分程控制原理
常用串级和分程控制(介绍)
概述
解决办法：再加入一个蒸汽流量控制系统，可控制 流量稳定。
FC
TC
问题：两套控制系统不能协调，甚至出现矛盾
温度控制系统要求增加或减小蒸汽流量，而流量控制 系统却只能根据事先的流量设定值进行定值控制。
概述
串级控制系统：两套控制系统的协调控制
FC
TC
特点：两个控制器，一个调节阀
- PID正反作用确定 . 先确定副控制器 调节阀选为气开型(故障关FC),特性为正作用; 流
量偏大时,阀门流通量应少, 对象特性为反作用; 所以 PID控制器应选正作用;
调节阀选为气关型(故障关FO),特性为反作用, PID控制器应选反作用;
串级控制系统
. 再确定主控制器 主控制器PID特性,不再需要考虑阀门特性和
一个控制器（主控制器）的输出送到另一个控制器 （副控制器）的给定，副控制器的输出送到控制阀ຫໍສະໝຸດ 述温度控制器流量控制器
控制阀
流量变送器
温度变送器
流量对象
温度对象
特点：两个闭环环路，内环和外环 内环：副环，副控制器、副对象、副变送器 （流量） 外环：主环，主控制器、主对象、主变送器 （温度）
概述
主环，定值控制系统，给定值由工艺设定，主控制
例：精馏塔提馏段温度控制系统 1）副环干扰 2）主环干扰
串级控制系统的特点
串级系统具有一定的自适应能力
自适应问题：控制器的参数往往是根据一定的控制对象设置的， 当控制对象特性发生变化时（非线性特性，操作条件变化、负 荷变化），原来好的控制器参数就变得不好了（不适应了） 串级系统中，副控制系统是随动系统，主控制器可根据操作条 件的变化，不断修改副控制器的给定值——自适应能力 “能力有限”，自适应控制（现代控制技术）
串级控制和分程控制在温湿度空调节能中的应用
串级控制和分程控制在温湿度空调节能中的应用作者：杨恩伟来源：《城市建设理论研究》2013年第29期中图分类号： TE08 文献标识码： A目前洁净空调系统主要采用传统的单回路PID来控制温湿度,但药厂洁净室温湿度控制要求很严格,并且由于温湿度耦合现象十分严重,虽然大多数情况下能够符合设计要求,但往往出现冷水阀和热水阀同时开的现象,造成了能源的巨大浪费.而且需要多套PID参数进行整定,难以保证系统的稳定性和精度,如果参数整定使调节过程过慢则会导致空调机组的开机时间延长,开机以后如果环境中温湿度出现比较大的扰动，不能及时地回调至设定值,也是整个调节过程大大延长,如果参数整定使调节过程过快则极有可能会引起控制系统输出(风机、执行器)的振荡, 从而引起整个环境不期望的温湿度的波动，不仅增加了控制系统软件实施的复杂性，而且很难达到预期的效果。
鉴于能源的消耗过大以及温湿度相互干扰的问题, 可以通过采用串级控制+分段控制(分程)的综合方案来解决。
洁净空调系统的被控参数是回风温度和湿度, 调节参数为送风温度和湿度, 一般在空调机组的送风主管和回风主管上都会分别安装温湿度传感器, 个别重点房间也会布置温湿度传感器,以符合环境监测和相关行业法规的要求,但个别房间的温湿度并不能代表整个机组控制环境的温湿度,因此本方案中调节控制参数均以送风和回风主管上的温湿度传感器信号为依据。
温度和湿度信号通过温湿度传感器送到DCS系统,然后通过DCS的控制算法计算输出为加热、制冷(除湿)和加湿信号,从而分别控制热水阀、冷水阀和蒸汽阀的开度来实现闭环调节控制。
根據串级控制的原理,串级控制是由两个PID(比例积分微分控制)控制回路嵌套组成的，内层的PID为内环控制回路,简称内环; 外层的PID称为外环控制回路,简称为外环。
外环回路的输出值直接作为内环回路的给定值, 内环回路的输出直接作用于风机和阀门执行器来实现整个系统的调节。
内环具有快速调节作用,应该把主要的干扰源放在内环来调节,因此把送风温湿度作为调节对象,通过控制空调机组的加湿、除湿和冷热水系统来稳定送风的温湿度。
分程系统控制的原理是
分程系统控制的原理是
分程系统控制的原理是将一个复杂的任务或过程分解成若干个较简单的子任务或子过程，每个子任务或子过程由一个独立的程控器控制，然后再将这些子任务或子过程按照一定的顺序、时序、逻辑关系和数据传递方式组织起来，通过统一的调度、协调和管理进行整体控制和运行。
