基于多变量开关型选择性控制系统的设计编程及应用

靠 运行 。不 同对 象 的温 度 参 数 之 间存 在 关 联 ， 实
施 控 制时相 互影 响 与制 约 。笔 者介 绍 的控 制 系统 及 Ｄ Ｃ Ｓ系 统 编 程 ， 成 功 实 现 了需 多 变 量 控 制 的
升、 恒 温 生 产 过程 控 制要 求 ， 该 控 制 系统 自 ２ ０ １ １ 年投 入运 行 以来 ， 控制 过程 及工 艺参 数控 制 ， 均满
物料 温度 同 时受 控 ， 其 中物 料 加 热 升 温 至规 定 范 围， 并 控 制物料 温度 在 规 定 值 范 围 内进 行 物 料 液
化， 持续 至规 定 时 间 ， 使 物 料 完 全 化 。 同时 ， 容
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ３ － ０ ３ ． ２ ２ （ 修改稿 ）
２ ． １ 控 制策 略确 定 依 据工 艺过 程 ， 在 物料 加热 液化 过程 中 ， 物 料
温度通 过调 节 加 热 器 加 热功 率 对 其 定 值 控 制 ， 为
保证 相关 设备 安 全 ， 防止 物 料 局 部温 度 过 高 造 成
节蒸 汽压 力控 制温 度参 数 ； 而 采 用压 热罐 装置 ， 以
足工 艺 生产需 要 ， 系统 运行 良好 ． １ 工艺过 程简 介
端部 表 面与加 热体 表 面温度 参数 作为 限值 控 制变
量， 进行 开关 量 控 制 ； 同时 ， 物 料 温度 参 数 又作 为
限值 变量 ， 也 实施 开 关量控 制 。
２ ． ２ 控 制 系统设 计
装 料容 器置 于压 热罐 内 ， 罐 门闭合 ， 罐体 呈 密 闭状 态 ， 压 热 罐 内腔 后 端 处 设 置 加 热 器 和 风 扇 。 生产投 运 时 ， 罐 门呈 完全 闭合 、 风 扇置运 转状 态 才 可执行 加热 液 化 过 程 。在 加 热 液 化 过 程 中 ， 加 热
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第 ４期
刘 渊 等 ． 基 于 多 变 量 开 关 型 选 择 性 控 制 系统 的设 计 编 程 及 应 用
和 限值 变量一 般分别 为单一 变量 ， 功能构 成 中设置 选择 器 ， 通过选 择 器 选 择输 出变 量值 ， 执 行 对应 控 制 过程 ， 且 限值 变量通 常 以二位 式 控制方 式 实施控 制； 在 该控 制系统 中， 限值 变量 为多变 量 ， 功 能构成 中不设 置 选 择 器 ， 采用 Ｄ Ｃ Ｓ系统 编 程 予 以 实现 变 量选 择 ， 其方 式 为任 一 限值 变 量 超 限 ， 即执 行 限值 变量 的控制 过程 ， 主控 变量 的连续 控制输 出量 仍保 留， 但 执行状 态无 效 。对 于 多 限值 变 量 控 制 ， 若 均
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化 亡 自 动
化
及 仪
表
第４ ０卷
基 于 多 变 量 开 关 型 选 择 性 控 制 系 统 的 设 计 编 程 及 应 用
刘 渊 赵 辉 堂 廖 永 贞 刘 中明
（ 兰州铀浓缩有限公 司， 兰州 ７ ３ ０ ０ ６ ５ ）
摘 要 通 过 设 计 开 关型 选择 性 控 制 系统 ， 对 限值 变量 实施 三位 式控 制 ， 克 服 了传 统 二 位 式 控 制 方 式 在
到规定 的 上限值 后 ， 加 热器 停 止加热 ， 因而控 制 系 统采用 多 变量 开关 型选择 性 控制 策略 。将 物料 温 度参数 作 为主控 变 量 ， 进 行连 续量定 值 控制 ； 容 器
的温 度参 数 和状 态量实 现 准确 、 可靠 控制 ， 才 能保
证 产 品质量 ， 确保 生产 过程 及设 备安 全 、 稳定 和可
多 限值 变量 控 制 中 ， 使 加 热 回路 频 繁 通 断 而且 易 产 生 回路 硬 件 故 障 的 问题 ； 以主 控 变 量 限 值 的 下 限 值 为
参考值设定等偏差值 ， 克服 控 制 中各 变量 问 的相 互 影 响 ， 使 控 制 系统 获 得 良好 的稳 定 性 和 可 靠 性 。 利 用
电加 热方 式进 行 物 料 加 热 液 化 时 ， 需 对 不 同对 象
液化 过程 产生 事 故 ， 需 对 加 热 器 表 面温 度 和 物 料 容器 后端 部表 面温 度 限值 控 制 ， 当其 温度 达 到 规 定值 后 ， 加热 器停 止加 热 。同时 ， 为保 证液 化 过 程 的绝 对 安全 ， 对物 料温 度进 行 限值 控 制 ， 其 温 度 达
器表 面温 度 、 装 料 容器 后 端 部 表 面 温度 和容 器 内
根据 生产过 程和 已确定 的控 制策 略 ， 主控 变量 采用 Ｐ Ｉ Ｄ规 律 调 节 加 热器 功 率 ， 进 行 定 值 连 续 控 制， 执行机构选 用 双 向可控 硅 调压 器 ， 限值 变 量均 通过控制加 热 回路通 断进行 开关量 控制 ， 由接触器 执行 。在 一般开关 型选 择性控 制 系统 中 ， 主控变 量
Ｆ Ｂ Ｄ语 言 编 程 ， 由Ｄ Ｃ Ｓ系统 实 现设 计 的 控 制 策 略 ， 成功应用于生产过 程控制 ， 解 决 了 该 生 产 过 程 多 变量
的 复 杂控 带 】 问题 ， 应 用效 果 良好 。 关 键 词 选择 性 控 制 系统 三 位 式 变量 Ｆ Ｂ Ｄ语 言 中 图分 类 号 Ｔ Ｈ １ ６ ５ ． ２ 文献 标识 码 Ａ 文 章 编 号 １ ０ ０ ０ — ３ ９ ３ ２ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ４ － ０ ４ ４ ６ － ０ ５
过程 中 ， 均控 制 在 各 自的规 定 值 内。物 料 完 全液 化后 ， 进 行后续 生 产过 程 。
２ 控 制 方 案 设 计
方 式 由蒸汽 夹 套 装 置 利用 蒸 汽 加 热 ， 改 造 为 压 热 罐 装置 电加 热方 式 ， 温度 控制 方式 也需 随之 改 变 。
在蒸 汽加 热方 式进行 物 料升 、 恒 温液化 时 ， 手动 调
随着 兰州 铀浓 缩有 限公 司对 有关 产 品生产 系 统 的技术 改 造 升级 ， 工 艺 生 产 过 程 发 生 了较 大 变 化， 同时， 生产系统采用 了 Ｄ Ｃ Ｓ对 生 产 过 程 实 施 监 控 。物料 加热 液 化 作 为 关键 生产 过 程 ， 其 加 热
器后 端部 表 面与 加 热 器 表 面 温度 在 物 料 升 、 恒 温