选择性控制系统
选择性控制系统
即在一个过程控制系统中，设有两个调节器(或两
个以上的变送器)，通过高、低值选择器选出能适应生
产安全状况的控制信号实现对生产过程的自动控制。
四 选择性控制系统
1 概述 2 选择性控制系统类型 3 选择性控制系统的设计 4 积分饱和及其防止措施 5 典型应用
抗积分饱和措施：
（1）限幅法 通过采取一些专门的技术措施对积分反馈信号加以
限制，从而使控制阀工作在信号范围内。
（2）积分切除法 当控制器处于开环状态时，将控制器的积分作用切
除掉的方法。
（3）外反馈法
5 工业典型应用
1、实现软保护 避免天然气脱火现象发生。 LS起到自动保护作用。
属于调节器输出信号选择
2、实现多点平均温度选择
轧钢厂在对钢件轧制前，要加热到一定程度。 由于加热炉体积很大，内部状态不可能完全一样。 采用分三个区，每个用两个温度计测量，用高值选择器，然后对
三个区值取平均值的方法。 属于测量输出信号选择：
其他应用：比如实现产量自动调整；实现反应器节水等等
1概述
控制系统按其实现功能分类，可分为三类： 物料平衡(或能量平衡)控制，质量控制和极限控制。
自动选择性控制系统属于极限控制，又叫自动保 护控制、软保护控制、取代控制或超驰控制。
选择性控制的特点是：在正常工况下，输出参 数不会超限，所以按正常控制回路进行控制；
而在非正常工况下，该参数会达到极限值，这 时又要求采取强有力的控制手段，避免超限。
采取冗余技术，同时安装三个传 感器，尽可能取到最可靠的值。
3 选择性控制系统的设计
包括调节阀气开、气关形式选择；调节器正反 作用选择；选择器选择和调节参数整定。
超驰控制
超驰控制（overrides）又叫取代控制也称选择性控制系统，它的特点是：在正常工况下，该参数不会超限，所以也不考虑对它进行直接控制；而在非常工况下，该参数会达到极限值，这时又要求采取强有力的控制手段，避免超限。
选择性控制属于极限控制一类。
例如，正常情况下，高加疏水门由高加水位调节装置进行调节，控制高加水位，但当高加水位高二值保护动作后，自动联动全开高加疏水门，保证高加水位不超限，此时，高加疏水门不受高加水位调节装置的控制，这种控制就叫超驰控制，此时保护系统取代了调节系统的左右，作为执行机构的设备听从了保护系统的命令，而不受调节系统的命令，相当于越级指挥一样，越过了中间一个控制环节所谓超驰控制就是当自动控制系统接到事故报警、偏差越限、故障等异常信号时,超驰逻辑将根据事故发生的原因立即执行自动切手动、优先增、优先减、禁止增、禁止减等逻辑功能,将系统转换到预设定好的安全状态,并发出报警信号。
以往用常规控制仪表构成的控制系统绝大部分都缺少识别系统内、外设备状态品质的能力。
只要输入端有偏差信号存在,控制器就会有相应的动作,而不管系统内部是否出现问题或外部生产设备工作是否异常,有时甚至会出现控制背离给定值的现象而造成事故。
超驰控制则能有效地抑制上述不良后果。
对内,它是监视自动控制过程的眼睛,随时检测控制回路中变送器信号的品质、输入输出偏差限值等。
如果是控制仪表本身出现问题,控制回路就失去了自动控制的基础条件、超驰控制将选择自动切手动方式把控制回路自动转为手动;对外,它是系统的安全转折器,若自动控制仪表一切正常,主、辅设备或各种自动控制系统之间的运行状态产生异动,超驰控制将根据判定逻辑得出的结果,决定自动控制系统的控制策略或运行方向,从而转入安全通道,脱离可能发生的危险工况。
DCS和FCS都设计有超驰控制功能,但它在我国工业生产过程自动控制的实际应用却不多。
随着DCS和FCS应用的深入,超驰控制的功能将会得到人们的重视,超驰控制的技术也将走向成熟,到那时,超驰控制就会成为自动控制系统中不可缺少的组成部分。
过程控制第6章选择性控制系统-xu
过程控制第6章选择性控制系统-xu过程控制四选择性控制系统系统必须要保证在非正常工况安全生产，一般采取的处理方法有：连锁保护紧急性停车自动切换至手动都会造成生产停止, 要很长时间才能恢复生产选择性控制系统当生产操作趋向限制条件时，一个用于控制不安全工况的控制方案将取代正常情况下的控制方案，直到生产操作重新回到安全范围以内，恢复原控制方案为止。
过程控制选择性控制是：把工业生产过程中的限制条件所构成的逻辑关系，叠加到正常的自动控制系统上去的一种组合控制方法。
即在一个过程控制系统中，设有两个调节器(或两个以上的变送器),通过高、低值选择器选出能适应生产安全状况的控制信号实现对生产过程的自动控制。
过程控制四选择性控制系统1 2 3 4 5 概述选择性控制系统类型选择性控制系统的设计积分饱和及其防止措施典型应用过程控制1概述控制系统按其实现功能，可分为三类：物料平衡(或能量平衡)控制，质量控制和极限控制。
