比值控制系统
第 7 章 比 值 控 制 系 统
过 程 控 制 系 统 仿 真
7.2 比值控制系统设计
7.2.2 主从物料的选择
在比值控制中，主从物料的选择影响系统的控制方向、产品质量、经济性及安全性。主从物料的确 定是控制系统设计的首要一步，主要依循以下原则： （1）贵重原则 对有显著贵贱区别的物料，应选择贵重物料为主物料。实现以贵重物料为主进行控制，其他非贵重 物料根据控制过程需要增减变化。这样可以充分利用贵重物料以合理成本完成生产过程。 （2）不可控原则 物料不可控制 ， 物料选为主物料，其 为从物料。不可控物料不 利用物料量 成 控制 ， 以不 选为从物料。 （3）主 用原则 在 物料 生产的过程中， 化 制 中，经 物料分成主料 料，生产 主料进 行， 料 为控制过程的 物料。 在 物料中 主 用的物料应选择为主物料，其 物料选 为从物料。 （4） 量 原则 选择 量 的物料 从物料，这样控制过程中控制 的 ，系统控制 ， 系统 可 。 （5） 需要原则 生产控制过程 应的 过程进行，主从物料的选择 合生产 的要 。
《过程控制系统仿真》 电子工业出版社 出版 2009.3
作者：郭阳宽 王正林 联系邮箱：wa_2003@
第 7 章 比 值 控 制 系 统
过 程 控 制 系 统 仿 真
本章内容与 目录
本章描述了比值控制的基本概念，介绍了比值控制的基本特点、 比值控制系统的设计及其控制器参数整定等基础知识，并通过实例仿真 进行了各类比值控制系统设计及整定。 通过本章，读者对比值控制的基本概念、特点和设计方法有较为 全面的认识，并通过仿真深化对比值控制的理解。
第 7 章 比 值 控 制 系 统
过 程 控 制 系 统 仿 真
7.1 比值控制系统基础知识
7.1.2 比值控制系统的类型
3．双闭环比值控制系统
【例7-2】 双闭环比值控制在磷酸二铵生产中的运用 】
(具体内容请参阅教材)
第 7 章
Q2
7.1 比值控制系统基础知识
比 值 控 制 系 统
过 程 控 制 系 统 仿 真
第 7 章 比 值 控 制 系 统
过 程 控 制 系 统 仿 真
7.1 比值控制系统基础知识
7.1.2 比值控制系统的类型
2．单闭环比值控制系统
【例7-1】 利用单闭环比值随动控制实现水泥生产中萤石自动配料。 】 水泥生产中，为了降低水泥中fCaO（游离氧化钙，又称游离钙）含量，提高水泥熟料质量，要求 在石灰石中按一定比例自动连续地掺加萤石。利用如图7.4所示的单闭环比值控制的方式可以实现萤石 与石灰石比例的恒定，达到了提高水泥质量的目的。
7.1 比值控制系统基础知识
7.1.2 比值控制系统的类型
1．开环比值控制系统
1）当系统处于稳定工作状态时，两物料的流量满足比值关系。 2）当主动量受到干扰而发生变化时，系统通过比值器及设定值按比 变控制 的开 ， 动量 主动量 的比 关系。 3）当 动量受到 干扰 扰动） 动时， 于 开 环控制， 动量 动的环 ， 主动量的环 ， 两 物料的比值关系 变，系统 。 开环比值控制 。 比 控制工作 的基础， 工
3．双闭环比值控制系统
双闭环比值控制系统 值 控制
值控制 控制 值控制 控制 值 值 值 控制 值 比值 值 值 控制 值 值 控制 值
比值 值 比值 控制 值
控制 值 系统 控制
第 7 章 比 值 控 制 系 统
过 程 控 制 系 统 仿 真
7.1 比值控制系统基础知识
7.1.2 比值控制系统的类型
主物料 主流量Q1
FT
干扰
主对象
÷
FC
YC
FT 物料 流量Q2
1
变 定值
+
主控制
干扰
+ -
比值控制
流量控制
流量对象
主对象
变
流量
Q1 变 流量
2
第 7 章
Q2
7.1 比值控制系统基础知识
比 值 控 制 系 统
过 程 控 制 系 统 仿 真
7.1.2 比值控制系统的类型
4．变比值控制系统
可见，变比值控制是一种内外环嵌套的复合控制，内 环控制从物料的变化，外环控制第三参量的变化。通过 第三参量的变化实现系统的变比值控制。 主动量和从动量经检测、变送后送入除法器相除，除 法器的 的比值， 是比值控制器的测 量值。 系统在 ，主 控变量 第三参量 ，主控制器的 变 和比值控制器 相 ，从物料量控制 一 ，控制器的比 值 。 主物料量 到 生 动 ，除法器 生 变，从物料控制系统 从物料控制 ， 从 动量 生变化， 主物料量和从物料量比值 变。 从物料量 生 动 ，和 环比值控制 系统 环比值控制系统一 ， 从物料流量， 主物料量和从物料量比值 变。 主 控 第三参量 到 控 生 变化 ，主控制器的 生变化， 是 变 比 值控制器的 值， 变 主、从物料的比值。 【例7-3】 变比值控制系统在硝酸铵中和反应 】 中的应用。利用氨和硝酸中和反应生产硝酸 铵的流程如图7.8所示。
