控制，操作系统可以将任务划分成多个子任务，实现任务的并发执行。
2. 用户界面交互：分程控制可以使用户界面交互更加流畅。
例如，在一个图形界面操作系统中，鼠标的移动、键盘的输入、应用程序的响应等都是由不同的子任务来完成的。
分程控制可以使这些任务并发执行，减少用户等待时间，提高用户体验。
3. 服务器负载均衡：在分布式环境下，服务器负载均衡是一种常见的应用场景。
通过将任务划分成多个子任务，并将这些子任务分配给多台服务器进行处理，可以实现服务器间的负载均衡。
这样可以避免某台服务器过载，提高整个系统的性能。
4. 并发编程：在并发编程中，可以通过分程控制来实现多线程或多进程的并发执行。
通过将任务划分成多个子任务，并并发地执行这些子任务，可以利用多核处理器的优势，提高程序的执行效率。
总结起来，分程控制原理通过将程序分段、分时轮转调度等方式，实现了多任务的并发执行。
它广泛应用于多任务操作系统、用户界面交互、服务器负载均衡和并发编程等领域，提高了系统的处理能力和效率，同时也改善了用户体验。
分程控制是计算机系统设计和并发编程的重要概念，对于提高系统性能和开发并发程序具有重要意义。
第五章5-分程控制控制系统综述
有时生产过程要求有较大范围的流量变化，但是控制阀的可调范围是有限制
的（国产统一设计柱塞控制阀可调范围R＝Qmax/Qmin=30)。若采用一个控制 阀，能够控制的最大流量和最小流量相差不可能太悬殊，满足不了生产上流量 大范围变化的要求．这时可考虑采用两个控制阀并联的分程控制方案。
设分程控制中使用的大小两只调节阀的最大流通能力分别为：
在该分程控制方案中采用了A、B两台控制阀(假定根据工艺要求均选 择为气开阀)。
A阀：控制器输出压力20一60kPa时，从全关到全开； B阀：在控制器输出压力为60一100kPa时由全关到全开。 正常情况下，即小负荷时，B阀处于关闭状态，只通过A阀开度的变化 来进行控制。当大负荷时，A阀已全开仍满足不了蒸汽量的需要，中压蒸 汽管线的压力仍达不到给定值，于是反作用式的压力控制器PC输出增加， 超过了60kPa，使B阀也逐渐打开以弥补蒸汽供应量的不足。
2、控制阀的开闭形式与分程区间的确定
高压蒸汽
供水
B
100% 阀
A
门 开
PC
度
0
中压蒸汽 0.02
0.06 阀压
0.10MP
Psp GC(S)
GVA(S) GVB(S)
蒸汽管压力对象
P
Gm(S)
a）控制阀A、B应选气开阀，则控制器应为反作用。
b）由于A、B阀一般为同口径或相近口径，所以分程区域可以等分。
TC
100%
冷水 阀 A
门
B
A
蒸汽
开 度
B
0
0.02
0.06
0.10MPa
阀压
-
Tsp GC(S)
-
GVA(S)
+
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分程控制的课程结束
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分程控制系统的实现方式
2)现场串联分程
+ _ 4~20mA
0.02~0.1Mpa 0.02~0.1Mpa
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分程控制系统的实现方式
3)DCS内部分程
AUTOMAN
阀1
AO1
AI
PID
AUTOMAN
AO2
阀2
通过在DCS内部的AO点组态中，分别根据分程曲线区域数据，填写AO1、AO2的折线数据。
图中表示一台调节器去操纵两只调节阀，实施（动作过 程）是借助调节阀上的阀门定位器对信号的转换功能。
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分程控制系统
例如图中的A、B两阀，要求A阀在调节器输出信 号压力为0.02～0.06MPa变化时，作阀的全行程动作， 则要求附在A阀上的阀门定位器，对输入信号0.02～ 0.06MPa时，相应输出为0.02～0.1MPa，而B阀上的 阀门定位器，应调整成在输入信号为0.06～0.1 MPa 时，相应输出为0.02～0.1MPa。按照这些条件，当 调节器（包括电/气转换器）输出信号小于0.06MPa 时A阀动作，B阀不动；当输出信号大于0.06MPa时， 而B阀动作，A阀已动至极限；由此实现分程控制过 程。
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分程控制系统的应用
也就是说，正常情况下调节阀只是在小开度工作，因为 大阀在小开度下工作时，除了阀的特性会发生畸变外，还容 易产生噪声和震荡，这样控制会使控制效果变差控制质量降 低。为了解决这一矛盾，可选用两只同向动作的调节阀构成 分程控制系统，如图2.5-2所示的分程控制系统采用了A、B 两只同向动作的调节阀（根据工艺要求均选为气开式）其中 A阀得在调节器输出信号4～12mA（气压信号为0.02～ 0.06MPa）时由全闭到全开，B阀得在调节器输出信号12～ 20mA（气压信号为0.06～0.1MPa）时由全闭到全开，这样， 在正常情况下，即小负荷时，B阀处于全关，只通过A阀开度 的变化来进行控制；当大负荷时，A阀已全开仍满足不了蒸 汽量的需求，这是B阀也开始打开，以补足A阀全开时蒸汽供 应量的不足。
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分程控制系统的应用