液位控制温度控制选择性控制自动选择性控制系统属于极限控制，又叫自动保护控制、软保护控制、取代控制或超驰控制。
过程控制选择性控制的特点是：在正常工况下，输出参数不会超限，所以也不考虑用它进行控制；而在非常工况下，该参数会达到极限值，这时又要求采取强有力的控制手段，避免超限。
过程控制要构成选择性控制，生产操作必须有一定选择性逻辑关系。
即何种情况下采用何种控制方式。
选择性控制的实现：需要具有选择功能的自动选择器(高值选择器或低值选择器)或有自动关切换装置来完成。
过程控制2 选择性控制系统的类型按照选择器在系统结构中的位置不同，选择性控制系统可分为两类：①一类是选择器放在调节器之后，对调节器输出信号进行选择控制；特点：几个调节器共用一个调节阀过程控制②另一类是选择器放在调节器之前，对测量信号做选择性控制。
特点：几个变送器合用一个调节器。
输出给定调节器-执行器对象1对象2对象3HS过程控制① 调节器输出信号选择性控制特点：选择器位于调节器之后，共用一个调节阀。
选择性控制系统
立即发挥控制作用。所以必须采取抗积分饱和措施。
采用PI-P调节器
P 控制 ——系统处于开环工作状态
PI控制——系统处于闭环工作状态
结束！
一．选择性控制系统概述
选择性控制又叫取代控制，也称超驰控制。 在大型生产工艺过程中，除了要求控制系统在生产 处于正常运行情况下能够克服外界干扰，维持生产的平 稳运行，当生产操作达到安全极限时，控制系统应有一 种应变能力，能采取一些相应的保护措施，促使生产操 作离开安全极限，返回到正常情况；或是使生产暂时停 下来，以防事故的发生或进一步扩大。
3.混合型选择性控制系统
混合型选择性控制系统中,既包含有开关型选择的内容， 又包含有连续型选择的内容。
锅炉燃烧系统选择性控制系统(防脱火、防回火)
三 选择性控制系统的设计
1.调节阀开、闭形式选择 根据生产安全要求选择调节阀的开、闭形式 2.调节器规律及正、反作用选择 根据对象的特性和控制的要求，选择调节器的控制规律 及正、反作用 3. 选择器类型的选择 根据调节器的正、反作用和选择性控制系统设置的目的，
确定选择器的类型
控制规律选择：
1.正常情况下工作的控制器，应选PI或PID 2. 非正常情况工作的控制器，应选窄比例式（KC很大） 选择器类型的选择： 根据生产处于不正常情况下、非正常情况调节器的输出 信号高、低来确定；如果在这种情况下它的输出为高信号， 则应选高选器；如果在这种情况下它的输出为低信号，则应 选低选器。
四 积分饱和及其防止措施
在选择性控制系统中，某一时刻选择器只能选中两个调节器
中的一个，并将该调节器的输出信号送往执行器，而未被选
中的调节器则处于开环工作状态，如果这个调节器具有积分 作用，且在偏差信号长期存在的条件下，就会产生积分饱和 现象，其输出信号将会达到最大或最小的极限值。此时，如 果它重新被选择器选中，需要对系统进行控制时，则并不能
7选择性控制系统
绿油塔液位与脱丙烷塔进料选择性控制系统方块图
第7章 选择性控制系统
7.2 选择性控制系统的类型
例3.具有逻辑提量功能的锅炉燃烧控制系统
工作过程分析参见 第5章5.2.6
两套连续型选择性控制系统，共同完成提负荷时先提空 气量后提燃料量，而降负荷时则先降燃料量后降空气量 ，从而实现具有逻辑提量功能的比值控制系统。
第7章 选择性控制系统
7.2 选择性控制系统的类型
对于选择变送器输出信号的连续型选择性控制系统，至少 需采用两个或两个以上的变送器，且变送器的输出信号均送 入选择器，选择器选择符合要求的信号送至调节器，实现控 制功能。
化学反应器热点温度选择性控制系统
第7章 选择性控制系统
7.2 选择性控制系统的类型
过程控制
Process Control
上篇 过程控制系统
第7章 选择性控制系统
本章要点 ◇ 选择性控制的概念 ◇ 选择性控制系统的类型
◇ 选择性控制系统的设计
本章学习目标 ◇ 掌握选择性控制的基本概念 ◇ 了解选择性控制系统的类型 ◇ 掌握各类选择性控制系统的工作原理、设计方法与适用场合 ◇ 理解积分饱和现象产生的原因
连续型选择性控制系统
选择调节器的输出信号 选择变送器的输出信号
第7章 选择性控制系统
7.2 选择性控制系统的类型
在选择调节器输出信号的连续型选择性控制系统中，一 般具有两台连续型调节器，它们的输出通过一台选择器（高 选器或低选器）后，送往调节阀。这两台调节器一台在正常 情况下工作，一台在非正常情况下工作。
7.2.3 混合型选择性控制系统
混合型选择性控制系统中,既包含有开关型选择的内容， 又包含有连续型选择的内容。
带下限接点 当燃气压力 低于下限值 时，关闭控 制阀，防止 “回火”
选择性控制系统.