具体来说，分程系统控制的原理包括以下几个方面：
1. 模块化设计：将一个复杂的任务或过程分解成若干个模块，每个模块负责一个特定的功能，通过定义模块之间的接口和数据传递方式，实现模块间的独立运行和协作。
2. 程控器控制：每个模块由一个独立的程控器控制，程控器负责接收输入信号、执行相应的操作和输出结果，实现对模块的控制和调度。
3. 任务调度：根据任务之间的依赖关系和优先级，对各个模块进行合理的调度和分配资源，保证各个模块按照正确的顺序、时序和时机运行。
4. 数据传递：模块之间通过特定的数据传递方式进行信息交换和共享数据，确保各个模块之间的数据一致性和及时性。
5. 故障处理：对于模块之间的故障或异常情况，分程系统能够进行相应的故障检测、处理和恢复，确保系统的稳定性和可靠性。
总之，分程系统控制通过将复杂任务分解为简单模块、独立的程控器控制、任务调度、数据传递和故障处理等方面的原理和技术，实现对复杂任务或过程的高效、
可靠、自动化的控制。
《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。
分程控制原理
分程控制原理
分程控制原理是一种常见的计算机处理方式，它通过将程序的执行分
成多个小的部分，使计算机可以同时执行多个任务，提高系统的效率
和响应速度。
在分程控制原理中，每个程序都被分成多个小的部分或子程序，每个
子程序都可以独立执行。
当计算机需要执行一个程序时，它会从主程
序中调用一个或多个子程序，然后执行这些子程序来完成任务。
一旦
子程序完成了任务，它会返回到主程序中，继续执行其他子程序或者
结束整个程序的执行。
分程控制原理的实现需要处理器支持中断和上下文切换等功能。
当计
算机需要执行另一个程序时，它会发出一个中断请求，将当前正在执
行的程序挂起，并切换到执行另一个程序。
这个过程称为上下文切换。
分程控制原理的应用十分广泛，它可以用于操作系统、数据库系统、
浏览器等软件中。
例如，操作系统可以将多个进程分成多个子程序，
然后通过分程控制原理来调度它们的执行，提高系统的效率和吞吐量。
数据库系统也可以将查询语句分成多个子程序，然后通过分程控制原
理来并行执行它们，加速查询结果的返回。
类似的，浏览器也可以将
页面的渲染、JavaScript执行、网络请求等任务分成多个子程序，然
后通过分程控制原理来并行执行它们，提高页面的响应速度。
总之，分程控制原理是一种重要的计算机处理方式，可以大大提高系统的效率和响应速度。
它的应用范围广泛，对于各种类型的软件都具有重要的意义。
《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。
热旁路分程控制在精馏塔压力控制中的应用_张艳霞
3 74
油罐底泥的减量化和 资源化技术
2004
油罐底泥与其它污泥相比具有水分少、有机质高
的特点( 见表 2) , 可经简单脱液处理后与石油焦拌和 作为 CFB 锅炉燃料或与煤炭拌和作为砖瓦厂等炭混 型燃料; 大型炼厂拥有广泛的蒸汽资源, 可作为油泥干 燥的热源, 非常适合将油泥直接多效蒸发生产商品油 泥燃料或自备 CFB 锅炉燃料。 4. 2. 3 专用焦化工艺[ 7]
2 调节阀分程控制的作用原理
当塔顶气相中不凝气流率小于塔顶气相总流率的 2% ~ 5% , 或者在塔的操作中有部分时间产生不凝气 时, 就可采用分程控制方案。
分程控制, 即由一个调节器同时控制两个调节阀, 而这两个调节阀的工作风 压范围不同。一个调节阀 PV- 101A 装 在热 旁路 管线上, 另 一个 调节 阀 PV101B 装在回流罐不凝气管线上。在正常操作时, 塔的 压力是通过调节热旁路管线上的调节阀的开度来实现 的。当 PA 增大时, 热旁路调节阀 PV- 101A 关小, 进 入回流罐的热旁路气体减少, 降低了回流罐上面液膜 层的温度, 从而降低回流罐的压力, 冷凝器内冷凝液的第 33 卷 第 5 期
热旁路分程 控制在精馏塔压力控制中的应用
3 41