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分程控制系统的应用
2）满足工艺操作的特殊要求
T
Y
“A” “B”
冷水 蒸汽
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分程控制系统的应用
在某些间歇式生产化学反应过程中，当 反应物投入设备后，为了使其达到反应温度， 往往在反应开始前需要给它提供一定的热量。 一旦达到反应温度后，就会随着化学反应的 进行不断释放出热量，这些热量如不及时移 走，反应就会越来越激烈，以致会有爆炸的 危险。因此对于这种间歇式化学反应器既要 考虑反应前的预热问题，又要考虑反应过程 中及时移走反应热的问题。
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分程控制系统
黄
钟
旺
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分程控制系统
一个调节器去控制两个以上的执行器 （阀门），并且分别按控制器输出信号的不 同区间去操作不同的阀门，这种控制方式习 惯上称为分程控制。 分程控制系统的特点： 1、多个执行器 2、分程工作
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分程控制系统
分程控制系统的简图。
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分程控制系统的应用
如贮罐气封分程控制系统
排 空
PC
气关阀 “B”
“A” 气开阀
N2
N2
（1）当罐内密封 的N2压力低时，需 要开N2调节阀；当 压力高时，则需要 完全关闭N2阀，逐 步打开排空阀。 （2）为了避免两 调节阀的频繁开闭 浪费N2，在两阀门 的分程曲线上设置 死区
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100
阀开度(%)
“B”
0 0.02
“A”
0.10
避免两调节阀频繁开 闭的方法： （1）控制阀引入不 灵敏区。
气
关
调节阀气动信号（MPa）
阀
0.058 0.062
气 开
阀
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分程控制系统的实现方式
分程控制系统的实现方式有：
1)现场并联分程：如下图。现场通过一个电/气转换器后，转换 成的气动控制信号并联送到两个或多个阀门上的气/气阀门定 位器。通过调整阀门上的定位器动作点来实现分程曲线
如：0～50%; 50～100％的分程曲线，则在AO1中，IN=0,OUT=0%;IN=50%;OUT=100%.
在AO1中，IN=50%,OUT=0%;IN=100%;OUT=100%. 现场的定位器，都是对于4～20mA的电气阀门定位器。 通过AO点中IN/OUT的数据与AO的正、反作用特性的组合，就可以实现各种的分程曲 线
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分程控制系统
分程控制系统中，阀的开闭形式，可分同 向和异向两种，见图2.5-2和图2.5-3。
图2.5-2
调节阀分程动作（同向）
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分程控制向）
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分程控制系统的应用
一般调节阀分程动作采用同向规律的是为了满 足工艺上扩大可调比的要求；反向规律的选择是为 了满足工艺的特殊要求。 1）为扩大调节阀的可调范围。 例如蒸汽压力调节系统，设锅炉产生的是压 力为10MPa的高压蒸汽，而生产上需要的是4MPa平 稳的中压蒸汽。为此，需要通过节流减压的方法将 10MPa的高压蒸汽节流减压成4MPa的中压蒸汽。在 选择调节阀口径时，如果选用一个调节阀，为了适 应大负荷下蒸汽供应量的需要，调节阀的口径要选 择得很大，而正常情况下蒸汽量却不需要哪么大， 这就需要将阀关的小一些。
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分程控制系统的应用
为此设计了如图2.5-5所示的分程控制系统。
TC
T
Y
“A” “B”
冷水 蒸汽
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分程控制系统的应用
图中温度调节器选择反作用，冷水调节阀选择气 关式（A阀），热水调节阀选择气开式（B阀）。该系 统工作过程如下:在进行化学反应前的升温阶段，由 于温度测量值小于给定值，因此调节器输出增大，B 阀开大，A阀关闭，即蒸汽阀开、冷水阀关，以便使 反应器温度升高。当温度达到反应温度时，化学反应 发生，于是就有热量放出，反应物的温度逐渐提高。 当温升使测量值大于给定值时，调节器输出将减小 （由于调节器是反作用），随着调节器的输出的减小， B阀将逐渐关小乃至完全关闭，而A阀则逐渐打开。这 时反应器夹套中流过的将不再是热水而是冷水。这样 一来，反应所产生的热量就被冷水所带走，从而达到 维持反应温度的目的。