举例：氨冷却器出口温度与液氨液位选择性控制系统
①为了防止液氨带液进入氨压缩机后危及氨压缩机的安全， 调节阀应选择气开式。这样一旦调节阀失去能源(即断气), 调节阀处于关闭状态，不致使液位不断上升。
②温度对象:液氨流量↑→出口温度↓为“-” ；调节阀：气开为“+”；
TC“正作用” 液位对象:液氨流量↑→液氨液位↑为“+” ；调节阀：气开为“+”； LC“反作用” ③物料出口温度是工艺的操作指标。温度调节器TC是正常 情况下工作的调节器，应该选择PID控制规律。 液位调节器为非正常情况下工作的调节器，为了在液位上 升到安全限度时，液位调节器能迅速地投入工作，液位调 节器应选为窄比例式的。 ④当液位大于上限值时,LC输出为低信号,选择器应为“低选器”。
一．选择性控制系统概述
选择性控制又叫取代控制，也称超驰控制。 在大型生产工艺过程中，除了要求控制系统在生产 处于正常运行情况下能够克服外界干扰，维持生产的平 稳运行，当生产操作达到安全极限时，控制系统应有一 种应变能力，能采取一些相应的保护措施，促使生产操 作离开安全极限，返回到正常情况；或是使生产暂时停 下来，以防事故的发生或进一步扩大。
开关型选择性控制系统一般都用作系统的限值保护。
丙烯冷却器温度控制系统
正常工况下（液位低于75%）：裂解气出口温度控制系统 非正常工况（液位高达75%）：关闭调节阀，液位慢慢下降 当液位低于75%时
给定
温度控制器
开 关
执行器
液位对象
液位
温度对象
温度
测量变送器 测量变送器
开关型选择性控制系统方框图
用信号器、切换器组成的开关型选择性控制系统
确定选择器的类型
控制规律选择：
二、选择性控制系统
过程控制与自动化仪表P222三、选择性控制系统选择性控制系统（超驰控制系统，override control system）也有人称其为自保护系统或软保护系统。
选择性控制是把生产过程中对某些工业参数的限制条件所构成的逻辑关系迭加到正常的自动控制系统上去的组合控制方案。
（一）控制原理选择性控制系统由正常控制部分和取代控制部分组成。
正常情况下正常控制部分工作，取代控制部分不工作；当生产过程某个参数趋于危险极限时但还未进人危险区域时，取代控制部分工作，而正常控制部分不工作，直到生产重新恢复正常，然后正常控制部分又重新工作。
从而，使控制系统能在正常和异常情况下自动切换工作，起到软保护的作用。
选择性控制系统的特点是选用了选择器，设有两个调节器(或两个以上的变送器)，通过具有选择功能的自动选择器（高值或低值选择器）或自动切换装置，选出能适应生产安全状况的控制信号实现对生产过程的自动控制。
根据选择器在整个系统的位置可分为两种类型。
其一是选择器安装在两个调节器的输出端，对调节器输出信号进行选择，两个调节器公用一个调节阀，如图1所示。
这类系统正常生产时，取代调节器处于待命备用状态，不正常工况出现时，由选择器选出能适应工况的控制信号，用取代调节器工作，结构简单，应用比较广泛。
其二是选择器安装在调节器之前，对变送器输出信号进行选择，这种系统至少有两个以上的变送器，由选择器选择符合工艺要求的输出信号送至调节器。
图2 类型二根据处理方法不同，选择性控制系统又可以分为三类：开关型选择性控制系统，由限位信号切断控制器输出；连续型选择性控制系统，由限位信号切换为另一个控制器输出给执行器；混合型选择性控制系统，采用两个限制信号，同时进行上述两种控制。
（二）工程设计应考虑的问题选择性控制系统的设计包括调节阀气开、气关形式选择，调节器正、反作用选择，选择器的选型及系统参数整定等内容。
1.调节阀气开、气关形式可按照单回路控制系统的方法确定，根据生产工艺安全原则来选择。
第6章 选择性控制系统
第六章选择性控制系统6.1 概述所有控制系统可分为三类：物料平衡（或能量平衡）控制，质量控制和极限控制。
选择性控制属于极限控制一类。
它的特点是：在正常工况下，该参数不会超限，所以也不考虑对它进行直接控制；而在非常工况下，该参数会达到极限值，这时又要求采取强有力的控制手段，避免超限。
选择性控制系统又叫取代控制，也称超驰控制。
生产保护性措施的分类：硬保护和软保护1.硬保护参数达到第一极限时报警→设法排除故障→若没有及时排除故障，参数值会达到更严重的第二极限，经连锁装置动作，自动停车。
达到保护生产的目的。