7.1.2 比值控制系统的类型
4．变比值控制系统
单闭环比值控制系统和双闭环比值 控制系统有一个共同的特点：通过控 制系统维持物料的供应比值恒定，保 证生产过程的正常进行。 生产过程 ，物料 比 的，一 的 生 产过程的 ， 系统产生的 ， 系统 的 量 流量 。 ， 生产过程 ， 对 物料 的第 量进行控制。 第 量 物料的 比 同 变 ，对第 量的控制 ，变 物料 比 ， 变比 值控制， 控制的 和控制 7.7 。
7.1 比值控制系统基础知识
7.1.1 比值控制系统特点 7.1.2 比值控制系统的类型 7.1.3 比值系数计算
7.2 比值控制系统设计 7.3 综合仿真实例 本章小结
第 7 章 比 值 控 制 系 统
过 程 控 制 系 统 仿 真
7.1 比值控制系统基础知识
7.1.1 比值控制系统特点
比值控制系统的特征: 是实现两个或两个以上物料保持一定比例关系。 1. 主物料，也称为主动量: 在要保持一定比例关系的物料中，把起主导作用的物料。 2. 物料，也称为 动量: 一 主物料的 控制中
第 7 章 比 值 控 制 系 统
过 程 控 制 系 统 仿 真
7.1 比值控制系统基础知识
7.1.3 比值系数计算
综合分析各种检测方式，可把检测方法分为线性检测和非线性检测两种： 1．线性检测法的比值系数计算
流量的线性检测一次仪表有浮子流量计、椭圆齿轮式容积流量计、涡轮流量计、涡计流量计等。 仪表的流量测量 可 为：
K= Q2 Q1
比例
的物料 用
3. 在
保持比例的
量是 量，
第 7 章 比 值 控 制 系 统
过 程 控 制 系 统 仿 真
7.1 比值控制系统基础知识
7.1.2 比值控制系统的类型
根据生产过程中工艺容许的负荷、干扰、产品质量等 要求不同，实际采用的比值控制方案也不同。 比值控制系统 1. 2. 3. 4. 比值控制系统 比值控制系统 比值控制系统 比值控制系统等。
7.1.3 比值系数计算
【例7-4】 计算“例7-1利用单闭环比值随动控制实现水泥生产中萤石自动配料”的比值系数。 】 工艺所要求的石灰石、萤石两物料的比值是重量之比，实际两物料经称重传感器测出的是相应的 重量流量，而控制系统中所体现的参数与参数之间的关系是相应的电信号。因此，比值系数的计算 就是把工艺上要求的流量比折算成在控制系统对应的电信号之比。
(具体内容请参阅教材)
第 7 章 比 真
7.2 比值控制系统设计
本节主要讲述比值控制系统中的比值控制方式选择原则、主从物料的选择原则及比值 控制的工程整定方法。
7.1 比值控制系统基础知识 7.2 比值控制系统设计 7.3 综合仿真实例 本章小结
7.2.1 系统选 原则 7.2.2 主从物料的选择 7.2.3 比值控制系统工程整定
第 7 章 比 值 控 制 系 统
过 程 控 制 系 统 仿 真
7.1 比值控制系统基础知识
7.1.2 比值控制系统的类型
1．开环比值控制系统
工艺流程图和原理方框图如图7.2所示。
1
工艺流程图 2 原理方框图 图7.2 开环比值控制系统
第 7 章 比 值 控 制 系 统
过 程 控 制 系 统 仿 真
Q = cW
比值系数 式
K=
W2 Q2 = W1 Q1
比值控制 的 、 分 为
的测量
0 ~ Q1max 和
算
0 ~ Q2 max
k=K W1max Q = K 1max W2 max Q2 max
比值控制 的比值系数为
第 7 章 比 值 控 制 系 统
过 程 控 制 系 统 仿 真
7.1 比值控制系统基础知识
第 7 章 比 值 控 制 系 统
过 程 控 制 系 统 仿 真
7.1 比值控制系统基础知识
7.1.2 比值控制系统的类型
2．单闭环比值控制系统
单闭环比值控制系统是在开环比值控制系统上增加对副物料的闭环控制回路， 用以实现主、副物料的比值保持不变。工艺流程图及原理框图如图7.3所示。
第 7 章 比 值 控 制 系 统
常见的流量检测有：
差 式流量计通过测量流动过程 的 力差， 差与流量 系实现流量检测 式流量计通过测量流动过程 一 的 ， 与流量 系实现流量检测 流量计通过 流动过程 一 流 流量计，测量 的 ， 与流量 系实现流量检测 式 流量计、 流量计、 计流量计是 流量计 流动过程 一 ，测量 的 ， 与流量 系实现流量检测 流量计 测量 ， 应 理， 应 动势测量流量。
3．双闭环比值控制系统
可见主动量控制回路是一定值控制系统，而从动量控制回路是一个随动控制系统。