液位降低, 提高了冷凝器气体的冷凝面积, 减少了冷凝 液的过冷度, 结果是提高了冷凝器内气体的冷凝速度, 降低了系统压力。反之, 当 PA 减小时, 热旁路调节阀 PV- 101A 开大, 进入回流罐的热旁路气体增多, 提高 了回流罐上面液膜层的温度, 从而提高了回流罐的压 力, 冷凝器内冷凝液的液位升高, 减少了冷凝器内气体 的冷凝面积, 增加了冷凝液的过冷度, 结果是降低了冷 凝器气体的冷凝速度, 提高了系统压力。
分程及阀位控制系统-
图7-6 油品储罐氮封分程控制
加氮阀A.放空阀B，控制两个阀，共同保持储罐氮封压力 为了防止在分程点两个阀频繁动作，可以设置一个死区
8
大家有疑问的, 可以询问和交流
可以互相讨论下, 但要小声点
9
7.1.3 分程控制器参数整定
控制器
A阀 B阀 变送器
对象
1例子两个阀通道相同, 若阀的特性也相同, 按一个阀通道整定即可
例1 线性阀
d
F F m ax
K
dl
F／Fmax＝Kl十Kl
13
（1）连续分程法:
例2 等百分比阀
d
F Fmax dl
K
F Fmax
缺点: 如果两个阀的流通能力相差很大时，会有一个阀的 分程信号变得非常小，调节困难。
14
7.1.4 分程阀流量特性问题
（2）间隔分程法: 事先确定分程点, 再分别作出各自的流量曲线, 如果在分程点流量特性突变较小, 可把突变部分信号去掉
Cmax均为100，可调范围R为30。由于控制阀的可调 范围为：
R=Cmax/Cmin
Cmin=Cmax/30=3.33 当采用两只控制阀组成分程控制时，最小流通能力 不变，而最大流通能力应是两阀都全开时的流通能力， 即： R' Cm' ax 200 60 C' max＝CCmAinma1x0十0 CBmax＝2Cmax＝200 因此A.B两只控制阀30构成分程控制时，两阀组合后的 5
11
7.1.4 分程阀流量特性问题
100%
0
0.02
0.06
0.1
图7—11 A.B分程阀特性
0.02
0.06
0.1
图7—12 A.B分程阀组合特性
退火窑温度的控制
退火窑温度的控制张峰【摘要】结合玻璃温度控制的实践,介绍了退火窑保温区和非保温区不同的温度控制方法.【期刊名称】《建材技术与应用》【年(卷),期】2004(000)006【总页数】3页(P25-27)【关键词】退火;保温区;热交换器;串级控制;分程控制【作者】张峰【作者单位】山西光华玻璃有限公司,山西,太原,030024【正文语种】中文【中图分类】TU171.6引言玻璃的退火是玻璃生产过程中的一个重要环节。
其目的是将玻璃置于退火窑中，使其在某一温度下保持足够时间后再缓慢冷却，从而使玻璃应力不超过允许值。
要实现这一目的，就要对退火窑各区温度进行有效地控制。
从传热观点分析，不管是在退火区(保温区A、B、C 区)还是在冷却区(非保温区D、F区)，玻璃带在退火窑中都属于冷却过程。
为了使玻璃在退火区退火后的永久应力不超过设计值，并使玻璃应力均匀分布，应根据预定的温度数值对退火窑中的玻璃板温度进行调节控制。
由于保温区和非保温区冷却方式不同，因此温度控制方式也不相同。
其中退火窑保温区采用热交换器对玻璃进行冷却；而退火窑非保温区则采用风嘴直接冷却。
1 退火窑保温区的温度控制退火窑保温区的(A、B、C)板上、板下都有热交换器。
热交换器内风量的大小和风温的高低决定着热交换器的冷却能力，而风量的大小和风温的高低都是通过一定的控制策略而实现的。
1.1 A区、B区的温度控制退火窑A区、B区的结构完全一样，采用的温度控制策略也完全相同，即两个边部采用分程控制法，中部采用串级控制法。
但是，A区、B区要求控制的温度却不相同，A区温度应控制在500～580 ℃左右，B区温度应控制在430～500 ℃左右。
1.1.1 A区、B区边部温度控制分程控制法的控制原理见图1。
由图1可以看出，分层控制法的控制原理为：先从现场控制点取得实时数据AI，PID模块对该数据处理后以百分比的形式输给分程模块SPLIT，分程模块SPLIT再将该百分值分为0～49 %和50 %～100 %两段，并将它们分别传给AO1和AO2两个输出模块。
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。