2.软保护参数达到第一极限时报警→设法排除故障→在这同时，改变操作方式，按使该参数脱离极限值为主要控制目标进行控制，以防该参数进一步超限。
这种操作方式一般会使原有的控制质量降低，但能维持生产的继续运转，避免了停车。
当生产操作趋向极限条件时，用于控制不安全情况的控制系统将取代正常情况下工作的控制方案，直到生产操作重新回到安全范围时，正常情况下的控制方案又恢复对生产过程的正常控制。
要构成选择性控制，生产操作必须有一定选择性逻辑关系。
而选择性控制的实现则需要具有选择功能的自动选择器(高值选择器和低值选择器)或有关切换装置来完成。
6.2选择性控制系统的类型及应用6.2.1 开关型选择性控制系统定义：一般设有A、B两个可供选择的变量。
其中A是工艺操作的主要指标；另一个变量B，工艺上对它只有一个限值要求。
当B工作在限值以内时，生产过程按变量A进行连续控制，当B达到或超过限值时，选择控制系统将通过专门的装置切断A的输出，而控制阀迅速关闭或打开，直到B回到限值内，系统才重新恢复到按变量A进行连续控制。
开关型选择性控制系统一般都用作系统的限值保护。
目的：在乙烯分离过程中，裂解气经五段压缩后其温度已达到88℃。
为了进行低温分离，必须将它的温度降下来。
为此，工艺上采用了液丙烯低温下蒸发吸热原理，用它与裂解气换热，达到降低裂解气温度的目的。
选择性控制系统
• 选择性控制系统的积分饱和现象：
对于调节器输出选择性控制系统，总有一个 处于开环状态，当取代调节器工作时，正常调节 器处于开环状态，当存在积分调节时使其可能产 生积分饱和现象。
2)
抗积分饱和措施
选择性控制是：把工业生产过程中的限制条件所 构成的逻辑关系，叠加到正常的自动控制系统上去的 一种组合控制方法。 即在一个过程控制系统中，设有两个调节器(或两 个以上的变送器)，通过高、低值选择器选出能适应生 产安全状况的控制信号实现对生产过程的自动控制。
选择性控制系统
1 2 3 4 5 概述 选择性控制系统类型 选择性控制系统的设计 积分饱和及其防止措施 典型应用
1
概
述
控制系统按其实现功能，可分为三类：物料平衡 （或能量平衡）控制，质量控制和极限控制。 液位控制 温度控制 选择性控制
自动选择性控制系统属于极限控制，又叫自动保 护控制、软保护控制、取代控制或超驰控制。
选择性控制的特点是：在正常工况下，输出参 数不会超限，所以也不考虑用它进行控制； 而在非常工况下，该参数会达到极限值，这时 又要求采取强有力的控制手段，避免超限。
4
积分饱和及其防止措施
1) 积分饱和的产生及其危害
2) 抗积分饱和措施
1)
积分饱和的产生及其危环 工作状态时，如果偏差一直存在，那么，由于积分作 用控制器的输出将不断增加或不断减少，一直达到极 限为止，这种现象称之为积分饱合。
积分饱和产生的条件： （1）控制器具有积分作用。 （2）偏差信号长期存在。
选择性控制系统
系统必须要保证在非正常工况安全生产，一般采 取的处理方法有： • 连锁保护紧急性停车 • 自动切换至手动 都会造成生产停止, 要很长时间才能恢复生产 • 选择性控制系统 当生产操作趋向限制条件时，一个用于控制不安 全工况的控制方案将取代正常情况下的控制方案，直 到生产操作重新回到安全范围以内，恢复原控制方案 为止。
8.选择性控制系统-过程控制(自动化)
选择控制系统抗积分饱和的实现
Lm
1
v1
TI s + 1
－
＋
＋
Lmax
KC
TD s + 1 ADTD s + 1 ＋
u1
LS u
Tsp
＋
KC
TD s + 1 ADTD s + 1 ＋
－
＋
Tm
u2
1
v2
TI s + 1
结论
选择性控制的分类 选择性控制系统的设计 选择性控制系统的防积分饱和问题
------超驰控制系统
选择性控制
本讲主要内容
选择性控制的分类； 选择性控制的设计方法与应用场合； 选择性控制的抗积分饱和。
选择性控制分类
被控变量选择控制（Selective Control）
特点：被控变量类型相同，通常只有一个制 器，与单回路控制相近，只是控制器的输入是 由多个测量信号选择得到的。
在工况变化时，如出现M>AH，则低选器选择AH 作为输出，AH=Ar。因此FAC成为定值流量控制系 统，使得炼厂气A稳定在AH的数值上。这时由于 （M-AH）>0,则构成温度与燃料B的串级控制系统， 即打开燃料B的阀门以补充燃料A的不足。从而使 得炉出口温度稳定在设定值上。
控制要求：在生产上，往往要求对被冷却物料的出口温度进行控制。所 以，一般以被冷却物料出口温度为被控变量，以液氨流量为操纵变量。
液氨蒸发器的单回路控制
待冷却 物料
TC
气氨
气开阀 液氨
改变传热面积来调节传 热量的。因液位高度会 影响热交换器的浸润传 热面积，因此，液位高 度即间接反映了传热面 积的变化情况。
4.3.2选择性控制系统
（2）对操纵变量的选择性控制系统
被控变量只有一个，而操纵变量却有两个， 选择器对操纵变量进行选择。 例：对燃料的选择性控制系统 加热炉采用多种燃料燃烧，当低值燃料A 的流量没有超过上限值AH时，尽量用A燃料。 在A>AH时则用高热值燃料B来补充。
多燃料燃烧的选择性控制系统
系统框图
（3）对测量信号的选择
因此，一种既能自动起保护作用而又不停车 的“软保护”措施就应运而生了。这就是选择性 控制系统，也称为取代控制系统或超驰控制系统。 在选择性控制系统中，把生产过程中的限制 条件所构成的逻辑关系叠加到正常的控制系统中 去，即当工艺过程参数趋近于危险极限，但还未 到达危险极限时，一个用于控制不安全情况的控 制方案将取代正常情况下工作的控制方案，用取 代控制器自动顶替正常工况下的控制器的工作。 正常控制器与取代控制器的自动切换可由选 择器进行判别。
液态氨冷却器单回路定值控制系统
控制阀：气开式
温度控制器：正作用
在正常工况下，操纵液氨流量使被冷却物料 的出口温度得到控制，而液位在允许的一定范围 内变化。如果突然出现非正常情况，假设有杂质 油漏入被冷却物料管线，使导热系数下降，原来 的传热面积不能带走同样多的热量，只有使液位 升高，加大传热面积。如果当液位升高到全部淹 没换热器的所有列管时，传热面积已达到极限， 出口温度仍没降下来，温度控制器会不断地开大 控制阀门，使液位继续升高，将导致气氨中夹带 液氨进入压缩机，损坏压缩机叶片。为了保护压 缩机的安全，要求氨蒸发器有足够的气化空间， 限制氨液面的上限高度，因此，需要在温度控制 系统的基础上，增加一个液面超限的取代单回路 控制系统。
将选择器接在变送器的输出端，一般用来对测量信 号进行选择。 例：对反应器各处温度测量值的选择性控制系统。 反应器内装有固定触媒层，由于热点温度的位 置可能会随着催化剂的老化、变质和流动等原因而 有所移动，为防止反应温度过高烧坏触媒，因此， 反应器内各处温度都应参加比较，选择其中的最高 温度用于控制。
过程控制工程(孙洪程版)第六章 选择性控制系统
6.1 概述 选择性系统依据： 工艺操作的选择性逻辑关系 实现设备： 自动选择器（HS、LS）、切换开关
6.2 选择性控制系统的类型及应用
6.2.1 开关型选择性系统
A变量：工艺操作指标
变量 B变量：安全界限，操作在B内是安全的， 超出，生产就有危险 正常情况，B处于界限内，对A进行连续控制 控制 一旦B达到界限，为防止事故，切断A控制 器输出，使控制阀迅速打开或关闭，直到B 回到安全界限内，然后恢复A的连续控制
LS
pB
GV（s）
燃料压力对象 蒸汽压力对象
燃料压力变送器
Байду номын сангаас
图6—6 蒸汽压力与燃料压力选择性控制系统方块图
6.2.2 连续型选择性控制系统
例子2：
绿油塔液位: >30%恒定进料; <30%控制液位
绿 油 塔
正常
LC
FC FC被选中
脱 丙 烷 塔
进料F A.O
异常
LC LC被选中
FC
LS
FC
LC
图6-7 液位和流量系统
6.3 选择性控制系统的设计
•选择器类型——选择目的及控制器正反作用形式 •例子: 氨冷却器出口温度与液氨液位选择性系统
L C
A.O
T C
LS
分析：
（1）控制阀选为气开式（防止液氨带进压缩机）
6.3 选择性控制系统的设计
（2）出口温度是工艺控制主要指标，TC是正常工作的 控制器，TC选择PID规律，LC为非正常工作控制器， 为在液位上升到安全限时迅速投入工作，选窄比例规 律
裂解气（88℃）
气丙烯
液丙烯
TC
控制方案B：裂解汽温度与丙烯冷却器液位选择性系统
选择性控制---过程控制系统
一、选择性控制原理通常的自动控制系统都是在生产过程处于正常工况时发挥作用的，如遇到不正常工况，则往往要退出自动控制而切换为手动，待工况基本恢复再投入自动控制状态。