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则有可调比
Q R Q
' i max ' min
ax，Qmax,则可调比增加的更多。
2、交替使用不同的工作方式
工业生产过程中，有时需要使用不同的 控制方式，如图9－20所示的例子。 封氮：有些油品储罐的顶部需要填充氮 气，以隔绝油品与空气中氧气的作用。 储罐顶部充满氮气，保持微正压。随着 液位变化，顶部压力会变化。 液位升高，压力增加 液位下降，压力下降 压力增加多或下降多都是不允许的。
3、满足生产过程不同阶段需要
对于放热化学反应过程，在反应的初始 阶段，需要对物料加热，以启动反应过程； 由于是放热反应，反应器中的热量在不断累 积，所以需要补偿的热量在逐步减小，当放 出的热量超过反应过程需要的热量后，不仅 不能再补充热量，反而需要冷却反应器，以 移走反应过程产生的多余热量。 对这类过程，可以采用如图9－21所示的 分程控制。
图9－22 间歇反应器温度分程控制系统方框图
以图9－19（a）中的气开阀为例进行分 析，设可控制的最大流量为200，R＝30，可 控制的最小流量为200/30＝6.67。 采用分程控制后，两只阀门工作于不同 的控制信号区间。对于这两只阀门并联而成 的起分程控制作用的整体来说： ' Q 可控制最小流量 min Qmin 6.67 ' Q 可控制最大流量 max 2* Qmax 400
由于阀门有气开和气关两种特性，因此 两个阀门就有四种组合特性。如图9－19所 示。（a）和（b）表示阀门同方向运动， （c）和（d）表示两个阀门作用方向相反。 虽然分程控制可以是两个以上阀门共同控制， 但一般采用的是两个阀门分程。
图9－19 两个阀门的分程控制特性
二、分程控制的应用
1、提高阀的可调比 设控制阀可控制最小流量为Qmin，可控制 最大流量为Qmax，定义可调比或可调范围 R=Qmax/Qmin 多数国产阀门的可调比等于30，在有些 场合不能满足要求，希望提高可调比，适应 负荷的大范围变化，改善控制品质，这就可 以采用分程控制。
§4 分程控制原理
简单控制系统，一个控制器的输出只控 制一个执行器或控制阀，如图9－17所示。 如果一个控制器的输出同时送给两个控 制阀，可以构成如图9－18所示的分程控制 系统。这两个阀门并联使用，都是气开阀。 两个阀门在控制信号的不同区间从全开到全 关，走完整个行程。
图9－17 采用一个控制阀特性示意图
一、分程控制原理
简单控制系统，一个控制器的输出只控 制一个执行器或控制阀，如图9－17所示。 如果一个控制器的输出同时送给两个控 制阀，可以构成如图9－18所示的分程控制 系统。这两个阀门并联使用，都是气开阀。 两个阀门在控制信号的不同区间从全开到全 关，走完整个行程。
图9－18 分程控制系统示意图 （上：方框图；下：工作特性）
反作用 控制器
图9－20 储罐氮封分程控制方案及特性图 阀门A：气关，阀门B：气开
2、交替使用不同的工作方式
工业生产过程中，有时需要使用不同的 控制方式，如图9－20所示的例子。 封氮：有些油品储罐的顶部需要填充氮 气，以隔绝油品与空气中氧气的作用。 储罐顶部充满氮气，保持微正压。随着 液位变化，顶部压力会变化。 液位升高，压力增加 液位下降，压力下降 压力增加多或下降多都是不允许的。
反作用 控制器
图9－21 间歇反应器温度分程控制系统
控制器是反作用 阀门A：气关；阀门B：气开 对象1：反作用；对象2：正作用 控制系统在任一阀门工作时都是负反馈。
图9－22 间歇反应器温度分程控制系统方框图
反作用 控制器
图9－21 间歇反应器温度分程控制系统
控制器是反作用 阀门A：气关；阀门B：气开 对象1：反作用；对象2：正作用 控制系统在任一阀门工作时都是负反馈。
反作用 控制器
图9－20 储罐氮封分程控制方案及特性图 阀门A：气关，阀门B：气开
封氮分程控制过程： 液位上升时，阀门B关闭，阀门A打开，排 出氮气维持压力不变 液位下降时，阀门B打开，阀门A关闭，补 充氮气维持压力不变 液位在小范围波动时，压力也在小范围波 动，控制系统不动作，即不补充也不排出氮 气，称为安全区间。可以避免阀门频繁动作， 保持系统稳定。