现代石油、化工等过程工业中，越来越多的生产装置要求控制系统既能在正常工艺状况下发挥控制作用，又能在非正常工况下仍然起到自动控制作用，使生产过程尽快恢复到正常工况，至少也是有助于或有待于工况恢复正常。
这种非正常工况时的控制系统属于安全保护措施，安保措施有两大类，一是硬保护，二是软保护。
硬保护措施就是联锁保护控制系统。
当生产过程工况超出一定范围时，联锁保护系统采取一系列相应的措施，如报警、自动到手动、联锁动作等，使生产过程处于相对安全的状态。
但这种硬保护措施经常使生产停车，造成较大的经济损失。
于是，人们在实践中探索出许多更为安全经济的软保护措施来减少停车造成的损失。
所谓软保护措施，就是当生产工况超出一定范围时，不是消极地输入联销保护甚至停车，而是自动地切换到一种新控制系统中，这个新的控制系统取代了原来的控制系统对生产过程进行控制，当工况恢复时，又自动地切换到原来的控制系统中。
由于要对工况是否正常进行判断，要在两个控制系统当中选择。
因此，称为选择性控制系统，有时也称为取代控制或超驰控制。
选择性控制系统在结构上的最大特点是有一个选择器，通常是两个输入信号，一个输出信号，如图8-25。
对于高选器，输出信号 Y等于X1和X2中数值较大的一个，如X1=5mA，X2＝4mA，Y＝5mA。
对于低选器，输出信号Y等于X1和X2中数值较小的一个。
图8-25 高选器和低选器高选器时，正常工艺情况下参与控制的信号应该比较强，如设为X1，则X1应明显大于X2。
出现不正常工艺时，X2变得大于X1，高选器输出Y转而等于X2；待工艺恢复正常后，X2又下降到小于X1，Y又恢复为选择X1。
这就是选择性控制原理。
图8-27丙烯冷却器开关型选择性控制系统二、选择性控制系统的类型l、开关型选择性控制系统如图8－26所示是一个丙稀冷却器温度控制系统，目的是使裂解气的温度下降并稳定在一定的温度上。
第二章 第6节 选择性控制系统
此时废品燃料阀开度由u(1+K)来控制，而补充燃料阀全关 当废品燃料不足时: PC输出< u(1+K) ，LS选通PC 输出 uw=umax﹤u(1+K) us=u(1+1/K)-uw (1／K )=[u(1+K)-uw] (1／K)﹥0 此时废品燃料阀开度由umax来控制，而补充燃料阀也打 开，开度由[u(1+K)-uw] (1／K)来控制。 u(1+K) 代表所需要的总的热流量，其中K表示补充燃料 与废品燃料的最大热流量之比 即
主动量不足时，从动量会随之而变，反之则不行，引入超驰 控制系统 例：如图2-39所示系统 例： 3种物料A、B、C,A为主动量，主动量A不再是来自FC1,而 是来自LS的输出
FC1 LS VPC
VPC是阀位控制器， 其设定值对应一个较大的阀位（如 95%）
（1） B或C有一个供应不足→经过HS→送给VPC, VPC反作用 →VPC输出下降→LS选通VPC来控制A物料的流量 （2） 正常情况下， 则LS选通FC1,仍是定值控制 （3） 积分外反馈，以LS的输出作为外反馈信号
5：高压蒸汽的压力控制：选择性 控制方案：选择性控制的应用
两个调节器， 正常工作时：A调节器工作，155阀全关，通过调速 阀调节PT155 异常时：B调节器工作，155阀先打开到30％开度， 然后按照PID规律控制，
5：高压蒸汽的压力控制：选择性 控制方案：选择性控制的应用
155阀为气关阀;调速阀为气关阀 ； A调节器为反作 用
（2）控制方案 调节阀选气开阀；TC选正作用；LC选反作用；选择器 性质的选择只与超驰控制器LC有关。液位 ↑，LC输出↓， 要求在选择器中选中，因此是低选器 （3）控制过程 正常情况下，液氨的液位低于极限值，LC的测量值低 于设定值，其输出增加且大于TC的输出，则LS选通TC来控 制， 反之， 选LC来控制
第6、7章 选择控制系统和分程阀位控制系统
液位
温度控制器 开 关 控制阀
温度
液位对象
温度对象
图6—2 开关型选择性控制系统方块图
教学进程
6.2.1 开关型选择性系统
裂解气（88℃） 气丙烯 信号器
当液位低于75％时 pz＝0
信号器 液丙烯 PZ 当液位达到75％时 pz＝0．1MPa 切换器
TC
PY PX
切换器
当pz＝0时，pY＝px
pz＝0．1MPa时， pY＝0
第二步：主控制器处于自动状态，然后按单回路系统整定方法 整定阀位控制器的参数。
教学进程
作业 课本P164 课本 P183 7.7 6.5
工作原理：
T TC输出 T VB A
VPC
(
VA
) ( T
VPC输出
A.O
)
T=Tsp
教学进程
7.2.2 阀位控制系统的应用
B
工作原理：
A.O TC
T
TC输出 T
VB
VPC
(
VA
) )
VPC输出 A
( T
A.O
VA处于某一新开度，VB处于VPC所设置的小开度 r
总结：干扰出现，由快速变量迅速使被控量回到给定，然后， 由经济变量调整，最终使快速变量回到原来值，而整个控制
P176 分析 仍有跳跃
教学进程
7.2 阀位控制系统 7.2.1 概述
控制某个过程参数时，操纵变量的选择不是唯一的 操纵变量选择的原则：经济性和工艺合理性、快速性 和有效性 有些情况，两者不能兼顾 综合考虑——阀位控制系统
F
变量A：经济合理 变量B：快速有效 C1主控制器，控制B C2阀位控制器，控制A A B
选择性控制系统ppt课件
控制规律： 正常工作调节器，要有积分作用，PI、PID 非正常工作调节器，窄比例（P大）
正反作用：与单回路相同
17
6.3 选择性控制系统的设计
•选择器类型——选择目的及控制器正反作用形式 •例子: 氨冷却器出口温度与液氨液位选择性系统
L C
A.O
T
两个连续控制器， 一个正常情况下工作
一个非正常情况下工作
→一个选择器（HS、LS）→ 控制阀
12
6.2.2 连续型选择性控制系统
蒸汽
例子1：
供水
PC1
PB
PA
PC2 LS
PY
A.O 图6—5 蒸汽压力与燃料气压力选择性控制系统
正常
PBPA异常PBPAPY= PA
PY= PB
13
6.2.2 连续型选择性控制系统
温度控制器 开 关
控制阀
液位
温度
液位对象 温度对象
图6—2 开关型选择性控制系统方块图
9
6.2.1 开关型选择性系统
裂解气（88℃） 气丙烯
信号器
信号器 液丙烯
当液位低于75％时 pz＝0
当液位达到75％时 pz＝0．1MPa
TC
PY
PZ 切换器
PX
切换器 当pz＝0时，pY＝px pz＝0．1MPa时，
不但选择性系统中，其它系统，只要具备以上三个条件， 就会有积分饱和（如串级）
20
6.4.1 积分饱和的产生及其危害性 控制器开环（未被选中）输出一直变化，达到 极限 气动控制器 0.02~0.1Mpa --- 0 ~ 0.14Mpa 电动控制器 4~20mA --- 4 ~ 20mA 当被选中时，由于信号已经超出了有效区间， 阀门不动作，“控制死区”
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2、控制器选择与参数整定
（1）由于对正常控制器的控制精度要 求较高，控制规律的选择和单回路定值控 制系统一样，一般情况下采用PI作用，若 容量滞后较大，可适当引入微分环节。而 取代控制器在大多数情况下处于开环待命 状态，只有在出现故障时，用它作为暂时 性的措施，因此，一般选P作用就可以了。 但当对极限值要求严格时，也可采用PI控 制。
（1）对被控变量的选择性控制系统
被控变量有两个，而操纵变量（执行器）只有一个， 选择器对被控变量进行选择。
例：液态氨冷却器控制系统 液氨蒸发冷却器是工业生产中常用的一种换热
设备，它利用液氨的蒸发吸取大量的汽化热，来冷 却流经管内的被冷却物料。工艺上要求被冷却物料 的出口温度稳定为某一定值，所以将被冷却物料的 出口温度作为被控变量，以液态氨的流量作为操纵 变量，构成正常工况下的单回路定值控制系统。
定义： 把控制回路中有选择器的控制系统称
为选择性控制系统。（Selective Control）
选择器实现逻辑运算，分为高选器和 低选器两类。高选器输出是其输入信号中 的高信号，低选器输出是其输入信号中的 低信号。
4.3.2.2 系统结构
根据选择性控制系统中被选择的变量性 质，可分为三种类型：
对被控变量进行选择的选择性控制系统 对操纵变量进行选择的选择性控制系统 对测量信号进行选择的选择性控制系统
在选择性控制系统中，把生产过程中的限制 条件所构成的逻辑关系叠加到正常的控制系统中 去，即当工艺过程参数趋近于危险极限，但还未 到达危险极限时，一个用于控制不安全情况的控 制方案将取代正常情况下工作的控制方案，用取 代控制器自动顶替正常工况下的控制器的工作。
正常控制器与取代控制器的自动切换可由选 择器进行判别。
液态氨冷却器单回路定值控制系统
控制阀：气开式 温度控制器：正作用
在正常工况下，操纵液氨流量使被冷却物料
的出口温度得到控制，而液位在允许的一定范围 内变化。如果突然出现非正常情况，假设有杂质 油漏入被冷却物料管线，使导热系数下降，原来 的传热面积不能带走同样多的热量，只有使液位 升高，加大传热面积。如果当液位升高到全部淹 没换热器的所有列管时，传热面积已达到极限， 出口温度仍没降下来，温度控制器会不断地开大 控制阀门，使液位继续升高，将导致气氨中夹带 液氨进入压缩机，损坏压缩机叶片。为了保护压 缩机的安全，要求氨蒸发器有足够的气化空间， 限制氨液面的上限高度，因此，需要在温度控制 系统的基础上，增加一个液面超限的取代单回路 控制系统。
抗积分饱和措施
在选择性控制系统中，抗积分饱和的方法多采用如 图所示的外反馈法，即将选择器输出作为积分外反 馈信号，分别送两个控制器。实现输出信号的跟踪 和同步。
抗积分饱和措施
在选择性控制系统中，抗积分饱和的方法多采用如 图所示的外反馈法，即将选择器输出作为积分外反 馈信号，分别送两个控制器。实现输出信号的跟踪 和同步。
将选择器接在变送器的输出端，一般用来对测量信 号进行选择。
例：对反应器各处温度测量值的选择性控制系统。 反应器内装有固定触媒层，由于热点温度的位
置可能会随着催化剂的老化、变质和流动等原因而 有所移动，为防止反应温度过高烧坏触媒，因此， 反应器内各处温度都应参加比较，选择其中的最高 温度用于控制。
液态氨冷却器选择性控制系统
液位控制器：反作用 选择器：低选器
系统框图
工作原理
在正常工况下，液位处于安全范围，低于界限 值，由于液位控制器的反作用使其输出高于温度控 制器的输出，从而低值选择器选中了温度控制器， 液位控制器处于开环待命的状态。
当氨的液位达到高限值时，由于液位的升高使 液位控制器的输出减小，同时，冷却物出口温度较 高，正作用的温度控制器输出较大，因而低值选择 器立即选中液位控制器，而温度控制器则成为开环 状态。
（2）对操纵变量的选择性控制系统
被控变量只有一个，而操纵变量却有两个， 选择器对操纵变量进行选择。
例：对燃料的选择性控制系统 加热炉采用多种燃料燃烧，当低值燃料A
的流量没有超过上限值AH时，尽量用A燃料。 在A>AH时则用高热值燃料B来补充。
多燃料燃烧的选择性控制系统
系统框图
（3）对测量信号的选择
随着生产的现代化，一些生产过程速度很快， 操作人员往往还没有反应过来，事故可能已经发生 了。现在的生产多数都是大规模的连续生产，安全 联锁装置在故障时强行使一些设备停车，引起大面 积停工停产，将会造成很大的经济损失。
因此，一种既能自动起保护作用而又不停车 的“软保护”措施就应运而生了。这就是选择性 控制系统，也称为取代控制系统或超驰控制系统。
（2）对控制器的参数整定时，两个控 制器都可以按照单回路控制系统的整定方 法进行。值得注意的是，取代控制器是为 了安全、避免事故发生，所以对取代控制 器的要求是，一旦投入工作，控制作用要 强，速度要快，因此，比例度应整定得较 小，积分时间也应较短，以便产生及时的 保护作用。
选择性控制系统与比值系统的结合
对温度测量值的选择性控制系统
控制系统中，无论在正常工况下，还
是在异常工况下，总是有控制器处于开环待命状态， 对于开环下的控制器，其偏差长时间存在，如果有 积分控制作用，其输出将进入深度饱和状态，一旦 选择器选中这个控制器工作，控制器因处于饱和状 态而失去控制能力，只能等到退出饱和以后才能工 作，所以在选择性控制系统中，对有积分作用的控 制器，务必要采取抗积分饱和措施。
4.3.2 选择性控制系统
主要内容
基本原理 系统结构 性能分析 设计与应用
4.3.2.1 基本原理
在生产过程中，一般都有一定的安全保护措施。 例如，声光报警或自动安全联锁。即当生产工艺参 数达到安全极限时，报警开关接通，通过报警灯或 警铃发出报警信号，改为人工手动操作或通过自动 安全联锁装置，强行切断电源或气源，使整个工艺 装置或某些设备停车，待操作人员排除故障后再重 新启动。